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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Estudio del pavimento flexible con polvo de caucho frente al efecto de fatiga
Trabajo de titulación modalidad Proyecto de investigación, previo a la obtención
del título de
Ingeniera Civil
AUTORA: De Jesús Palacios Génesis Nicole
TUTOR: Ing. Juan Enrique Merizalde Aguirre MSc. M.B.A.
Quito, 2019
ii
DERECHOS DE AUTOR
Yo, DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS NICOLE, en calidad de autora y titular de los derechos
morales y patrimoniales del trabajo de titulación ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE
CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE FATIGA, modalidad Proyecto de
investigación, de conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA
SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedemos a favor
de la Universidad Central del Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el
uso no comercial de la ora, con fines estrictamente académicos. Conservo a mi favor todos los
derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.
Así mismo, 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.
La autora 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
reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad de toda
responsabilidad.
_________________
Génesis Nicole De Jesús Palacios
CC. 1722774477-6
Dirección electrónica: [email protected]
iii
APROBACIÓN DEL TUTOR
Yo, Juan Enrique Merizalde Aguirre, en calidad de tutor del trabajo de titulación ESTUDIO
DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA, elaborado por la señorita: De Jesús Palacios Génesis Nicole, estudiante de la Carrera
de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática de la Universidad
Central del Ecuador, considero que el mismo reúne los requisitos y méritos necesarios en el campo
metodológico y en el campo epistemológico, para ser sometido a la evaluación por parte del jurado
examinador que se designe, por lo que APRUEBO, a fin de que el trabajo investigativo sea
habilitado para continuar con el proceso de titulación determinado por la Universidad Central del
Ecuador.
En la ciudad de Quito, a los 26 días del mes de julio del 2019.
Atentamente:
---------------------------------------------
Ing. Juan Enrique Merizalde Aguirre MSc. M.B.A.
DOCENTE-TUTOR
CC. 1705312880
iv
DEDICATORIA
Este trabajo se lo dedico a mi familia, mi madre por acompañarme en cada paso que doy, siempre
estar presente de cualquier forma y por ser un soporte en mi vida, por su sacrificio para conmigo,
a mi padre por el apoyo brindado a lo largo de todos estos años, a mi hermano, por las fuerzas que
me da a diario, a mis tíos y tías por siempre estar presente en cada etapa de mi vida y preocuparse
tanto por mí, también me lo dedico a mí, por todo el esfuerzo que he dedicado en todos estos años,
para así lograr mis metas.
Génesis Nicole De Jesús Palacios
v
AGRADECIMIENTO
Agradecer a Dios por la vida, todas las metas alcanzadas, la familia que tengo y por las personas
que ha puesto en mi camino.
Tengo que agradecer a mi madre Sandra Palacios, por toda la dedicación y esfuerzo, por la
paciencia, la educación y realmente por todo lo que me ha dado, a mi padre Pedro De Jesús, por
apoyarme y darme fuerzas siempre para seguir adelante, a mi hermano Matías De Jesús, porque a
pesar de ser menor a mí, me da fuerzas apoyo y hace que tenga ganas de seguir adelante a cada
momento.
A la Universidad Central del Ecuador, a la carrera de Ingeniería Civil, por brindarme el
conocimiento necesario para llegar a este punto.
A la Empresa Pública Metropolitana de Movilidad y Obras Publicas por facilitarme las
instalaciones del laboratorio de suelos para poder llevar a cabo mi investigación, al Ing. Víctor
Molina y al señor Marcelo Pacheco por ser una guía en el desarrollo de mi trabajo de investigación.
Un especial agradecimiento a mi tutor, Ing. Juan Merizalde, por hacer que, con sus clases, me
encante la rama de pavimentos de la carrera, y por todo el tiempo que ha dedicado a guiarme para
sacar adelante este proyecto de titulación.
Génesis Nicole De Jesús Palacios
vi
CONTENIDO
DERECHOS DE AUTOR ------------------------------------------------------------------------------------------------------- ii
APROBACIÓN DEL TUTOR -------------------------------------------------------------------------------------------------- iii
DEDICATORIA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- iv
AGRADECIMIENTO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ v
CONTENIDO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- vi
LISTA DE TABLAS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- x
LISTA DE FIGURAS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- xii
LISTA DE FOTOGRAFÍAS -------------------------------------------------------------------------------------------------- xiii
LISTA DE ECUACIONES ---------------------------------------------------------------------------------------------------- xiv
LISTA DE GRÁFICOS --------------------------------------------------------------------------------------------------------- xv
ANEXOS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- xvi
RESUMEN ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- xvii
ABSTRACT --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- xviii
CAPITULO I ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
INTRODUCCIÓN ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1. PROBLEMATIZACIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.2. ANTECEDENTES ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.3. JUSTIFICACIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.4. OBJETIVOS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4
1.4.1. Objetivo general ------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.4.2. Objetivos específicos -------------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.5. HIPÓTESIS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.5.1. Variable independiente ------------------------------------------------------------------------------------------ 4 1.5.2. Variable Dependiente ------------------------------------------------------------------------------------------- 4
CAPITULO II ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
MARCO TEÓRICO --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
2.1. MEZCLAS ASFÁLTICAS ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 2.2. MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA ------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.3. COMPONENTES DE LA MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA ---------------------------------------------------------- 7
2.3.1. Polvo de caucho reciclado -------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.3.1.1. Obtención del polvo de caucho reciclado (GCR) ---------------------------------------------------------------------- 8
2.3.1.1.1. Proceso Ambiental ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 2.3.1.1.2. Proceso Criogénico ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 2.3.1.1.3. Otros procesos -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11
2.3.1.2. Componentes del polvo de caucho reciclado ------------------------------------------------------------------------- 11 2.3.1.3. Propiedades del polvo de caucho reciclado --------------------------------------------------------------------------- 12
2.3.2. Métodos de adición del GCR en las mezclas asfálticas --------------------------------------------------- 12 2.3.2.1. Vía Seca ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13
2.3.2.1.1. Tecnología PlusRide ------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.3.2.1.2. Tecnología Genérica ------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.3.2.1.3. Tecnología Convencional ------------------------------------------------------------------------------------------- 14
vii
2.3.2.2. Vía Húmeda --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 2.3.2.2.1. Tecnología Continua ------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.3.2.2.2. Tecnología Terminal ------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.3.2.2.3. Mezclado en Campo ------------------------------------------------------------------------------------------------- 16
2.3.3. Material Pétreo ------------------------------------------------------------------------------------------------ 17 2.3.3.1. Tipos de Agregados Pétreos -------------------------------------------------------------------------------------------- 18 2.3.3.2. Agregados para Mezcla en Planta-------------------------------------------------------------------------------------- 18
2.3.4. El Asfalto -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19 2.3.4.1. Propiedades Físicas ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 20 2.3.4.2. Composición Química --------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 2.3.4.3. Clasificación de Asfaltos ------------------------------------------------------------------------------------------------ 22 2.3.4.3.1. Cementos asfálticos -------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 2.3.4.3.2. Asfaltos diluidos ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 22 2.3.4.3.3. Emulsiones ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 22
2.4. FATIGA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 2.4.1. Fatiga en Pavimentos ----------------------------------------------------------------------------------------- 24 2.4.2. Fases de fallos por Fatiga ------------------------------------------------------------------------------------ 25 2.4.3. Leyes de Fatiga ------------------------------------------------------------------------------------------------ 26
2.4.3.1. Métodos de estimación de Leyes de Fatiga --------------------------------------------------------------------------- 27 2.5. MARCO LEGAL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 30
CAPITULO III ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31
METODOLOGÍA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31
3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------- 31 3.2. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN -------------------------------------------------------------------------------------------- 32
3.2.1. Método inductivo----------------------------------------------------------------------------------------------- 32 3.2.2. Método de análisis --------------------------------------------------------------------------------------------- 32
3.3. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS -------------------------------------------------------------------------------------------- 32 3.4. DATOS GENERALES DE MATERIALES ---------------------------------------------------------------------------------- 33
3.4.1. Material Pétreo ------------------------------------------------------------------------------------------------ 33 3.4.2. Asfalto ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 3.4.3. Polvo de caucho ------------------------------------------------------------------------------------------------ 34
3.5. ENSAYOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ASFALTO ------------------------------------------------ 35 3.5.1. Ensayo de penetración (NTE INEN 0917:2013 / ASTM D 5) -------------------------------------------- 35 3.5.2. Gravedad específica del asfalto (NTE INEN 0923 / ASTM D 107) ------------------------------------- 36 3.5.3. Viscosidad mediante el viscosímetro rotacional BROOKFIELD (ASTM D 4402-06) ---------------- 37 3.5.4. Ensayo punto de ablandamiento con el aparato de anillo y bola (ASTM D 36 / AASHTO T53-93) 38 3.5.5. Índice de penetración por VAN DOORMAAL Y PFEIFFER --------------------------------------------- 39 3.5.6. Ensayo de ductilidad (NTE INEN 0916 / ASTM D113-07) ----------------------------------------------- 40 3.5.7. Punto de inflamación copa de Cleveland (NTE INEN 0808:2013 / ASTM D 92) --------------------- 41
3.6. CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES GRANULARES --------------------------------------------------- 42 3.6.1. Análisis granulométrico (NT E INEN 0696:2011 / ASTM C 136) --------------------------------------- 42 3.6.2. Abrasión de agregado grueso, máquina de los ángeles (NTE INEN 0860:2011 / ASTM C 131) --- 49 3.6.3. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados (ASTM D 5821) ------------------------------------ 50 3.6.4. Determinación de partículas planas y alargadas en el agregado grueso (ASTM D 4791). ---------- 51 3.6.5. Determinación de la densidad relativa (gravedad específica) y absorción de agua del agregado
grueso. (NTE INEN 0857:2010 / ASTM C-127). ------------------------------------------------------------------------ 52 3.6.6. Determinación de la densidad relativa (gravedad específica) y absorción de agua del agregado fino
(NTE INEN 0856:2010 / ASTM C-128) ---------------------------------------------------------------------------------- 54 3.6.7. Equivalente de arena (ASTM D-2419) ---------------------------------------------------------------------- 55 3.6.8. Durabilidad a la acción de sulfato de magnesio (NTE INEN 0863:2011 / ASTM C 88) ------------- 56
CAPÍTULO IV ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 59
viii
DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE ------------------------------------------------------------------ 59
4.1. DISEÑO --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 59 4.1.1. Parámetros de diseño ----------------------------------------------------------------------------------------- 59
4.2. PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS (BRIQUETAS) DE ENSAYO ------------------------------------------------------- 60 4.2.1. Dosificación del agregado pétreo --------------------------------------------------------------------------- 60 4.2.2. Porcentaje teórico de asfalto (óptimo) ---------------------------------------------------------------------- 62 4.2.3. Gravedad específica de la mezcla de agregados ---------------------------------------------------------- 64
4.3. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE ÓPTIMO DE ASFALTO (MÉTODO MARSHALL) ------------------------------ 65 4.3.1. Determinación de la densidad aparente -------------------------------------------------------------------- 66 4.3.2. Ensayo de Estabilidad y Flujo ------------------------------------------------------------------------------- 67 4.3.3. Determinación de la densidad máxima teórica. ----------------------------------------------------------- 69
4.3.3.1. Ensayo Rice (ASTM D-2041). ----------------------------------------------------------------------------------------- 69 4.3.4. Volumen de agregado en porcentaje ----------------------------------------------------------------------- 70 4.3.5. VOLUMEN DE VACÍOS EN PORCENTAJE ------------------------------------------------------------- 70 4.3.6. Volumen de cemento asfáltico en porcentaje --------------------------------------------------------------- 70 4.3.7. Volumen de vacíos en agregado mineral (VAM) ---------------------------------------------------------- 71 4.3.8. Volumen de vacíos llenos de asfalto (VFA) ----------------------------------------------------------------- 71 4.3.9. Porcentaje efectivo de asfalto -------------------------------------------------------------------------------- 71 4.3.10. Evaluación de gráficas contenido óptimo de asfalto ------------------------------------------------------ 72
4.3.10.1. Curva de Densidad Bulk ------------------------------------------------------------------------------------------------ 72 4.3.10.2. Curva de Vacíos ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 72 4.3.10.3. Curva de Estabilidad ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 73 4.3.10.4. Curva de Volumen de vacíos llenos con asfalto (VFA)------------------------------------------------------------- 74 4.3.10.5. Curva de Flujo ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 74 4.3.10.6. Curva de volumen de vacíos en el agregado mineral (VAM) ------------------------------------------------------ 75 4.3.10.7. Comprobación de diseño ------------------------------------------------------------------------------------------------ 76
4.4. EXTRACCIÓN CUANTITATIVA DEL ASFALTO EN MEZCLAS EN CALIENTE (ASTM D – 2172) ------------------ 77 4.5. MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE MODIFICADA --------------------------------------------------------------------- 78
4.5.1. Granulometría del grano de caucho reciclado (GCR) ---------------------------------------------------- 78 4.5.2. Elaboración de la mezcla por el proceso de vía seca ----------------------------------------------------- 79 4.5.3. Determinación del óptimo de caucho en la mezcla -------------------------------------------------------- 80
4.5.3.1. Módulo resiliente de mezclas asfálticas (UNE - EN 12697-26) --------------------------------------------------- 80 4.5.3.2. Comprobación del diseño óptimo de mezcla asfáltica modificada ------------------------------------------------ 85
4.5.4. Ensayo de cántabro para pérdida por desgaste (NLT-250/00) ------------------------------------------ 86 4.6. FATIGA POR TENSIÓN INDIRECTA (UNE - EN 12697-24 ANEXO E) --------------------------------------------- 87
4.6.1. Ensayo de Tensión Indirecta en muestras cilíndricas ----------------------------------------------------- 89 4.6.2. Vida a la Fatiga ------------------------------------------------------------------------------------------------ 91 4.6.3. Determinación de esfuerzo y deformación de mezclas asfálticas convencional y modificada ------- 93
CAPÍTULO V -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 97
ANÁLISIS DE RESULTADOS ----------------------------------------------------------------------------------------------- 97
5.1. CEMENTO ASFÁLTICO ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 97 5.2. AGREGADOS PÉTREOS --------------------------------------------------------------------------------------------------- 98 5.3. ENSAYOS A LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS CONVENCIONALES Y MODIFICADAS ------------------------------------ 99
5.3.1. Ensayos de Módulo Resiliente en mezclas asfálticas ------------------------------------------------------ 99 5.3.1.1. Porcentaje óptimo de caucho en la mezcla asfáltica ----------------------------------------------------------------- 99
5.3.2. Ensayo Cántabro o perdida por desgaste ----------------------------------------------------------------- 100 5.3.3. Ensayos de fatiga en mezclas asfálticas ------------------------------------------------------------------- 102
5.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS -------------------------------------------------------------------------------------------- 103 5.4.1. Ventajas -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 103 5.4.2. Desventajas ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 104
ix
5.5. ANÁLISIS ECONÓMICO PARA LA PRODUCCIÓN EN PLANTA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS CONVENCIONAL Y
MODIFICADA ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 105 5.6. ANÁLISIS ECONÓMICO PARA EL MANTENIMIENTO DE CAPAS ASFÁLTICAS CONVENCIONAL Y MODIFICADA.
106
CAPÍTULO VI ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 113
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES --------------------------------------------------------------------------- 113
6.1. CONCLUSIONES ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 113 6.2. RECOMENDACIONES ---------------------------------------------------------------------------------------------- 117
x
LISTA DE TABLAS
TABLA 1: REQUISITOS DE GRADACIÓN DE AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS ................................................... 19 TABLA 2: CAUSAS Y EFECTOS DE UNA MALA RESISTENCIA A LA FATIGA ...................................................................... 23 TABLA 3: COEFICIENTES DE REGRESIÓN ....................................................................................................................... 29 TABLA 4: MARCO LEGAL, NORMAS ............................................................................................................................. 30 TABLA 5: RESULTADOS DEL ENSAYO DE PENETRACIÓN AC-20.................................................................................... 35 TABLA 6: RESULTADO DEL ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA ASFALTO AC - 20 ...................................................... 36 TABLA 7: PESO UNITARIO DEL ASFALTO AC - 20 ......................................................................................................... 37 TABLA 8: ENSAYO DE VISCOSIDAD .............................................................................................................................. 38 TABLA 9: RESULTADOS DEL ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO ASFALTO AC -20 ................................................. 39 TABLA 10: ÍNDICE DE PENETRACIÓN ASFALTO AC - 20 ............................................................................................... 39 TABLA 11: RESULTADOS ENSAYO DE DUCTILIDAD ASFALTO AC - 20 .......................................................................... 40 TABLA 12: RESULTADOS DEL ENSAYO PUNTO DE INFLAMACIÓN COPA CLEVELAND ................................................... 41 TABLA 13: GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO (3/4) # 1 ........................................................................................ 43 TABLA 14: GRANULOMETRÍA AGREGADO GRUESO (3/4) # 2 ........................................................................................ 44 TABLA 15: GRANULOMETRÍA AGREGADO MEDIO (1/2) # 1 .......................................................................................... 45 TABLA 16: GRANULOMETRÍA AGREGADO MEDIO (1/2) # 2 .......................................................................................... 46 TABLA 17: GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO # 1 ...................................................................................................... 47 TABLA 18: GRANULOMETRÍA AGREGADO FINO # 2 ...................................................................................................... 48 TABLA 19: ESPECIFICACIONES PARA LA CARGA ........................................................................................................... 49 TABLA 20: RESULTADOS DEL ENSAYO ABRASIÓN DEL AGREGADO .............................................................................. 50 TABLA 21: RESULTADOS DEL ENSAYO PARTÍCULAS FRACTURADAS ............................................................................ 51 TABLA 22: RESULTADOS DEL ENSAYO PARTÍCULAS PLANAS Y ALARGADAS ................................................................ 52 TABLA 23: ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y PORCENTAJE DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO 3/4" ....................... 53 TABLA 24: ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y PORCENTAJE DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO MEDIO 1/2" ......................... 53 TABLA 25: ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO .................................................................................... 54 TABLA 26: RESULTADOS DEL ENSAYO DE EQUIVALENTE DE ARENA ............................................................................ 55 TABLA 27: ENSAYO DESGASTE A LA ACCIÓN DE SULFATOS ......................................................................................... 57 TABLA 28: CUADRO RESUMEN DE ENSAYOS A MATERIALES ......................................................................................... 57 TABLA 29: PARÁMETROS DE DISEÑO, HORMIGÓN ASFÁLTICO MEZCLADO EN PLANTA ................................................. 59 TABLA 30: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA ........................................................................... 60 TABLA 31: PORCENTAJE OPTIMO TEÓRICO DE ASFALTO (MÉTODO FRANCÉS) ............................................................... 63 TABLA 32: PORCENTAJE ÓPTIMO TEÓRICO DE ASFALTO (MÉTODO INSTITUTO DEL ASFALTO) ...................................... 64 TABLA 33: GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS AGREGADOS .............................................................................................. 65 TABLA 34: CANTIDADES DE ASFALTO A DISTINTOS PORCENTAJES................................................................................ 65 TABLA 35: DOSIFICACIÓN DE MATERIAL PARA LA MEZCLA .......................................................................................... 65 TABLA 36: DENSIDAD APARENTE................................................................................................................................. 67 TABLA 37: DATOS ENSAYO ESTABILIDAD Y FLUJO ....................................................................................................... 68 TABLA 38: DENSIDAD MÁXIMA TEÓRICA ..................................................................................................................... 70 TABLA 39: VALORES DE LAS CURVAS DE DISEÑO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA (MARSHALL) ......................................... 76 TABLA 40: COMPROBACIÓN DE DISEÑO ........................................................................................................................ 76 TABLA 41: ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE ASFALTO ....................................................................................................... 77 TABLA 42: GRANULOMETRÍA GRANO DE CAUCHO RECICLADO ................................................................................... 78 TABLA 43: RESULTADOS DEL MÓDULO RESILIENTE MEZCLA CONVENCIONAL ............................................................ 81 TABLA 44: RESULTADOS DE MÓDULO RESILIENTE. MALLA N° 16............................................................................... 82 TABLA 45: RESULTADOS DE MÓDULO RESILIENTE. MALLA N° 30............................................................................... 82 TABLA 46: RESULTADOS DE MÓDULO RESILIENTE. MALLA N° 40............................................................................... 82 TABLA 47: DETERMINACIÓN % ÓPTIMO DE GCR ......................................................................................................... 83 TABLA 48: COMPROBACIÓN DEL PORCENTAJE DE GCR ............................................................................................... 85 TABLA 49: MÓDULO RESILIENTE A VARIAS TEMPERATURAS PARA UNA MEZCLA CONVENCIONAL ............................... 85
xi
TABLA 50: MÓDULO RESILIENTE A VARIAS TEMPERATURAS PARA UNA MEZCLA MODIFICADA .................................... 85 TABLA 51: ENSAYO CÁNTABRO MEZCLA CONVENCIONAL .......................................................................................... 86 TABLA 52: ENSAYO CÁNTABRO MEZCLA MODIFICADA ............................................................................................... 87 TABLA 53: ENSAYO RESISTENCIA A LA FATIGA ........................................................................................................... 90 TABLA 54: RESULTADOS ENSAYO DE FATIGA .............................................................................................................. 93 TABLA 55: ESFUERZO Y DEFORMACIÓN, MEZCLA CONVENCIONAL .............................................................................. 94 TABLA 56: ESFUERZO Y DEFORMACIÓN, MEZCLA MODIFICADA ................................................................................... 95 TABLA 57: RESULTADOS CEMENTO ASFÁLTICO AC-20................................................................................................ 97 TABLA 58: RESULTADOS ENSAYOS AGREGADOS PÉTREOS ........................................................................................... 98 TABLA 59: RESULTADOS DEL ENSAYO DE FATIGA BAJO ESFUERZO CONTROLADO ...................................................... 102 TABLA 60: RESULTADOS ENSAYO FATIGA A 400KPA ................................................................................................. 103 TABLA 61: PRESUPUESTO CONSTRUCCIÓN DE 3 KM DE VÍA CON MEZCLA ASFÁLTICA CONVENCIONAL ...................... 107 TABLA 62: PRESUPUESTO CONSTRUCCIÓN DE 3 KM DE VÍA CON MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA CON GCR........... 108 TABLA 63: PRESUPUESTO MANTENIMIENTO PERIÓDICO CAPA ASFÁLTICA CONVENCIONAL ....................................... 109 TABLA 64: PRESUPUESTO MANTENIMIENTO PERIÓDICO CAPA ASFÁLTICA MODIFICADA CON GCR ........................... 109 TABLA 65: COSTO DE MANTENIMIENTO CAPA ASFÁLTICA CONVENCIONAL ................................................................ 111 TABLA 66: COSTO DE MANTENIMIENTO CAPA ASFÁLTICA MODIFICADA CON GCR .................................................... 111
xii
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: SISTEMA TÍPICO DE MOLIENDA AMBIENTAL ................................................................................................... 9 FIGURA 2: PROCESO TÍPICO DE MOLIENDA CRIOGÉNICA ............................................................................................... 10 FIGURA 3: PROCESO DE TRITURACIÓN DEL CAUCHO ..................................................................................................... 11 FIGURA 4: PROCESO DE MODIFICACIÓN POR VÍA SECA .................................................................................................. 13 FIGURA 5: PROCESO DE MODIFICACIÓN POR VÍA HÚMEDA ............................................................................................ 15 FIGURA 6: UNIDAD DE MEZCLADO MÓVIL .................................................................................................................... 17 FIGURA 7: EL ASFALTO ................................................................................................................................................ 20 FIGURA 8: COMPOSICIÓN QUÍMICA AC-20 ................................................................................................................... 21 FIGURA 9: AGRIETAMIENTO POR TENSIÓN EN BASE DE LA CAPA ................................................................................... 24 FIGURA 10: CURVA DE FATIGA 25°C ............................................................................................................................ 25 FIGURA 11: LEYES DE FATIGA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS .............................................................................................. 26 FIGURA 12: A) CONFIGURACIÓN DE LA CARGA, B) ROTURA DEL ENSAYO ..................................................................... 88 FIGURA 13: MONTAJE DE ENSAYO DE RESISTENCIA A LA FATIGA ................................................................................. 88 FIGURA 14: CARGA PARA ESFUERZO Y DEFORMACIÓN ................................................................................................. 89
xiii
LISTA DE FOTOGRAFÍAS
FOTOGRAFÍA 1: PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ASFALTO NARANJO-LÓPEZ .................................................................... 33 FOTOGRAFÍA 2: PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ASFALTO NARANJO-LÓPEZ .................................................................... 34 FOTOGRAFÍA 3: PLANTA RECICLADORA DE LLANTAS RUBBERACTION .................................................................. 34 FOTOGRAFÍA 4: ENSAYO DE PENETRACIÓN .................................................................................................................. 35 FOTOGRAFÍA 5: ENSAYO GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL ASFALTO AC-20 ....................................................................... 36 FOTOGRAFÍA 6: ENSAYO DE VISCOSIDAD DEL ASFALTO AC-20 .................................................................................... 37 FOTOGRAFÍA 7: ENSAYO DE PUNTO DE ABLANDAMIENTO DEL ASFALTO AC -20 ......................................................... 38 FOTOGRAFÍA 8: ENSAYO DE DUCTILIDAD DEL ASFALTO AC -20 ................................................................................. 40 FOTOGRAFÍA 9: ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACIÓN DEL ASFALTO AC-20 ................................................................ 41 FOTOGRAFÍA 10: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO AGREGADOS ........................................................................................ 42 FOTOGRAFÍA 11: ENSAYO ABRASIÓN MAQUINA DE LOS ÁNGELES .............................................................................. 49 FOTOGRAFÍA 12: ENSAYO CARAS FRACTURADAS ........................................................................................................ 50 FOTOGRAFÍA 13: ENSAYO PARTÍCULAS PLANAS Y ALARGADAS ................................................................................... 51 FOTOGRAFÍA 14: ENSAYO PESO ESPECÍFICO AGREGADO GRUESO................................................................................. 52 FOTOGRAFÍA 15: ENSAYO PESO ESPECÍFICO AGREGADO FINO ...................................................................................... 54 FOTOGRAFÍA 16: ENSAYO EQUIVALENTE DE ARENA .................................................................................................... 55 FOTOGRAFÍA 17: ENSAYO DESGASTE A LOS SULFATOS ................................................................................................ 56 FOTOGRAFÍA 18: MATERIALES PARA LA MEZCLA DE AGREGADOS ............................................................................... 61 FOTOGRAFÍA 19: PORCENTAJE DE ASFALTO A LA MEZCLA ........................................................................................... 66 FOTOGRAFÍA 20: ENSAYO ESTABILIDAD Y FLUJO ......................................................................................................... 68 FOTOGRAFÍA 21: ENSAYO RICE .................................................................................................................................... 69 FOTOGRAFÍA 22: ENSAYO DE EXTRACCIÓN DE ASFALTO.............................................................................................. 77 FOTOGRAFÍA 23: GRANULOMETRÍA GCR..................................................................................................................... 78 FOTOGRAFÍA 24: INCORPORACIÓN DEL CAUCHO A LA MEZCLA, VÍA SECA .................................................................... 79 FOTOGRAFÍA 25: EQUIPO NAT ..................................................................................................................................... 81 FOTOGRAFÍA 26: ENSAYO CÁNTABRO .......................................................................................................................... 86 FOTOGRAFÍA 27: ENSAYO DE VIDA A LA FATIGA ......................................................................................................... 90
xiv
LISTA DE ECUACIONES
ECUACIÓN 1: MÉTODO COLLOP, DETERMINACIÓN DE LEYES DE FATIGA ................................................................... 27 ECUACIÓN 2: MÉTODO COOPER Y PELL, DETERMINACIÓN DE LEYES DE FATIGA ..................................................... 27 ECUACIÓN 3: MÉTODO THOMPSON, DETERMINACIÓN DE LEYES DE FATIGA ............................................................ 28 ECUACIÓN 4: MÉTODO SHELL, DETERMINACIÓN DE LEYES DE FATIGA ...................................................................... 28 ECUACIÓN 5: MÉTODO AI, DETERMINACIÓN DE LEYES DE FATIGA .............................................................................. 29 ECUACIÓN 6: SUPERFICIE ESPECÍFICA DE LOS ÁRIDOS .................................................................................................. 62 ECUACIÓN 7: PORCENTAJE DE ASFALTO EN PESO ......................................................................................................... 62 ECUACIÓN 8: CONTENIDO APROXIMADO DE ASFALTO .................................................................................................. 63 ECUACIÓN 9: GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LA MEZCLA................................................................................................... 64 ECUACIÓN 10: DENSIDAD APARENTE ........................................................................................................................... 66 ECUACIÓN 11: GRAVEDAD MÁXIMA TEÓRICA ............................................................................................................. 69 ECUACIÓN 12: VOLUMEN DE AGREGADO EN PORCENTAJE ............................................................................................ 70 ECUACIÓN 13: VOLUMEN DE VACÍOS EN PORCENTAJE ................................................................................................. 70 ECUACIÓN 14: VOLUMEN DE CEMENTO ASFÁLTICO EN PORCENTAJE ............................................................................ 70 ECUACIÓN 15: VOLUMEN DE VACÍOS AGREGADO MINERAL ......................................................................................... 71 ECUACIÓN 16: VOLUMEN DE VACÍOS LLENOS DE ASFALTO .......................................................................................... 71 ECUACIÓN 17: PORCENTAJE EFECTIVO DE ASFALTO ..................................................................................................... 71 ECUACIÓN 18: % ASFALTO RESIDUAL ......................................................................................................................... 77 ECUACIÓN 19: ESFUERZO DE TRACCIÓN ....................................................................................................................... 93 ECUACIÓN 20: DEFORMACIÓN POR TRACCIÓN .............................................................................................................. 94
xv
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICO 1: CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO GRUESO #1 ................................................................................. 43 GRÁFICO 2: CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO GRUESO #2 ................................................................................. 44 GRÁFICO 3: CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO MEDIO #1 ................................................................................... 45 GRÁFICO 4: CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO MEDIO #2 ................................................................................... 46 GRÁFICO 5: CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO FINO #1 ...................................................................................... 47 GRÁFICO 6: CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO FINO #2 ...................................................................................... 48 GRÁFICO 7: CURVA GRANULOMÉTRICA DE LA MEZCLA ................................................................................................ 61 GRÁFICO 8: DENSIDAD BULK / %ASFALTO................................................................................................................. 72 GRÁFICO 9: % VACÍOS / % ASFALTO ............................................................................................................................ 73 GRÁFICO 10: ESTABILIDAD / % ASFALTO ..................................................................................................................... 73 GRÁFICO 11: VFA / % ASFALTO .................................................................................................................................. 74 GRÁFICO 12: FLUJO / % ASFALTO ................................................................................................................................ 75 GRÁFICO 13: VAM / % ASFALTO ................................................................................................................................. 75 GRÁFICO 14: CURVA GRANULOMÉTRICA GCR ............................................................................................................. 79 GRÁFICO 15: DETERMINACIÓN MALLA ÓPTIMA PARA EL GCR ..................................................................................... 83 GRÁFICO 16: PORCENTAJE ÓPTIMO DE GCR ................................................................................................................ 84 GRÁFICO 17: CURVA DE FATIGA .................................................................................................................................. 91 GRÁFICO 18: CURVAS DE DEFORMACIÓN HORIZONTAL VS N° CICLOS DE CARGA ........................................................ 92 GRÁFICO 19: CURVAS DE DEFORMACIÓN VERTICAL VS N° CICLOS DE CARGA ............................................................. 92 GRÁFICO 20: REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DEL COMPORTAMIENTO A LA FATIGA BAJO ESFUERZO CONTROLADO,
MEZCLA ASFÁLTICA CONVENCIONAL ................................................................................................................... 95 GRÁFICO 21: REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DEL COMPORTAMIENTO A LA FATIGA BAJO ESFUERZO CONTROLADO,
MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA ........................................................................................................................ 96 GRÁFICO 22: RESULTADOS MÓDULO RESILIENTE ...................................................................................................... 100 GRÁFICO 23: RESULTADOS ENSAYO CÁNTABRO ......................................................................................................... 101 GRÁFICO 24: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA CAPA DE RODADURA DE HORMIGÓN ASFÁLTICO CONVENCIONAL
Y MODIFICADO CON 2 % DE GCR....................................................................................................................... 105 GRÁFICO 25: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MEZCLA ASFÁLTICA CONVENCIONAL Y MODIFICADO CON 2 % DE GCR
.......................................................................................................................................................................... 106 GRÁFICO 26: MANTENIMIENTOS EN CAPAS ASFÁLTICAS CONVENCIONAL Y MODIFICADA CON GCR .......................... 110 GRÁFICO 27: COSTOS DE MANTENIMIENTO MEZCLAS ASFÁLTICAS CONVENCIONAL Y MODIFICADA CON GCR .......... 112
xvi
ANEXOS
ANEXOS 1: TOTAL DE BRIQUETAS REALIZADAS Y ENSAYADAS EN LA INVESTIGACIÓN ............................................... 120 ANEXOS 2: BRIQUETAS SOMETIDAS AL ENSAYO CÁNTABRO ...................................................................................... 120 ANEXOS 3: BRIQUETAS SOMETIDAS A ENSAYO DE FATIGA ......................................................................................... 121 ANEXOS 4: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA UNA CAPA ASFÁLTICA CONVENCIONAL (M2) .............................. 122 ANEXOS 5: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA UNA CAPA ASFÁLTICA MODIFICADA CON GCR (M2) ................... 123 ANEXOS 6: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA UNA MEZCLA ASFÁLTICA CONVENCIONAL (M3) .......................... 123 ANEXOS 7: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA UNA MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA CON GCR (M3) .............. 125 ANEXOS 8: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA DESBROCE, DESBOSQUE Y LIMPIEZA ........................................... 126 ANEXOS 9: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA REPLANTEO Y NIVELACIÓN CON EQUIPO TOPOGRÁFICO ............. 127 ANEXOS 10: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA SUB-BASE CLASE 3 ................................................................... 128 ANEXOS 11: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA BASE CLASE 4 ........................................................................... 129 ANEXOS 12: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA HORMIGÓN SIMPLE PARA BORDILLOS FC'=180KG/CM2 ............. 130 ANEXOS 13: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA ASFALTO TIPO MC PARA RIEGO DE ADHERENCIA ..................... 131 ANEXOS 14: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA EXCAVACIÓN EN SUELO SIN CLASIFICAR .................................. 132 ANEXOS 15: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA MANTENIMIENTO SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL (3 EJES) ........... 133 ANEXOS 16: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS PARA MANTENIMIENTO SEÑALIZACIÓN VERTICAL ............................. 134 ANEXOS 17: HOJAS DE INFORME DE ENSAYO DE MÓDULO RESILIENTE ...................................................................... 135
xvii
TITULO: Estudio del pavimento flexible con polvo de caucho frente al efecto de
fatiga
Autora: De Jesús Palacios Génesis Nicole
Tutor: Ing. Juan Enrique Merizalde Aguirre MSc. M.B.A.
RESUMEN
El estudio llevado a cabo en este documento se enfoca en la elaboración de un diseño de mezcla
asfáltica con la incorporación de polvo de caucho reciclado, ya que es una alternativa viable para
mejorar las características de un pavimento y mitigar problemas ambientales ocasionados por el
mal manejo de los neumáticos desechados. Al incorporar polvo de caucho reciclado a una mezcla
asfáltica, se generan beneficios para el pavimento, se demuestra que el tipo de mezclas modificadas
aumentan la vida útil del pavimento con respecto a las mezclas convencionales, son más
económicas a largo plazo debido a que disminuye la periodicidad del mantenimiento y aumenta la
durabilidad del pavimento. Con la incorporación de caucho se pretende mejorar el rendimiento de
la capa de rodadura de un pavimento, comprobando las propiedades físicas y reológicas de una
mezcla modificada y una mezcla convencional, haciendo énfasis en la resistencia a la fatiga de un
pavimento. Después de los ensayos realizados se llega a determinar que la mezcla asfáltica
modificada con GCR han mejorado la vida a la fatiga de un pavimento en un 55.15 % con respecto
a una mezcla asfáltica convencional, llegando a la conclusión que se debería implementar este tipo
de diseño de mezclas asfálticas en el país.
PALABRAS CLAVE: MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA / POLVO DE CAUCHO
RECICLADO / MÓDULO RESILIENTE / CÁNTABRO / FATIGA.
xviii
TITLE: Study of a flexible pavement with rubber dust against the effect of fatigue
Author: De Jesús Palacios Génesis Nicole
Tutor: Ing. Juan Enrique Merizalde Aguirre MSc. M.B.A.
ABSTRACT
The study carried out in this document focuses on the development of an asphalt mix design with
the incorporation of recycled rubber powder, as it is a viable alternative to improve the
characteristics of a pavement and mitigate environmental problems caused by mishandling of
discarded tires. By incorporating recycled rubber powder into an asphalt mix, benefits are
generated for the pavement, it is shown that the type of modified mixtures increases the life of the
pavement with respect to conventional mixtures, they are more economical in the long term
because it decreases the periodicity of maintenance and increases the durability of the pavement.
With the incorporation of rubber, it is intended to improve the performance of the rolling layer of
a pavement, checking the physical and rheological properties of a modified mixture and a
conventional mixture, emphasizing the fatigue resistance of a pavement. After the tests carried out,
it is determined that the modified asphalt mixture with GCR has improved the fatigue life of a
pavement by 55.15 % compared to a conventional asphalt mixture, reaching the conclusion that
this type of design should be implemented of asphalt mixtures in the country.
KEY WORDS: MODIFIED ASPHALTIC MIXTURE / RECYCLED RUBBER POWDER /
RESILIENT MODULE / CANTABRIAN / FATIGUE.
1
CAPITULO I
INTRODUCCIÓN
1.1. Problematización
¿Cómo influye la incorporación de polvo de caucho reciclado a una mezcla asfáltica, en el
mejoramiento de las propiedades mecánicas y la durabilidad de un pavimento flexible que se
encuentra bajo el efecto de fatiga?
1.2. Antecedentes
El asfalto es uno de los materiales más usados en la construcción de vías y carreteras alrededor del
mundo, y a lo largo de su producción se ha venido investigando sobre algunos elementos que
podrían mejorar su durabilidad y resistencia, tratando siempre de enfocarse en la reducción de la
contaminación ambiental.
Se sabe que la incorporación del polvo de caucho en pavimentos flexibles no es algo nuevo
alrededor del mundo, esta técnica ha sido bien acogida ya que los beneficios del asfalto modificado
con este elemento se pueden ver en la mejora de las propiedades mecánicas, la durabilidad del
pavimento, ya que previene el agrietamiento de la mezcla asfáltica, mejora la adherencia de las
superficies cuando estas se encuentran mojadas, disminuyendo de esta manera el número de
accidentes en las vías, y reduciendo el ruido producido a través del pavimento. (Galeas & Guerrero,
2015).
El caucho que se emplea en estos pavimentos modificados se obtiene de manera viable y de forma
económica ya que para su obtención se usa neumáticos desechados, los cuales son triturados y
molidos hasta llegar al tamaño adecuado para que cumpla con los estándares de calidad que se
piden.
2
El caucho molido reciclado de neumáticos es denominado como GCR (Grano de Caucho
Reciclado), el cual al ser incorporado en mezclas asfálticas mejora grandemente la estructura vial
y sus propiedades mecánicas, sin dejar de lado la gran ayuda que representa para el ambiente ya
que de esta manera se pueden emplear los neumáticos desechados en la producción del pavimento
modificado, dándole una mejor disposición final a los neumáticos.
Las mezclas asfálticas que son modificadas con GCR de neumáticos, permiten la obtención de
pavimentos con mejores respuestas a los cambios térmicos que estos sufren a lo largo de su vida,
también aumenta la resistencia a las fisuras provocadas por el efecto de fatiga del mismo y evita
el rápido envejecimiento, aumentado así la vida útil del pavimento y disminuyendo los costos de
mantenimiento a largo plazo. (Cruz, Hurtado & Barragán, 2015)
Una de las problemáticas que se puede observar en los pavimentos flexibles en las carreteras del
Ecuador es que tienen una reducida vida útil, debido a la baja calidad en la producción de las
mezclas asfálticas, lo que afecta en la construcción de los pavimentos, ya que estos requieren
especificaciones mucho más altas en cuanto a capacidad de carga.
Los neumáticos que se encuentran fuera de uso o son desechados generan graves problemas
ambientales, debido a que estos elementos tienen componentes que el medio no puede
descomponer, generando así contaminación ambiental, producto de la disposición final de los
neumáticos.
1.3. Justificación
En la actualidad la red vial nacional tiene una extensión aproximada de 42.670 km,
correspondiendo el 74 % de pavimentados a la Red Estatal bajo la responsabilidad del Gobierno
Nacional, el 9.2 % de pavimentados a la Red Provincial, a cargo de los Consejos Provinciales, y
el 2 % de pavimentados pertenecientes a la Red cantonal, a cargo de los consejos Municipales.
3
(Ministerio de Transporte y Obras Públicas, 2014). En resumen, la red vial estatal y provincial
están construidas con pavimentos flexibles, debido a que el costo de este material es mucho menor
al de un pavimento rígido, un pavimento flexible es diseñado con una vida útil que va de 10 a 15
años, teniendo en cuenta que los 3 primeros años este se mantendrá en buenas condiciones, pero
después de ello requerirá mantenimiento periódico y rutinario, lo cual representa un gasto
significativo en el presupuesto de las distintos GAD’s.
Se ha planteado la incorporación del GCR de neumáticos en la mezcla asfáltica, lo cual hará que
la densidad de esta aumente significativamente y así se reduzca los vacíos existentes en la mezcla
y el agregado, para así poder controlar el deterioro y aumentar la vida útil del pavimento.
Entre los beneficios que se observa en los asfaltos modificados con GCR están el mejoramiento
de las propiedades mecánicas, la durabilidad del mismo, ya que controla el agrietamiento del
cemento asfáltico, mejora la adherencia en superficies mojadas, reduce el ruido que se produce por
el paso de los vehículos.
La idea de reciclar el caucho para disminuir el impacto ambiental no es algo nuevo, al igual que el
emplearlo en los pavimentos, al realizar mezclas asfálticas con GCR se obtienen varios beneficios,
tanto para el ambiente como para la construcción de pavimentos de mejor calidad.
Se sabe que en América Latina no es muy empleado el proceso de incorporación de GCR en las
mezclas asfálticas, por ende muchos países no tienen una normativa que regule el empleo de las
mismas, el Ecuador carece de normativa en las cuales se pueda fundamentar estos estudios, uno
de los beneficios que resultaría de desarrollar el trabajo de investigación es que se podría empezar
a generar una normativa que regule especificaciones de construcción, generando así beneficios
para el ambiente y mejorando el comportamiento de la mezcla asfáltica, lo cual se verá reflejado
en el mantenimiento de las vías asfaltadas con estos materiales.
4
Los resultados de este trabajo de investigación tendrán un gran aporte en la vialidad del país, ya
que, al mejorar la calidad de los pavimentos, se reducirá costos de mantenimiento y se reducirán
los accidentes vehiculares.
1.4. Objetivos
1.4.1. Objetivo general
Analizar el desempeño de una mezcla asfáltica modificada al incorporar GCR de
neumáticos ante el efecto de fatiga.
1.4.2. Objetivos específicos
Realizar el diseño de una mezcla asfáltica con la incorporación de GCR por vía seca.
Analizar los resultados obtenidos y comparar con una mezcla asfáltica en caliente
convencional.
Analizar el efecto de fatiga en el diseño de la mezcla asfáltica con GCR.
Identificar las ventajas y desventajas del uso del GCR en mezclas asfálticas.
1.5. Hipótesis
“La modificación de la mezcla asfáltica mediante la incorporación de GCR, ayudará a mejorar las
propiedades mecánicas del asfalto convencional.”
1.5.1. Variable independiente
Modificación de la mezcla asfáltica incorporando GCR.
1.5.2. Variable Dependiente
Mejora de propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica.
5
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. Mezclas Asfálticas
En las mezclas asfálticas en caliente los materiales son combinados en proporciones precisas, las
cuales determinan las propiedades físicas de la mezcla, y el desempeño de la misma como un
pavimento terminado. ("Principios de Construcción de Pavimentos de mezclas asfálticas en
caliente”. Cap.3, pág. 57 del Asphalt Institute MS-22, (2015).
Estas mezclas son elaboradas normalmente en plantas asfálticas, pero algunas son fabricadas in
situ; algunas de las mezclas asfálticas que se conocen son:
Mezclas abiertas en frío
Mezclas abiertas en caliente
Mezclas densas en frío
Concreto asfáltico o mezcla densa en caliente
Arena – asfalto
Tratamientos superficiales
Lechadas (Slurry Seal)
Mezclas asfálticas drenantes
Mezclas discontinuas o microaglomerados
Mezclas tibias
Mezclas asfálticas modificadas
Materiales granulares estabilizados con asfalto en frío o en caliente
6
Las mezclas asfálticas preparadas en laboratorio son analizadas para determinar el desempeño que
tendrán al ser colocadas en la estructura del pavimento, el análisis a realizar se enfoca en cuatro
características de la mezcla y determinar el comportamiento de la misma. Las características son:
Densidad de la mezcla.
Vacíos.
Vacíos en el agregado.
Contenido de asfalto.
Las principales propiedades que se desean en las mezclas son:
Resistencia bajo carga monotónica a tracción
Resistencia a las deformaciones permanentes
Resistencia a fatiga
Resistencia al deslizamiento
Impermeabilidad
Resistencia al envejecimiento
Durabilidad
Resistencia a las condiciones ambientales
Trabajabilidad
Economía
Las mezclas asfálticas en caliente presentan agregados pétreos con granulometría bien gradada y
con tamaños de partículas sólidas diferentes, estas mezclas deben ser fabricadas, extendidas y
compactadas a altas temperaturas que se encuentran entre los 140 y 180 °C aproximadamente.
(Rondón, Q. H. A. 2015, Pavimentos: Materiales, construcción y diseño). Trabajan adecuadamente
7
debido a que son diseñadas, producidas y colocadas con las propiedades deseadas, las cuales
contribuyen en la calidad del pavimento.
2.2. Mezcla Asfáltica Modificada
Las mezclas asfálticas modificadas con elastómeros, plastómeros y otros, aumentan la vida útil del
pavimento de dos a tres veces más que la de una mezcla asfáltica convencional. Debido al creciente
incremento del parque automotor y el volumen de cargas transferidos, se ha visto la necesidad de
implementar pavimentos que tengan mejores propiedades mecánicas para que de esta manera
puedan soportar mejor las solicitaciones a las que se encuentras sometidos.
Al modificar una mezcla asfáltica con un polímero como el caucho, se logra propiedades
reológicas que no se obtienen con las mezclas convencionales, la estructura de estas mezclas es
compleja, aumentando la viscosidad de la mezcla resultante, haciéndola más flexible cuando es
sometida a bajas temperaturas y menos plástica a altas temperaturas, uno de los principales
beneficios es que mejora las deformaciones permanentes a la fatiga y resistencia a fisuras por bajas
temperaturas (Ramírez, Ladino & Rosas, 2014).
2.3. Componentes de la Mezcla Asfáltica Modificada
2.3.1. Polvo de caucho reciclado
El polvo de caucho es aquel material que proviene de la trituración de neumáticos que ya han
cumplido con su vida útil, sus componentes son separados en caucho, acero y nylon, obteniendo
de ellos dos tamaños, el primero de tamiz N°20 (0.841 mm) y el segundo con dimensiones de entre
tamiz de malla N°8 a N°18 (1 y 2.5 mm), siendo el de menor tamaño utilizado en mezclas
asfálticas. Al mantener al GCR a una temperatura de alrededor de 175 °C la pérdida de masa del
8
mismo es de 0.7%, con lo cual se puede afirmar que el GCR se puede incorporar al asfalto sin que
exista una degradación térmica significante. (Galeas & Guerrero, 2015).
2.3.1.1. Obtención del polvo de caucho reciclado (GCR)
El GCR se obtiene de la trituración o molienda de los neumáticos desechados, los cuales están
compuestos básicamente por caucho natural y sintético, acero, fibra textil y un grupo de polímeros
que son polisopreno sintético, polibutadieno y estireno-butadieno los cuales son usados en
hidrocarburos. (Díaz y Castro, 2017)
El proceso de molienda del caucho tiene como objetivo conseguir partículas de ¼”, y se diferencian
por la forma y textura del material, debe garantizarse que las partículas de polvo de caucho se
encuentren libres de acero, fibras y cualquier producto que afecte las propiedades del producto,
existen diferentes formas de molienda de los neumáticos.
2.3.1.1.1. Proceso Ambiental
Dentro del proceso ambiental se encuentra una serie de granuladores que reducen el tamaño del
caucho mediante el corte por la acción de cuchillas. Estos molinos se construyen generalmente
para separar los componentes metálicos de los neumáticos, para eliminar la parte textil se usan
cintas o bandejas vibratorias que originan la compresión de las fibras, las cuales son separadas por
tamices, los cuales controlan el tamaño de las partículas.
La temperatura inicial a la que se encuentran los neumáticos es la del ambiente, pero esta va
aumentando considerablemente en el proceso debido a la fricción de los neumáticos con las
cuchillas de los molinos.
En el proceso de molienda se encuentran varios molinos para dar el tamaño esperado, estos se
encuentran a distancias específicas las cuales son las que dan el tamaño al grano de caucho, el cual
9
ha pasado por la variedad de molinos con el fin de separar los demás materiales que se encuentran
presentes en los neumáticos, el acero es separado por imanes y las fibras por aspiración.
El proceso ambiental o molienda a temperatura ambiente contiene las siguientes actividades;
separación del metal, separación de la fibra, reducción a GCR, empaquetado, pesado y transporte.
Figura 1: Sistema típico de molienda ambiental
Fuente: (Scrap Tire News)
2.3.1.1.2. Proceso Criogénico
En este proceso se busca obtener las partículas en los tamaños mínimos esperados, utilizando un
método para disminuir la temperatura del neumático, para ello se emplea nitrógeno u otros
materiales que disminuyan considerablemente la temperatura del neumático (-80 °F, -62°C
aproximadamente), reduciendo el caucho a partículas entre tamaños de ¼” a mínimo tamiz número
30 (0.60 mm).
10
El material se puede enfriar en una cámara estilo túnel, sumergido en un baño de nitrógeno líquido
para reducir su temperatura, el caucho enfriado se muele en una unidad de reducción de tipo
impacto, en un molino de martillo, esta molienda evita la degradación térmica del caucho y
produce un alto rendimiento del producto que queda libre de casi toda la fibra o de acero.
Para el caucho proveniente de las llantas usadas, el acero se separa del producto mediante imanes
y la fibra mediante cribado. Es un sistema de cuatro fases; reducción del tamaño inicial,
enfriamiento, separación y molienda, consume menor energía que otros procesos y produce
grandes cantidades de GCR.
Las partículas del polvo obtenidas por molienda criogénica presentan una superficie relativamente
suave, un amplio rango de tamaño de partícula, así como una mínima oxidación superficial.
Figura 2: Proceso típico de molienda criogénica
Fuente: (Scrap Tire News)
11
2.3.1.1.3. Otros procesos
Otros procesos de molienda se desarrollan por vía húmeda, la cual es utilizada para obtener
tamaños de grano mucho más finos que se retengan el los tamices # 40 (0.425 mm) y # 60 (0.250
mm), el grano de caucho muy fino es aquel que pasa por el tamiz # 60 (0.250 mm), para este
proceso de micro molienda es necesario que el caucho sea reducido a un tamaño menor,
moliéndolo entre dos ruedas que se encuentran muy juntas en un medio líquido que suele ser agua.
Figura 3: Proceso de trituración del caucho
Fuente: (Ministerio del Ambiente, 2015)
2.3.1.2. Componentes del polvo de caucho reciclado
Negro de humo. - este componente le da el color negro al caucho y disminuye el desgaste
de los neumáticos al contacto con la superficie del pavimento, lo cual permite que el
neumático dure más tiempo, dentro de la mezcla asfáltica este material aumenta las
propiedades de refuerzo y disminuye el envejecimiento.
12
Antioxidantes. - componente que retarda el desgaste y deterioro del caucho por efectos
de oxidación.
Aminas. - este componente evita que el caucho se endurezca progresivamente, que se
vuelva más frágil y pierda elasticidad.
Aceites aromáticos. - este componente prolonga la vida de la mezcla asfáltica modificada.
2.3.1.3. Propiedades del polvo de caucho reciclado
El polvo de caucho reciclado de conformidad con la norma NTE INEN 2680 debe cumplir con las
siguientes características para así poder ser incorporado a una mezcla asfáltica.
El caucho debe contener menos del 75 % de humedad en peso y de libre flujo.
La gravedad específica del caucho debe ser de 1.15 ± 0.05.
El caucho reciclado de neumáticos no debe contener partículas visibles de metales no
ferrosos y no más de 0,01 % en peso de partículas de metales ferrosos.
Puede contener otros materiales contaminantes extraños que debe ser inferior al 0,25 % en
peso.
Se recomienda que todas las partículas de caucho tengan un tamaño capaz de pasar a través
del tamiz No. 8 (2.36 mm).
La gradación del caucho debe acordarse entre el comprador y proveedor de asfalto - caucho
para las aplicaciones específicas de una mezcla.
2.3.2. Métodos de adición del GCR en las mezclas asfálticas
Incorporar el GCR en las mezclas asfálticas trae grandes beneficios físico-mecánicos al pavimento,
en nuestro medio hay dos vías por las cuales se puede adicionar el GCR en la mezcla, y las
características que estas adquirirán dependerán del método empleado.
13
La norma colombiana específica entre un 10% como mínimo, a un 20% como máximo por peso
de mezcla (Quintana, 2011). Sin embargo, el porcentaje de GCR estará de acuerdo con la
granulometría del mismo. Por ejemplo, en Ecuador ha resultado mejor considerar 7.5% de polvo
de caucho con una granulometría que pasa del tamiz N°30 (0.600 mm) y retenido en el tamiz N°40
(0.425 mm), (Gordillo, 2017). Mientras mayor el tamaño del caucho, más tiempo tomará
interactuar con el asfalto, lo que quiere decir que entre más fino sea el polvo de caucho mejores
serán las propiedades obtenidas en las mezclas.
2.3.2.1. Vía Seca
El proceso de mezcla por vía seca implica que el GCR será tomado en cuenta como parte de los
agregados finos (entre 1 – 3 % del peso total de los agregados), el material es incorporado antes
de colocar el cemento asfáltico en la mezcla, en el momento en que los agregados alcanzan la
temperatura específica, dentro de este proceso no es necesario equipo especial ya que el GCR se
mezcla con los agregados de manera directa. (Díaz, C., Castro, L. (2017) Universidad Santo
Tomás, Bogotá)
Figura 4: Proceso de modificación por vía seca
Fuente: (Fernández, 2016)
14
Existen varias tecnologías para realizar el proceso por vía seca.
2.3.2.1.1. Tecnología PlusRide
Dentro de esta tecnología el GCR es incorporado a la mezcla en proporciones de 1 – 3 % del peso
total de los agregados, las partículas tienen un tamaño entre el tamiz N°5 (4.00 mm) y tamiz N°10
(2.0 mm), y el contenido de vacíos de la mezcla asfáltica debe estar entre el 2 y 4 %, con un
contenido de ligante que va del 7.5 al 9 %.
2.3.2.1.2. Tecnología Genérica
Utilizando esta tecnología el grano de caucho se maneja en dos fracciones, una gruesa y una fina,
debido a que se desea emparejar la granulometría de los agregados para así obtener una mezcla
asfáltica mejorada; la parte fina del GCR interactúa con el cemento asfáltico mientras que la parte
gruesa pasa a ser parte de los agregados dentro de la mezcla.
2.3.2.1.3. Tecnología Convencional
Dentro de esta tecnología no se necesita una cantidad representativa de cemento asfáltico, pero sí
la cantidad necesaria de caucho para así obtener resultados favorables, aproximadamente 2 % del
peso total de los agregados.
2.3.2.2. Vía Húmeda
Esta tecnología da como resultado un producto conocido como “Asfalto-Caucho”, en este proceso
de modificación la viscosidad del cemento asfáltico aumenta dándole características particulares.
A temperaturas altas, la plasticidad de la mezcla disminuye, siendo favorable para combatir el
fenómeno de ahuellamiento, mientras que a bajas temperaturas la flexibilidad de la mezcla
aumenta mejorando el comportamiento ante posibles fisuras.
15
Se debe tener en cuenta varios factores dentro de este proceso por vía húmeda los cuales afectarán
a la mezcla Asfalto-Caucho, estos son; tamaño, textura y proporción del GCR, tipo de cemento
asfáltico, tiempo y temperatura de mezclado, grado de agitación, componente aromático del
cemento asfáltico y el uso de otros aditivos. (Díaz, C., Castro, L. (2017) Universidad Santo Tomás,
Bogotá)
Figura 5: Proceso de modificación por vía húmeda
Fuente: (Fernández, 2016)
Este proceso, también conocido como proceso McDonald, consta de un tanque donde se mezcla el
cemento asfáltico con el GCR con una serie de tornillos que aseguran la circulación de la mezcla
obteniendo una reacción óptima entre los materiales dentro de un periodo suficiente (45 a 60
minutos), mientras tanto los agregados son calentados para mezclarlos con el cemento asfáltico ya
modificado.
Adicional a este proceso existen tres tecnologías empleadas dentro de la mezcla por vía húmeda.
16
2.3.2.2.1. Tecnología Continua
Esta tecnología consiste en un sistema de producción de mezclado del asfalto y caucho de manera
continua, esto fue desarrollado en Florida a finales de 1980 y es conocida como Florida Wet
Process. Dentro de este proceso, el GCR debe tener un tamaño de tamiz No. 80 (de 0.18 mm) para
ser mezclado con el cemento asfáltico en un proceso continuo. La tecnología de Florida se
diferencia del proceso McDonald en varios aspectos: emplea bajos porcentajes de GCR, entre 8 a
10 %, el tamaño de la partícula de caucho requerida es más pequeña, disminuye la temperatura de
mezclado, y acorta el tiempo de reacción. El proceso húmedo de Florida aún no ha sido patentado.
2.3.2.2.2. Tecnología Terminal
Este proceso húmedo brinda la capacidad de mezclar o combinar el cemento asfáltico con el GCR
y conservar el producto durante amplios periodos de tiempo ya que tiene una amplia duración de
almacenamiento.
2.3.2.2.3. Mezclado en Campo
Usualmente las mezclas asfálticas modificadas son producidas en plantas, ya que necesitan ciertas
modificaciones para poder producir el Asfalto-Caucho, sin embargo, hace unos años estos
procesos se han implementado con remolques que se puedan transportar con el fin de crear estas
mezclas in situ, ahorrando costos en transporte.
En el mezclado en campo la unidad de mezclado recibe el GCR en la tolva, luego se transporta a
la cámara de mezcla para así incorporarla al asfalto, después de este proceso el cemento asfáltico
es mezclado con los agregados y colocado in situ con las máquinas adecuadas.
17
Figura 6: Unidad de mezclado móvil
Fuente: ("Mobile Asphalt Rubber Blending Plant | Dagang Road Machinery", 2015)
2.3.3. Material Pétreo
Los materiales pétreos utilizados son las rocas, conocidas como mineral granular o agregado
mineral, las cuales son partículas minerales grandes y sin forma definida que se encuentran en la
naturaleza, se emplean en la construcción por su alta resistencia a las condiciones ambientales
(Ramo & Guillén, 2010). Las propiedades de los materiales pétreos son:
Resistencia al desgaste.
Resistencia a las fracturas.
Resistentes a la oxidación y a la corrosión.
Puntos de fusión altos.
Poca resistencia a la tracción.
Económicamente asequibles.
18
Son inertes, no tóxicos.
Los agregados que conforman la mezcla asfáltica en caliente de un pavimento son: arena, grava,
piedra triturada, polvo de piedra que constituyen el 90 % a 95 % en peso de la estructura del
pavimento, el comportamiento del pavimento dependerá de estos materiales ya que son los que
proporcionan las características de capacidad portante del mismo.
2.3.3.1. Tipos de Agregados Pétreos
Agregados Naturales. - Es aquel material utilizado después de una leve modificación de
su tamaño para así adaptarse a las exigencias según su disposición final.
Agregados de Trituración. - Material que es obtenido de la trituración de diferentes rocas
de cantera con propiedades físicas adecuadas.
Agregados Artificiales. - Son subproductos de procesos industriales, como las escorias o
materiales de demolición o reciclables.
Agregados Marginales. - son aquellos materiales que no cumplen con las
especificaciones vigentes.
2.3.3.2. Agregados para Mezcla en Planta
Estos agregados están compuestos por roca triturada, grava o piedra natural y arena, las cuales
deben cumplir con los requisitos establecidos en la siguiente tabla (M.O.P. 001-F 2002). Se
clasifican en “A”, “B” y “C” de acuerdo a lo establecido:
19
Tabla 1: Requisitos de gradación de agregados para mezclas asfálticas
Fuente: Especificaciones Generales para la Construcción de Caminos y Puentes. M.O.P. 2002
Agregado Tipo A: Todas las partículas del agregado grueso se obtienen por trituración, el material
fino puede ser natural o triturado, y para cumplir las exigencias de gradación se puede añadir
material de relleno mineral (M.O.P. 001-F 2002).
Agregado Tipo B: Material que por lo menos el 50 % de las partículas de agregado grueso son
obtenidas por trituración, el material fino y de relleno puede ser triturado o natural, dependiendo
de la disponibilidad del material en la zona.
Agregados Tipo C: Material que proviene de depósitos naturales o de trituración dependiendo de
la disponibilidad del material en el sector o región, siempre y cuando la estabilidad se encuentre
dentro de los límites fijados en las especificaciones (M.O.P. 001-F 2002).
2.3.4. El Asfalto
El asfalto es una mezcla solida de hidrocarburos y minerales, se usa principalmente como
aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, por la capacidad que tiene de
unir fragmentos de varios materiales. El principal componente del asfalto es el bitumen o betún
20
que es el fondo que queda tras la destilación fraccionada de petróleo, tratándose de la parte más
pesada y con el punto de ebullición más alto del proceso.
El asfalto se compone de la mezcla de betún con minerales, el cual en estado totalmente natural es
factible de ser hallado en las lagunas de algunas cuencas petroleras formando una mezcla compleja
de hidrocarburos sólidos (Ucha, 2010).
Figura 7: El Asfalto
Fuete: (Vera. C, 2014)
2.3.4.1. Propiedades Físicas
El asfalto es un producto bituminoso semi-sólido, el cual contiene baja proporción de productos
volátiles posee propiedades aglomerantes, este material es visco-elasto-plástico, lo que quiere decir
que este material tiene un comportamiento directamente relacionado con la temperatura y las
cargas que se apliquen, dependiendo de ellas se verán deformaciones recuperables (propiedad
elástica) y no recuperables (propiedad plástica). Las propiedades físicas del asfalto destinado para
la construcción de carreteras son: durabilidad, adhesión, susceptibilidad a la temperatura,
envejecimiento y endurecimiento (Angulo, 2005).
21
2.3.4.2. Composición Química
El asfalto está compuesto por hidrocarburos que es una combinación molecular de hidrógeno y
carbono, algunas trazas de azufre, nitrógeno y oxígeno, los hidrocarburos que constituyen el asfalto
forman una solución coloidal, en la que las moléculas de hidrocarburos más pesados (asfáltenos)
están rodeados por moléculas de hidrocarburos más ligeros (resinas), sin que exista una separación
entre ellas, sino una transición, finalmente, ocupando el espacio restante los aceites.
El asfalto tiene tres componentes principales que son: el primero es una mezcla de asfaltenos que
son moléculas complejas con alto peso molecular, le dan características estructurales y de dureza
a los asfaltos, el segundo es una mezcla de resinas que le proporcionan las propiedades aglutinantes
y el tercero es aceite mineral que le da la consistencia adecuada para una mejor trabajabilidad.
Figura 8: Composición Química AC-20
Fuente: Ing. Torres C. 2007
22
2.3.4.3. Clasificación de Asfaltos
2.3.4.3.1. Cementos asfálticos
Es un material visco-elástico, rígido a temperaturas bajas y fluido a alta temperatura, son utilizados
en la construcción de pavimentos asfálticos, ya que posee propiedades aglomerantes e
impermeabilizantes, características de flexibilidad, durabilidad y alta resistencia a los ácidos, sales
y álcalis, se obtiene por medio de la refinación del petróleo en las etapas de destilación. (Chancusi,
P., Chamorro, M. 2017, Asfaltos modificados, Universidad Central del Ecuador)
2.3.4.3.2. Asfaltos diluidos
Los asfaltos diluidos también se los conoce como asfaltos cortados, y son aquellos que resultan de
la ductilidad del cemento asfáltico como destilados del petróleo y un fluidificante volátil, donde
se agrega el solvente con el fin de disminuir la viscosidad para de esta manera poderlo mezclar
con los agregados con mayor facilidad. (Chancusi, P., Chamorro, M. 2017, Asfaltos modificados,
Universidad Central del Ecuador)
2.3.4.3.3. Emulsiones
Es un sistema heterogéneo de dos fases inmiscibles, como el asfalto y el agua, a la que se le
incorpora un activador de superficie que es un emulsificante de base jabonosa, el cual mantiene en
dispersión el sistema de fase continua (agua) y discontinua (diminutos glóbulos de asfalto). Las
emulsiones asfálticas deben ser afines a la polaridad negativa (emulsiones aniónicas) o positiva
(emulsiones catiónicas). (Chancusi, P., Chamorro, M. 2017, Asfaltos modificados, Universidad
Central del Ecuador)
2.4. Fatiga
El efecto de fatiga de un pavimento es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de tránsito,
las cuales generan agrietamientos debidos a que los esfuerzos cortantes y de tensión superan los
23
valores admisibles. El comportamiento de los materiales asfálticos ante el efecto de fatiga es
viscoelástico y su deformación depende del tiempo y la temperatura. “La fatiga es el proceso de
cambio estructural permanente, progresivo y localizado que ocurre en un material sujeto a
tensiones y deformaciones variables en algún punto o puntos y que produce grietas o la fractura
completa tras un número suficiente de fluctuaciones” (ASTM).
Se ha demostrado, por medio de investigaciones, que los vacíos y la viscosidad del asfalto tienen
un efecto considerable sobre la resistencia a la fatiga, ya que a medida que el porcentaje de vacíos
en un pavimento aumenta, sea por diseño o por mala compactación, la resistencia a la fatiga del
pavimento disminuye. Por otro lado, un pavimento que contiene asfalto que se ha envejecido y
endurecido considerablemente tiene menor resistencia a la fatiga. Las características de resistencia,
espesor de un pavimento, y la capacidad de soporte de la subrasante, tienen mucho que ver con la
vida del pavimento y con la prevención del agrietamiento asociado a las cargas de tránsito. Los
pavimentos de gran espesor sobre subrasantes resistentes no se flexionan tanto, bajo las cargas,
como los pavimentos delgados o aquellos que se encuentran sobre subrasantes débiles.
Tabla 2: Causas y Efectos de una mala resistencia a la fatiga
CAUSAS EFECTOS
Bajo contenido de asfalto Agrietamiento por fatiga.
Vacíos altos de diseño
Envejecimiento temprano del asfalto,
seguido por agrietamiento por fatiga.
Falta de compactación
Envejecimiento temprano del asfalto,
seguido por agrietamiento por fatiga.
Espesor inadecuado de pavimento
Demasiada flexión seguida por
agrietamiento por fatiga.
Fuente: "Principios de Construcción de Pavimentos de mezclas asfálticas en caliente”. Asphalt
Institute MS-22, (2015).
24
2.4.1. Fatiga en Pavimentos
Los materiales que conforman la estructura del pavimento al ser sometidos a repeticiones de carga
por la acción del tránsito, sufren agrietamientos estructurales que están relacionados con las
deformaciones o tensiones horizontales debido a la tracción en la base de cada capa, usualmente
las fallas inician en la parte inferior de la capa y se prolongan hasta la superficie, debido a que se
presentan tensiones máximas en las fibras inferiores.
Figura 9: Agrietamiento por tensión en base de la capa
Fuente: Fatiga en Pavimentos (Díaz, Pacheco y Guerrero, 2015)
La fatiga es un fenómeno que tiene origen debido a la no uniformidad de los materiales, o
impurezas y discontinuidades que actúan como concentradores de esfuerzos que sobrepasan la
capacidad de resistencia del material por la aplicación de cargas cíclicas, este comportamiento
obedece a la relación establecida en las llamadas curvas de esfuerzos vs número de ciclos.
25
Figura 10: Curva de fatiga 25°C
Fuente: UNE-EN 12697-24:2006
2.4.2. Fases de fallos por Fatiga
Fase 1: A esta fase se la conoce como iniciación ya que una o más grietas se desarrollan en
el material, las cuales aparecen alrededor de alguna fuente de concentración de tensión, y
en la superficie donde la tensión es más elevada, las grietas aparecen debido a las
imperfecciones en la estructura microscópica del material, ralladuras y más.
Fase 2: Conocida como la fase de la propagación, donde todas las grietas crecen por efecto
de las cargas, por lo general las grietas en esta fase son finas y es difícil detectarlas aun
cuando se encuentras próximas a producir la rotura de la estructura del pavimento.
Fase 3: Es la fase de la rotura, donde la estructura del pavimento se deteriora por el
crecimiento de las grietas, lo que reduce la sección neta de la pieza y la hace incapaz de
resistir cargas desde el punto de vista estático o dinámico, produciéndose así la rotura por
fatiga.
26
2.4.3. Leyes de Fatiga
Una ley de fatiga es aquella curva que muestra el efecto de la aplicación de ciclos de carga sobre
la resistencia de un material; muestran el número de ciclos a la falla para diferentes niveles de
esfuerzo o deformación controlados. Estas leyes de fatiga son usadas para el diseño y modelación
estructural de pavimentos.
Permiten determinar los esfuerzos y deformaciones admisibles en la estructura, como son la
deformación vertical en la subrasante, la tensión en el plano inferior de la carpeta asfáltica y la
deflexión de la estructura, lo que, para efectos del diseño racional, permite verificar que los
esfuerzos y deformaciones en la estructura, sean menores a los admisibles y de esta forma controlar
el agrietamiento y el ahuellamiento del pavimento flexible.
En la siguiente figura se muestra el comportamiento de las leyes de fatiga, para mezclas asfálticas
con distinto demento asfáltico.
Figura 11: Leyes de fatiga de mezclas asfálticas
Fuente: Reyes, Camacho y Patiño, 2014
27
2.4.3.1. Métodos de estimación de Leyes de Fatiga
Determinar las leyes de fatiga de mezclas bituminosas es bastante complejo, debido a la cantidad
de ensayos de laboratorio que se deben realizar para obtener algunos de los datos necesarios en las
fórmulas empleadas.
Existen varios métodos para la determinación de las leyes de fatiga, se enuncian los siguientes:
Método COLLOP, (2004)
Ecuación 1: Método COLLOP, Determinación de leyes de fatiga
Donde:
N: Número de ciclos de carga hasta la fatiga del material
ε0: Deformación de tensión inicial
k1 y k2: Coeficientes de regresión
Método COOPER Y PELL, (1975)
Ecuación 2: Método COOPER Y PELL, Determinación de leyes de fatiga
Donde:
𝑁 = 𝑘1 (1
𝜀0)
𝑘2
𝑁 = 𝑘1 (1
𝜀0)
𝑘2
(1
𝐸)
𝐾3 𝑉𝑏
𝐴𝑉 + 𝑉𝑏
28
Vb: Porcentaje de betún en volumen
E: Módulo rigidez
N: Número de ciclos de carga hasta la fatiga del material
ε0: Deformación unitaria de tracción
k1 y k2: Coeficientes de regresión
AV: Volumen de vacíos con aire
Método THOMPSON, (1987)
Ecuación 3: Método THOMPSON, Determinación de leyes de fatiga
Donde:
N: Número de ciclos de carga hasta la fatiga del material
E: Módulo rigidez
k1 y k2: Coeficientes de regresión
Método SHELL
Ecuación 4: Método SHELL, Determinación de leyes de fatiga
Donde:
Vb: Porcentaje de betún en volumen
𝑁 = ((0.856 ∗ 𝑉𝑏 + 1.08) ∗ (106 ∗ 𝐸)−0.36)5
∗ 𝜀0−5
𝑁 = 𝑘1 (1
𝐸)
𝑘2
29
E: Módulo de la mezcla en MPa
N: Número de ciclos de carga hasta la fatiga del material
ε0: Deformación unitaria de tracción
Método del Instituto de Asfalto
Ecuación 5: Método AI, Determinación de leyes de fatiga
Donde:
C: Factor de corrección igual a 1
E: Módulo de la mezcla en MPa
N: Número de ciclos de carga hasta la fatiga del material
ε0: Deformación unitaria de tracción
Tabla 3: Coeficientes de regresión
Fuente: Rondón y Reyes, 2015
𝑁 = (0.0796 ∗ 𝐶 ∗ (0.145𝐸−0.854)) ∗ 𝜀0−3.291
30
2.5. Marco legal
Tabla 4: Marco Legal, Normas
MATERIAL ENSAYO NORMA
AGREGADO
FINO
Determinación de la densidad relativa y absorción
de agua del agregado fino NTE INEN 0856:2010 /
ASTM C 128
Equivalente de arena ASTM D 2419 /
AASHTO T 176
Granulometría NTE INEN 0696:2011 /
ASTM C 136
AGREGADO
GRUESO
Granulometría NTE INEN 0696:2011 /
ASTM C 136
Determinación de la densidad relativa y absorción
de agua del agregado grueso NTE INEN 0857:2010 /
ASTM C 127
Porcentaje de partículas fracturadas ASTM D 5821 - 01
Partículas planas y alargadas ASTM D 4791 - 05
Durabilidad la acción de sulfato de magnesio ASTM C 88 / NTE
INEN 0863:2011
Abrasión de agregado, máquina de los ángeles NTE INEN 0860:2011 /
ASTM C 131
CEMENTO
ASFÁLTICO
Ensayo de penetración NTE INEN 0917:2013 /
ASTM D 5
Ensayo punto de ablandamiento con el aparato de
anillo y bola ASTM D 36
Ensayo de viscosidad NTE INEN 810 - ASTM
D 4402-06
Ensayo de ductilidad NTE INEN 0916 -
ASTM D 113
Ensayo de punto de inflamación copa de Cleveland NTE INEN 0808:2013 -
ASTM D 92
Ensayo de gravedad específica NTE INEN 0923 -
ASTM D 70
MEZCLA
ASFÁLTICA
Método Marshall ASTM D-1559
Ensayo rice ASTM D-2041
Extracción cuantitativa del asfalto en mezclas en
caliente ASRM D 2172
Granulometría ASTM D 4791
Ensayo de módulo dinámico elástico ASTM D 3497 / INVE
754-07
Ensayo cántabro de perdida por desgaste NLT 352/00
Fatiga (Tensión Indirecta) EN 12697-24 E
31
CAPITULO III
METODOLOGÍA
Basados en un diseño de una mezcla asfáltica convencional y ensayos de laboratorio, se desea
incorporar el polvo de caucho a la mezcla asfáltica, para el estudio del comportamiento en sus
propiedades mecánicas, además de contar con los parámetros establecidos por el Instituto
Ecuatoriano de Normalización INEN 2680:2013, para asfaltos modificados con caucho.
Este estudio se basa en un pavimento modificado con polvo de caucho, con el objetivo de conocer
mejor sus propiedades mecánicas y su influencia sobre el fenómeno de fatiga, que representa el
agrietamiento.
Los ensayos de laboratorio son realizados para poder estimar los parámetros correspondientes de
los materiales, y verificar si se encuentran dentro de las especificaciones técnicas.
Dentro del proyecto de investigación se plantea realizar la comparación de las propiedades
mecánicas de una mezcla asfáltica modificada ante una mezcla asfáltica convencional, se debe
analizar la deformación plástica de las mezclas mediante el ensayo Marshall, el desgaste de las
muestras con el ensayo cántabro, determinación de la fatiga aplicando el ensayo de tracción
indirecta.
3.1. Tipo de Investigación
La investigación realizada en este proyecto es tipo experimental, ya que es necesario realizar
ensayos de laboratorio para determinar las propiedades de los agregados y asfalto, permitiendo así
determinar los porcentajes óptimos utilizados en las mezclas.
32
3.2. Método de investigación
En base a los resultados de ensayos de laboratorio y distintos tipos de materiales, se irá conociendo
el comportamiento de la mezcla asfáltica modificada, además de los posibles descartes hasta llegar
a un diseño con propiedades mecánicas apropiadas.
3.2.1. Método inductivo
Partiendo desde el fenómeno de la fatiga que se produce en un pavimento convencional, afectando
su vida útil a la influencia de este fenómeno en un pavimento modificado.
3.2.2. Método de análisis
Obteniendo resultados de los ensayos se podrá establecer una relación causa y efecto, de este
fenómeno además de obtener información del comportamiento del pavimento modificado y si sería
apto la implementación en las vías de nuestro país.
3.3. Técnicas e instrumentos
Las técnicas que se utilizarán en el desarrollo y fundamentación de la investigación son las
siguientes:
Recopilación de la información existente en los repositorios.
Consulta bibliográfica como en estudios realizados por otros investigadores, además
de la utilización de libros y de las normas orientadas a la materia de pavimentos
flexibles.
Ensayos de laboratorio para la recopilación de datos.
Hojas de cálculo para las posibles dosificaciones.
Análisis de resultados obtenidos mediante gráficas y cuadros comparativos referente
a sus propiedades mecánicas.
33
3.4. Datos generales de Materiales
3.4.1. Material Pétreo
El material pétreo utilizado en la elaboración de la mezcla asfáltica convencional y modificada con
polvo de caucho, fue obtenido de la planta de asfalto Naranjo-López. El material pétreo empleado
en la investigación ha sido pasado por un equipo de trituración terciario conocido como VSI
(Vertical Shaft Impact) trituradora que mediante el proceso de impacto vertical fractura las
partículas de agregado generando en ellas un mayor porcentaje de caras fracturadas y menos rocas
lajosas, el material a usarse es agregado grueso de ¾”, material medio de ½” y fino, los cuales
serán sometidos a algunas pruebas de laboratorio para comprobar la calidad del mismo y el
cumplimiento de las especificaciones.
La planta de Asfalto Naranjo – López se encuentra ubicada en la carretera Panamericana en Pintag-
Pichincha.
Fotografía 1: Planta de producción de asfalto Naranjo-López
3.4.2. Asfalto
El cemento asfáltico es proporcionado por la Refinería Estatal de Esmeraldas, este material llega
a la planta de producción de asfalto Naranjo – López se encuentra ubicada en la carretera
Panamericana en Pintag-Pichincha.
34
Fotografía 2: Planta de producción de asfalto Naranjo-López
3.4.3. Polvo de caucho
El polvo de caucho utilizado en la investigación de este trabajo proviene de una donación que
realizó la planta recicladora de llantas Rubberaction a la Empresa Publica Metropolitana de
Movilidad y Obras Públicas (EPMMOP), esta planta se encuentra en Pichincha en la carretera
Panamericana desde Pifo hacia Checa.
Fotografía 3: Planta Recicladora de Llantas RUBBERACTION
Fuente: Google Maps
35
3.5. ENSAYOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ASFALTO
3.5.1. Ensayo de penetración (NTE INEN 0917:2013 / ASTM D 5)
Los resultados del ensayo de penetración se pueden interpretar como la resistencia que
experimenta el cemento asfáltico cuando sobre él se deja caer una aguja que tiene una masa
normalizado de 100 g por cinco segundos, la muestra debe estar a 25 °C de temperatura, este
ensayo de forma directa mide la consistencia del cemento asfáltico e indirectamente evalúa su
rigidez, la penetración se evalúa en 1/10 mm en el equipo llamado Penetrómetro.
Fotografía 4: Ensayo de Penetración
A continuación, se presentan los resultados obtenidos del ensayo en el Asfalto AC-20
convencional.
Tabla 5: Resultados del ensayo de Penetración AC-20
PENETRACIONES (mm/10)
MUESTRA: Asfalto Convencional AC-20
Penetración # 1 69
Penetración # 2 64
Penetración # 3 67
Promedio 67
36
El valor de penetración obtenido es de 67 [mm/10] se encuentra dentro del rango de penetración
indicado en las especificaciones MOP – 001 – F 2002, el cual indica que este valor debe oscilar entre
los 60 a 70 [mm/10], esto nos indica que el asfalto convencional AC - 20 es aceptado para la realización
de mezclas asfálticas.
3.5.2. Gravedad específica del asfalto (NTE INEN 0923 / ASTM D 107)
La gravedad específica del asfalto es aquella relación entre el peso del volumen del asfalto a 25°C
y el peso del volumen de agua a la misma temperatura, este dato se utiliza para convertir volúmenes
en unidades de masa, y realizar correcciones de volúmenes por temperatura cuando se requiere.
Fotografía 5: Ensayo Gravedad específica del asfalto AC-20
A continuación, se presentan los resultados obtenidos en el ensayo al asfalto AC - 20:
Tabla 6: Resultado del ensayo de gravedad específica Asfalto AC - 20
Gravedad Específica del Asfalto
MUESTRA: Asfalto Convencional AC - 20
Muestra 1 Muestra 2 Unidad
N° Picnómetro 144 158
Peso picnómetro + tapa A 35.48 36.47 g
Peso picnómetro + tapa + agua B 68.31 69.93 g
Peso picnómetro + tapa + muestra C 52.7 52.59 g
Peso picnómetro + tapa + muestra +
agua D 68.52 70.09 g
Gravedad Específica (C - A)
1.0123 1.0100 (B - A) - (D - C)
37
Tabla 7: Peso unitario del Asfalto AC - 20
Peso Unitario
temperatura
de ensayo
peso unitario
del agua
gravedad
específica
peso unitario
asfalto
°C g/cm3 g/cm3
25 0.9971 1.0112 1.008
En este ensayo se obtuvo como resultados una gravedad específica de 1.0112 y el peso unitario
del asfalto es de 1.008 g/cm3.
3.5.3. Viscosidad mediante el viscosímetro rotacional BROOKFIELD (ASTM D 4402-06)
Ensayo realizado en el laboratorio de Pavimentos de la Universidad Central del Ecuador.
La viscosidad puede ser entendida como la resistencia que tiene un material a fluir sobre una
superficie, este parámetro se utiliza principalmente para determinar de manera aproximada las
temperaturas de fabricación y compactación de mezclas asfálticas, la viscosidad ofrece una medida
indirecta de la consistencia y rigidez del cemento asfáltico, siendo más rígido aquel que tiene
mayor viscosidad. Para determinar la viscosidad se emplean diferentes temperaturas del material,
siendo las más usuales 60 y 135 °C, para así determinar la viscosidad absoluta del material, lo cual
permite cuantificar la consistencia y comportamiento del asfalto al alcanzar esta temperatura,
logrando así conocer los rangos de temperatura que se pueden emplear en la fabricación y
compactación de la mezcla.
Fotografía 6: Ensayo de viscosidad del asfalto AC-20
38
Tabla 8: Ensayo de Viscosidad
Muestra Temperatura Viscosidad
Cinemática Torque Velocidad
Gravedad
Específica
Viscosidad
Rotacional
Viscosidad
Absoluta
°C cSt % rpm cP Pas
1 134.7 327.9 89 8
1.0112
331.57 0.332
2 134.7 327.9 89 8 331.57 0.332
3 134.8 327.8 88.9 8 331.47 0.331
Promedio 134.7 327.9 89.0 8.0 331.5 0.332
3.5.4. Ensayo punto de ablandamiento con el aparato de anillo y bola (ASTM D 36 /
AASHTO T53-93)
El punto de ablandamiento del asfalto es la temperatura a la cual este material pasa de un estado
sólido a uno líquido.
Lo ideal es que la mezcla asfáltica no experimente esta temperatura a lo largo de su vida útil en el
pavimento, puesto que el ligante asfáltico y la mezcla experimentaran una gran pérdida en su
rigidez, lo que provocará fisuras en la estructura del pavimento.
Fotografía 7: Ensayo de Punto de ablandamiento del asfalto AC -20
A continuación, se presentan los resultados del ensayo de punto de ablandamiento del asfalto
convencional AC – 20:
39
Tabla 9: Resultados del ensayo Punto de Ablandamiento Asfalto AC -20
Punto de ablandamiento
MUESTRA: Asfalto Convencional AC-20
Anillo N° Punto de Ablandamiento °C
1 49
2 49
Promedio 49
El valor de punto de ablandamiento obtenido de 49 °C, del asfalto AC – 20 Convencional, se encuentra
dentro del rango indicado en las especificaciones MOP – 001 – F 2002. Cuyos valores están entre 48
°C a 57 °C de punto de ablandamiento.
3.5.5. Índice de penetración por VAN DOORMAAL Y PFEIFFER
Con el índice de penetración se puede evaluar el grado de susceptibilidad térmica del asfalto,
partiendo de los resultados de penetración y la temperatura del punto de ablandamiento del asfalto
y empleando la ecuación que se presenta posteriormente se calcula el índice de penetración.
Tabla 10: Índice de penetración Asfalto AC - 20
Índice de Penetración
MUESTRA: Asfalto Convencional AC-20
Datos Ecuación Valor Unidad
Penetración (Pen) 67 mm/10
Punto de ablandamiento
(Tab) 49 °C
Factor de índice de
penetración (A) 2.248 mm/10/°C
Índice de penetración (IP) -0.764
Dado que el valor obtenido se encuentra dentro del rango, -1 < Ip < +1. El asfalto convencional tiene
mediana susceptibilidad a la temperatura, presentando cierta elasticidad, es rico en resinas y tiene
comportamiento viscoso.
𝐴 = 50 ∗ [𝑙𝑜𝑔800 − log 𝑃𝑒𝑛
𝑇𝑎𝑏 − 25]
𝐼𝑃 = [20 − 10 ∗ 𝐴
𝐴 + 1]
40
3.5.6. Ensayo de ductilidad (NTE INEN 0916 / ASTM D113-07)
Ensayo realizado en el laboratorio de Pavimentos de la Universidad Central del Ecuador.
El ensayo de ductilidad permite determinar la capacidad de elongación que tendrá el asfalto, siendo
sometido a una velocidad de elongación constante a una temperatura determinada. La ductilidad
del asfalto permitirá determinar las propiedades aglutinantes del mismo. El comportamiento ideal
para una mezcla asfáltica es que el cemento asfáltico con la que es fabricada presente un alto grado
de ductilidad. Las mezclas asfálticas dúctiles pueden desarrollar deformaciones permanentes bajo
cargas cíclicas sin que el material presente fallas estructurales, mientras dichas cargas no
sobrepasen los valores máximos permitidos por su resistencia.
Fotografía 8: Ensayo de Ductilidad del Asfalto AC -20
A continuación, se presentan los resultados obtenidos en el ensayo de ductilidad del asfalto
convencional AC-20:
Tabla 11: Resultados ensayo de Ductilidad Asfalto AC - 20
Ductilidad
MUESTRA: Asfalto Convencional AC-20
Temperatura de ensayo 25°C
Molde Ductilidad (cm)
1 146
2 135
3 148
Promedio 143
41
Las especificaciones MOP – 001 – F 2002, señalan un valor de ductilidad mínima para asfaltos
convencionales de 100 cm, los resultados obtenidos como valor promedio del ensayo realizado son
de 143 cm lo que cumple con las especificaciones.
3.5.7. Punto de inflamación copa de Cleveland (NTE INEN 0808:2013 / ASTM D 92)
Ensayo realizado en el laboratorio de Pavimentos de la Universidad Central del Ecuador.
Con este ensayo se puede determinar la temperatura a la cual se inflama el asfalto, esta es medida
en un equipo denominado copa abierta de Cleveland, mientras mayor sea el punto de inflamación
del asfalto menor será la probabilidad de experimentar problemas de combustión, durante los
procesos de almacenamiento y fabricación de las mezclas asfálticas.
Fotografía 9: Ensayo de Punto de inflamación del asfalto AC-20
A continuación, se presentan los resultados obtenidos en el ensayo al asfalto convencional AC-20:
Tabla 12: Resultados del ensayo Punto de Inflamación Copa Cleveland
Punto de inflamación copa de Cleveland
MUESTRA: Asfalto Convencional AC-20
Punto de inflamación (A) 312.0 °C
Punto de encendido (B) 316.0 °C
Presión barométrica (P) 542.3 mmHg
Punto de inflamación corregido A + 0.033(760 - P) 319.2 °C
Punto de encendido corregido B + 0.033(760 - P) 323.2 °C
42
Los resultados del punto de inflamación y encendido de la muestra AC – 20 convencional obtenidos
en laboratorio, tras ser corregidos por efecto de la presión barométrica del ambiente son 319.2 °C y
323.2 °C respectivamente, por lo cual se está cumpliendo con las especificaciones MOP – 001 – F
2002, donde se indica que el valor mínimo de punto de inflamación 232 °C, para un asfalto
convencional.
3.6. CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES GRANULARES
3.6.1. Análisis granulométrico (NT E INEN 0696:2011 / ASTM C 136)
Los agregados pétreos deben poseer una granulometría adecuada, es por esta razón que se debe
realizar un análisis granulométrico en el diseño de la mezcla asfáltica, ya que este permite mejorar
su manejabilidad, la granulometría de los agregados es definida como la distribución del tamaño
de las partículas.
Fotografía 10: Análisis granulométrico agregados
43
Tabla 13: Granulometría Agregado Grueso (3/4) # 1
G R A N U L O M E T R I A
TAMIZ PESO PORCENTAJE
Nº Abertura
Retenido
Parcial Acumulado
Retenido
Acumulado Pasa
mm g g % %
1" 25.40 0.00 0.00 0 100
3/4" 19.00 9.13 9.13 0 100
1/2" 12.70 2258.00 2267.13 80 20
3/8" 9.50 515.40 2782.53 98 2
N° 4 4.75 54.62 2837.15 100 0
N° 8 2.36 0.00 0.00 0 0
N° 50 0.30 0.00 0.00 0 0
N° 200 0.08 0.00 0.00 0 0
PASA 0.00 0.00 0.00 0 0
Gráfico 1: Curva Granulométrica Agregado Grueso #1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
asa
Tamiz (mm)
Curva Granulometrica Agregado Grueso # 1
44
Tabla 14: Granulometría Agregado Grueso (3/4) # 2
G R A N U L O M E T R I A
TAMIZ PESO PORCENTAJE
Nº Abertura
Retenido
Parcial Acumulado
Retenido
Acumulado Pasa
mm g g % %
1" 25.40 0.00 0.00 0 100
3/4" 19.00 48.63 48.63 2 98
1/2" 12.70 1992.58 2041.21 90 10
3/8" 9.50 178.70 2219.91 98 2
N° 4 4.75 49.20 2269.11 100 0
N° 8 2.36 0.00 0.00 0 0
N° 50 0.30 0.00 0.00 0 0
N° 200 0.08 0.00 0.00 0 0
PASA 0.00 0.00 0.00 0 0
Gráfico 2: Curva Granulométrica Agregado Grueso #2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
asa
Tamiz (mm)
Curva Granulometrica Agregado Grueso # 2
45
Tabla 15: Granulometría Agregado Medio (1/2) # 1
G R A N U L O M E T R I A
TAMIZ PESO PORCENTAJE
Nº Abertura
Retenido
Parcial Acumulado
Retenido
Acumulado Pasa
mm g g % %
1" 25.40 0.00 0.00 0 100
3/4" 19.00 0.00 0.00 0 100
1/2" 12.70 27.03 27.03 1 99
3/8" 9.50 702.39 729.42 27 73
N° 4 4.75 1958.67 2688.09 100 0
N° 8 2.36 0.00 0.00 0 0
N° 50 0.30 0.00 0.00 0 0
N° 200 0.08 0.00 0.00 0 0
PASA 0.00 0.00 0.00 0 0
Gráfico 3: Curva Granulométrica Agregado Medio #1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
asa
Tamiz (mm)
Curva Granulometrica Agregado Medio # 1
46
Tabla 16: Granulometría Agregado Medio (1/2) # 2
G R A N U L O M E T R I A
TAMIZ PESO PORCENTAJE
Nº Abertura
Retenido
Parcial Acumulado
Retenido
Acumulado Pasa
mm g g % %
1" 25.40 0.00 0.00 0 100
3/4" 19.00 0.00 0.00 0 100
1/2" 12.70 23.15 23.15 1 99
3/8" 9.50 495.26 518.41 31 69
N° 4 4.75 1179.48 1697.89 100 0
N° 8 2.36 0.00 0.00 0 0
N° 50 0.30 0.00 0.00 0 0
N° 200 0.08 0.00 0.00 0 0
PASA 0.00 0.00 0.00 0 0
Gráfico 4: Curva Granulométrica Agregado Medio #2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% P
asa
Tamiz (mm)
Curva Granulometrica Agregado Medio # 2
47
Tabla 17: Granulometría Agregado Fino # 1
G R A N U L O M E T R I A
TAMIZ Peso PORCENTAJE
Nº Abertura
Retenido
Parcial Acumulado
Retenido
Acumulado Pasa
mm g g % %
1" 25.400 0.00 0.00 0 100
3/4" 19.000 0.00 0.00 0 100
1/2" 12.500 0.00 0.00 0 100
3/8" 9.500 0.00 0.00 0 100
N° 4 4.750 3.92 3.92 1 99
N° 8 2.360 75.66 79.58 16 84
N° 16 1.000 104.06 183.64 37 63
N° 30 0.600 89.46 273.10 55 45
N° 50 0.330 77.21 350.31 70 30
N°100 0.150 58.80 409.11 82 18
N° 200 0.075 35.82 444.93 89 11
PASA 0.000 55.07 500.00 100 0
Gráfico 5: Curva Granulométrica Agregado Fino #1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,010 0,100 1,000 10,000 100,000
% P
asa
Tamiz (mm)
Curva Granulometrica Agregado Fino # 1
48
Tabla 18: Granulometría Agregado Fino # 2
G R A N U L O M E T R I A
TAMIZ Peso PORCENTAJE
Nº Abertura
Retenido
Parcial Acumulado
Retenido
Acumulado Pasa
mm g g % %
1" 25.400 0.00 0.00 0 100
3/4" 19.000 0.00 0.00 0 100
1/2" 12.500 0.00 0.00 0 100
3/8" 9.500 0.00 0.00 0 100
N° 4 4.750 2.96 2.96 1 99
N° 8 2.360 89.52 92.48 18 82
N° 16 1.000 107.08 199.56 40 60
N° 30 0.600 85.23 284.79 57 43
N° 50 0.330 74.32 359.11 72 28
N°100 0.150 52.36 411.47 82 18
N° 200 0.075 37.25 448.72 90 10
PASA 0.000 51.28 500.00 100 0
Gráfico 6: Curva Granulométrica Agregado Fino #2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,010 0,100 1,000 10,000 100,000
% P
asa
Tamiz (mm)
Curva Granulometrica Agregado Fino # 2
49
3.6.2. Abrasión de agregado grueso, máquina de los ángeles (NTE INEN 0860:2011 /
ASTM C 131)
Este ensayo se usa para determinar la resistencia de los agregados a la abrasión o desgaste por
fricción entre partículas, el resultado obtenido de este ensayo es un valor porcentual de
degradación, el cual actúa como un indicador de calidad del agregado, puesto que el material debe
resistir el desgaste que tendrá durante la fabricación, colocación y compactación en las obras de
pavimentación.
Fotografía 11: Ensayo Abrasión Maquina de Los Ángeles
Para el ensayo de abrasión se utilizó la graduación tipo B, debido a la granulometría de los
agregados que se usaron en el proyecto.
Tabla 19: Especificaciones para la carga
Graduación Numero de
esferas
Masa de
carga (g)
A 12 5000 ± 25
B 11 4584 ± 25
C 8 3330 ± 25
D 6 2500 ± 25
Fuente: Norma NTE INEN 0860:2011
A continuación, se presentan los resultados del ensayo de abrasión en la máquina de Los Ángeles:
50
Tabla 20: Resultados del ensayo Abrasión del Agregado
Ensayo de abrasión del agregado
Graduación tipo B Abrasión
Peso antes del ensayo P1 (g) 5000
Peso retenido tamiz N°200 P2 (g) 3864
Peso pasante tamiz N°200 1136
% Desgaste 22.726
El valor de desgaste del agregado es de 22.73 % cumpliendo así con las especificaciones MOP-
001-F 2002, donde dice que el valor de desgaste de los agregados no debe ser mayor al 40 % del
peso total de los mismos.
3.6.3. Porcentaje de caras fracturadas en los agregados (ASTM D 5821)
Este es un ensayo visual que consiste en medir la masa o determinar el número de partículas de los
agregados grueso y medio que presentan caras fracturadas dentro de una muestra significativa,
identificando la irregularidad en la superficie de los agregados, para así determinar cuál es el
porcentaje de material con caras fracturadas.
Fotografía 12: Ensayo Caras Fracturadas
A continuación se presentan los resultados del ensayo de porcentaje de caras fracturadas:
51
Tabla 21: Resultados del ensayo Partículas Fracturadas
Ensayo de Caras fracturadas
Muestra: Agregado triturado en el VSI mina Naranjo - López
Tamaño muestra Peso inicial de la
muestra
Peso material
con caras
fracturadas
Peso material sin
caras fracturadas
Porcentaje de
partículas con
caras fracturadas
Tamiz g g g %
3/4" 1560 1351.3 208.7 86.62
1/2" 1500 1476.8 23.2 98.45
El porcentaje de partículas con caras fracturadas en el agregado de ¾” es de 86.62 % y para el
agregado de ½” es de 98.45 %, estos valores cumplen con las especificaciones MOP-001-F 2002,
en donde dice que el porcentaje de partículas fracturadas del agregado debe ser mayor al 85 %.
3.6.4. Determinación de partículas planas y alargadas en el agregado grueso (ASTM D
4791).
Las partículas planas son aquellas cuya dimensión última es menor que 0.6 veces su dimensión
promedio y las partículas alargadas son mayores que 1.8 de su dimensión promedio. El definir la
forma de las partículas de los agregados permitirá identificar aquellas que están expuestas a
fracturas debido a su forma.
Fotografía 13: Ensayo partículas planas y alargadas
A continuación, se presentan los resultados del ensayo de partículas planas y alargadas:
52
Tabla 22: Resultados del ensayo Partículas planas y alargadas
Ensayo Partículas planas y alargadas
Muestra: Agregado triturado en el VSI mina Naranjo - López
Tamaño muestra Peso inicial
de la muestra
Peso partículas
planas
Peso
partículas
alargadas
Peso
partículas
planas y
alargadas
Peso
partículas no
planas y
alargadas
Tamiz G g g g g
3/4" 315 27.4 11.2 3.7 273
1/2" 308.2 44.8 0 0 263.6
Porcentaje % 3/4" 100 8.70 3.56 1.17 86.67
Porcentaje % 1/2" 100 14.54 0.00 0.00 85.53
El porcentaje de partículas planas y alargadas fue de 1.17 % y 0.00 % para los agregados de ¾” y
½” respectivamente, por tanto se cumple con las especificaciones MOP-001-F 2002, el cual dice
que el porcentaje máximo permitido es de 10 %.
3.6.5. Determinación de la densidad relativa (gravedad específica) y absorción de agua del
agregado grueso. (NTE INEN 0857:2010 / ASTM C-127).
Este ensayo permite determinar el peso específico y la absorción del agregado después de 24 horas
de haber estado sumergido en agua.
Fotografía 14: Ensayo peso específico Agregado grueso
A continuación, se presentan los resultados del ensayo:
53
A.-PESO AIRE MUESTRA SECADA AL HORNO (gr):
B.-PESO EN EL AIRE MUESTRA SATURADA (gr):
C.- PESO EN EL AGUA MUESTRA SATURADA (gr):
Agregado Grueso 3/4” VSI
A = 4160.0 g
B = 4256.8 g
C = 2622.8 g
Tabla 23: Ensayo de peso específico y porcentaje de absorción del agregado grueso 3/4"
Ensayo de peso específico del agregado grueso 3/4"
densidad seca al horno
A 2.546
B - C
densidad del agregado saturado superficie seca B
2.605 B - C
densidad aparente A
2.706 A - C
absorción (B - A)*100
2.327 A
Agregado Medio 1/2” VSI
A = 2359.4 g
B = 2417.8 g
C = 1486.8 g
Tabla 24: Ensayo de peso específico y porcentaje de absorción del agregado medio 1/2"
Ensayo de peso específico del agregado medio 1/2"
densidad seca al horno
A 2.534
B - C
densidad del agregado saturado superficie seca B
2.597 B - C
densidad aparente A
2.704 A - C
absorción (B - A)*100
2.475 A
54
3.6.6. Determinación de la densidad relativa (gravedad específica) y absorción de agua del
agregado fino (NTE INEN 0856:2010 / ASTM C-128)
El objetivo de este ensayo es determinar el peso específico aparente del agregado, el cual es la
relación entre el peso de la muestra en el aire y el peso del agua correspondiente a su volumen, así
como obtener la cantidad de agua que este absorbe.
Fotografía 15: Ensayo Peso específico agregado fino
PESO M. S. AL HORNO: A.- 498.64 g
PESO F + A: B.- 677.5 g
PESO F+A+M: C.- 990.12 g
MSSS = 500.0 g
Tabla 25: Ensayo de peso específico del agregado fino
Ensayo de peso específico del agregado fino
densidad seca al horno A
2.661 B+500-C
densidad del agregado saturado superficie seca 500
2.668 B+500-C
densidad aparente A
2.681 A+B-C
absorción (500-A) *100
0.273 A
55
3.6.7. Equivalente de arena (ASTM D-2419)
Este ensayo se utiliza para determinar el contenido de partículas de arcilla adheridas a una muestra
de agregado fino (arena), se sabe que el exceso de arcilla en una mezcla asfáltica es indeseable ya
que estas vendrían a reemplazar las partículas gruesas de agregado, también existe una pérdida de
adherencia con el asfalto, lo que significa un incremento en el contenido óptimo de asfalto para
una mejor aglomeración.
Fotografía 16: Ensayo Equivalente de arena
A continuación, se presentan los datos obtenidos del ensayo de equivalente de arena:
Tabla 26: Resultados del ensayo de Equivalente de Arena
Ensayo de Equivalente de Arena
Probeta Lectura
Arcilla
Lectura
Arena
Equivalente
de arena
pulg pulg %
1 5.5 3.8 69.09
2 5.9 3.6 61.02
3 5.9 3.9 66.10
4 5.6 3.7 66.07
Promedio 65.57
56
El valor obtenido del ensayo es de 65.57 % de equivalente de arena, lo que quiere decir que el
material cumple con las especificaciones, las cuales dicen que el material a ser utilizado en una
mezcla asfáltica para tráfico pesado debe tener un valor mayor al 50 %.
3.6.8. Durabilidad a la acción de sulfato de magnesio (NTE INEN 0863:2011 / ASTM C
88)
Este ensayo se realiza para evaluar la resistencia que tiene el agregado a desintegrarse cuando el
agua que se encuentra dentro de sus poros se expande por congelamiento, teóricamente este ensayo
evalúa la resistencia del agregado al intemperismo. La sal dentro de los poros del agregado se
deshidrata al secar las muestras al horno, posteriormente se vuelve a sumergir la muestra,
hidratándose nuevamente la sal dentro de los poros del agregado. La fuerza interna de expansión
dentro de los poros que genera este proceso de rehidratación de la sal genera desintegración de la
muestra.
Fotografía 17: Ensayo Desgaste a los sulfatos
A continuación, se presentan los resultados del ensayo:
57
Tabla 27: Ensayo Desgaste a la acción de sulfatos
Ensayo: Desgaste a la acción de sulfatos
Muestra: Planta Naranjo - López
Muestra Peso Muestra peso 1 peso 2 peso 3 peso 4 peso 5 Total desgaste
G g g g g g %
1/2" 300.40 301.18 301.67 299.13 293.44 287.85 4.18
3/8" 250.15 251.00 250.66 250.03 249.87 249.45 0.28
1/4" 270.00 270.60 270.52 268.78 264.85 262.24 2.87
El desgaste total de la muestra es de 7.23 %, debido a que MOP -001-F -2002, no especifica cual
es el valor máximo de desgaste de los agregados ante la solución de sulfato de magnesio, se hace
referencia a las especificaciones NEVI-2012, en las cuales dice que el valor de desgaste no debe
ser mayor al 18 % de la muestra total.
A continuación, se presenta un cuadro resumen de los resultados obtenidos en los ensayos:
Tabla 28: Cuadro resumen de ensayos a materiales
MATERIAL ENSAYO NORMA ESPECIFICACIÓN
RESULTADO OBS. Min Máx
AS
FA
LT
O
Ensayo de
Penetración
NTE INEN
0917:2013 / ASTM
D 5
60 70 67 mm/10 Cumple
Ensayo Punto
de
ablandamiento
con el aparato
de anillo y bola
ASTM D 36 48 57 49 °C Cumple
Ensayo de
Viscosidad
NTE INEN 810 -
ASTM D 4402-06 --------- ---------- 0.332 ------
Ensayo de
Ductilidad
NTE INEN 0916 -
ASTM D 113 100 --------- 143 cm Cumple
Ensayo de
Punto de
inflamación
copa de
Cleveland
NTE INEN
0808:2013 - ASTM
D 92
232 ----------- 319.2 °C Cumple
Ensayo de
Gravedad
especifica
NTE INEN 0923 -
ASTM D 70 1 --------- 1.0112 Cumple
Índice de
Penetración ASTM D 5 -1.5 +1.5 -0.764 Cumple
58
MATERIAL ENSAYO NORMA ESPECIFICACIÓN
RESULTADO OBS.
Min. Máx. A
GR
EG
AD
OS
Determinación
de la densidad
relativa y
absorción de
agua del
agregado fino
NTE INEN
0856:2010 / ASTM
C 128
------ ------ 2.661 ------
Equivalente de
arena
ASTM D 2419 /
AASHTO T 176 50 -------- 65.57 Cumple
Determinación
de la densidad
relativa y
absorción de
agua del
agregado
grueso
NTE INEN
0857:2010 / ASTM
C 127
------ ------ 2.546 ------
Porcentaje de
partículas
fracturadas
ASTM D 5821 - 01 80 ------- 86.62 Cumple
Partículas
planas y
alargadas
ASTM D 4791 - 05 ------ 10 1.17 Cumple
Durabilidad la
acción de
sulfato de
magnesio
ASTM C 88 / NTE
INEN 0863:2011 ------ 18 7.23 Cumple
Abrasión de
agregado,
máquina de los
ángeles
NTE INEN
0860:2011 / ASTM
C 131
-------- 40 22.726 Cumple
59
CAPÍTULO IV
DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE
4.1. Diseño
Después de obtenidos los resultados de los agregados y del cemento asfáltico, se emplea el método
Marshall para determinar el contenido óptimo de asfalto en la mezcla, se utiliza este método ya
que trata de simular de mejor manera las condiciones de diseño de los pavimentos.
Para poder realizar esta investigación se elaboró una mezcla asfáltica en caliente convencional, a
la cual se incorporó el polvo de caucho de neumáticos reciclados, para luego hacer una
comparación entre ellas y determinar cuáles serán los mejores resultados.
4.1.1. Parámetros de diseño
Los parámetros de diseño de una mezcla asfáltica convencional se basan en las especificaciones
del MOP-001-F 2002, en el capítulo 405-5, que se asemejan a las especificaciones NEVI-2012,
las cuales concuerdan con el Manual del Instituto del Asfalto MS-II.
Algunos parámetros de diseño se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 29: Parámetros de diseño, Hormigón asfáltico mezclado en planta
TIPO DE TRAFICO Muy Pesado Pesado Medio Liviano
CRITERIOS MARSHALL Min Max Min Max Min Max Min Max
No. Golpes/Cara 75 75 50 50
Estabilidad (libras) 2200 ------ 1800 ------- 1200 ------- 1000 2400
Flujo (pulgada/100) 8 14 8 14 8 16 8 16
% de Vacíos en Mezcla
Capa de rodadura 3 5 3 5 3 5 3 5
Capa Intermedia 3 8 3 8 3 8 3 8
Capa Base 3 9 3 9 3 9 3 9
Fuente: MOP – 001- F 2002
60
En el trabajo de investigación se hizo un diseño para tráfico pesado, lo que quiere decir que se
cumplirá con los siguientes parámetros de diseño: las briquetas se elaboraron con 75 golpes por
cara, su estabilidad mínima debe ser de 1800 libras, el flujo se encontrará entre 8 a 14 centésimas
de pulgada y el porcentaje de vacíos será ente 3 % a 5 %.
4.2. Preparación de las muestras (briquetas) de ensayo
Es importante emplear agregados con buena granulometría en la elaboración de la mezcla asfáltica,
ya que esto representará en la buena calidad de la carpeta y en el ahorro del ligante asfáltico, ya
que a mejor calidad de los agregados menor es el porcentaje de asfalto que estos necesitan para ser
aglutinantes.
4.2.1. Dosificación del agregado pétreo
Según los resultados de los ensayos de granulometría se realiza una combinación de los mismos,
la cual debe cumplir con las especificaciones, y partiendo del tamaño nominal del agregado se
seleccionará una faja granulométrica que corresponda.
Los resultados se muestran a continuación:
Tabla 30: Análisis granulométrico de la mezcla asfáltica
T A M I Z PORCENTAJE QUE PASA
1" 3/4" 3/8" Nº 4 Nº 8 Nº 50 Nº 200
1 T O L V A GRUESO 100 98 2 2 2 2 1
2 T O L V A MEDIO 100 100 69 9 3 3 2
3 T O L V A FINO 100 100 100 99 84 30 11
GRADUACIÓN COMBINADA PARA LA MEZCLA
T A M I Z % USADO 1" 3/4" 3/8" Nº 4 Nº 8 Nº 50 Nº 200
TOLVA 1 28 28 27 0.6 0.6 0.6 0.6 0.3
TOLVA 2 27 27 27 18.6 2.4 0.8 0.8 0.5
TOLVA 3 45 45 45 45.0 44.6 37.8 13.5 5.0
MEZCLA REQUERIDA 100 99 64 48 39 15 6
E S P E C I F I C A C I O N 100 90 - 100 56 - 80 35 - 65 23-49 5 - 19 2 - 8
61
Según la graduación combinada para la mezcla, el porcentaje de agregado grueso es de 28 %, para
el agregado medio es de 27 % y el agregado fino es de 45 %, dando la siguiente curva
granulométrica de la mezcla.
Gráfico 7: Curva granulométrica de la mezcla
La curva granulométrica de la mezcla se encuentra dentro de los valores permitidos de la faja
seleccionada, tomando en cuenta que se inclina un poco más hacia los agregados gruesos para
tener una mayor rigidez al momento de elaborar la mezcla asfáltica.
Fotografía 18: Materiales para la mezcla de agregados
0
20
40
60
80
100
120
% P
asa
No. Tamiz
Curva Granulometrica de la mezcla
1" 3/4" 3/8" #4 #8 #50 #200
62
4.2.2. Porcentaje teórico de asfalto (óptimo)
Se debe definir cuál será el contenido óptimo de asfalto en la mezcla, para lo cual se empleará el
método Francés y el método del Instituto del Asfalto, de los cuales se obtiene un punto de partida
para definir el porcentaje óptimo, el cual será corroborado empleando el método Marshall.
En el método Francés se debe determinar previamente a superficie específica de los agregados,
mientras que en el método del Instituto del Asfalto se necesita el análisis de granulometría de los
agregados, porcentaje de absorción y la variable K, que depende del porcentaje de agregado que
pasa el tamiz N° 200.
Método Francés
Ecuación 6: Superficie específica de los áridos
Donde:
S: Superficie específica de los áridos
G: % material mayor a 3/8”
g: % material retenido entre el tamiz 3/8” y N°. 4
A: % material retenido ente el tamiz N°. 4 y N°. 50
a: % material retenido entre el tamiz N°. 50 y N°. 200
f: % material que pasa el tamiz N°. 200
Ecuación 7: Porcentaje de asfalto en peso
Donde:
𝑆 = 0.17𝐺 + 0.33𝑔 + 2.30𝐴 + 12𝑎 + 135𝑓
𝑃 = 𝑀 ∗ 𝑆1
5⁄
63
P: Porcentaje de asfalto en peso
M: Coeficiente de tráfico (3.75 – 4.25)
S: Superficie específica de los áridos
A continuación, se presenta los resultados del cálculo de contenido óptimo de asfalto:
Tabla 31: Porcentaje optimo teórico de asfalto (método Francés)
Método Francés
G (%) 36.00
g (%) 16.00
A (%) 33.00
a (%) 9.00
f (%) 6.00
S (%) 10.05
M 4.25
P (%) 6.74
Método Instituto del Asfalto
Ecuación 8: Contenido aproximado de asfalto
Donde:
P: Contenido aproximado de asfalto
a: % retenido en el tamiz N°. 8
b: % retenido en el tamiz N°. 8 y N°. 200
c: % que pasa el tamiz N°. 200
k: valor que depende de c
0.15 si c esta entre 11% y 15% - 0.18 si c esta entre 6% y 10% - 0.20 si c es 5% o menos
F: valor que varía según la absorción del material (0 a 2%)
𝑃 = 0.035𝑎 + 0.045𝑏 + 𝑘𝑐 + 𝐹
64
A continuación, se presenta los resultados del cálculo de contenido óptimo de asfalto:
Tabla 32: Porcentaje óptimo teórico de asfalto (método Instituto del Asfalto)
Método del Instituto del Asfalto
a (%) 61.00
b (%) 33.00
c (%) 6.00
k (%) 0.18
F (%) 2.00
P (%) 6.70
El valor óptimo de asfalto teórico según el método Francés es de 6.74 %, mientas que con el
método del Instituto del Asfalto es de 6.70 %, al promediar estos valores se obtiene que el
porcentaje óptimo teórico de asfalto es de 6.72 %.
4.2.3. Gravedad específica de la mezcla de agregados
Ecuación 9: Gravedad específica de la mezcla
Donde:
Gsb: Gravedad específica de la mezcla
Pg: % de agregado grueso
Pm: % de agregado medio
Pf: % de agregado fino
Gg: gravedad específica agregado grueso
Gm: gravedad específica agregado medio
Gf: gravedad específica agregado fino
𝐺𝑠𝑏 =100
𝑃𝑔𝐺𝑔 +
𝑃𝑚𝐺𝑚 +
𝑃𝑓𝐺𝑓
65
A continuación, se presenta el resultado de la gravedad específica de la mezcla de agregados.
Tabla 33: Gravedad específica de los agregados
Gravedad específica de los Agregados
% agregado Grueso Medio Fino
28 27 45
Gravedad esp. Agregado 2.546 2.534 2.661
Gravedad esp. Mezcla 2.5932
La gravedad específica de la mezcla de agregados da como resultado un valor de 2.593.
4.3. Determinación del porcentaje óptimo de asfalto (Método Marshall)
Para determinar el porcentaje óptimo de asfalto empleando el método Marshall, se ha decidido
hacer la mezcla asfáltica con distintos porcentajes de asfalto, empezando por el 4.0 % y
aumentando en 0.5 %. Según este método, dice que se deben realizar tres briquetas de cada punto,
con un peso aproximado de 1200 g por briqueta, por lo tanto, se realizó mezclas asfálticas en
caliente de 4000 g.
Tabla 34: Cantidades de asfalto a distintos porcentajes
ASFALTO Peso
mezcla Peso
asfalto
% g g
4.0 0.960 4166.67 166.67
4.5 0.955 4188.48 188.48
5.0 0.950 4210.53 210.53
5.5 0.945 4232.80 232.80
Tabla 35: Dosificación de material para la mezcla
MEZCLA GRUESO MEDIO FINO ASFALTO TOTAL
4000 28% 27% 45% % g
1 1120 1080 1800 4.00 4167
2 1120 1080 1800 4.50 4188
3 1120 1080 1800 5.00 4211
4 1120 1080 1800 5.50 4233
66
Fotografía 19: Porcentaje de asfalto a la Mezcla
Después de calculadas las cantidades de agregados y de asfalto para los diferentes puntos, se realiza
el ensayo Marshall para verificar si se cumple con los valores especificados.
4.3.1. Determinación de la densidad aparente
Para determinar la densidad aparente de las muestras se toma el valor del peso seco y en agua de
las briquetas, para calcular la relación que existe entre estas.
Ecuación 10: Densidad Aparente
Donde:
D: Densidad Aparente
Sa: Peso aire
SS: Peso agua
A continuación, se muestra la tabla con el cálculo de las densidades aparentes de las briquetas
con distintos porcentajes de asfalto:
𝐷 = 𝑆𝑎
𝑆𝑎 − 𝑆𝑆
67
Tabla 36: Densidad Aparente
Densidad Aparente
Briqueta Asfalto Sa SS D
% g g
1
4.00
1154 655 2.313
2 1096 622 2.312
3 1086 618 2.321
4
4.50
1099 632 2.353
5 1189 679 2.331
6 1112 635 2.331
7
5.00
1181 981 5.905
8 1107 638 2.360
9 1141 656 2.353
10
5.50
1198 695 2.382
11 1150 666 2.376
12 1183 684 2.371
4.3.2. Ensayo de Estabilidad y Flujo
Para este ensayo las briquetas están acondicionadas a 60 °C, ya que es la temperatura más alta que
puede experimentar un pavimento en servicio.
La estabilidad es conocida como la resistencia estructural de una mezcla, esto representa la máxima
carga que soporta la muestra al llegar a la rotura, la cual permitirá conocer la calidad de los
agregados empleados en la mezcla.
El flujo es la deformación que sufre la briqueta a la máxima carga, según este valor se sabrá cuál
es la resistencia de la carpeta asfáltica bajo cargas de tráfico.
68
Fotografía 20: Ensayo Estabilidad y flujo
En la siguiente tabla se presentan los valores obtenidos del ensayo:
Tabla 37: Datos ensayo Estabilidad y flujo
b P E S O (gramos) PESO
ESPECIFICO VOLUMEN - % TOTAL Estabilidad (Kg.)
Seca S.S.S. En Agregados Vacíos Asfalto V.A.M. VFA Medida Factor
de Corregida Flujo
% Aire Aire Agua Vol. "Bulk" Rice en
aire efectivo Correc.
asfalto Briqueta d e f v g i k l m n ñ q r s t
No. e -f d/v RICE (100-b)g (1 -
g)100
100 - k
- l 100 - k
(n -
l)100
G agr. i n 1/100"
1 1154 1156 655 501 2.303 2159 1.04 2245 9
4.0 2 1096 1097 622 475 2.307 1979 1.14 2256 8
3 1086 1088 618 470 2.311 1886 1.19 2244 9
PROMEDIO = 2307 2480 85.42 7.0 8.00 14.58 52 2249 9
4 1099 1100 632 468 2.348 1942 1.19 2311 9
4.5 5 1189 1191 679 512 2.322 2299 1.00 2299 10
6 1112 1114 635 479 2.322 2062 1.14 2351 10
PROMEDIO = 2331 2463 85.84 5.4 8.79 14.16 62 2320 10
7 1181 1181 681 500 2.362 2192 1.04 2280 11
5.0 8 1107 1108 638 470 2.355 1999 1.19 2379 12
9 1141 1142 656 486 2.348 1936 1.09 2110 12
PROMEDIO = 2355 2448 86.28 3.8 9.93 13.72 72 2256 12
10 1198 1200 690 510 2.349 2049 1.00 2049 13
5.5 11 1150 1151 661 490 2.347 1842 1.09 2008 14
12 1183 1184 679 505 2.343 2056 1.04 2138 14
PROMEDIO = 2346 2422 85.50 3.1 11.35 14.50 78 2065 14
ESP. 3 - 5 > 13 65 -
75 > 817 8 - 14
69
4.3.3. Determinación de la densidad máxima teórica.
4.3.3.1.Ensayo Rice (ASTM D-2041).
Para determinar la densidad máxima teórica de la mezcla asfáltica se debe realizar el ensayo Rice,
el cual permite calcular la cantidad de vacíos de la mezcla, indicando si existe o no una cohesión
correcta de las partículas a 25 °C.
Fotografía 21: Ensayo Rice
Ecuación 11: Gravedad Máxima Teórica
Donde:
Gmm: Gravedad máxima teórica
A: peso de la muestra
B: peso del picnómetro con agua
E: peso del picnómetro con agua y muestra
A continuación, se muestran los valores obtenidos de la gravedad máxima teórica (Rice), para
mezclas con distinto contenido de asfalto
𝐺𝑚𝑚 = 𝐴
𝐴 + 𝐵 − 𝐸
70
Tabla 38: Densidad máxima teórica
G G Densidad Máxima teórica
PORCENTAJE DE ASFALTO 4% 4.50% 5% 5.50%
"A" PESO MUESTRA SECA (grs) 560.00 500.00 655.00 500.00
"D" PESO PIGNOMETRO + AGUA (grs) 2204.2 2204.2 2204.2 2204.2
"E" PESO PIC. + MUESTRA + AGUA (grs) 2538.4 2501.2 2591.6 2497.8
Gmm= Gravedad max. Teórica = A = 2.480 2.463 2.448 2.422
A+D-E
4.3.4. Volumen de agregado en porcentaje
Ecuación 12: Volumen de agregado en porcentaje
Donde:
Vag: Volumen del agregado en porcentaje
Gca: Gravedad específica del cemento asfáltico
Gsb: Gravedad específica de los agregados
4.3.5. Volumen de vacíos en porcentaje
Ecuación 13: Volumen de Vacíos en porcentaje
Donde:
Vv: volumen de vacíos en porcentaje
Gmb: gravedad específica bulk
Gmm: gravedad específica teórica máxima
4.3.6. Volumen de cemento asfáltico en porcentaje
Ecuación 14: Volumen de cemento asfáltico en porcentaje
𝑉𝑎𝑔 =% 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 ∗ 𝐺𝑐𝑎
𝐺𝑠𝑏
𝑉𝑣 = (1 −𝐺𝑚𝑏
𝐺𝑚𝑚) ∗ 100
𝑉𝑐𝑎 = 100 − 𝑉𝑎𝑔 − 𝑉𝑣
71
Donde:
Vca: volumen de cemento asfáltico en porcentaje
Vag: Volumen del agregado en porcentaje
Vv: volumen de vacíos en porcentaje
4.3.7. Volumen de vacíos en agregado mineral (VAM)
Ecuación 15: Volumen de vacíos agregado mineral
Donde:
VAM: Volumen de vacíos agregado mineral
Vag: Volumen del agregado en porcentaje
4.3.8. Volumen de vacíos llenos de asfalto (VFA)
Ecuación 16: Volumen de vacíos llenos de asfalto
Donde:
VFA: Volumen de vacíos llenos de asfalto
VAM: Volumen de vacíos agregado mineral
Vv: volumen de vacíos en porcentaje
4.3.9. Porcentaje efectivo de asfalto
Ecuación 17: Porcentaje efectivo de asfalto
Donde:
Pea: Porcentaje efectivo de asfalto
Pca: Porcentaje de asfalto del peso total de la mezcla
𝑉𝐴𝑀 = 100 − 𝑉𝑎𝑔
𝑉𝐹𝐴 =𝑉𝐴𝑀 − 𝑉𝑣
𝑉𝐴𝑀∗ 100
𝑃𝑒𝑎 = 𝑃𝑐𝑎 −𝑃𝑎𝑏 − 𝑃𝑎𝑔
100
72
Pab: Asfalto absorbido, porcentaje del peso del agregado
Pag: Porcentaje de agregado del peso total de la mezcla
4.3.10. Evaluación de gráficas contenido óptimo de asfalto
4.3.10.1. Curva de Densidad Bulk
Los resultados de la densidad Bulk según los diferentes contenidos de asfalto son presentados en
la siguiente gráfica, para determinar el porcentaje adecuado de asfalto en esta relación, se toma el
valor más alto de la curva, dando como resultado 5.7 % de asfalto.
Gráfico 8: Densidad BULK / %Asfalto
4.3.10.2. Curva de Vacíos
El contenido de asfalto en la mezcla tiene una relación directamente proporcional con el porcentaje
de vacíos, ya que, si el asfalto aumenta, el porcentaje de vacíos disminuirá, según las
especificaciones el porcentaje de vacíos en la mezcla asfáltica debe estar ente 3 % y 5 %, para este
estudio se ha seleccionado un 4 % de vacíos lo que da como resultado 4.9 % de asfalto.
73
Gráfico 9: % Vacíos / % Asfalto
4.3.10.3. Curva de Estabilidad
En mezclas asfálticas en caliente la curva de estabilidad tiende a ser cóncava, debido a los valores
obtenidos de los distintos porcentajes de asfalto, de esta curva se toma el valor máximo de
estabilidad y se selecciona el porcentaje de asfalto que le pertenece, en este caso es de 4.7 % de
asfalto en la mezcla.
Gráfico 10: Estabilidad / % Asfalto
74
4.3.10.4. Curva de Volumen de vacíos llenos con asfalto (VFA)
El valor de volumen de vacíos llenos de asfalto va a incrementar cuando mayor sea el porcentaje
de asfalto que se utilice en la mezcla, tomando en cuenta que este valor no considera al asfalto
absorbido por los agregados, según las especificaciones el VFA debe estar entre 65 % y 75 %, para
el caso de la investigación se toma el valor del 70 % lo que da como resultado 4.9 % de asfalto en
la mezcla.
Gráfico 11: VFA / % Asfalto
4.3.10.5. Curva de Flujo
En mezclas asfálticas en caliente se sabe que a mayor contenido de asfalto el flujo se incrementa,
según las especificaciones el flujo debe estar entre 8 y 14 centésimas de pulgada, según los
resultados obtenidos se ha tomado el promedio del valor de flujo de las distintas mezclas asfálticas
elaboradas, dando un valor de 11 al cual le corresponde 4.75 % de asfalto.
75
Gráfico 12: Flujo / % Asfalto
4.3.10.6. Curva de volumen de vacíos en el agregado mineral (VAM)
Según las especificaciones el volumen de vacíos en el agregado mineral debe ser mayor a 14, en
la curva se ha tomado el valor más bajo de la misma al cual le corresponde 4.8 % de asfalto en la
mezcla.
Gráfico 13: VAM / % Asfalto
A continuación se presenta una tabla con el resumen del contenido de asfalto de las distintas crvas
para el diseño Marshall.
76
Tabla 39: Valores de las curvas de diseño de la mezcla asfáltica (Marshall)
Óptimo de Asfalto
BULK 5.2
VACIOS 4.9
ESTABILIDAD 4.7
VFA 4.9
FLUJO 4.75
VAM 4.8
%ASFALTO DE DISEÑO 4.9
Después de determinar los porcentajes de asfalto de cada una de las curvas, se realiza un promedio
de las mismas, del cual se obtendrá el porcentaje óptimo de asfalto para la mezcla, para el siguiente
trabajo se determinó que este porcentaje óptimo de asfalto en la mezcla es de 4.9 %.
4.3.10.7. Comprobación de diseño
Después de obtener el contenido óptimo de asfalto se realizó la mezcla asfáltica con el fin de
corroborar el diseño, en la siguiente tabla se presentan los valores que corresponden.
Tabla 40: Comprobación de diseño
b P E S O (gramos) PESO
ESPECIFICO VOLUMEN - % TOTAL Estabilidad (Kg.)
Seca S.S.S. En Agregados Vacíos Asfalto V.A.M. VFA Medida Factor de Corr. Flujo
% Aire Aire Agua Vol. "Bulk" Rice en
aire efectivo Corrección
asfalto Briqueta d e f v g i k l m n ñ q r s t
No. e -f d/v RICE (100-b)g (1 -
g)100
100 - k
- l 100 - k
(n -
l)100
G agr. i n 1/100"
1 1183 1185 675 510 2.320 2089 1.00 2089 14
4.9 2 1176 1179 671 508 2.315 2069 1.04 2152 12
3 1159 1160 660 500 2.318 2026 1.04 2107 10
PROMEDIO 2318 2438 85.00 4.9 10.00 15.00 67 2116 12
ESP. 3 - 5 > 13 65 -
75 > 817 8 - 14
En los datos que se observan en la tabla se puede verificar que el diseño cumple con las
especificaciones de MOP – 001 – F 2002.
Por tanto, el diseño de la mezcla es de 28 % agregado grueso, 27 % agregado medio, 45 % agregado
fino y el 4.9 % de asfalto.
77
4.4. Extracción cuantitativa del asfalto en mezclas en caliente (ASTM D – 2172)
El ensayo de extracción es realizado para comprobar si el porcentaje de asfalto utilizado en la
mezcla es el adecuado.
Fotografía 22: Ensayo de Extracción de asfalto
Ecuación 18: % Asfalto Residual
Donde:
A: Peso inicial muestra
B: Peso final muestra
C: Peso inicial filtro
D: Peso final filtro
Tabla 41: Ensayo de extracción de asfalto
Extracción de asfalto
A 529
B 502.97
C 19.97
D 21.3
% Asfalto Residual 4.67
En el resultado obtenido de la extracción del asfalto existe una diferencia de 0.23 %, esto se debe
a las pérdidas que se producen debido a que el ensayo es realizado con gasolina y no con los
% 𝐴𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 =(𝐴 − 𝐵) − (𝐷 − 𝐶)
𝐴∗ 100
78
reactivos de solución saturada de carbonato de amonio (NH4)2 CO3, Cloruro de Metileno,
Tricloetano 1, 1, 1, Tricloroetileno de tipo que especifica la norma ASTM D-2172.
4.5. Mezcla asfáltica en caliente modificada
4.5.1. Granulometría del grano de caucho reciclado (GCR)
La granulometría de caucho es de mucha importancia dentro de la mezcla asfáltica ya que el
tamaño y la forma del grano afectan a la tensión dentro de la misma, Xiao (2007) recomienda que
se usen tamaños de grano menores a los 0.2 mm ya que estos mejoran la resistencia al
ahuellamiento y fatiga.
Fotografía 23: Granulometría GCR
Tabla 42: Granulometría Grano de Caucho Reciclado
G R A N U L O M E T R I A
TAMIZ Peso PORCENTAJE
Nº Abertura
Retenido
Parcial Acumulado
Retenido
Acumulado Pasa
mm g g % %
N° 16 1.000 0.17 0.17 0 100
N° 20 0.850 15.52 15.69 16 84
N° 30 0.600 25.29 40.98 41 59
N° 40 0.425 31.88 72.86 73 27
N° 50 0.330 14.85 87.71 88 12
N° 80 0.177 8.36 96.07 96 4
N° 100 0.150 0.88 96.95 97 3
N° 200 0.075 2.37 99.32 99 1
PASA 0.000 0.68 100.00 100 0
79
Gráfico 14: Curva granulométrica GCR
4.5.2. Elaboración de la mezcla por el proceso de vía seca
Mediante el proceso de incorporación del caucho por vía seca, el porcentaje de caucho en peso que
se incorporará a la mezcla viene a reemplazar al material de agregado fino, esta tecnología de
incorporación del caucho es acogida debido a su facilidad constructiva y bajos costos de operación,
según Díaz (2014) resalta que el pavimento modificado con GCR por vía seca, mejora la
resistencia del pavimento a la fatiga y al ahuellamiento, siempre y cuando la temperatura de
mezclado y compactado no supere los 175 °C.
Fotografía 24: Incorporación del caucho a la mezcla, vía seca
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,010 0,100 1,000
% P
asa
Tamiz (mm)
Curva Granulometrica GCR
80
4.5.3. Determinación del óptimo de caucho en la mezcla
Después de haber establecido cual será el porcentaje óptimo de asfalto en la mezcla el cual es 4.9
%, debemos encontrar cual será el porcentaje óptimo de caucho y la granulometría adecuada que
se debe incorporar a esta mezcla convencional, para ello se realizaron juegos de briquetas por el
método de vía seca empleando distinta granulometría del caucho, luego de determinar la malla
óptima para el caucho, se realizaron briquetas con distintos porcentajes de GCR para así obtener
el porcentaje adecuado a usarse en la mezcla.
Para determinar cuál será la granulometría y el porcentaje óptimos del GCR se realiza los ensayos
de módulo resiliente y cántabro a las muestras con distintos porcentajes de material.
4.5.3.1. Módulo resiliente de mezclas asfálticas (UNE - EN 12697-26)
El módulo resiliente es aquel que define las propiedades elásticas de un material viscoelástico, es
una medida de la rigidez de las mezclas asfálticas, este módulo suministra información sobre el
comportamiento dinámico de las mezclas y hace referencia a la relación que existe entre la
deformación del material que se encuentra bajo una carga aplicada y el esfuerzo.
El objetivo de este ensayo es determinar dos valores de módulo resiliente, primero el módulo
resiliente instantáneo el cual es calculado empleando la deformación recuperable que ocurre al
instante de descarga de un ciclo, y el segundo que es el módulo resiliente total, el cual es calculado
empleando la deformación recuperable total, la cual incluye la deformación recuperable
instantánea como la deformación recuperable que depende del tiempo, la cual continúa durante la
descarga y el resto del reposo de un ciclo.
Para determinar el módulo resiliente se realiza el ensayo de tensión indirecta, el cual es un método
no destructivo que se realiza en corto tiempo, aquí se aplica una carga de compresión a lo largo
81
del diámetro vertical de la muestra, induciendo un esfuerzo de tensión y deformación en el
diámetro horizontal, para llevar a cabo este ensayo se utiliza el equipo Nottingham Asphalt Tester
(NAT) desarrollado por Cooper Research Technology.
Fotografía 25: Equipo NAT
En la siguiente tabla se presentan los datos obtenidos de módulo resiliente de una mezcla asfáltica
convencional.
Tabla 43: Resultados del Módulo Resiliente mezcla Convencional
No. Briqueta
Peso
Briqueta
Diámetro promedio
Briqueta
Altura promedio
Briqueta
DENSIDAD MÓDULO
RESILIENTE MEDIO
MÓDULO RESILIENTE AJUSTADO
g cm cm kg/m3 MPa MPa
1 1168.6 10.20 6.20 2311 3372 3388
2 1123.0 10.24 5.98 2279 3105 3119
3 1067.6 10.20 5.70 2292 3493 3499
PROMEDIO 3323 3335
4 1208.8 10.24 6.46 2273 3366 3356
5 1132.6 10.24 6.00 2293 3429 3431
6 1149.0 10.21 6.04 2325 2870 2887
PROMEDIO 3222 3225
7 1160.8 10.22 6.20 2282 3463 3473
8 1128.2 10.23 5.97 2301 3342 3358
9 1070.8 10.22 5.70 2291 3083 3092
PROMEDIO 3296 3308
PROMEDIO 3280 3289
82
El módulo resiliente obtenido de la mezcla asfáltica convencional es de 3289 MPa.
En las tablas que siguen se presenta las distintas granulometrías usadas y los valores de módulo
resiliente obtenidos para así determinar cuál será la malla óptima para la mezcla asfáltica.
Tabla 44: Resultados de Módulo Resiliente. Malla N° 16
No. Briqueta
Peso
Briqueta
Diámetro promedio
Briqueta
Altura promedio
Briqueta
DENSIDAD MÓDULO
RESILIENTE MEDIO
MÓDULO RESILIENTE AJUSTADO
g cm cm kg/m3 MPa MPa
1 1136.4 10.23 6.04 2291 3636 3636
2 1161.2 10.19 6.14 2319 4028 4040
3 1118.4 10.22 6.03 2262 4049 4055
PROMEDIO 3904 3910
Tabla 45: Resultados de Módulo Resiliente. Malla N° 30
No. Briqueta
Peso
Briqueta
Diámetro promedio
Briqueta
Altura promedio
Briqueta
DENSIDAD MÓDULO
RESILIENTE MEDIO
MÓDULO RESILIENTE AJUSTADO
g cm cm kg/m3 MPa MPa
1 1121.0 10.24 5.9825 2275 3995 4012
2 1101.4 10.215 5.94 2263 4651 4657
3 998.8 10.23 5.3725 2262 5344 5318
PROMEDIO 4663 4662
Tabla 46: Resultados de Módulo Resiliente. Malla N° 40
No. Briqueta
Peso
Briqueta
Diámetro promedio
Briqueta
Altura promedio
Briqueta
DENSIDAD
MÓDULO RESILIENTE
MEDIO
MÓDULO RESILIENTE AJUSTADO
g cm cm kg/m3 MPa MPa
1 1098.2 10.225 5.765 2320 3911 3924
2 1105.2 10.2 5.815 2326 4538 4552
3 1205.2 10.195 6.5425 2257 5035 5025
PROMEDIO 4495 4500
83
Gráfico 15: Determinación malla óptima para el GCR
Según los resultados de módulo resiliente obtenidos el tamiz más adecuado es el N° 30 ya que
arroja valores de módulo más altos, mejorando la rigidez de la mezcla.
En las siguientes tablas se presentan los resultados de módulos resilientes con distintos porcentajes
de caucho, para determinar cuál es el óptimo en la mezcla asfáltica.
Tabla 47: Determinación % óptimo de GCR
No. Briqueta
Caucho Peso Diámetro promedio
Altura promedio
DENSIDAD MÓDULO
RESILIENTE MEDIO
MÓDULO RESILIENTE AJUSTADO
% g cm cm kg/m3 MPa MPa
1
1
1112.8 10.19 5.87 2327 3105 3119
2 1071.8 10.22 5.70 2292 3921 3939
3 1207.0 10.24 5.47 2682 4372 4395
PROMEDIO 3799 3818
4
1.5
1183.2 10.23 6.28 2292 3670 3692
5 1137.6 10.24 6.04 2291 3877 3897
6 1161.4 10.21 6.12 2320 3656 3652
PROMEDIO 3734 3747
7
2
1121.0 10.24 5.98 2275 3995 4012
8 1101.4 10.22 5.94 2263 4651 4657
9 998.8 10.23 5.37 2262 5344 5318
PROMEDIO 4663 4662
10
2.5
1201.8 10.22 6.32 2322 4057 4059
11 1206.6 10.23 6.32 2324 4026 4054
12 1078.4 10.19 5.72 2313 4559 4583
PROMEDIO 4214 4232
3800
3900
4000
4100
4200
4300
4400
4500
4600
4700
4800
1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5
MÓ
DU
LO R
ESIL
IEN
TE (
MP
A)
TAMIZ
MALLA ÓPTIMA PARA EL GCR
84
No. Briqueta
Caucho Peso Diámetro promedio
Altura promedio
DENSIDAD
MÓDULO RESILIENTE
MEDIO
MÓDULO RESILIENTE AJUSTADO
% g cm cm kg/m3 MPa MPa
13
3
1072.4 10.22 5.74 2278 3498 3484
14 1112.4 10.20 5.93 2297 4395 4400
15 1099.4 10.21 6.01 2236 4904 4904
PROMEDIO 4266 4263
16
4
1116.4 10.23 5.99 2268 3805 3794
17 1165.4 10.22 6.22 2283 4653 4659
18 1237.0 10.24 6.57 2288 4305 4307
PROMEDIO 4254 4253
19
5
1186.6 10.19 6.39 2276 3268 3274
20 1145.6 10.22 6.12 2283 3243 3259
21 1132.8 10.23 6.12 2253 3579 3604
PROMEDIO 3363 3379
Gráfico 16: Porcentaje óptimo de GCR
En el gráfico previo se puede observar cómo es el comportamiento de la mezcla asfáltica con
distintos porcentajes de GCR, de los cuales se puede decir que la gráfica presenta dos picos
significativos para la selección del material, según los datos obtenidos del módulo resiliente se
determina que el porcentaje óptimo de GCR es de 2% ya que con este valor se obtiene mayor
rigidez en la mezcla asfáltica con un módulo de 4662 MPa, y a mayor módulo resiliente se obtienen
32003300340035003600370038003900400041004200430044004500460047004800
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5
MÓ
DU
LO R
ESIL
IEN
TE (
MP
A)
% GCR
PORCENTAJE OPTIMO DE GCR
85
mejores resultados en el desempeño de la mezcla asfáltica ante el efecto de fatiga que se está
estudiando.
4.5.3.2. Comprobación del diseño óptimo de mezcla asfáltica modificada
Tabla 48: Comprobación del porcentaje de GCR
No. Briqueta
Caucho Peso Diámetro promedio
Altura promedio
DENSIDAD MÓDULO
RESILIENTE MEDIO
MÓDULO RESILIENTE AJUSTADO
% g cm cm kg/m3 MPa MPa
1
2
1039.0 10.30 5.43 2299 4852 4846
2 1028.6 10.21 5.55 2264 4680 4682
3 1245.2 10.24 6.67 2268 4576 4570
PROMEDIO 4703 4699
Una vez que se han encontrado los valores óptimos tanto de la malla como del porcentaje de grano
de caucho reciclado se procede a realizar los ensayos de módulo resiliente para las distintas
temperaturas que específica la norma, a continuación, se presentan los resultados.
Tabla 49: Módulo resiliente a varias temperaturas para una mezcla convencional
No. Briqueta
Diámetro Promedio
Altura Promedio
DENSIDAD
Módulo Resiliente
Medio 10°C
Módulo Resiliente Ajustado
10°C
Módulo Resiliente
Medio 20°C
Módulo Resiliente Ajustado
20°C
Módulo Resiliente
Medio 40°C
Módulo Resiliente Ajustado
40°C
cm cm kg/m3 Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa
1 10.20 6.20 2311 8271 8239 3372 3388 553 551
2 10.24 5.98 2279 9100 9201 3105 3119 744 740
3 10.20 5.70 2292 9022 9042 3493 3499 685 683
PROMEDIO 8798 8827 3323 3335 661 658
Tabla 50: Módulo resiliente a varias temperaturas para una mezcla modificada
No. Briqueta
Diámetro Promedio
Altura Promedio DENSIDAD
Módulo Resiliente
Medio 10°C
Módulo Resiliente Ajustado
10°C
Módulo Resiliente
Medio 20°C
Módulo Resiliente Ajustado
20°C
Módulo Resiliente
Medio 40°C
Módulo Resiliente Ajustado
40°C
cm cm kg/m3 Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa
1 10.30 5.43 2299 9086 9142 4852 4846 879 878
2 10.21 5.55 2264 9246 9251 4680 4682 865 866
3 10.24 6.67 2268 9730 9778 4576 4570 971 972
PROMEDIO 9354 9390 4703 4699 905 905
86
4.5.4. Ensayo de cántabro para pérdida por desgaste (NLT-250/00)
Este ensayo permite determinar empíricamente cual es la resistencia a la degradación de una
mezcla asfáltica, mostrando también si al emplear mezclas modificadas la resistencia al desgaste
se verá afectada de alguna forma.
Fotografía 26: Ensayo Cántabro
A continuación, se presentan los datos obtenidos de las mezclas convencionales y modificadas
Tabla 51: Ensayo Cántabro Mezcla Convencional
Ensayo Cántabro Mezcla Convencional
MUESTRA PESO 1 PESO 2 PERDIDA % DESGASTE % PROMEDIO
1 1119.8 1054.4 65.4 5.8
5.9 2 1100.2 1031.4 68.8 6.3
3 1149.2 1085.6 63.6 5.5
4 1098.2 1037.6 60.6 5.5
5.2 5 1105.2 1046.8 58.4 5.3
6 1205.2 1147.4 57.8 4.8
7 1140.8 1082.4 58.4 5.1
5.3 8 1167.8 1106.4 61.4 5.3
9 1142.4 1079.3 63.1 5.5
87
Tabla 52: Ensayo Cántabro Mezcla modificada
Ensayo Cántabro Mezcla modificada
MUESTRA % CAUCHO PESO 1 PESO 2 PERDIDA % DESGASTE % PROMEDIO
1
1
1112.8 1094.4 18.4 1.7
2.3 2 1071.8 1051.4 20.4 1.9
3 1207.0 1165.6 41.4 3.4
4
2
1133.2 1109.6 23.6 2.1
2.1 5 1127.6 1105.8 21.8 1.9
6 1077.0 1053.4 23.6 2.2
7
3
1121.0 1102.4 18.6 1.7
2.4 8 1101.4 1069.4 32.0 2.9
9 998.8 973.0 25.8 2.6
10
4
1168.6 1143.2 25.4 2.2
2.3 11 1123.0 1095.6 27.4 2.4
12 1067.6 1043.8 23.8 2.2
13
5
1072.4 1041.0 31.4 2.9
2.8 14 1112.4 1090.4 22.0 2.0
15 1099.4 1060.6 38.8 3.5
Según los resultados del ensayo, se verifica que el contenido óptimo de caucho en la mezcla
asfáltica es de 2 %, ya que es el elemento que más reduce el porcentaje de perdida en la mezcla.
4.6. Fatiga por tensión indirecta (UNE - EN 12697-24 ANEXO E)
El objetivo del ensayo de fatiga es determinar la vida a la fatiga de una muestra cilíndrica, fabricada
en laboratorio o núcleos tomados en campo, usando el método de tensión indirecta, la carga es
aplicada verticalmente en el plano diametral de la probeta, se mide la deformación horizontal,
vertical y el número de aplicaciones de carga que llevan a la muestra a la falla por fractura.
88
Figura 12: a) Configuración de la carga, b) Rotura del ensayo
Fuente: Thomas Kennedy. Ensayo de Tracción indirecta, 2012
El ensayo de tensión indirecta es un método práctico para determinar las propiedades de las
mezclas asfálticas o para evaluar el fallo provocado por tensiones de tracción.
Figura 13: Montaje de ensayo de resistencia a la Fatiga
Fuente: REYES, Fredy. Diseño racional de pavimentos. Bogotá, 2003
89
Figura 14: Carga para esfuerzo y deformación
Fuente: REYES, Fredy. Diseño racional de pavimentos. Bogotá, 2003
Este modo de carga induce un esfuerzo de tensión perpendicular a la dirección en la que se aplica
la carga uniforme, a esto se lo llama tensión indirecta.
4.6.1. Ensayo de Tensión Indirecta en muestras cilíndricas
Este ensayo se lleva a cabo siguiendo la norma europea EN – 12697-24 anexo E, en la cual se
fabrican las probetas cilíndricas de 100 mm de diámetro y 70 mm de alto, las cuales deben tener n
envejecimiento mínimo de 10 días, con esto se trata de simular la condición de una carpeta asfáltica
a una temperatura media de 20 °C con condición de tráfico medio, la norma recomienda que
aplique un esfuerzo constante de 250 KPa, pero específica que se puede variar este valor
dependiendo de la rigidez que tenga la mezclas asfáltica.
90
Fotografía 27: Ensayo de vida a la Fatiga
En la tabla presentada a continuación se indican los resultados del ensayo de tensión indirecta
sobre probetas cilíndricas (Resistencia a la Fatiga).
Tabla 53: Ensayo Resistencia a la Fatiga
ESFUERZO CONVENCIONAL MODIFICADAS 2%
Kpa PULSOS DEFOR. H DEFOR. V PULSOS DEFOR. H DEFOR. V
550 1396 5.3 14.6 1466 5.2 11.5
400 7786 5.3 12.6 10436 5.4 14.1
350 25286 5.5 12.2 25526 5.3 14.2
250 114030 5.1 1.7 220808 5.4 1.7
91
Gráfico 17: Curva de Fatiga
4.6.2. Vida a la Fatiga
Después de haber realizado el ensayo para determinar la vida a la fatiga de la mezcla asfáltica con
el contenido óptimo de caucho a distintos esfuerzos constantes, se determinó el esfuerzo con el
cual se va a realizar el ensayo, este valor depende mucho del criterio del operador y de la rigidez
que presente la muestra. El esfuerzo seleccionado fue de 400 KPa, ya que la mezcla modificada
tiene un valor alto de módulo, lo que determina una rigidez alta, en las siguientes gráficas se
establece las deformaciones producidas en las muestras tanto convencional como modificada.
92
Gráfico 18: Curvas de deformación horizontal Vs N° Ciclos de carga
Gráfico 19: Curvas de deformación vertical Vs N° Ciclos de carga
93
El ensayo de laboratorio para caracterizar el comportamiento a la fatiga de mezclas asfálticas puede
ser llevado bajo dos modos de carga: esfuerzo controlado o deformación controlada, el ensayo
realizado a las muestras fue bajo cargas de esfuerzo controlado, lo que quiere decir que la carga
aplicada es constante mientras la deformación va en aumento.
En la siguiente tabla se presenta un resumen de los ensayos realizados a las probetas
convencionales y modificadas con el 2 % de GCR.
Tabla 54: Resultados ensayo de Fatiga
ESFUERZO CONVENCIONAL MODIFICADAS 2 %
KPa PULSOS C DEFOR. H DEFOR. V PULSOS M DEFOR. H DEFOR. V
400 7786 5.3 12.6 10436 5.4 14.1
400 7676 5.4 18.2 11996 5.2 13.3
400 7346 5.4 17.4 12866 5.3 11.2
Promedio 7603 5.3 16.1 11766 5.3 12.9
4.6.3. Determinación de esfuerzo y deformación de mezclas asfálticas convencional y
modificada
De los ensayos realizados se toman los datos de las muestras más representativas para realizar el
cálculo del esfuerzo y la deformación.
Las ecuaciones presentadas a continuación se emplean para modo de carga con esfuerzo
controlado.
Ecuación 19: Esfuerzo de tracción
Donde:
σ0: Esfuerzo de tracción en el centro de la probeta (MPa)
P: Carga máxima (N)
t: Espesor de la probeta (mm)
𝜎0 =2𝑃
𝜋 ∗ 𝑡 ∗ Ω
94
Ω: Diámetro de la probeta (mm)
Ecuación 20: Deformación por tracción
Donde:
ε0: Deformación por tracción en el centro de la probeta
ΔH: Deformación horizontal (mm)
Ω: Diámetro de la probeta (mm)
Tabla 55: Esfuerzo y Deformación, mezcla convencional
Ciclo
No.
Máxima Fuerza
vertical
Deformación Horizontal
Permanente
Convencional
Deformación Vertical
Permanente
Convencional
Esfuerzo Deformación
(kN) (mm) (mm) (Mpa) (mm) 20 3.7 0.172 0.170 0.401 0.004
30 3.7 0.199 0.186 0.401 0.004
40 3.7 0.223 0.204 0.401 0.005
50 3.7 0.244 0.215 0.401 0.005
60 3.7 0.263 0.227 0.401 0.005
70 3.7 0.280 0.235 0.401 0.006
80 3.7 0.296 0.248 0.401 0.006
90 3.7 0.311 0.249 0.401 0.006
100 3.7 0.325 0.261 0.401 0.007
200 3.7 0.422 0.313 0.401 0.009
300 3.7 0.502 0.354 0.401 0.010
400 3.7 0.573 0.387 0.401 0.012
500 3.7 0.638 0.414 0.401 0.013
600 3.7 0.697 0.437 0.401 0.014
700 3.7 0.758 0.460 0.401 0.016
800 3.7 0.813 0.473 0.401 0.017
900 3.7 0.878 0.489 0.401 0.018
1000 3.7 0.963 0.497 0.401 0.020
1500 3.7 1.032 0.567 0.401 0.021
2000 3.7 1.234 0.634 0.401 0.025
2500 3.7 1.466 0.687 0.401 0.030
3000 3.7 1.724 0.743 0.401 0.035
3500 3.7 2.124 0.796 0.401 0.044
4000 3.7 2.224 0.833 0.401 0.046
4500 3.7 2.594 0.892 0.401 0.053
5000 3.7 3.099 0.952 0.401 0.064
5500 3.7 3.888 1.026 0.401 0.080
6000 3.7 4.595 1.124 0.401 0.095
6500 3.7 5.332 1.275 0.401 0.110
7000 3.7 5.359 1.556 0.401 0.110
7500 3.7 5.359 2.332 0.401 0.110
7676 0.8 5.359 18.175 0.087 0.110
𝜀0 = 2.1 ∗∆𝐻
Ω
95
Gráfico 20: Representación esquemática del comportamiento a la fatiga bajo esfuerzo
controlado, mezcla asfáltica convencional
Tabla 56: Esfuerzo y Deformación, mezcla modificada
Ciclo No.
Máxima
Fuerza
vertical
Deformación
Horizontal
Permanente
Modificada
Deformación
Vertical
Permanente
Modificada
Esfuerzo Deformación
(kN) (mm) (mm) (Mpa) (mm)
20 3.8 0.185 0.267 0.392 0.004
30 3.9 0.212 0.290 0.402 0.004
40 3.9 0.237 0.310 0.402 0.005
50 3.9 0.259 0.329 0.402 0.005
60 3.9 0.279 0.341 0.402 0.006
70 3.9 0.298 0.353 0.402 0.006
80 3.9 0.315 0.362 0.402 0.006
90 3.9 0.334 0.375 0.402 0.007
100 3.9 0.349 0.393 0.402 0.007
200 3.9 0.440 0.448 0.402 0.009
300 3.9 0.515 0.499 0.402 0.011
400 3.9 0.574 0.530 0.402 0.012
500 3.9 0.628 0.563 0.402 0.013
600 3.9 0.678 0.590 0.402 0.014
700 3.9 0.715 0.601 0.402 0.015
800 3.9 0.755 0.628 0.402 0.016
900 3.9 0.801 0.646 0.402 0.016
1000 3.9 0.864 0.659 0.402 0.018
1500 3.9 0.897 0.733 0.402 0.018
2000 3.9 1.022 0.803 0.402 0.021
2500 3.9 1.156 0.859 0.402 0.024
3000 3.9 1.294 0.903 0.402 0.027
3500 3.9 1.516 0.948 0.402 0.031
96
Ciclo No.
Máxima
Fuerza
vertical
Deformación
Horizontal
Permanente
Modificada
Deformación
Vertical
Permanente
Modificada
Esfuerzo Deformación
(kN) (mm) (mm) (Mpa) (mm)
4000 3.9 1.487 0.981 0.402 0.031
4500 3.9 1.624 1.019 0.402 0.033
5000 3.9 1.776 1.058 0.402 0.036
5500 3.9 1.955 1.094 0.402 0.040
6000 3.9 2.228 1.132 0.402 0.046
6500 3.9 2.235 1.169 0.402 0.046
7000 3.9 2.437 1.205 0.402 0.050
7500 3.9 2.662 1.244 0.402 0.055
8000 3.9 2.948 1.288 0.402 0.061
8500 3.9 3.418 1.331 0.402 0.070
9000 3.9 3.620 1.386 0.402 0.074
9500 3.9 4.272 1.456 0.402 0.088
10000 3.9 4.809 1.560 0.402 0.099
10500 3.9 5.237 1.719 0.402 0.108
11000 3.9 5.237 2.004 0.402 0.108
11500 3.9 5.237 2.536 0.402 0.108
11996 1.3 5.237 13.306 0.134 0.108
Gráfico 21: Representación esquemática del comportamiento a la fatiga bajo esfuerzo
controlado, mezcla asfáltica modificada
97
CAPÍTULO V
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Este capítulo está destinado para realizar el análisis de resultados obtenidos en el desarrollo del
proyecto, evaluando los resultados del cemento asfáltico y de los materiales pétreos utilizados en
la elaboración de la mezcla asfáltica, se realizará las debidas comparaciones entre la mezcla
asfáltica convencional y mezcla asfáltica modificada con polvo de caucho reciclado de neumáticos,
para después realizar el análisis de resultados del ensayo de fatiga a las distintas mezclas.
5.1. Cemento Asfáltico
El cemento asfáltico que se utilizó en el desarrollo de la siguiente investigación es un Asfalto AC-
20 convencional, el cual debe cumplir con las especificaciones que se encuentran en el MOP – 001
– F 2002. A continuación, se presenta una tabla resumen de todos los ensayos realizados al asfalto
con sus respectivos resultados y observación.
Tabla 57: Resultados Cemento asfáltico AC-20
ENSAYO NORMA ESPECIFICACIÓN
RESULTADO OBSERVACIÓN Min. Máx.
Ensayo de Penetración
NTE INEN
0917:2013 /
ASTM D 5
60 70 67 mm/10 Cumple
Ensayo Punto de ablandamiento
con el aparato de anillo y bola ASTM D 36 48 57 49 °C Cumple
Ensayo de Viscosidad
NTE INEN 810
- ASTM D
4402-06
--------- -------
--- 0.332 ------
Ensayo de Ductilidad NTE INEN 0916
- ASTM D 113 100
-------
-- 143 cm Cumple
Ensayo de Punto de inflamación
copa de Cleveland
NTE INEN
0808:2013 -
ASTM D 92
232 -------
---- 319.2 °C Cumple
Ensayo de Gravedad específica NTE INEN 0923
- ASTM D 70 1
-------
-- 1.0112 Cumple
Índice de Penetración ASTM D 5 -1.5 +1.5 -0.764 Cumple
98
Según los resultados obtenidos en los distintos ensayos al cemento asfáltico convencional, todos
ellos cumplen con las especificaciones que se encuentran en el MOP – 001 – F 2002, por lo cual
es adecuado utilizarlo en la elaboración de las distintas mezclas asfálticas que se van a realizar, ya
que una es mezcla convencional y la otra es mezcla modificada por vía seca, en la cual no se
necesitan modificaciones al cemento asfáltico y se debe trabajar con el AC-20.
5.2. Agregados Pétreos
Los materiales pétreos empleados en el desarrollo de la investigación son de la planta Naranjo –
López, estos fueron sometidos a ensayos, los cuales deben cumplir con los valores especificados
en el MOP – 001 – F 2002. A continuación, se presenta una tabla resumen de todos los ensayos
realizados al material pétreo grueso, medio y fino.
Tabla 58: Resultados ensayos Agregados Pétreos
ENSAYO NORMA ESPECIFICACIÓN
RESULTADO OBSERVACIÓN Min. Máx.
Determinación de la densidad
relativa y absorción de agua del
agregado fino
NTE INEN 0856:2010
/ ASTM C 128 ------ ------ 2.661 ------
Equivalente de arena ASTM D 2419 /
AASHTO T 176 50 -------- 65.57 Cumple
Determinación de la densidad
relativa y absorción de agua del
agregado grueso
NTE INEN 0857:2010
/ ASTM C 127 ------ ------ 2.546 ------
Porcentaje de partículas
fracturadas ASTM D 5821 - 01 80 ------- 86.62 Cumple
Partículas planas y alargadas ASTM D 4791 - 05 ------ 10 1.17 Cumple
Durabilidad la acción de
sulfato de magnesio
ASTM C 88 / NTE
INEN 0863:2011 ------ 18 7.23 Cumple
Abrasión de agregado, máquina
de los ángeles
NTE INEN 0860:2011
/ ASTM C 131 -------- 40 22.726 Cumple
99
Después de realizar los ensayos necesarios para la caracterización de los agregados pétreos, se
determina que son aceptables para la elaboración de mezclas asfálticas en caliente ya que los
resultados obtenidos cumplen con las especificaciones.
5.3. Ensayos a las mezclas asfálticas convencionales y modificadas
A continuación, se realiza el análisis de resultados obtenidos de las distintas mezclas asfálticas
realizada, con los porcentajes óptimos de material y los tamaños adecuados.
5.3.1. Ensayos de Módulo Resiliente en mezclas asfálticas
Para determinar los valores de módulo resiliente se realiza el ensayo de tensión indirecta con carga
repetida aplicada verticalmente en un plano diametral de la probeta, la cual sufre una deformación
horizontal junto con una relación de Poisson asumida, son empleadas para calcular el módulo
resiliente.
El valor de módulo resiliente es empleado para la evaluación de la calidad de los materiales,
generando datos para el diseño, evaluación y análisis de pavimento. Este ensayo es utilizado para
estudiar cuales son los efectos de temperatura, rata de carga y periodos de reposo en las mezclas
asfálticas. Como este procedimiento es no destructivo, los ensayos pueden repetirse sobre un
espécimen para evaluar las condiciones del mismo ante la temperatura o humedad.
La norma específica que el ensayo de módulo resiliente debe ser realizado a tres temperaturas
diferentes (10 °C, 20 °C y 40 °C) las cuales se asemejan a las condiciones que se verá afectada la
capa asfáltica en la estructura del pavimento.
5.3.1.1. Porcentaje óptimo de caucho en la mezcla asfáltica
Se realizaron algunos ensayos para determinar el módulo resiliente a la mezcla asfáltica
convencional y a las que tienen distintos porcentajes de GCR para realizar una comparación y
100
determinar cuál es la que mejora las condiciones de dicha mezcla. A continuación, se presenta una
gráfica con los resultados obtenidos de módulo resiliente.
Gráfico 22: Resultados Módulo Resiliente
Al hacer la debida comparación de resultados, vemos que la mezcla asfáltica modificada con 2 %
de GCR es aquella con el valor de módulo resiliente más alto, lo que significa que mejora la rigidez
de la mezcla asfáltica, haciendo que con este valor se determine cuál será el porcentaje óptimo de
GCR a utilizarse en la mezcla, la mezcla asfáltica convencional tiene un valor de módulo resiliente
de 3289 MPa mientras que la modificada tiene un valor de 4662 MPa dando como resultado un
incremento del módulo del 43 % en relación a una mezcla asfáltica convencional.
5.3.2. Ensayo Cántabro o perdida por desgaste
Este ensayo determina el valor de perdida por desgaste que sufre una mezcla asfáltica, empleando
la máquina de los Ángeles.
101
A continuación, se presenta una gráfica con los resultados obtenidos del ensayo, para una mezcla
convencional y para mezclas modificadas con distintos porcentajes de GCR.
Gráfico 23: Resultados ensayo cántabro
Con este ensayo podemos valorar directamente lo que es la cohesión de las mezclas, así como la
resistencia a la disgregación de la misma, ya que estos dos parámetros son directamente
proporcionales, lo que quiere decir que a mayor cohesión habrá un menor desgaste ante los efectos
abrasivos provocados por el tráfico.
El ensayo fue realizado a tres probetas de cada condición, de las cuales se obtuvo un valor
promedio de desgaste, el cual es representado en la gráfica previa, en la cual podemos observar
que una mezcla asfáltica convencional tiene 5.5 % de desgaste, mientras que las mezclas
modificadas con GCR tienen menor desgaste, de ellas cabe recalcar que aquella mezcla elaborada
con el 2 % de polvo de caucho nos da un desgaste de 2.1 %, el cual es el menor desgaste de todas
las mezclas modificadas, corroborando así cual es el porcentaje óptimo de asfalto para mejorar las
condiciones de la misma.
102
La resistencia al desgaste con la mezcla asfáltica modificada con 2 % de GCR mejora en un 37.1
% en comparación con la mezcla asfáltica convencional.
5.3.3. Ensayos de fatiga en mezclas asfálticas
Para determinar cuál es la resistencia a la fatiga de las muestras asfálticas tanto de la convencional
como de la modificada con GCR, se realizó los ensayos de fatiga en el equipo NAT.
El deterioro de las capas asfálticas debido al efecto de fatiga es uno de los más frecuentes que se
presentan, ya que el material es sometido a repeticiones de carga, causando así la aparición de
fisuras y llevando a la fractura del elemento.
En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos del ensayo de fatiga por esfuerzo
controlado en el equipo NAT. Esta tabla nos indica los niveles de esfuerzo aplicados, así como el
número de ciclos de carga que fueron necesarios para llegar a la falla de las briquetas, tanto para
la mezcla convencional como para la modificada.
Tabla 59: Resultados del ensayo de fatiga bajo esfuerzo controlado
TEMPERATURA FRECUENCIA ESFUERZO N° CICLOS HASTA LA FALLA
°C Hz KPa CONVENCIONAL MODIFICADA
20 5 550 1396 1466
20 5 400 7786 10436
20 5 350 25286 25526
20 5 250 114030 220808
De los resultados obtenidos se aprecia que el comportamiento a fatiga de las muestras está
relacionado directamente con el esfuerzo aplicado, ya que a mayor nivel de esfuerzo la resistencia
a la fatiga disminuye.
Al realizar una comparación de la vida a la fatiga de las distintas muestras se puede observar que
los ciclos de carga en la muestra que fue sometida a un esfuerzo controlado de 250 KPa, dato
103
recomendado por la norma, mejora la resistencia a la fatiga en la mezcla modificada con el 2 % de
GCR en un 93.64 %, mientras que la muestra sometida al esfuerzo de 400 KPa, valor seleccionado
para realizar los ensayos debido a la rigidez de la muestra tiene un incremento de resistencia a la
fatiga de 34.04 % con respecto a la convencional.
En la siguiente tabla se presenta los resultados del ensayo de fatiga a un esfuerzo controlado de
400 KPa, tanto para la mezcla convencional y la modificada con 2 % de GCR.
Tabla 60: Resultados ensayo fatiga a 400KPa
ESFUERZO N° CICLOS HASTA LA FALLA RELACIÓN
Kpa CONVENCIONAL MODIFICADA GCR/CONV
(%)
400 7786 10436 134.035
400 7676 11996 156.279
400 7346 12866 175.143
PROMEDIO 155.153
Al comparar los valores obtenidos del ensayo de fatiga con un esfuerzo controlado de 400 KPa
podemos observar que el incremento de la resistencia de vida a la fatiga es de 55.15 %.
5.4. Ventajas y desventajas
5.4.1. Ventajas
Mejora las propiedades reológicas del asfalto, mejorando la rigidez de la mezcla dándole
un mayor módulo resiliente.
Las mezclas asfálticas modificadas con GCR son más durables, por ende, necesitan menos
mantenimiento, ya que incrementa la vida útil del pavimento. Schnormeier (1992) concluye
que la durabilidad de una mezcla con GCR es dos a tres veces mayor que el convencional.
Disminuye el impacto ambiental negativo que tienen los neumáticos, ya que tiene otra
disposición final, la cual está enfocada en la elaboración de pavimento.
104
Mejora la resistencia al deslizamiento (Xiao, 2009)
Aumenta la resistencia a la humedad (Punith, 2011)
Debido a la mejora de las propiedades de la mezcla, esta disminuye el espesor de la
estructura del pavimento.
Aumenta la resistencia al agrietamiento, por ende son más resistentes al fenómeno de
fatiga.
Al incremental el 2 % de GCR a la mezcla asfáltica esta mejora en un 43 % el módulo
resiliente, dando mayor rigidez a la mezcla y un incremento de 55.15 % en la resistencia a
la fatiga.
Disminuye el ruido de rodadura de 4 a 10 decibeles (Wang et al, 2009).
Mayor resistencia al desgaste por abrasión.
5.4.2. Desventajas
Al agregar GCR en la mezcla asfáltica aumenta la viscosidad, lo que genera un incremento
en la temperatura de fabricación y compactación, generando mayor complejidad a la hora
de llevar a cabo una obra de pavimentación.
Después del estudio realizado se estimó un incremento en el precio unitario de la mezcla
modificada en un 42.6 % con respecto a una mezcla asfáltica convencional.
La maquinaria para la construcción del pavimento modificado, requiere de una limpieza
especial y repetitiva ya que el material tiende a quedarse pegado.
105
5.5. Análisis Económico para la producción en Planta de mezclas asfálticas
convencional y modificada
Es importante determinar la relación costo beneficio que tendrá una mezcla asfáltica modificada
con GCR con respecto a una mezcla asfáltica convencional, los costos de producción deben
establecerse para aprovechar de mejor manera los recursos materiales, mano de obra y financieros
destinados para la elaboración de las mezclas.
Gráfico 24: Análisis de Precios Unitarios para Capa de rodadura de hormigón asfáltico
convencional y modificado con 2 % de GCR
Al realizar el análisis de precios unitarios para una carpeta de rodadura de hormigón asfáltico
convencional, da como resultado un costo de 6.15 dólares por metro cuadrado (Anexo N°4).
Mientas que el análisis de precios unitarios para una carpeta de rodadura de hormigón asfáltico
modificado con 2 % de GCR el costo es de 6.28 dólares por metro cuadrado (Anexo N°5), dando
un incremento del 2.28 % en costos de producción.
106
Gráfico 25: Análisis de Precios Unitarios mezcla asfáltica convencional y modificado con 2 % de
GCR
En el análisis de precios unitarios de una mezcla asfáltica convencional el costo es de 75.03 dólares
por metro cúbico de producción (Anexo N°6), mientras que el análisis de precios unitarios de una
mezcla asfáltica modificada con 2 % de GCR nos da un costo de 77.64 dólares por metro cúbico
de producción (Anexo N°7), dando un incremento en los costos de producción de 3.48 %.
5.6. Análisis Económico para el mantenimiento de capas asfálticas convencional y
modificada.
Una carretera por mejor diseñada y construida que este, necesita de un mantenimiento adecuado
para que de esta manera cumpla con el tiempo de vida útil destinado a la misma. A continuación,
se realiza un análisis comparativo del costo de mantenimiento que tiene una carpeta asfáltica
convencional con una capa asfáltica modificada con GCR, para dicho análisis si ha considerado
tomar un tramo de vía sin drenaje de 3 Km de longitud y un ancho de 6 m, con un periodo de vida
107
útil de 25 años, se evaluará un mantenimiento periódico en ambos casos, ya que el objetivo
principal de este es restablecer las características y condiciones iniciales existentes de la vía.
Para poder hacer el análisis de mantenimiento de la vía debemos hacer un cálculo estimado de la
inversión inicial que conlleva la construcción de la misma.
A continuación, se presentan las tablas de presupuestos:
Tabla 61: Presupuesto construcción de 3 Km de vía con mezcla asfáltica convencional
PRESUPUESTO PARA PAVIMENTO CONVENCIONAL
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS
COD DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P.
UNITARIO TOTAL
OBRA BÁSICA O PLATAFORMA
1 Desbroce, Desbosque y Limpieza Ha 1.8 165.18 297.33
2 Replanteo y nivelación con equipo topográfico
km 5 1999.00 9995.00
3 Excavación en suelo sin clasificar m3 13500 1.21 16319.25
PAVIMENTO FLEXIBLE
4 Asfalto de imprimación m2 1800 0.69 1245.15
5 Capa de sub base clase 3 m3 5400 5.19 28050.30
6 Capa de base clase 4 m3 3500 5.22 18257.47
7 Capa de rodadura de hormigón asfaltico 5.0 cm de espesor
m2 1800 6.15 11071.89
8 Hormigón simple para bordillo fc'= 180 kg/cm2
m 6000 45.65 273870.00
SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL
10 Señalización vertical u 9 58.23 524.10
11 Marcas de pavimento (3 ejes) m 9000 1.19 10671.75
TOTAL: 370302.24
108
Tabla 62: Presupuesto construcción de 3 Km de vía con mezcla asfáltica modificada con GCR
PRESUPUESTO PARA PAVIMENTO MODIFICADO CON GCR
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS
COD DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P.
UNITARIO TOTAL
OBRA BÁSICA O PLATAFORMA
1 Desbroce, Desbosque y Limpieza Ha 1.8 165.18 297.33
2 Replanteo y nivelación con equipo topográfico
km 5 1999.00 9995.00
3 Excavación en suelo sin clasificar m3 13500 1.21 16319.25
PAVIMENTO FLEXIBLE
4 Asfalto de imprimación m2 1800 0.69 1245.15
5 Capa de sub base clase 3 m3 5400 5.19 28050.30
6 Capa de base clase 4 m3 3500 5.22 18257.47
7 Capa de rodadura de hormigón asfaltico modificado con GCR 5.0 cm de espesor
m2 1800 8.77 15779.34
8 Hormigón simple para bordillo fc'= 180 kg/cm2
m 6000 45.65 273870.00
SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL
10 Señalización vertical u 9 58.23 524.10
11 Marcas de pavimento (3 ejes) m 9000 1.19 10671.75
TOTAL: 375009.69
Se debe tomar en cuenta que una carpeta asfáltica requiere de mantenimientos periódicos cada 5 a
7 años por recomendación, y se espera que este tiempo de mantenimiento aumente en las carpetas
asfálticas modificadas, debido a que se tiene mayor resistencia a las solicitaciones brindadas por
las cargas, esto puesto que se tiene un módulo de rigidez más alto que proporciona mayor
resistencia a la fatiga del pavimento.
Para este análisis se escogió un mantenimiento inicial a los 5 años en la carpeta asfáltica
convencional, después un mantenimiento periódico cada 4 años, para el mantenimiento en la capa
asfáltica modificada con GCR se ha aumentado los periodos de tiempo de acuerdo a al porcentaje
de incremento en la resistencia a la fatiga, que es de 55.15 %.
109
A continuación, se presenta las tablas con el presupuesto de un mantenimiento periódico para los
dos tipos de mezclas asfálticas:
Tabla 63: Presupuesto Mantenimiento periódico Capa asfáltica convencional
PRESUPUESTO MANTENIMIENTO PERIÓDICO PARA CAPA ASFÁLTICA CONVENCIONAL
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS
COD DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P.
UNITARIO TOTAL
MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
1 Asfalto tipo MC para riego de adherencia m2 18000 0.69 12451.49
2 Capa de rodadura de hormigón asfaltico convencional 5.0 cm de espesor
m2 18000 6.15 110718.9
SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL
3 Mantenimiento vertical u 9 58.23 524.0997
4 Marcas de pavimento 3 ejes m 9000 1.19 10671.75
TOTAL: 134366.24
Tabla 64: Presupuesto Mantenimiento periódico Capa asfáltica modificada con GCR
PRESUPUESTO MANTENIMIENTO PERIÓDICO PARA CAPA ASFÁLTICA MODIFICADA CON GCR
TABLA DE CANTIDADES Y PRECIOS
COD DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD P.
UNITARIO TOTAL
MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE PAVIMENTO
1 Asfalto tipo MC para riego de adherencia m2 18000 0.69 12451.49
2 Capa de rodadura de hormigón asfaltico modificado 5.0 cm de espesor
m2 18000 8.77 157793.4
SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL
3 Señales a lado de la carretera u 9 58.23 524.0997
4 Marcas de pavimento 3 ejes m 9000 1.19 10671.75
TOTAL: 181440.74
110
De acuerdo con los cuadros presentados anteriormente se observa una diferencia de 47074.50
dólares en costo de mantenimiento, siendo mayor el mantenimiento de la mezcla asfáltica
modificada.
En el análisis de mantenimiento de las capas asfálticas a lo largo de la vida útil del pavimento se
observa una clara diferencia en el número de mantenimientos a realizar en la vía, puesto que al
mejorar la calidad de la mezcla asfáltica esta reduce el requerimiento de mantenimientos, los
cuales, al traer a valor presente, representa una mejor inversión.
A continuación, se presenta la gráfica que detalla el número de mantenimientos a lo largo de la
vida útil del pavimento:
Gráfico 26: Mantenimientos en capas asfálticas convencional y modificada con GCR
111
Luego de establecer el número de mantenimientos a realizar a las distintas capas asfálticas a lo
largo de la vida útil, se realiza un análisis económico de los mismos para verificar cuál de ellas es
más conveniente emplear.
A continuación, se presentan los cuadros que contienen el valor total presente de mantenimientos
de las distintas capas asfálticas:
Tabla 65: Costo de mantenimiento capa asfáltica convencional
MANTENIMIENTO CAPA ASFÁLTICA CONVENCIONAL
AÑOS PRESUPUESTO VAN
0 370302.2397 370302.24
5 134366.2398 86018.8086
9 134366.2398 60205.481
13 134366.2398 42138.4579
17 134366.2398 29493.1559
21 134366.2398 20642.5742
25 134366.2398 14447.9577
TOTAL 623248.675
Tabla 66: Costo de mantenimiento capa asfáltica modificada con GCR
MANTENIMIENTO CAPA ASFÁLTICA MODIFICADA CON GCR
AÑOS PRESUPUESTO VAN
0 375009.6897 375009.69
8 181440.7398 88883.2698
14 181440.7398 52045.5898
20 181440.7398 30475.2899
TOTAL 546413.839
112
Gráfico 27: Costos de mantenimiento mezclas asfálticas convencional y modificada con GCR
De los costos de mantenimiento a lo largo de la vida útil del pavimento se observa una diferencia
de 76834.836 dólares, favoreciendo así a la mezcla asfáltica modificada con GCR, esto se debe a
que la mezcla asfáltica modificada requiere de 3 mantenimiento en 25 años de vida útil mientras
que la mezcla convencional necesita 6 mantenimientos en el mismo periodo de tiempo.
500000
520000
540000
560000
580000
600000
620000
640000
Costo de Mantenimiento
CONVENCIONAL MODIFICADA
113
CAPÍTULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1. CONCLUSIONES
Para la caracterización del asfalto convencional del tipo AC - 20, al analizar sus
propiedades reológicas, se observa que cumplen satisfactoriamente con las
especificaciones de la ASTM (American Society Testing and Materials), NTE INEN
(Servicio Ecuatoriano de Normalización) y las especificaciones Generales para la
Construcción de Caminos y Puentes MOP-001-F-2002, por lo cual se sabe que el asfalto
convencional es apto para la elaboración de mezclas asfálticas en caliente.
Los resultados obtenidos en los ensayos de caracterización a los agregados pétreos:
agregado grueso de tamaño nominal de ¾”, agregado medio de tamaño nominal de ½” y
agregado fino, al analizar sus propiedades físico - mecánicas, se determina que estos
cumplen de manera satisfactoria con los requisitos establecidos en las especificaciones de
control, ASTM (American Society Testing and Materials), NTE INEN (Servicio
Ecuatoriano de Normalización) y las especificaciones Generales para la Construcción de
Caminos y Puentes MOP-001-F-2002, lo que quiere decir que los materiales pétreos de la
mina Naranjo – López, son aptos para la realización de mezclas asfálticas en caliente.
Se realizó el cálculo del porcentaje de cemento asfáltico con el método del instituto del
asfalto y el método francés, para poder definir de manera aproximada el contenido optimo
del asfalto en la mezcla, este arrojo un valor de 6.72 %, y al momento de realizar la mezcla
por el método Marshall el contenido optimo disminuyo a 4.9 %, con lo que se llega a
114
establecer que depende del material pétreo utilizado, en este caso fue material pasado por
la maquina VSI el cual requiere menor cantidad de asfalto para tener una adecuada
cohesión en la mezcla asfáltica.
Al incorporar el grano de caucho reciclado a la mezcla se ve la mejoría de sus propiedades
físico-mecánicas y reológicas, ya que la mezcla asfáltica tuvo un mejor desempeño
respecto a la resistencia abrasiva, un aumento progresivo de su resistencia ante el desgaste,
aumento de la rigidez.
Las mezclas asfálticas modificadas con caucho por vía seca tienen una resistencia a la fatiga
mayor a la que tienen una mezcla convencional, siempre y cuando la temperatura de
mezclado y compactación no sea mayor a 175 °C.
El polvo de caucho reciclado de neumáticos incorporado a la mezcla asfáltica mejora
claramente sus propiedades, puesto a que mitiga la deformación permanente del pavimento
a altas temperaturas y mejora la resistencia al fisuramiento por fatiga.
En el diseño de la mezcla asfáltica modificada con GCR se observa que no es necesario
realizar una granulometría especial o diferente a una mezcla asfáltica convencional, ya que
los resultados obtenidos para el diseño son adecuados y benefician la estructura del
pavimento.
La implementación del método de diseño de la mezcla asfáltica por vía seca en planta, no
involucrará de maquinaria y equipo especial para la dosificación del caucho, debido a que
este material será mezclado con los agregados en caliente, existiendo así una
homogenización de los materiales para un mejor rendimiento.
115
Al fabricar mezclas asfálticas convencionales y modificadas con GCR no se observa una
gran diferencia, exceptuando el tiempo de mezclado, ya que la mezcla asfáltica modificada
requiere mayor tiempo de mezclado para que exista una combinación favorable.
Se debe establecer un contenido óptimo de caucho ya que después de llegar a un punto
máximo, el material no responde adecuadamente y no mejora las propiedades de la mezcla,
en esta investigación se determinó que el contenido óptimo de caucho será 2 % con un
tamaño de 0.60 mm, ya que estos valores son los que mejores resultados arrojan.
Las fallas de la estructura del pavimento por fisuras debido a la fatiga del material es una
de las principales degradaciones que este presenta y uno de los criterios de diseño de la
estructura del pavimento, por esta razón la correcta determinación en el laboratorio es
esencial para realizar una estimación adecuada de la vida útil del pavimento bajo este
criterio de falla.
El criterio de falla en los ensayos de fatiga es aquel que evalúa la vida de las muestras hasta
que estas alcanzan una reducción en la rigidez, la cual depende de la temperatura de ensayo,
de la composición de la mezcla, el tipo de ligante y el comportamiento de la muestra ante
la aplicación de cargas.
La mezcla asfáltica modificada con GCR incrementa la resistencia a la fatiga en 55.15 %
lo que quiere decir que este pavimento tendrá un mayor tiempo de vida útil y menor
necesidad de mantenimiento.
Al incrementar la resistencia de vida a la fatiga, se puede decir que el pavimento soportará
un mayor número de ciclos de carga, según la investigación nos arroja una mejora del 55.15
%.
116
Una de las ventajas al incorporar polvo de caucho de neumáticos a la mezcla asfáltica es
que se reduce significativamente la contaminación ambiental que estas generan debido a
su mal manejo en la disposición final de estos elementos.
En el análisis de precios unitarios de una capa asfáltica convencional y modificada de 5cm
de espesor se puede observar una diferencia de 0.13 dólares por metro cuadrado de
producción, dando un incremento del 2.11 % en costos de la capa asfáltica modificada con
respecto a la capa asfáltica convencional, lo que quiere decir que se tiene un aumento en
los costos de producción inicial de la carpeta asfáltica, los cuales se verán compensados
con el desempeño de esta debido a la reducción de mantenimientos.
Al realizar una comparación en los costos de producción de una mezcla asfáltica
convencional con una mezcla asfáltica modificada con 2 % de GCR, se observa una
diferencia de 2.61 dólares por metro cúbico de producción, lo que quiere decir que tiene
un incremento en los costos de 3.48 %, de este resultado se puede decir que la diferencia
de costos no es representativa con respecto a los beneficios obtenidos de esta mezcla, por
ende se tendrá una buena relación de costo – beneficio en la implementación del diseño de
un pavimento con carpeta asfáltica modificada con el 2 % de polvo de caucho reciclado.
Los costos de mantenimiento en una mezcla asfáltica modificada con 2% de GCR
representa un ahorro del 12.33 % con respecto a una mezcla asfáltica convencional, con lo
cual queda evidenciado que emplear una mezcla asfáltica modificada tendrá una mayor
inversión inicial, pero es rentable ya que se ahorra significativamente en los
mantenimientos a lo largo de su vida útil.
117
6.2. RECOMENDACIONES
Se debe tomar en cuenta que dependiendo del tipo de material pétreo a utilizarse el diseño
de la mezcla asfáltica variará, puesto que, por la diferencia de materiales empleados, los
porcentajes tanto de asfalto como de caucho se verán afectados. Lo que quiere decir que
los resultados de valores óptimos obtenidos en esta investigación son propios del diseño de
la mezcla.
Debido a la falta de normativas y especificaciones en el país acerca del uso y manejo del
grano o polvo de caucho reciclado de neumáticos en las mezclas asfálticas, se debe hacer
uso de las especificaciones N.E.V.I. 2012.
Se debería realizar una mayor cantidad de estudios y enfocarse en el empleo del caucho en
los pavimentos, para así poder tener una normativa propia.
Desarrollar adecuadamente los ensayos referentes a la vida a la fatiga, para de esta manera
tratar de asemejar lo más posible a la realidad, puesto que en la vida real la repetición de
las cargas en el mismo punto de aplicación y sus magnitudes constantes no se darán en un
pavimento.
Para desarrollar el efecto de la fatiga en los pavimentos en el país, se requiere de un mayor
tiempo de estudio y experimentación, además de la implementación del equipo necesario
para llevar a cabo el tema planteado.
Para el desarrollo de la investigación de debe tener en cuenta, el manejo de especificaciones
y normativas vigentes, ASTM, instituto del asfalto y el manejo de las especificaciones
MOP – 001 – F – 2002 que permitan obtener resultados veraces, y se pueda llevar a cabo
las investigaciones sin conflictos.
118
BIBLIOGRAFÍA
1. Instituto Del Asfalto MS – 2, (2014). Asphalt Mix Design Methods. 7th edition. USA.
2. MOP – 001 – F (2002). Especificaciones Generales para la construcción de caminos y
puentes. Quito – Ecuador.
3. Rondon, H.A. y Reyes, F. A. (2011). Pavimentos: Materiales, construcción y diseño,
Bogota, Colombia: Editorial UD
4. Rondon, H.A., Reyes, F. A., González, L. A. y Vasquez, S. E., (2013). Pavimentos:
Materiales, construcción y diseño, Bogota, Colombia: Editorial UD
5. Eduardo Dussan Navarro, Fernando Flautero Valencia, “Automatización de ensayos
dinámicos del laboratorio de pavimentos en el equipo NAT(nottingham Asphalt Tester) de
la pontificia universidad javeriana”, Bogota D.C, 2005
6. Díaz, C., Castro, L. (2017). “IMPLEMENTACIÓN DEL GRANO DE CAUCHO
RECICLADO (GCR) PROVENIENTE DE LLANTAS USADAS PARA MEJORAR LAS
MEZCLAS ASFÁLTICAS Y GARANTIZAR PAVIMENTOS SOSTENIBLES EN
BOGOTÁ” (tesis de Pregrdo) Universidad Santo Tomás, Bogotá
7. Galeas, S., & Guerrero, V. (2015). Revista Politecnica. Retrieved Recuperado
de: https://www.revistapolitecnica.epn.edu.ec/images/revista/volumen36/tomo3/Obtenci
on_de_Asfalto_Modificado_con_Polvo_de_Caucho_Proveniente.pdf
8. Cruz, K., Hurtado, S., & Barragán, V. (2015). Obtención de Asfalto Modificado con Polvo
de Caucho Proveniente del Reciclaje de Neumáticos de Automotores. Recuperado de:
https://www.revistapolitecnica.epn.edu.ec/ojs2/index.php/revista_politecnica2/article/vie
w/513
119
9. Principios de Construcción de Pavimentos de mezclas asfálticas en caliente. Cap.3, pág. 57
del Asphalt Institute MS-22, (2015). Recuperado de:
http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_130_181_83_1181.pdf
10. Ramírez, A., Ladino, I., & Rosas, J. (2014). Diseño Mezcla Asfáltica Asfalto Caucho.
Recuperado de:
https://repository.ucatolica.edu.co/bitstream/10983/1743/1/Dise%C3%B1o-mezcla-
asf%C3%A1ltica-asfalto-caucho-tecnolog%C3%ADa-Gap-Grade.pdf
11. Convenio de Cooperación Técnica no Reembolsable, Ministerio de Transporte y Obras
Públicas. Recuperado de: https://www.obraspublicas.gob.ec/wp-
content/uploads/downloads/2017/01/LOTAIP_1_101963-APOYO-PROGRAMA-
INFRAESTRUCTURA-VIAL.pdf
12. Fernández, R. (2016). Llantas Usadas en Pavimentos. Recuperado de: http://ligante-
asfáltico.blogspot.com/p/llantas-usadas-en-pavimentos.html
13. Mobile Asphalt Rubber Blending Plant | Dagang Road Machinery. (2015). Recuperdad de:
http://www.dgroadmachinery.com/3-3-asphalt-rubber-blending-plant.html
14. Ramo, A., & Guillén, F. (2010). 6.1.- Materiales Pétreos | Materiales de uso técnico.
Recuperado de:
https://www.edu.xunta.es/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947174/conti
do/61_materiales_ptreos.html
15. Ucha, F. (2010). Definición de Asfalto. Recuperado de:
https://www.definicionabc.com/general/asfalto.php
120
ANEXOS
Anexos 1: Total de briquetas realizadas y ensayadas en la investigación
Anexos 2: Briquetas sometidas al ensayo Cántabro
121
Anexos 3: Briquetas sometidas a ensayo de Fatiga
122
Anexos 4: Análisis de precios unitarios para una capa asfáltica convencional (m2)
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL
EFECTO DE FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE: DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : 405-5a
RUBRO: CAPA DE RODADURA DE HORMIGÓN ASFALTICO
CONVENCIONAL 5.0 cm DE ESPESOR UNIDAD: m2
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Planta de asfalto 1.00 90.00 90.00 0.0067 0.60
Cargadora frontal 1.00 38.00 38.00 0.0067 0.25
Distribuidor de asfalto 1.00 72.00 72.00 0.0067 0.48 Rodillo vibratorio 1.00 22.00 22.00 0.0067 0.15
Terminadora de asfalto 1.00 55.00 55.00 0.0067 0.37
Rodillo compactador 1.00 10.20 10.20 0.0067 0.07 Volqueta 1.00 25.00 25.00 0.0067 0.17
Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 0.0067 0.00
SUB - TOTAL (M) 2.08
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO
TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Operador Planta asfáltica 1 3.82 3.82 0.0067 0.03
Operadores de equipo pesado (E.O. -C1) 6.00 3.82 22.92 0.0067 0.15
Ayudante maquinaria 2.00 3.62 7.24 0.0067 0.05
Peón (E.O. -E2) 5.00 3.58 17.90 0.0067 0.12 Chofer. Volqueta (Estr. Oc. C1) 1.00 5.26 5.26 0.0067 0.04
SUB - TOTAL (N) 0.36
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Material grueso m2 0.02 14.00 0.21
Material medio m2 0.01 14.15 0.21 Material fino m2 0.02 12.25 0.28
Asfalto AC-20 gal 1.85 1.45 2.68
Diesel gal 0.32 1.05 0.33
SUB - TOTAL (O) 3.71
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO
TOTAL
A B C D = A x B x
C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 6.15
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0% 0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 6.15
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 6.15
123
Anexos 5: Análisis de precios unitarios para una capa asfáltica modificada con GCR (m2)
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE: DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N :
RUBRO: CAPA DE RODADURA DE HORMIGON ASFALTICO MODIFICADO CON POLVO DE CAUCHO RECICLADO 5.0 cm DE ESPESOR UNIDAD: m2
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Planta de asfalto 1.00 90.00 90.00 0.0067 0.60
Cargadora frontal 1.00 38.00 38.00 0.0067 0.25
Distribuidor de asfalto 1.00 72.00 72.00 0.0067 0.48
Rodillo vibratorio 1.00 22.00 22.00 0.0067 0.15
Terminadora de asfalto 1.00 55.00 55.00 0.0067 0.37
Rodillo compactador 1.00 10.20 10.20 0.0067 0.07
Volqueta 1.00 25.00 25.00 0.0067 0.17
Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 0.0067 0.00
SUB - TOTAL (M) 2.08
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Operador Planta asfáltica 1 3.82 3.82 0.0067 0.03
Operadores de equipo pesado (E.O. -C1)
6.00 3.82 22.92 0.0067 0.15
Ayudante maquinaria 2.00 3.62 7.24 0.0067 0.05
Peón (E.O. -E2) 5.00 3.58 17.90 0.0067 0.12
Chofer. Volqueta (Estr. Oc. C1) 1.00 5.26 5.26 0.0067 0.04
SUB - TOTAL (N) 0.36
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Material grueso m2 0.02 14.00 0.21
Material medio m2 0.01 14.15 0.21
Material fino m2 0.02 12.25 0.28
Polvo de caucho reciclado (GCR) kg 0.26 0.50 0.13
Asfalto AC-20 gal 1.85 1.45 2.68
Diesel gal 0.32 1.05 0.33
SUB - TOTAL (O) 3.84
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 6.28
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0% 0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 6.28
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 6.28
124
Anexos 6: Análisis de precios unitarios para una mezcla asfáltica convencional (m3)
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO
DE FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE: DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N :
RUBRO: MEZCLA ASFÁLTICA CONVENCIONAL UNIDAD: m3
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO
TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Planta de asfalto 1.00 90.00 90.00 0.0286 2.57
Cargadora frontal 1.00 38.00 38.00 0.0286 1.09
Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 0.0286 0.00
SUB - TOTAL (M) 3.66
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO
TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Operador Planta asfáltica 1 3.82 3.82 0.0286 0.11
Operadores de equipo pesado (E.O. -C1) 1.00 4.01 4.01 0.0286 0.11
Ayudante maquinaria 2.00 3.62 7.24 0.0286 0.21
Peón (E.O. -E2) 3.00 3.58 10.74 0.0286 0.31
SUB - TOTAL (N) 0.63
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO
TOTAL
A B C = A x B
Material grueso m3 0.29 14.00 4.03
Material medio m3 0.28 14.15 3.94
Material fino m3 0.44 12.25 5.42
Asfalto AC-20 gal 35.21 1.45 51.05
Diesel gal 6.00 1.05 6.30
SUB - TOTAL (O) 70.74
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO
TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 75.03
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0% 0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 75.03
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 75.03
125
Anexos 7: Análisis de precios unitarios para una mezcla asfáltica modificada con GCR (m3)
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO
DE FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE: DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N :
RUBRO: MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA CON POLVO DE
CAUCHO RECICLADO UNIDAD: m3
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO
TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Planta de asfalto 1.00 90.00 90.00 0.0286 2.57
Cargadora frontal 1.00 38.00 38.00 0.0286 1.09
Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 0.0286 0.00
SUB - TOTAL (M) 3.66
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Operador Planta asfáltica 1 3.82 3.82 0.0286 0.11
Operadores de equipo pesado (E.O. -C1) 1.00 4.01 4.01 0.0286 0.11
Ayudante maquinaria 2.00 3.62 7.24 0.0286 0.21
Peón (E.O. -E2) 3.00 3.58 10.74 0.0286 0.31
SUB - TOTAL (N) 0.63
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Material grueso m3 0.29 14.00 4.03
Material medio m3 0.28 14.15 3.94
Material fino m3 0.44 12.25 5.42
Polvo de caucho reciclado (GCR) kg 5.23 0.50 2.62
Asfalto AC-20 gal 35.21 1.45 51.05
Diesel gal 6.00 1.05 6.30
SUB - TOTAL (O) 73.36
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO
TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 77.64
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0% 0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 77.64
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 77.64
126
Anexos 8: Análisis de precios unitarios para desbroce, desbosque y limpieza
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE:
DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : 302-(1)
RUBRO: DESBROCE, DESBOSQUE Y LIMPIEZA UNIDAD: Ha
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Tractor de orugas 1.00 65.04 65.04 1.8182 118.25 Motosierra 2.00 2.00 4.00 1.8182 7.27 Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 1.8182 0.09
SUB - TOTAL (M) 125.62
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Operadores de Tractor (E.O. -C2)
1.00 3.82 3.82 1.8182 6.95
Ayudante maquinaria 1.00 3.62 3.62 1.8182 6.58
Peón (E.O. -E2) 4.00 3.58 14.32 1.8182 26.04
SUB - TOTAL (N) 39.56
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P.
UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
SUB - TOTAL (O) 0.00
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA
(Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 165.18
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 165.18
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 165.18
127
Anexos 9: Análisis de precios unitarios para Replanteo y nivelación con equipo topográfico
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE:
DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N :
RUBRO: REPLANTEO Y NIVELACIÓN CON EQUIPO
TOPOGRÁFICO UNIDAD: Km
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Equipo de topografia 2.00 6.50 13.00 55.5556 722.22
Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 55.5556 2.78
SUB - TOTAL (M) 725.00
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Topógrafo 2.00 4.01 8.02 55.5556 445.56
Cadenero 4.00 3.62 14.48 55.5556 804.44
SUB - TOTAL (N) 1,250.00
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P.
UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Estacas de madera u 50.00 0.3 15
Pintura de esmalte gal 0.5 18.00 9
SUB - TOTAL (O) 24.00
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA
(Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 1,999.00
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 1,999.00
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 1,999.00
128
Anexos 10: Análisis de precios unitarios para Sub-base clase 3
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE:
DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : 403-1
RUBRO: SUB-BASE CLASE 3 UNIDAD: m3
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Motoniveladora 1.00 46.05 46.05 0.0125 0.58 Rodillo vibratorio liso 1.00 26.60 26.60 0.0125 0.33 Tanquero de aga de 6000 ml
1.00 15.86 15.86 0.0125 0.20
SUB - TOTAL (M) 1.11
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Peón (E.O. -E2) 4.00 3.58 14.32 0.0125 0.18 Operador motoniveladora 1.00 4.01 4.01 0.0125 0.05 Operador rodillo autopropulsado
1.00 3.82 3.82 0.0125 0.05
Chofer 1.00 5.26 5.26 0.0125 0.07
Ayudante de maquinaria 2.00 3.62 7.24 0.0125 0.09
SUB - TOTAL (N) 0.43
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Material triturado m3 0.2 5.15 1.03
Material cribado m3 1.05 2.50 2.625
SUB - TOTAL (O) 3.66
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 5.19
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 5.19
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 5.19
129
Anexos 11: Análisis de precios unitarios para Base clase 4
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE:
DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N :
RUBRO: BASE CLASE 4 UNIDAD: m3
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Motoniveladora 1.00 46.05 46.05 0.0105 0.48
Rodillo vibratorio liso 1.00 26.60 26.60 0.0105 0.28
Tanquero de aga de 6000 ml
1.00 15.86 15.86 0.0105 0.17
SUB - TOTAL (M) 0.93
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Peón (E.O. -E2) 4.00 3.58 14.32 0.0105 0.15
Operador motoniveladora 1.00 4.01 4.01 0.0105 0.04
Operador rodillo autopropulsado
1.00 3.82 3.82 0.0105 0.04
Chofer 1.00 5.26 5.26 0.0105 0.06
Ayudante de maquinaria 2.00 3.62 7.24 0.0105 0.08
SUB - TOTAL (N) 0.36
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Material triturado m3 0.3 5.15 1.545
Material cribado m3 0.95 2.50 2.375
SUB - TOTAL (O) 3.92
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 5.22
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 5.22
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 5.22
130
Anexos 12: Análisis de precios unitarios para Hormigón simple para bordillos fc'=180kg/cm2
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE: DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : 610-(1)
RUBRO: HORMIGÓN SIMPLE PARA BORDILLOS
FC'=180kg/cm2 UNIDAD: m
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Concretera 1 saco 1.00 3.55 3.55 1.0000 3.55
Vibrador 1.00 2.13 2.13 1.0000 2.13
Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 1.0000 0.05
SUB - TOTAL (M) 5.73
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Albañil (E.O. -D2) 1.00 3.60 3.60 1.0000 3.60
Maestro de obra 0.50 4.04 2.02 1.0000 2.02
Peón (E.O. -E2) 3.00 3.58 10.74 1.0000 10.74
SUB - TOTAL (N) 16.36
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Cemento kg 26.8 0.15 4.02
Arena fina m3 0.6 14.00 8.40
Ripio m3 0.9 12.25 11.03
Agua m3 0.22 0.50 0.11
SUB - TOTAL (O) 23.56
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 45.65
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 45.65
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 45.65
131
Anexos 13: Análisis de precios unitarios para asfalto tipo MC para riego de Adherencia
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE:
DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : 405-2(1)
RUBRO: ASFALTO TIPO MC PARA RIEGO DE
ADHERENCIA UNIDAD: m2
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Distribuidor de asfalto 1.00 35.00 35.00 0.0022 0.08
Escoba autopropulsada 1.00 15.00 15.00 0.0022 0.03
Herramienta menor 2.00 0.72 1.44 0.0022 0.00
SUB - TOTAL (M) 0.11
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Peón (E.O. -E2) 2 3.58 7.16 0.0022 0.016
Operador de equipo pesado (E.O. -C1)
2.00 4.01 8.02 0.0022 0.018
SUB - TOTAL (N) 0.034
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Asfalto AC-20 gal 0.22 1.45 0.32
Diesel gal 0.21 1.05 0.22
SUB - TOTAL (O) 0.54
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 0.69
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 0.69
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 0.69
132
Anexos 14: Análisis de precios unitarios para Excavación en suelo sin clasificar
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE:
DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : 303-2(2)
RUBRO: EXCAVACIÓN EN SUELO SIN CLASIFICAR UNIDAD: m3
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Tractor de oruga 1.00 65.04 65.04 0.0167 1.08
Herramienta menor 1.00 0.05 0.05 0.0167 0.00
SUB - TOTAL (M) 1.08
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Operador de Tractor (E.O. -C2)
1.00 3.82 3.82 0.0167 0.06
Ayudante de maquinaria 1.00 3.62 3.62 0.0167 0.06
SUB - TOTAL (N) 0.12
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
SUB - TOTAL (O) 0.00
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 1.21
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 1.21
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 1.21
133
Anexos 15: Análisis de precios unitarios para Mantenimiento señalización horizontal (3 ejes)
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE:
DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : MR 134
RUBRO: MANTENIMIENTO SEÑALIZACIÓN
HORIZONTAL (3 ejes) UNIDAD: m
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Fanjadora 1.00 3.32 3.32 0.0050 0.02
Camion mediano 1.00 8.00 8.00 0.0050 0.04
Herramienta menor 1.00 0.36 0.36 0.0050 0.00
SUB - TOTAL (M) 0.06
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Albañil (E.O. -D2) 2 3.6 7.20 0.0050 0.04
Maestro Mayor de obras 1.00 3.66 3.66 0.0050 0.02
Chofer para camiones pesados
1.00 4.67 4.67 0.0050 0.02
Pintor (E.O. -D2) 1.00 3.30 3.30 0.0050 0.02
Peón (E.O. -E2) 2.00 3.58 7.16 0.0050 0.04
SUB - TOTAL (N) 0.13
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Pintura de trafico gal 0.03 28.42 0.85
Thinner Comercial gal 0.01 14.48 0.14
SUB - TOTAL (O) 1.00
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 1.19
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 1.19
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 1.19
134
Anexos 16: Análisis de precios unitarios para mantenimiento señalización vertical
PROYECTO: ESTUDIO DEL PAVIMENTO FLEXIBLE CON POLVO DE CAUCHO FRENTE AL EFECTO DE
FATIGA
NOMBRE DE OFERENTE: DE JESÚS PALACIOS GÉNESIS
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
CODIGO N : MR 133
RUBRO: MANTENIMIENTO SEÑALIZACIÓN VERTICAL UNIDAD: u
ESPECIFICACION:
EQUIPO
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA C/HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Aplicador 1.00 2.50 2.50 0.4000 1.00 Mesa 1.00 1.25 1.25 0.4000 0.50 Sierra circular para madera 1.00 2.50 2.50 0.4000 1.00 Herramienta menor 3.00 0.36 1.08 0.4000 0.43 Camión mediano 0.10 8.00 0.80 0.4000 0.32 Soldadora 0.50 5.00 2.50 0.4000 1.00
SUB - TOTAL (M) 4.25
MANO DE OBRA
DESCRIPCION CANTIDAD JOR. / HORA C / HORA Rend. u/h COSTO TOTAL
A B C = A x B R D = C x R
Albañil (E.O. -D2) 1 3.3 3.30 0.4000 1.32
Maestro Mayor de obras 0.50 3.57 1.79 0.4000 0.71
Chofer para camiones pesados
0.10 4.67 0.47 0.4000 0.19
Soldador (E.O. -D2) 1.00 3.22 3.22 0.4000 1.29
Peón (E.O. -E2) 2.00 3.18 6.36 0.4000 2.54
SUB - TOTAL (N) 6.05
MATERIALES
DESCRIPCION UND. CANTIDAD P. UNITARIO COSTO TOTAL
A B C = A x B
Perno inoxidable u 2.00 0.48 0.96 Vinil RGI-Fondo m2 0.75 25.50 19.13 Vinil Negro Opaco-Gráfico m2 0.75 15.25 11.44 Varios glb 0.70 1.13 0.79 Cemento Portland Gris kg 23.45 0.17 3.99 Arena m3 0.05 12.00 0.60 Ripio m3 0.07 25.00 1.75 Agua m3 0.01 0.85 0.01 Tubo Galvanizado m 1.00 6.52 6.52 Electrodo 6011 kg 0.50 5.50 2.75
SUB - TOTAL (O) 47.93
TRANSPORTE
DESCRIPCION UND. CANTIDAD DMT (Km) TARIFA (Km) COSTO TOTAL
A B C D = A x B x C
SUB - TOTAL (N) 0.00
TOTAL COSTOS DIRECTOS (M+N+O+P) 58.23
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 0%
0.00
COSTO TOTAL DEL RUBRO 58.23
FIRMA DEL OFERENTE
PRECIO OFERTADO EN DOLARES $ 58.23
135
Anexos 17: Hojas de informe de ensayo de Módulo Resiliente
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150