RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS Y SU REUTILIZACIN PARA EL DISEO DE MEZCLA DE ASFALTO EN CALIENTE

22PROYECTO DE TESIS: RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS Y SU REUTILIZACIN PARA EL DISEO DE MEZCLA DE ASFALTO EN CALIENTE

UNIVERSIDAD SEOR DE SIPAN

FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PROYECTO DE TESIS

RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS Y SU REUTILIZACIN PARA EL DISEO DE MEZCLA DE ASFALTO EN CALIENTE

Autores:

PAIVA IPANAQUE, GERMANRAMOS VILCARROMERO, GREYSSI MILAGROS

Pimentel, 27 de Mayo del 2013

INFORMACION GENERAL

1. Ttulo del proyecto de investigacin:RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS Y SU REUTILIZACIN PARA EL DISEO DE MEZCLAS DE ASFALTO EN CALIENTE

2. Autores:PAIVA IPANAQUE GERMANRAMOS VILCARROMERO, GREYSSI MILAGROS

3. Asesor:ING. NEPTON RUIZ SAAVEDRA

4. Tipo de investigacin:Investigacin Experimental

5. Facultad y Escuela Profesional:Facultad de Ingeniera, Arquitectura y Urbanismo. Escuela de Ingeniera Civil

6. Duracin del proyecto: 4 MESES

7. Fecha de inicio:

8. Presentado por:

____________________________ ____________________________ Paiva Ipanaque German Ramos Vilcarromero Greyssi MilagrosAutorAutora

_____________________________Ing. Nepton Ruiz SaavedraAsesor

9. Aprobador por:

____________________________ ____________________________ Jurado (presidente) Jurado (secretario)

____________________________Jurado (vocal)

10. Fecha de presentacin

I. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO

1.1 Descripcin del proyecto

El reciclado de pavimentos constituye una alternativa de rehabilitacin de firmes ms competitivay sostenible que la actuacin convencional de refuerzo, ya que permite minimizar la utilizacin de recursos no renovables, ridos naturales y ligantes hidrocarbonados de origen petrolfero ypreviene la creacin de residuos y la ocupacin de botaderos, disminuyendo por consiguiente lanecesidad de transportar estos materiales desde y hacia la obra.Sin embargo, en la actualidad, las tcnicas de reciclado no estn suficientemente implantadas.En este proyecto se utilizar el mtodo de diseo de mezclas Marshall con material reciclado de pavimentos asflticosy as obtendremos mezclas bituminosas en caliente con altas tasas de reciclado con prestacionesiguales o superiores a las de una mezcla en caliente convencional, de alta calidad.

1.2 Descripcin de la realidad problemtica

El pavimento de una carretera est sujeto a la accin continua del trfico y de la meteorologa. Estos dos factores, junto con el envejecimiento natural de los materiales, hacen que el pavimento sufra un proceso de progresivo deterioro. Este envejecimiento y deterioro del pavimento asfltico conlleva una disminucin paulatina en los niveles de seguridad y confort del trfico, que al sobrepasar ciertos valores hacen necesaria una operacin de conservacin.La conservacin de la red viaria es en la actualidad un aspecto de gran importancia debido a los recursos que moviliza. El presupuesto necesario para el mantenimiento, as como los problemas ambientales que de l se derivan, justifican la bsqueda de nuevas tcnicas que permitan reducir costes y sean respetuosas con el medio. En este contexto, el reciclado de firmes, como medio de racionalizar los recursos, toma un renovado protagonismo y se convierte en una necesidad.La creciente sensibilizacin social acerca de la necesidad de preservar el medio ambiente ha hecho que la legislacin sea hoy mucho ms proteccionista que en el pasado. Esto dificulta la obtencin de materias primas adecuadas, aumentando su coste y el de su transporte hasta la obra, ya que casi nunca se producen en el lugar donde se necesitan. De igual manera, es creciente la dificultad para encontrar un botadero para los materiales retirados del firme a precio razonable. Estos problemas son especialmente ciertos en mbitos urbanos.El desecho de los materiales envejecidos del firme, adems de provocarproblemas relacionados con la adquisicin de nuevas materias y con su vertido,resulta contraproducente desde el punto de vista tcnico, ya que pese a estarenvejecidos, conservan buena parte de sus cualidades. El fresado yreutilizacin del conglomerado asfltico comporta un gran ahorro, ya querequiere slo de un 1% a un 3% de betn adicional, mientras que un nuevoconcreto asfltico puede necesitar ms del 6%. Este aspecto, junto con elreducido coste de transporte y la escasa energa necesaria para la produccinde un firme reciclado, hacen que el ahorro energtico sea importante respectode la construccin convencional de pavimentos.

1.3 Formulacin dela pregunta de InvestigacinEs posible obtener nuevas mezclas que tengan las mismas caractersticas mecnicas originales incorporando diferentes cantidades de asfalto lquido y agregados de aportacin a pavimentos reciclados de asfalto?

1.4 Justificacin e importancia

Permitir determinar la relacin costo beneficio, mediante un anlisis para asegurar la factibilidad econmica de la utilizacin del reciclado en los diferentes proyectos de construccin y rehabilitacin de pavimentos asfalticos.

Como una alternativa para disminuir el consumo de materiales nuevos y al mismo tiempo reducir la explotacin de canteras y el consumo de betn.

La conservacin de la red viaria es en la actualidad un aspecto de gran importancia debido a los recursos que moviliza. El presupuesto necesario para el mantenimiento, as como los problemas ambientales que de l se derivan, justifican la bsqueda de nuevas tcnicas que permitan reducir costos y sean respetuosas con el medio. En este contexto, el reciclado de pavimentos, como medio de racionalizar los recursos, toma un renovado protagonismo y se convierte en una necesidad.

1.5 Objetivos

1.5.1 Objetivo general

Preparar y ensayar la dosificacin de mezcla para determinar la proporcin adecuada de mezcla bituminosa a reciclar, ridos y asfalto.

1.5.2 Objetivos especficos

Caracterizar la mezcla bituminosa a reciclar. Determinar las proporciones del rido de aportacin. Determinar la cantidad y tipo de betn nuevo de aportacin. Realizar el Anlisis granulomtrico del material disgregado. Indagar sobre la recuperacin de materiales de los pavimentos asflticos deteriorados para su reciclaje. Estudiar el contenido de ligante en las mezclas asflticas.

1.6 Alcances y Limitaciones

Este trabajo consiste en una prueba piloto con el acopio y utilizacin de materiales disgregados de capas asflticas de pavimentos en servicio o excedentes de una mezcla asfltica no utilizada; la preparacin de una nueva mezcla asfltica en caliente mezclando dichos materiales con agregados ptreos y con cemento asfltico nuevos.

II. MARCO TEORICO

2.1 Antecedentes de otras investigaciones

El reciclado de pavimentos asflticos en caliente no es una idea nueva ya que en Estados Unidos se comenz a utilizar desde 1915, aunque las obras con esta tcnica fueron muy escasas durante varias dcadas debido al bajo precio del asfalto y a que los equipos no estaban adaptados para utilizar esta tcnica.

Fue a principios de los aos 70's cuando el reciclado de pavimentos comenz a tener gran importancia debido principalmente a la crisis del petrleo, al aumento de los precios del betn y al creciente inters por la conservacin de la energa y del medio ambiente.

Algunos pases dieron gran impulso a estas tcnicas, principalmente Estados Unidos que pas de 50.000 toneladas de mezcla bituminosa reciclada en el ao 1975 a 25 millones de toneladas en 1980.

De acuerdo con Anderson (1996), en el estado de Washington se han utilizado mezclas bituminosas con MBR para la construccin y rehabilitacin de firmes desde el ao 1977, logrndose reutilizar entre 1977 y 1981 ms de 23,000 toneladas de MBR.

En 1991 el WSDOT (Washington State Department of Transportation) comenz a estudiar el material recuperado de las carreteras que rehabilitaban para su reutilizacin y cinco aos ms tarde public una serie de recomendaciones para el uso de material reciclado en las mezclas bituminosas, entre las ms relevantes tenemos las siguientes: Se permite la utilizacin de hasta un 20% de MBR en la fabricacin de mezclas nuevas sin necesidad de un diseo especfico.

Se permite la utilizacin de hasta un 80% de MBR en la fabricacin de mezclas nuevas siempre que se cumplan con los mismos criterios de diseo empleados para las mezclas convencionales.Despus de haberse realizado dichos estudios y del impulso que significaron para el reciclado de mezclas, se logr alcanzar, en el estado Washington, unos volmenes de reutilizacin de entre 100.000 y 200.000 toneladas de MBR cada ao.

Casi todas las administraciones de los Estados Unidos presentan una situacin similar en cuanto a la utilizacin de MBR para la fabricacin de mezclas recicladas en caliente en planta, sin embargo, cada estado cuenta con sus especificaciones en cuanto al porcentaje de MBR permitido dependiendo del tipo de planta que se utilice para su fabricacin.

Queda claro entonces, que la mayora de las administraciones de los Estados Unidos consideran el reciclado de pavimentos asflticos en caliente en planta como una prctica habitual para la rehabilitacin de firmes. Adems han logrado obtener resultados tan satisfactorios como los que se consiguen con las mezclas convencionales gracias a un adecuado control de todo el proceso de fabricacin y puesta en obra de las mezclas recicladas y al gran apoyo de las administraciones, de la Federal Highwqy Administration y de la National Asphall Pavement Association entre otros organismos.

Al igual que los Estados Unidos, Canad empez a trabajar con el reciclado de pavimentos asflticos hace varias dcadas y por tanto es uno de los pases punteros en la utilizacin de estas tcnicas.

Con todos estos aos de experiencia, las administraciones canadienses han llegado a establecer una serie de especificaciones para el uso del MBR en la fabricacin de mezclas nuevas, y el Ministerio de Transportes de Ontario ha definido parmetros que deben cumplir el MBR y la mezcla final mediante el empleo del ensayo Marshall.

En 1990 los canadienses reciclaron 530,000 toneladas de MBR y 788.000 fueron acumuladas para su posterior reutilizacin, y al ao siguiente, solamente en la provincia de Ontario se utilizaron 1.3 millones de toneladas de MBR de los cuatro millones de toneladas obtenidas.

De acuerdo con Emery (1993). Los tcnicos Canadienses han dejado de considerar el MBR como un residuo, ya que trabajado correctamente puede sustituir grandes porcentajes de material nuevo.

El reciclado en planta en caliente ha presentado un significativo crecimiento en Canad y muchas agencias y empresas se estn especializando en esta industria para lograr mejores rendimientos, y no se descarta que en un futuro las mezclas recicladas sustituyan a las convencionales.

Las tcnicas de reciclado de mezclas en caliente desarrolladas en Estados Unidos a comienzos de los aos 70's llegaron a Europa a finales de esa dcada, y hay numerosos pases europeos, especialmente Alemania, Austria, Holanda y Dinamarca, que las han utilizado con regularidad logrando mezclas recicladas con un comportamientoequivalente al de las mezclas convencionales fabricadas en caliente.

Desde hace aos, algunos pases europeos como Blgica, estn investigando y trabajando en la reutilizacin de los materiales provenientes del fresado o escarificado de pavimentos.

De acuerdo con Van Heystraeten et. al. (1991 y 1993), el reciclado en planta se inici en este pas en 1980, pero fue entre 19S3 y 1985 cuando present un mayor desarrollo. Ya para 1986 se contaba en Blgica con 65 centrales preparadas para el reciclado, de las cuales, 5 eran continuas y el resto discontinuas, sin embargo en ese ao el precio del betn cay, y se perdi en gran medida el inters por reciclar, pero en 1989 las tasas por concepto de vertido de residuos aumentaron drsticamente y desde entonces el reciclado de pavimentos no ha dejado de ser una prctica habitual en la construccin y rehabilitacin de carreteras en este pas.

En la actualidad, los daneses cuentan con una amplia red de plantas asflticas que se encargan de recibir y reciclar el material bituminoso de pavimentos envejecidos y utilizan las mismas especificaciones para las mezclas recicladas que para las convencionales, basando el diseo de los firmes fabricados con mezclas recicladas en el mtodo Marshall.

Durante los ltimos aos, el uso de materiales reciclados para la construccin de carreteras se ha venido incrementando en todo el mundo. Esto se debe, a que cada da ms gobiernos adoptan polticas para minimizar el empleo de materiales nuevos, y promover el empleo de materiales reciclados, adems de los grandes avances tecnolgicos que en este campo se han logrado en los ltimos aos y que facilitan cada vez ms su empleo.

Por otra parte, el almacenamiento de los residuos es cada vez ms costoso, debido al espacio necesario y a las limitaciones ambientales que se incrementan cada da. Este problema, ha llegado a puntos insostenibles en algunos pases con gran densidad de poblacin, y aunque Espaa cuenta an con suelo abundante para vertederos, la preocupacin por el medio ambiente y las regulaciones de la Comunidad Europea, restringen cada vez ms su utilizacin.

De acuerdo con la Federal Highway Administration (2000). Holanda. Dinamarca, Alemania, Suecia y Estados Unidos son algunos de los pases que tienen actualmente los mayores porcentajes de mezclas fabricadas con materiales reciclados y cuentan con la tecnologa y experiencia suficiente para considerar una prctica normal el reciclado de pavimentos.

En la figura se muestra los volmenes anuales estimado actualmente, de produccin y utilizacin de MBR en algunos de los pases con mayor experiencia en el reciclado de pavimentos en el mundo.

La estrategia comunitaria se dirige a reducir la cantidad de residuos en origen, reutilizando y reciclando todo lo que sea factible para eliminar nicamente lo que no sea posible tratar de otra manera, y es por esto que se est presionando a las diferentes administraciones europeas para que fomenten el reciclado del material fresado de los pavimentos envejecidos y lo reutilicen en la fabricacin de nuevas mezclas.

En Espaa se present a principios de los 80's un inters inicial por el reciclado en central y parte del impulso de estos aos en las centrales de tambor-secador-mezclador fue debido a las posibilidades que ofrecan para el reciclado de mezclas.

De acuerdo con Ruiz (2001), las principales experiencias se dieron en Catalua, impulsadas por ACESA, pero la bajada de precios del betn que se produjo en la primera mitad de los 80 llev a que el reciclado perdiese inters al poco tiempo de que se empezasen a hacer los primeros tramos.

Segn Del Pozo (2001), la concesionaria ACESA ha venido utilizando tmidamente el reciclado de mezclas asflticas en caliente desde 1983, utilizando porcentajes menores al 20% de MBR para capas de base e intermedias en obras de rehabilitacin de firmes en las autopistas A-2 y A-7.

En 1986 ACESA llev a cabo un proyecto de investigacin en colaboracin con REPSOL para poner a punto un rejuvenecedor que compensara las alteraciones en la composicin qumica y estructura coloidal del betn envejecido contenido en el MBR.

A estos efectos se construy un tramo de ensayo de aproximadamente 1.5 km en la autopista A-2 para estudiar el proceso de envejecimiento del ligante y la degradacin de la mezcla sometida a condiciones reales, obtenindose resultados satisfactorios.

Posteriormente aunque hubo un nuevo impulso en el reciclado en los aos 90, se ha referido principalmente al reciclado in situ en fro, por las ventajas econmicas que ofrece, de cualquier forma hay indicios de que en los prximos aos se puede ver un importante desarrollo del reciclado en caliente en central con la aparicin de la normativa especfica para la fabricacin de mezclas recicladas en caliente en planta, adems de que se cuenta con experiencias muy recientes de la aplicacin de esta tcnica en Catalua y Andaluca.

En 1999 se inici en Andaluca la rehabilitacin estructural de la autova A-92 por parte de GIASA (Gestin de infraestructuras de Andaluca. S.A.). En la provincia de Granada se rehabilit un tramo de 15 km de firme utilizando una capa de base tipo G-25 que contena un 25% de MBR (Belmonte et.al., 2001).La mezcla reciclada se llev a cabo en una planta de tambor-secador-mezclador con anillo central para incorporacin de MBR, utilizndose un total de 160.000 toneladas de mezcla reciclada con unos resultados satisfactorios.

En Catalua, la empresa RUBAU S.A. despus de realizar numerosos ensayos y consultas y tras el informe favorable que emiti el Centro de Estudios de Carreteras, decidi iniciar a principios de 1998 el montaje de la primera planta discontinua de Espaa adaptada expresamente para el reciclado de mezclas asflticas en caliente.

Segn Pellic (2001), a mediados de 199S ya estaba preparada la planta para fabricar mezclas recicladas, y se extendieron experimentalmente este tipo de mezclas en 500 metros de la variante de Palams, desde entonces. RUBAU est fabricando mezclas recicladas en caliente en planta con buenos resultados.

A principios de 1999 otra empresa catalana. PABASA, adapt su planta discontinua para el reciclado de mezclas asflticas en caliente en planta, convirtindose de esta forma en la segunda empresa de Catalua y de Espaa con la infraestructura suficiente para realizar grandes volmenes de mezclas de este tipo.

De acuerdo con Moreno (2001), despus de algunos ajustes. PABASA consigui, en diciembre de 1999, fabricar 3.000 toneladas de mezcla reciclada tipo G-25 con un 10% de MBR, extenderlas y compactarlas en un polgono industrial prximo a Barcelona. El resultado inicial fue satisfactorio y se dar seguimiento a la evolucin de la mezcla en funcin del trfico y del tiempo.

En el ao 2000 PABASA realiz dos tramos de prueba, el primero en varios polgonos del Maresme, donde se extendieron casi 12.000 toneladas de mezcla G-25 con un 30% de MBR en capas de base. El segundo tramo se ejecut en la obra "Conexin de la A-18 con la N-150 en Sabadell", donde se extendieron unas 3,000 toneladas en capa de base de mezcla tipo G-20 con un 30% de MBR e intermedia con mezcla S-20 y tambin 30% de MBR.

Analizando todo lo anterior, se puede decir con certeza, que el reciclado de mezclas asflticas en planta en caliente es una tcnica adecuada y con un gran potencial de futuro a nivel mundial, para la reutilizacin de los materiales recuperados de pavimentos envejecidos en la fabricacin de mezclas nuevas.

2.2 Base terica-cientfica

Las normas de ensayos de materiales y especificaciones generales de construccin para carreteras del ao 2007 publicado por el Instituto Nacional de Vas de Colombia en su artculo 462 07 RECICLADO DE PAVIMENTO ASFLTICO EN PLANTA Y EN CALIENTE manifiesta la posibilidad de utilizar materiales disgregados de capas asflticas depavimentos en servicio o excedentes de una mezcla asfltica no utilizada, para la preparacin de unanueva mezcla asfltica en caliente mezclando dichos materiales con agregados ptreos y concemento asfltico nuevos y, de ser necesario, agentes rejuvenecedores y otros aditivos, normas que nos sirven de base pararealizar el proyecto de tesis buscando ensayar una dosificacin de mezclas bituminosas en caliente con altas tasas de reciclado con prestaciones iguales o superiores a las de una mezcla en caliente convencional, de alta calidad

2.3 Definiciones de trminos tcnicos

Adhesin:Es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies desustanciasiguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.

Abrasin: Desgaste mecnico de agregados y rocas resultante de la friccin y/o impacto.

Absorcin: Fluido que es retenido en cualquier material despus de un cierto tiempo de exposicin (suelo, rocas, maderas, etc.).

Agente rejuvenecedor.-Material orgnico cuyas caractersticas qumicas y fsicas permitan devolverle al asfalto envejecido las condiciones necesarias para el buen comportamiento de la nueva mezcla.

Aglomerante: Material capaz de unir partculas de material inerte por efectos fsicos o transformaciones qumicas o ambas.

Aglutinante: Sustancia usualmente lquida, que se usa para disolver las sustancias que componen el pigmento.

Agregado: Material granular de composicin mineralgica como arena, grava, escoria, o roca triturada, usado para ser mezclado en diferentes tamaos.

Agregado Angular: Agregados que poseen bordes bien definidos formados por la interseccin de caras planas rugosas.

Agregado Fino: Material proveniente de la desintegracin natural o artificial de partculas cuya granulometra es determinada por las especificaciones tcnicas correspondientes. Por lo general pasa la malla N 4 (4,75 mm) y contiene finos.

Agregado Grueso: Material proveniente de la desintegracin natural o artificial de partculas cuya granulometra es determinada por las especificaciones tcnicas correspondientes. Por lo general es retenida en la malla N4 (4,75 mm).

Asfalto: Material cementante, de color marrn oscuro a negro, constituido principalmente por betunes de origen natural u obtenidos por refinacin del petrleo. El asfalto se encuentra en proporciones variables en la mayora del crudo de petrleo.

Asfalto De Imprimacin: Asfalto fluido de baja viscosidad (muy lquido) que por aplicacin penetra en una superficie no bituminosa.

Bitumen: Un tipo de sustancia cementante de color negro u oscuro (slida, semislida, o viscosa), natural o fabricada, compuesta principalmente de hidrocarburos de alto peso molecular, siendo tpicos los asfaltos, las breas (o alquitranes), los betunes y las asfaltitas

Cemento Asfltico: Un asfalto con flujo o sin flujo, especialmente preparado en cuanto a calidad o consistencia para ser usado directamente en la construccin de pavimentos asflticos.

Concreto Asfltico: Mezcla procesada, compuesta por agregados gruesos y finos, material bituminoso y de ser el caso aditivos de acuerdo a diseo y especificaciones tcnicas. Es utilizada como capa de base o de rodadura y forma parte de la estructura del pavimento.

Ensayo Marshall: Procedimiento para obtener el contenido de asfalto y diferentes parmetros de calidad de una mezcla bituminosa.

Exudacin Del Asfalto: Flujo de asfalto hacia arriba en un pavimento asfltico, resultando en una pelcula de asfalto sobre la superficie.

Filler: Material proveniente por lo general de la caliza pulverizada, polvos de roca, cal hidratada, cemento Portland, y ciertos depsitos naturales de material fino, empleado en la fabricacin de mezclas asflticas en caliente como relleno de vacos, espesante de la mezcla como mejorador de adherencia

Fisura: Fractura fina, de varios orgenes, con un ancho igual o menor a 3 milmetros.

Flexibilidad: Propiedad de un pavimento asfltico para ajustarse a asentamientos en la fundacin. Generalmente, un alto contenido de asfalto mejora la flexibilidad de una mezcla. Granulometra: Representa la distribucin de los tamaos que posee el agregado mediante el tamizado segn especificaciones tcnicas.

Grieta: Fractura, de variados orgenes, con un ancho mayor a 3 milmetros, pudiendo ser en forma transversal o longitudinal al eje de la va.

Impermeabilidad: Capacidad de un pavimento asfltico de resistir el paso de aire y agua dentro o a travs del mismo.

Imprimacin: Aplicacin de un material bituminoso, de baja viscosidad, para recubrir y aglutinar las partculas minerales, previamente a la colocacin de una capa de mezcla asfltica.

Mezcla bituminosa a Reciclar (MBR/RAP).- Es el material recuperado de pavimentos asflticos envejecidos.

Muestreo: Investigacin de suelos, materiales, asfalto, agua etc., con la finalidad de definir sus caractersticas y/o establecer su mejor empleo y utilizacin.

Pavimento Flexible: Constituido con materiales bituminosos como aglomerantes, agregados y de ser el caso aditivos.

Reciclado en caliente de capas bituminosas Se define como reciclado a la tcnica consistente en la utilizacin del material resultante de la disgregacin (mediante fresado, o demolicin y trituracin) de capas de mezcla bituminosa de pavimentos envejecidos en la fabricacin de mezclas bituminosas en caliente.

Testigo: Una muestra cilndrica de concreto endurecido, de mezcla bituminosa compactada y endurecido usualmente obtenida por medio de una broca diamantina de una mquina extractora.

Vida til: Lapso de tiempo previsto en la etapa de diseo de una obra vial, en el cual debe operar o prestar servicios en condiciones adecuadas bajo un programa de mantenimiento establecido.

Viscosidad: Medida de la resistencia al flujo. Es un mtodo usado para medir la consistencia del asfalto.

Volumen de Vacos: Cantidad total de espacios vacos en una mezcla compactada.

2.6 Siglas y Abreviaturas

AASHTO: Asociacin Americana de Autoridades Estatales de Carreteras y Transporte (American Association of StateHighway and Transportation Officials)

ASTM: Asociacin Americana para el Ensayo de Materiales (American SocietyforTestingMaterials)

MBR/RAP: Es el material recuperado de pavimentos asflticos envejecidos.

3 MARCO METODOLOGICO

3.6 Tipo de Investigacin:Investigacin Experimental

3.7 Hiptesis Con la incorporacin de diferentes cantidades de asfalto lquido y agregados de aportacin a pavimentos reciclados de asfalto es posible obtener nuevas mezclas que tengan las mismas caractersticas mecnicas originales

3.8 Variables e indicadoresObjeto de Estudio: Mezcla asfltica reciclada.3.8.A Variable independiente: Incorporacin de asfalto liquido adicionalIncorporacin de agregados adicionales

3.8.B Variable dependiente: Caractersticas mecnicas de mezclas asflticas recicladas en caliente.

3.9 Operacionalizacin de las variables:

VARIABLEINDICADORMEDICINRANGO DE VARIABILIDAD

Variable Independiente (x)Incorporacin de agregados de aportacin y asfalto liquido adicionalCantidad de asfalto

% en peso% en volumenLt/m310%, 20%, 30%

Agregado grueso

%20%, 30%

Arena%%20%, 30%

Variable Dependiente:Caractersticas mecnicas de mezclas asflticas recicladas en caliente.Densidad de la mezclaKg/m3---

Vacos de aire, o simplemente vacos%---

Vacos en el agregado mineral.%---

EEsEstabilidad Elb---

Densidad FluenciaPulg---

3.10 Estrategia para la demostracin de la hiptesis (Diseo de Contrastacin de la hiptesis)

La comprobacin de la hiptesis ser realizada y descrita de manera ordenada y secuencial, comparando resultados obtenidos en el laboratorio con los mrgenes y tolerancias establecidos en la normatividad vigente.

La calidad de la mezcla asfaltica se ver reflejada en sus componentes, los cuales son: asfalto y agregados, estos tienen sus indicadores que sealarn el cumplimiento de los requisitos mnimos que establece la normatividad.

La contrastacin de Hiptesis se realizara conel diseo de mezclas con material reciclado proveniente de pavimentos asflticos, variando la cantidad de MBR; de agregados ptreos de adicin y de material bituminoso, hasta obtener la dosificacin de mezclas bituminosas en caliente con altas tasas de reciclado con prestaciones iguales o superiores a las de una mezcla en caliente convencional y de alta calidad.

3.11 Poblacin y MuestraPoblacin: Mezcla asfltica reciclada.

Unidad del objeto de estudio: Nmero de Probetas

Muestra: 60 Muestras

Probeta 1Probeta 2Probeta 3 n=5 Probeta 4Probeta 5

Incorporacin de 10% de asfalto

Incorporacin de 20% de agregados grueso

Incorporacin de 20% de asfalto

n=5

Incorporacin de 30% de asfalto

n=5

Incorporacin de 20% de agregados fino

Incorporacin de 10% de asfalto

n=5

Incorporacin de 30% de agregados grueso

n=5Incorporacin de 20% de asfalto

Diseo de Mezcla N de ensayos 5

Incorporacin de 30% de asfalto

n=5

Incorporacin de 10% de asfalto

n=5

Incorporacin de 20% de agregados grueso

n=5Incorporacin de 20% de asfalto

n=5Incorporacin de 30% de asfaltoIncorporacin de 30% de agregados fino

n=5Incorporacin de 10% de asfalto

Incorporacin de 30% de agregados grueso

n=5Incorporacin de 20% de asfalto

n=5Incorporacin de 30% de asfalto

N = nmero de probetas por ensayo

3.12 Ensayos, tcnicas y formatos para la recoleccin de datos 3.12.A EnsayosEnsayo Marshall.

Este ensayo nos permitir evaluar las mezclas ya existentes; facilitndonos conocer la estabilidad y fluencia. Tambin se determinar el peso especfico total y el anlisis de la densidad y el contenido de vacios.

A. Estabilidad y fluencia Marshall

Mediante el equipo Marshall obtendremos la estabilidad, la cual medir la resistencia a la deformacin de la mezcla. La fluencia mide la deformacin, bajo carga, que ocurre en la mezcla.Para encontrar estos resultados primeramente se proceder a calentar el agua del bao a 140F (60C) y colocar los testigos a ser ensayados por un perodo de 30 a 40 minutos. Los testigos se ubicarn de manera escalonada para que todos sean calentados el tiempo especificado antes de ser ensayados. Se limpian perfectamente las superficies interiores de las mordazas de rotura y se engrasan las barras gua con una pelcula de aceite de manera que la mordaza superior se deslice libremente. Luego de calentarlos el tiempo necesario, se irn sacando uno a la vez, quitarles el exceso de agua con una toalla y colocarlo rpidamente en la mordaza Marshall. Se Colocar el medidor de flujo sobre la barra gua marcada y comprobar la lectura inicial. La carga se Aplicar a una velocidad de deformacin de 2 pulg/min (50.8 mm/minuto) hasta que ocurra la falla, es decir cuando se alcanza la mxima carga y luego disminuye segn se lea en el dial respectivo. El punto de rotura se define como la carga mxima obtenida y se registra como el valor de estabilidad Marshall, expresado en Newtons (lbf). Mientras se est determinando la estabilidad se mantendr firmemente el medidor de deformacin en su posicin sobre la barra gua; ste se liberar cuando comience a decrecer la carga y se anote la lectura. Este ser el valor del flujo para la muestra expresado en centsimas de pulgada. Por ejemplo si la muestra se deform 3.8 mm (0.15) el valor de flujo ser de 15. Este valor expresa la disminucin de dimetro que sufre la probeta entre la carga cero y el instante de la rotura; Flujo en 0.01 pulgadas (0.25 mm). El ensayo se realiza en un minuto contado desde que se saca el espcimen del bao.Se tendr encuenta lo siguiente:

El tiempo total transcurrido entre sacar el testigo del bao y aplicar la carga es de 60 segundos como mximo. El tiempo total en el agua de bao para cada juego de tres testigos es entre 30 a 40 minutos.

Nota: La estabilidad de la probeta de ensayo: Es la carga mxima en newton que sta alcanza a 60 c La fluencia: Es la deformacin, en dcimas de milmetros, que ocurre desde el instante que se aplica la carga hasta lograr la carga mxima.

En la imagen se observa el equipo en proceso de medir Estabilidad y Fluencia

B. Determinacin del Peso Especfico Total.

Esta medicin de peso especfico se aplicar a los testigos extrados de la capa de rodadura, siendo esencial para un anlisis preciso de densidad-vacos. El peso especfico total de los testigos extrados se determina pesndolos en aire y en agua.; este procedimiento es descrito en la norma AASHTOT 166.El peso unitario promedio para cada muestra se determina multiplicando el peso especfico total de la mezcla por la densidad del agua 1000 kg/m3.

fig. Testigos para ensayar en prueba Marshall.

C. Anlisis de Densidad y Vacos

El propsito del anlisis es el de determinar el porcentaje de vacos en la mezcla compactada.Despus de completar las pruebas de estabilidad y flujo, se realiza el anlisis de densidad y vacos para cada serie de especmenes de prueba.Resulta conveniente determinar la gravedad especfica terica mxima (ASTM D2041) para al menos dos contenidos de asfalto, preferentemente aquellos que estn cerca del contenido ptimo de asfalto. Un valor promedio de la gravedad especfica efectiva del total del agregado se calcular de estos valores. Utilizando la gravedad especfica y la gravedad especfica efectiva del total del agregado; el promedio de las gravedades especficas de las mezclas compactadas; la gravedad especfica del asfalto y la gravedad especfica terica mxima de la mezcla asfltica, se calcula el porcentaje de asfalto absorbido en peso del agregado seco, porcentaje de vacos (Va); porcentaje de vacos llenados con asfalto (VFA) y el porcentaje de vacos en el agregado mineral (VMA).

D. Porcentaje de Vacos en el Agregado Mineral (VMA)

El porcentaje VMA es calculado con base en el peso especfico total del agregado y se expresa como un porcentaje del volumen total de la mezcla compactada. Por lo tanto, el VMA puede ser calculado al restar el volumen del agregado (determinado mediante el peso especfico total del agregado) del volumen total de la mezcla compactada.

E. Porcentaje de Vacos Llenos de Asfalto (VFA)

El porcentaje de VFA, es el porcentaje de vacos nter granulares entre las partculas de agregado (VMA) que se encuentran llenos de asfalto. El VMA abarca asfalto y aire, y por lo tanto, el VFA se calcula al restar los vacos de aire del VMA, y luego dividiendo por el VMA, y expresando el valor final como un porcentaje.

Nota: Es preciso sealar que el procedimiento de trabajo se realizar con los Equipos necesarios del laboratorio de la USS facultad de ingeniera, arquitectura y urbanismo; escuela profesional de ingeniera civil laboratorio de pavimentos.

3.12.B Tcnicas

Fresado para obtencin de muestras de material de pavimentos asfltico3.12.C Formatos de recoleccin de datosEn esta parte de la investigacin se realizar la evaluacin de la informacin de campo para luego darle una confiabilidad a dicha investigacin, para tal efecto se utilizar software como Excel.Las mezclas que tienen valores bajos de fluencia y valores muy altos de estabilidad Marshall son consideradas demasiado frgiles y rgidas para un pavimento flexible en servicio. Aquellas que tienen valores altos de fluencia son consideradas demasiado plsticas y tienen tendencia a deformarse fcilmente bajo las cargas del trnsito (ensayo Marshall), comprobando de esta manera la calidad de la mezcla asfltica en caliente.

Una vez encontrados los resultados del porcentaje de asfalto y los resultados del ensayo Marshall; analizamos los datos graficando, tabulando y corrigiendo los valores de estabilidad para cada testigo ensayado (ASTM D1559), se calcular el promedio de cada tres juegos de testigos ensayados.

Las graficas estarn comprendidas de acuerdo a lo que se detalla:

1. Contenido de asfalto Vs. Densidad (por unidad de peso) 2. Contenido de asfalto Vs. Estabilidad Marshall 3. Contenido de asfalto Vs. Flujo 4. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacos, VTM 5. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacos del agregado mineral, VMA 6. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacos llenos de asfalto, VFA

Una vez que se grafiquen los resultados se revisar la tendencia de cada grfico, es decir se analizarn los resultados obtenidos en cada grfica.

1. La estabilidad versus el contenido de asfalto puede tener dos tendencias:

1.1. La estabilidad crece a medida que el contenido de asfalto se aumenta, alcanza un pico y luego decrece.1.2. La estabilidad decrece a medida que el contenido de asfalto se aumenta y no presenta un pico. Esta curva es comn en mezclas asflticas en caliente.

2. El flujo crece con el incremento del contenido de asfalto.3. La densidad crece con el incremento de asfalto, alcanza un pico, y luego decrece. La densidad pico usualmente ocurre a un contenido de asfalto mayor que la estabilidad pico.4. El porcentaje de vacios de aire decrecer con el crecimiento del contenido de asfalto.5. Elporcentaje de vacos del agregado mineral, VMA, decrece con el crecimiento del contenido de cemento asfltico, alcanza un mnimo, y luego crece.6. El porcentaje de vacos llenos de asfalto, VFA, crece con el incremento de asfalto.

Mediante los resultados que se obtendrn en los ensayos; se compararn con la normatividad, analizando si estos cumplen o no con los requisitos especificados en la norma; estableciendo la calidad de la mezcla asfltica en caliente elaborada con material reciclado de pavimentos asflticos..

3.13 Materiales, herramientas y equipos3.8.1 Materiales:Agregados ptreos de adicinAgregados recuperados del pavimentoAsfalto

3.8.2 Herramientas:Tamiz BandejasMoldes MarshallProbetasMartillo Marshall

3.8.3 Equipos:Computadora e impresoraHornoBalanzaAparato Marshall

3.14 Anlisis de datos (Anlisis de resultados de ensayos de laboratorio)Los resultados se presentarn a travs de:Estadstica descriptiva para las variables, tomadas individualmente.Frecuencias y porcentajes.Para contrastar la hiptesis se va utilizar el T STUDEN para comparar las diferencias en los promedios de las diferencias de los resultados del ensayo.

4 ASPECTO ADMNISTRATIVO

4.6 Cronograma de actividades

4.7 PresupuestoITEMUnidadMetradoCostounitarioPresupuesto

A.-RECURSOS FISICOS

Utiles de escritorioGlb1200200

Refrigerios por trabajo de campoUnd1515225

MaterialesGlb1250250

B.-RECURSOS HUMANOS

Personal de campoUnd1035350

Digitacin de datosGlb1200200

AsistentestecnicosUnd1050500

Asesoramiento de expertosUnd520100

C.- SERVICIOS

Accesoa internetmes4120480

Movilidad de campoUnd5150750

ComunicacionesGlb1200200

Fotografias e impresiones.Glb1150150

TOTAL DE PRESUPUESTO DIRECTO3,405.00

4.8 Fuentes de financiamiento

El presente trabajo de investigacin, ser financiado por recursos de los estudiantes de Ingeniera Civil encargados del desarrollo del proyecto.

5 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Quesada Vallejo. 2009. 2.1 Introduccin Reciclado de Pavimentos. UPC. 03 Mayo 2013. Disponible en: http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/6624/7/06.pdf. ARTCULO 462 07 RECICLADO DE PAVIMENTO ASFLTICO EN PLANTA Y EN CALIENTE. 06 Mayo 2013. Disponible en: http://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Especificaciones/Articulo462-07.pdf Alarcn Ibarra Jorge, 2003. Captulo 3 Reciclado de Pavimentos asflticos en planta y en caliente. 06 Mayo 2013. Disponible en: http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/5906/10CAPITULO3.pdf;jsessionid=29352636E8E4E8A2A8CF0E18418F36DC.tdx2?sequence=10 Captulo IV DISEO DE MEZCLAS ASFLTICAS . 08 Mayo 2013. Disponible en: http://www.biblioteca.udep.edu.pe/BibVirUDEP/tesis/pdf/1_130_181_83_1181.pdf Disponible en: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/caceres_m_ca/capitulo1.pdf

6 ANEXOS

Fotografas de situacin problemtica

FOTOGRAFAS DE LA REALIDAD PROBLEMTICA

Vista N 01 Fresado de capa de rodadura

Vista N 02 Rehabilitacin de pavimentos asflticos

Vista N 03 Corte de estructura de pavimento con maquinaria

Vista N 04 Corte de carpeta asfltica y recoleccin para eliminarlo en botadero.PAIVA IPANAQUE GERMANRAMOS VILCARROMERO GREYSSI MILAGROS