“anÁlisis de desempeÑo de mezclas asfÁlticas tibias”

“ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

TIBIAS”ELABORADO POR:JORGE A. RODRÍGUEZ C.

Director: Ing. Hugo BonifazCodirector: Ing. Franco Rojas

ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN

INTRODUCCIÓN

Para el ser humano es importante la movilización

Como parte de su bienestar se considera de trascendencia las carreteras y lo que se involucra

directamente en su entorno

Todo esto genera su impacto tanto en términos económicos como sociales

Pero las carreteras tienen principalmente un impacto negativo en el medio ambiente, tanto en su etapa de

construcción como durante el mantenimiento y su uso

Desarrollo Sostenible

Satisfacer necesidades del presente

Sin comprometer las sociedades futuras

La Ingeniería Civil Propone como su Principal innovación

Mezclas Asfálticas Tibias Reducir impacto ambiental

Las Mezclas Asfálticas en calienteAltas temperaturas Contaminación ambiental

Desarrollo Sostenible

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

• Quema de combustibles fósiles• Lluvias ácidas• Agujeros en la capa de ozono• Efecto invernadero

Contaminación Atmosférica

• CO2: 1750 de 280 ppm a 430 ppm en la actualidad:• Aumento en la temperatura media de la tierra, pasando de 13.7

°C a 14.4 °C:• Podrían aumentar durante el presente siglo entre 1.1 y 6.4 °C y

un aumento en el nivel del mar entre 18 y 59 cm lo cual ocasionaría catástrofes como sequías, diluvios, ciclones, mareas altas.

Revolución Industrial


• Tendencia a la investigación, desarrollo en innovación.• Producto, procesos o servicios para generar

sostenibilidad ambiental.• Contribuyan a la mitigación frente al cambio climático.

Desde los años 80

• Uno de los sectores más contaminantes.• Se busca alternativas tanto en el ámbito del medio de

transporte como en su infraestructura.

Sector del Transporte

• Investigar alternativas para mejorar las mezclas en caliente pero que sean amigables con el ambiente y una duración óptima.

En Ecuador


• Son un problema por sus elevados valores de emisiones de gases contaminantes.

• Causante de un grave daño ambiental

Las temperaturas de mezclado y

compactación

• El uso de nuevas tecnologías para la disminución de las temperaturas de las MAC.

• Reducción de la viscosidad del cemento asfáltico mediante el uso del ACP.

Se plantea

• ¿Que proceso y en qué cantidades se puede utilizar el Aceite Crudo de Palma para modificar el asfalto y de esta manera obtener una mezcla asfáltica tibia con la cual se pueda reducir la temperatura de producción de la mezcla y la viscosidad del asfalto?

Se genera la interrogante

JUSTIFICACIÓN

• Compromiso de aportar al mejoramiento de condiciones ambientales.Todos tenemos

• Busca una mejor distribución de recursos.• Reducción de costos.• Alternativas para reducción de impactos

ambientales.

Ingeniería Civil

• No existe oferta en cuanto a las MAT.• Se debe cambiar el pensamiento de solo el uso de

MAC• Incursionar en el país en este ámbito y reducir la

contaminación ambiental en el Ecuador.

En Ecuador

Objetivo General• Analizar el desempeño de mezclas asfálticas tibias.

Objetivos específicos• Definir las características del asfalto AC-20. • Obtener el asfalto modificado a partir de la mezcla de

aceite crudo de Palma y asfalto.• Diseñar la mezcla asfáltica en caliente y tibia de

acuerdo al Método Marshall.• Comparar los resultados en cuanto a estabilidad y

flujo.

OBJETIVOS

MARCO TEÓRICO

El asfalto• Es una mezcla de hidrocarburos presentándose como un cuerpo

viscoso, no cristalino y con su color característico negro.• Es el utilizado para mezclas asfálticas viéndose como un material

viscoso y pegajoso.

Durabilidad

Susceptibilidad a la temperatura

Adhesión y Cohesión

Propiedades Físicas del Asfalto

LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS

Baja rigidez y buenas características elásticas a temperaturas bajas de servicio para reducir el riesgo de la aparición de fisuras por cambios de temperatura.

Alta rigidez a temperaturas altas de servicio para reducir el ahuellamiento.

Baja rigidez a las temperaturas normales de manejo en planta y colocación en obra.

Es la combinación de asfalto y agregados pétreos en proporciones exactas.

LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS TIBIAS (MAT)

El término Mezcla Asfáltica Tibia hace referencia a la

variedad de tecnologías que permiten bajar las

temperaturas de trabajo de las mezclas asfálticas en

caliente

Tanto en su etapa de producción en planta como en la etapa de extendido y

compactación en la vía.

Tratado de KYOTO (1997)

• Desarrollado por la Comunidad Europea, en respuesta a los gases de efecto invernadero generado por las Mezclas Asfálticas en Caliente.

• Se plantea el uso de nuevas técnicas para reducir tal efecto.

• A partir de ello, se generan investigaciones, especialmente en USA y Europa, generándose patentes.

BENEFICIOS DE LAS MATReducción

consumo de combustible:

30% Reducción de emisiones

• Polvo: 25-55%• NOx: óxido de nitrógeno: 60-70%• CO2: gas carbónico: 30-40%• CO: monóxido de carbono: 10-30%

Reducción de

viscosidad Aspectos Técnicos

• Producción, colocación y compactación a temperaturas menores

• Mejora la densidad de la mezcla• Aumento de distancias de transporte.• Apertura al tráfico en menor tiempo.• Menor oxidación del asfalto por gradiente de

temperatura.

MÉTODOS PARA PRODUCIR MAT

Mezclas tibias

Aditivos Orgánicos

Ceras Fisher-Trospch - Sasobit

Ceras Montana-Asphaltan

Ceras de Amidas Ácidos Grasos-Licomont

Aditivos Químicos

Emulsificantes-Evotherm

Tensoactivos-Cecabase RT

Proceso de espumación

Indirecto-Zeolita

Directo

ESTUDIO DE EMISIONES REALIZADAS EN ARGENTINA Fecha: Octubre 2008 Temperaturas: Mezcla: 110° C, Compactación: <100° C. Producto: Cecabase RT, al 0.5% y 6.3 % de Asfalto en la mezcla

Ventajas en medio ambiente

Tipo de mezcla Consumo de combustible (Kg/T)

CO2 producido(Kg/T de mezcla)

Mezcla tibia 5.5 17Mezcla caliente 7.1 22.2

Ahorro 1.6 5.2

Tipo Mezcla caliente

Mezcla Tibia Diferencia

CO 2 % 2.12 1.59 25%CO (ppm) 217 151.6 30%

Nox (mg/m3 eq. NO2) 26.8 21.5 20%Polvo (mg/m3) 168 21 88%

ACEITE CRUDO DE PALMA El ACP, es un aceite de origen vegetal que se

obtiene del mesocarpio de la fruta de la palma Elaeis guineensis.

240 mil HaSanto Domingo y Quinidé

La palma de aceite es una planta tropical propia de climas cálidos que crece en tierras por debajo de los 500 metros sobre el nivel del mar.

TRABAJO DE LABORATORIO

Muestreo del Cemento Asfáltico AC-20 (ASTM D-140)

• El muestreo se realizó del tanque de almacenamiento.• Numeral 3 de la norma, para análisis rutinarios en el

asfalto por lo menos se tomará 1 litro y en total se debe tomar 3 muestras

Muestreo del Aceite Crudo de Palma (INEN-5)

En referencia a la norma INEN-5 que especifica el muestreo para grasas y aceites vegetales y a partir del numeral 3.1 que menciona el tamaño de la muestra, en donde se indica como un mínimo número de envases de plástico muestreados de 1 litro.

Las muestras no deben estar expuestas a la luz solar

Porcentajes experimentados en el laboratorio de ACP

%ACP 0.4 0.7 1 2 3 5 10

(gr) 0.8 1.4 2 4 6 10 20

𝑊 𝐴𝐶𝑃=% 𝐴𝐶𝑃 ∗𝑊𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 • W asfalto: 200 gr• Mezcla estable• Asfalto fluido

PRUEBAS DE CARACTERIZACIÓN EN EL ASFALTO

Densidad Relativa

Punto de Inflamación

Punto de Reblandecimiento (Anillo y esfera)

Penetración a 25° C

Ductilidad a 25° C

PARÁMETROS DE EVALUACIÓN PARA ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN

ENSAYO REFERENCIA

Penetración(mm/10) 60-70

Reblandecimiento(°C) 48-55

Índice de Penetración -1.5 -1.5

Ductilidad(cm) min 100

Densidad Relativa(gr/cm3) min 1

Según la Norma Ecuatoriana Vial NEVI-12 tabla 810-3.5, para cumplir con la calidad del asfalto a utilizar

Estos parámetros se compararán para todos los ensayos con ACP, de esta manera las propiedades físicas del asfalto modificado no se vea afectado en gran medida en comparación a las iniciales.

1.- CARACTERIZACIÓN CEMENTO ASFÁLTICO AC-20

Parámetro Resultado Mínimo Máximo

Penetración (mm/10) 61 60 70

Reblandecimiento (°C) 48.4 48 55

Índice de Penetración -1.14 -1.5 1.5

Ductilidad (cm) 110 100 -

Punto de Inflamación (°C) 291 232 -

Densidad relativa (gr/cm3) 1.011 1.000 -

1 2 3230

240

250

260

270

280

290

300298 300 299

286

296291

Limite InferiorProm.InflamaciónTemperatura In-flamaciónTemperatura de CombustionProm.Combustión

Muestra

Tem

pera

tura

(°C

)

1 2 346.0

47.0

48.0

49.0

50.0

51.0

52.0

53.0

54.0

55.0

48.148.9

48.4

Temperaturas Reblandec-imiento

Limite Inferior

Limite Supe-rior

Promedio

Muestra

Tem

pera

tura

Reb

lan-

deci

mie

nto(

°C)

1 2 35860626466687072

Pene-tra-cionesLimite In-ferior

Muestra

Pene

traci

ón (m

m/1

0)

Penetración= 61 mm/10

Inflamación=291°C

Reblandecimiento= 48.4°C

2.- EXPERIMENTACIÓN PARA CONOCER PORCENTAJES A UTILIZAR EN ENSAYOS DE VISCOSIDAD

PENETRACIÓN (ASTM D-5)

0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 8.0% 9.0% 10.0%60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

61 65 68 71

101 107

159

305

Penetraciones

Limite Inferior

Limite Superior

% ACP

Pene

traci

ón (m

m/1

0)

Penetración vs % ACP

Porcentajes que cumplen: 0.4 , 0.7 y 1% de ACP

PUNTO DE REBLANDECIMIENTO (ASTM D-36)

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

48.4

45.9

44.144.0 43.7

38.7

35.9

31.0

Temperatura ReblandecimientoLimite InferiorLimite Superior

% ACP

Tem

pera

tura

de

Reb

land

ecim

ient

o (°C

)

Porcentajes que cumplen: Ninguno

Punto Reblandecimiento vs % ACP

ÍNDICE DE PENETRACIÓN

El índice de penetración se calcula con las ecuaciones :

Donde:Pen: valor de penetración en mm/10 a 25°C, 100 gr y 5 segundos.Tab: punto de reblandecimiento en °C, obtenido por el método de anillo y bola.

Porcentaje ACP

Penetración (mm/10)

Punto de Reblandecimiento

(°C)IP

ASFALTO AC-20 61 48.4 -1.14

0.4 65 45.9 -1.680.7 68 44.1 -2.101 71 44.0 -2.042 101 43.7 -1.203 107 38.7 -2.855 159 35.9 -2.9010 305 31.0 -3.35

0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10%

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

-1.14

-1.68

-2.10

-2.04

-1.20

-2.85 -2.90

-3.35

Limite InferiorLimite SuperiorIP

% ACP

Índi

ce d

e Pe

netra

ción

Índice de Penetración vs % ACP

Porcentajes que cumplen: 2% de ACP

DUCTILIDAD (ASTM D-113)

0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0% 8.0% 9.0% 10.0%70

74

78

82

86

90

94

98

102

106

110110

110 110110

103

95

84

72

Limite Inferior

% ACP

Duc

tilid

ad(c

m)

Ductilidad vs % ACP

Porcentajes que cumplen: 0.4, 0.7, 1 y 2% de ACP

CONCLUSIÓN

Parámetro % de Aceite Crudo de Palma0% 0.4% 0.7% 1% 2% 3% 5% 10%

Penetración C C C C N N N N

Reblandecimiento C N N N N N N N

IP C N N N C N N NDuctilidad C C C C C N N N

N° de Parámetros Cumplidos 4 2 2 2 2 - - -

• Se considera trabajar con los porcentajes de ACP que cumple con mínimo 2 parámetros de calidad para posteriormente realizar los ensayos de viscosidad.

UTILIZAR EL 0.4%, 0.7%, 1% y 2% DE ACP PARA ENSAYOS DE VISCOSIDAD

C= cumple N= no cumple

VISCOSIDAD ROTACIONAL (ASTM D-4402)

% ACP Añadido

Temperatura de ensayo (°C)80 120 160

Viscosidad (Cp)

ASFALTO AC-20 21400 842.5 120.0

0.40% 19300 792.5 115.50.70% 18050 765.0 112.5

1% 17350 724.5 110.02% 14067 660.0 102.0

ANÁLISIS DE RESULTADOS

ENSAYOS DE VISCOSIDAD

0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%0

150030004500600075009000

1050012000135001500016500180001950021000

120.0 115.5 112.5 110.0 102.0

842.5792.5 765.0 724.5 660.0

21400

1930018050

17350

14067

80°C

120°C

160°C

% ACP

Visc

osid

ad (C

p)

0.0% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% 1.2% 1.4% 1.6% 1.8% 2.0%0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

4%6%

8%

15%

6%

9%

14%

22%

0%

10%

16%

19%

34%

80°C

120°C

160°C

% ACP

Varia

ción

de

Visc

osid

ad (%

)

Viscosidad vs % ACP Variación de Visc. vs % ACP

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170100

1000

10000

100000

Asfalto AC-20

0.40%

0.7

1%

2

Temp.mezcla 1

Temp.mezcla 2

Temp.compactacion 1

Temp.compactación 2

Temperatura (°C)

Visc

osid

ad(C

p)

CURVA VISCOSIDAD vs TEMPERATURA

T. mezclado: 170+-20 Centipoises (Cp)T. compactación: 280+-30 Centipoises.

% ACP Añadido

Temperaturas (°C)Mezcla

Máxima Mínima Promedio

ASFALTO AC-20 159 153 156

0.40% 156 151 153.50.70% 155 150 152.5

1% 152 146 1492% 149 143 146

% ACPAñadido

Temperaturas (°C)Compactación


ASFALTO AC-20 146 140 143

0.40% 144 139 141.50.70% 143 138 140.5

1% 140 134 1372% 137 132 134.5

• Para el diseño de mezclas asfálticas, el 1% como un porcentaje que cumple parámetros de calidad y que logró una disminución de la viscosidad.

• Pero al mismo tiempo se va a evaluar e comportamiento de una mezcla asfáltica con el 2% de ACP de tal manera saber si en cuanto a estabilidad y flujo Marshall pueda cumplir con las especificaciones

TEMPERATURAS DE MEZCLA Y COMPACTACIÓN

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%120

125

130

135

140

145

150

155

160

143 141.5 140.5137

134.5

156153.5 152.5

149146

Temperatura Mezcla

Temperatura Compactación

%ACP

Tem

pera

tura

(°C

)

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%02468

1012

01.5

2.5

6

8.5

0

2.53.5

7

10Variación MezclaVariación Compactación

%ACP

Dis

min

ució

n Te

mpe

ra-

tura

(°C

)

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%01234567

0.01.0

1.7

4.2

5.9

0.0

1.62.2

4.5

6.4

Variación Mezcla

%ACP

Varia

ción

Tem

pera

tura

(%

)

ANÁLISIS RESULTADOS

Viscosidad • A medida que se incrementa el contenido de ACP, se consigue reducir la viscosidad de

manera que para el 1% de ACP se disminuyó 7 °C con respecto a la temperatura del asfalto AC-20 y para el 2% de ACP se disminuyó 10 °C.

• El incremento del contenido de ACP genera un incremento de la variación de la viscosidad, pero a menores temperaturas, a partir de ello se puede considerar como porcentaje óptimo al 1% para evitar que a bajas temperaturas se produzca ahuellamiento de la capa de rodadura por la baja consistencia del asfalto, de manera que el 2% disminuye en exceso la viscosidad.

CONCLUSIONES

UTILIZAR EL 1 Y 2% DE ACP PARA CONTROL DE CALIDAD DEL ASFALTO MODIFICADO

0% 1% 2%60

70

80

90

100

110

61

71

101

Penetraciones

Limite Inferior

Limite Superior

% ACP

Pene

traci

ón (m

m/1

0)

0% 1% 2%42.043.044.045.046.047.048.049.050.051.052.053.054.055.056.0

48.4

44.0 43.7

Temperatura Reb-landecimientoLimite InferiorLimite Superior

% ACP

T. R

ebla

ndec

imie

nto

(°C)

ENSAYO DE PENETRACIÓN ENSAYO REBLANDECIMIENTO

3.- CONTROL DE CALIDAD ASFALTO MODIFICADO A 1% Y 2% DE ACP PARA DISEÑO MARSHALL

NO CUMPLE: 2% DE ACP NO CUMPLE: 1 Y 2% DE ACP

0% 1% 2%

-2.5-2

-1.5-1

-0.50

0.51

1.52

-1.14

-2.04

-1.20

Limite Inferior

% ACP

Índi

ce d

e Pe

netra

ción

0% 1% 2%98

100

102

104

106

108

110

112110

110

103

% ACP

Duc

tilid

ad(c

m)

INDICE DE PENETRACIÓN ENSAYO DUCTILIDAD

NO CUMPLE: 1% DE ACP CUMPLEN TODOS

0% 1% 2%230

238

246

254

262

270

278

286

294 299 298 297291 290

286

MínT. In-fla-mación

% ACP

Tem

pera

tura

(°C

)

0% 1% 2%0.980

0.990

1.000

1.010

1.020

1.030

1.040

1.050

1.0111.006 1.004

Mín

Den-sidad

% ACP

Den

sida

d (g

/cm

3)

PUNTO DE INFLAMACIÓN ASTM D-92DENSIDAD RELATIVA ASTM D-70

CUMPLEN TODOS LOS % DE ACP

Parámetro % de Aceite Crudo de Palma0% 1% 2%

Penetración C C NReblandecimiento C N N

Índice de Penetración C N CDuctilidad C C C

Punto de Inflamación C C CDensidad relativa C C C

Parámetros cumplidos 6 4 4C= cumple N= no cumple

CONCLUSIONES

EL 1% Y 2% DE ACP NO CUMPLEN CON 2 PARÁMETROS DE CALIDAD, PERO CUMPLEN CON MÁS DE LA MITAD DE ELLOS EN FUNCIÓN DEL ASFALTO AC-20

Control de calidad de asfalto

•El asfalto AC-20 que se ha muestreado para el estudio, cumple las especificaciones estipuladas en el NEVI-12 .

•Se ha obtenido el asfalto modificado con ACP y se ha elegido los porcentajes de ACP óptimos que cumplan la mayoría de las especificaciones que para el 1% de ACP el asfalto no cumple en el ensayo de reblandecimiento y el índice de penetración y para el 2% no cumple en cuanto a la penetración y reblandecimiento con lo cual el porcentaje óptimo queda regido por los parámetros a evaluarse en el diseño Marshall.

UTILIZAR EL 1 Y 2% DE ACP PARA DISEÑO MARSHALL

Muestreo de agregados (ASTM D-75)

Para tamaño de agregado de 3/4" (19mm) la masa de muestra mínimo es de 25 Kg

Para un tamaño de agregado de 3/8” o menor, la masa de muestra mínima es de 10 Kg

CARACTERIZACIÓN DE AGREGADOS

Abrasión de agregado grueso (ASTM C-131)

Equivalente de arena (ASTM D-2419)

Peso específico y absorción de agregado grueso (ASTM D-127)

Peso específico y absorción de finos (ASTM D-128)

Límites de consistencia (ASTM D-427)

Análisis granulométrico (ASTM C-117)

RESUMEN DE RESULTADOS DE CARACTERIZACIÓN AGREGADOS

Ensayo Resultados

Especificación NEVI-12 Tabla 811-4.1

Densidad relativa(seca al horno) [gr/cm3] 2.51 -

Densidad relativa SSS [gr/cm3] 2.56 -

Densidad aparente relativa [gr/cm3] 2.65 -

Absorción 2.0% -

Desgaste en la Máquina de los

Ángeles28.3% max 40%

Ensayo Resultados

Especificación NEVI-12 Tabla 811-4.2

Densidad relativa(seca al horno) [gr/cm3] 2.48 -

Densidad relativa SSS [gr/cm3] 2.55 -

Densidad aparente relativa [gr/cm3] 2.66 -

Absorción 2.7% -

Equivalente de Arena 81% minimo 50%

Índice de plasticidad NP max 4%

AGREGADO GRUESO AGREGADO FINO

DISEÑO MARSHALL

CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA

CriterioTráfico Alto

min max

Número de golpes por cara 75

Estabilidad(lb) 1800 -

Flujo(0.01") 8 14

Vacíos de Aire (%) 3 5

Vacíos de agregado mineral (%) 13 -

Vacíos llenos de asfalto (%) 65 75

Parámetros:• Tipo de Tráfico: Alto• Tipo Capa Asfáltica: Capa de rodadura• Tipo de mezcla: Graduación Densa

CRITERIOS MARSHALL

Fuente: tabla 811-4.4 NEVI-12

Tipo de Mezcla (NEVI 812-3.3):• Intensidad de tráfico: mezcla densa • Tipo de diseño a ser utilizado: marshall• Contenido de vacíos: entre 3-5 %

0.01 0.1 1 10 1000

20

40

60

80

100

120

Curva Granulométrica TMN:1/2 "

MezclaLimite SuperiorLimite Infe-rior

TAMIZ (mm)PA

SAN

TE( %

)

Granulometría final, en función de la granulometría de máxima compacidad Utilizada para la reducción de vacíos

ESTABILIZACIÓN GRANULOMÉTRICA

Abrir la muestra del material en cada uno de los tamices componentes, tomando los valores medios de las especificaciones.

Método Marshall

• Tamaño máximo de 25 milímetros (1 pulgada) o menos.

• Utiliza muestras de prueba estándar de 64 mm (2-1/2 pul.) de alto por 102 mm (4 pul.) de diámetro

APLICABLE:

• Análisis de densidad y vacíos • Evaluación de la estabilidad de

fluidez de las muestras de prueba.CARACTERÍSTICAS:

Temperaturas de mezcla y compactación:

% ACP Añadido

Temperaturas (°C)

Mezcla


ASFALTOAC-20 159 153 156

1% 152 146 1492% 149 143 146

%ACP Añadido

Temperaturas (°C)Compactación


ASFALTO AC-20

146 140 143

1% 140 134 1372% 137 132 134.5

AC-20 1% ACP 2% ACP

Determinación Estabilidad y flujo

Mezclar el agregado y el asfalto caliente en las

porciones establecidas

Compactar la mezcla homogénea 75 veces a

cada ladoCuando las probetas están frías extraerlas.

Determinar Gmb de las briquetas compactadas

ASTM D-1559

Determinación Estabilidad y flujo

Determinar Gmm de las mezcla sin compactar

2.403 gr/cm32.598 gr/cm3 Agregado de la mina de Rio Pita1.011 gr/cm3 Asfalto preveniente de la refineria de Esmeraldas

Porcentaje Peso Peso Sat. Peso Gmb Gmm (calc) V. a. VAM VAF Flujo

Asfalto Aire Sup. Seca en agua g/cm3 g/cm3 % % % Medida Correc. Corregida 0.01"1 4.5 1233.81 1239.83 674.65 565.18 2.183 2.372 7.97 13.23 39.80 3238 0.86 2785 9

2 4.5 1210.21 1218.76 665.08 553.68 2.186 2.372 7.85 13.13 40.18 2735 0.89 2434 8

3 4.5 1220.96 1231.37 672.67 558.70 2.185 2.372 7.87 13.14 40.13 3344 0.89 2976 8

Promedio 2.185 2.372 7.896 13.167 40.037 2732 8

4 5.0 1247.99 1257.66 687.05 570.61 2.187 2.345 6.71 13.53 50.37 3619 0.86 3112 9

5 5.0 1247.13 1253.68 686.50 567.18 2.199 2.345 6.21 13.06 52.44 3512 0.86 3020 10

6 5.0 1230.25 1237.22 674.58 562.64 2.187 2.345 6.74 13.55 50.28 3574 0.86 3074 12

Promedio 2.191 2.345 6.554 13.380 51.031 3069 10

7 5.5 1253.01 1262.16 693.45 568.71 2.203 2.324 5.18 13.35 61.23 4320 0.86 3715 12

8 5.5 1245.92 1250.83 684.31 566.52 2.199 2.324 5.35 13.50 60.40 4245 0.86 3651 11

9 5.5 1244.17 1250.56 685.23 565.33 2.201 2.324 5.28 13.44 60.72 4298 0.86 3697 11

Promedio 2.201 2.324 5.268 13.432 60.782 3688 11

10 6.0 1253.75 1260.68 694.76 565.92 2.215 2.313 4.20 13.33 68.51 4385 0.86 3771 13

11 6.0 1267.41 1270.82 700.12 570.70 2.221 2.313 3.97 13.12 69.77 4344 0.86 3736 11

12 6.0 1258.40 1267.54 701.45 566.09 2.223 2.313 3.87 13.03 70.30 4228 0.86 3636 12

Promedio 2.220 2.313 4.012 13.161 69.526 3715 12

13 6.5 1255.28 1260.76 691.43 569.33 2.205 2.292 3.80 14.20 73.22 3789 0.86 3258 14

14 6.5 1252.70 1260.82 695.43 565.39 2.216 2.292 3.33 13.78 75.83 3809 0.86 3276 13

15 6.5 1258.65 1261.43 695.03 566.40 2.222 2.292 3.05 13.53 77.48 3642 0.86 3132 13

Promedio 2.214 2.292 3.393 13.837 75.512 3222 13

Observación: El agregado mineral fue proporcionado por el Ing Mario NaranjoTemperatura de ensayo 60 °CCriterio de compactación Marshall: 75 golpes briquetasTemperatura de mezcla entre 153-159 °CTemperatura de compactación entre 140-146°C

GSb (Grav. esp. de agregados) =GSa (Grav. esp. Aparente de agregados) =

Gb (Grav. esp. Asfalto) =

ENSAYO "MARSHALL" NORMA ASTM D 1559

Fecha BriquetaVolumen Briqueta

(cm3)

Estabilidad (lb)

2013-12-18

Mezcla Asfáltica Caliente(MAC)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.01.002.003.004.005.006.007.008.009.00

10.00

% asf vs. Va

Max

Min

% Asfalto

Vací

os (%

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.02.15

2.17

2.19

2.21

2.23

% asf. vs Bulk

% Asfalto

Gm

b (g

/cm

3)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.01700

1900

2100

2300

2500

2700

2900

3100

3300

3500

3700

% asf. vs Estabilidad

Min

% Asfalto

Esta

bilid

ad (l

b)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.06

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

% asf vs flujo

Max

Min

% Asfalto

Fluj

o (0

.01"

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.012.00

12.50

13.00

13.50

14.00

14.50

15.00

15.50

16.00

% asf. vs VAM

Min

% Asfalto

V.A.

M (%

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0202530354045505560657075808590

% asf. vs VAF

Max

Min

% Asfalto

V.A.

F (%

)

MAC Asfalto óptimo: 6.1 %

Mezcla Afáltica Tibia 1% ACP (MAT-1%)

2.403 gr/cm32.598 gr/cm3 Agregado de la mina de Rio Pita1.006 gr/cm3 Asfalto preveniente de la refineria de Esmeraldas



2 4.5 1202.05 1206.54 648.68 557.86 2.155 2.356 8.52 14.36 40.64 2740 0.89 2439 11

3 4.5 1245.34 1249.76 670.53 579.23 2.150 2.356 8.72 14.55 40.03 2637 0.89 2347 12

Promedio 2.152 2.356 8.645 14.473 40.268 2299 11

4 5.0 1222.70 1230.01 665.32 564.69 2.165 2.336 7.29 14.39 49.35 3134 0.86 2695 12

5 5.0 1240.07 1243.57 669.69 573.88 2.161 2.336 7.48 14.57 48.66 3253 0.86 2798 12

6 5.0 1235.76 1240.72 668.26 572.46 2.159 2.336 7.57 14.65 48.33 3107 0.86 2672 12

Promedio 2.162 2.336 7.446 14.536 48.778 2722 12

7 5.5 1154.51 1159.72 632.25 527.47 2.189 2.317 5.51 13.92 60.38 3329 0.96 3196 13

8 5.5 1246.39 1251.02 683.77 567.25 2.197 2.317 5.15 13.58 62.10 3442 0.86 2960 12

9 5.5 1221.67 1228.09 667.85 560.24 2.181 2.317 5.87 14.24 58.80 3517 0.86 3025 14

Promedio 2.189 2.317 5.509 13.913 60.427 3060 13

10 6.0 1251.40 1258.56 690.41 568.15 2.203 2.304 4.38 13.83 68.33 3597 0.86 3094 14

11 6.0 1248.56 1252.13 689.80 562.33 2.220 2.304 3.61 13.14 72.52 3632 0.86 3123 13

12 6.0 1253.98 1259.40 692.08 567.32 2.210 2.304 4.04 13.53 70.11 3635 0.86 3126 13

Promedio 2.211 2.304 4.012 13.499 70.319 3114 13

13 6.5 1247.40 1251.65 692.35 559.30 2.230 2.283 2.31 13.21 82.52 3887 0.86 3343 15

14 6.5 1228.97 1235.66 680.03 555.63 2.212 2.283 3.12 13.93 77.63 3737 0.89 3326 14

15 6.5 1252.56 1259.45 697.67 561.78 2.230 2.283 2.34 13.24 82.34 3750 0.86 3225 14

Promedio 2.224 2.283 2.588 13.460 80.831 3298 14

Observación: El agregado mineral fue proporcionado por el Ing Mario NaranjoTemperatura de ensayo 60 °CCriterio de compactación Marshall: 75 golpes briquetasEl asfalto fue modificado al 1% de ACP.Temperatura de mezcla entre 146-152 °CTemperatura de compactación entre 134-140°C





(cm3)

Estabilidad (lb)

2014-02-07

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.01.002.003.004.005.006.007.008.009.00

10.00

% asf vs. Va

Max

Min

% Asfalto

Vací

os (%

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.02.13

2.15

2.17

2.19

2.21

2.23

% asf. vs Bulk

% Asfalto

Gm

b (g

/cm

3)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.01700

1900

2100

2300

2500

2700

2900

3100

3300


Min

% Asfalto

Esta

bilid

ad (l

b)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.06789

10111213141516

% asf vs flujo

Max

Min

% Asfalto

Fluj

o (0

.01"

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.012.00

12.50

13.00

13.50

14.00

14.50

15.00

15.50

16.00

% asf. Vs VAM

Min

% Asfalto

V.A.

M (%

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0202530354045505560657075808590

% asf. vs VAF

Max

Min

% Asfalto

V.A.

F (%

)

MAT-1% Asfalto óptimo: 6 %

Mezcla Afáltica Tibia 2% ACP2.403 gr/cm32.598 gr/cm3 Agregado de la mina de Rio Pita1.004 gr/cm3 Asfalto preveniente de la refineria de Esmeraldas



2 4.5 1229.31 1234.38 664.70 569.68 2.158 2.339 7.74 14.23 45.60 3458 0.86 2974 12

3 4.5 1221.32 1227.86 661.87 565.99 2.158 2.339 7.74 14.24 45.59 3175 0.86 2730 13

Promedio 2.159 2.339 7.713 14.206 45.704 2842 13

4 5.0 1175.40 1178.73 637.32 541.41 2.171 2.326 6.64 14.16 53.09 3193 0.93 2970 14

5 5.0 1243.48 1247.51 672.44 575.07 2.162 2.326 7.02 14.51 51.63 3568 0.83 2961 14

6 5.0 1210.67 1216.75 661.45 555.30 2.180 2.326 6.25 13.80 54.73 3469 0.89 3088 14

Promedio 2.171 2.326 6.636 14.157 53.150 3006 14

7 5.5 1237.84 1241.93 674.65 567.28 2.182 2.311 5.58 14.18 60.66 3694 0.86 3176 14

8 5.5 1208.47 1212.33 664.76 547.57 2.207 2.311 4.50 13.20 65.90 3473 0.89 3091 15

9 5.5 1227.56 1230.12 667.42 562.70 2.182 2.311 5.60 14.20 60.56 3352 0.86 2883 15

Promedio 2.190 2.311 5.227 13.861 62.371 3050 15

10 6.0 1241.19 1245.77 681.40 564.37 2.199 2.297 4.23 13.96 69.67 3545 0.86 3048 15

11 6.0 1242.88 1247.05 686.87 560.18 2.219 2.297 3.39 13.20 74.34 3570 0.86 3070 16

12 6.0 1235.78 1239.97 680.98 558.99 2.211 2.297 3.73 13.51 72.36 3568 0.89 3176 15

Promedio 2.210 2.297 3.785 13.559 72.125 3098 15

13 6.5 1256.42 1259.60 693.23 566.37 2.218 2.278 2.60 13.68 81.02 3665 0.86 3152 16

14 6.5 1242.93 1244.88 685.54 559.34 2.222 2.278 2.43 13.53 82.03 3734 0.89 3324 17

15 6.5 1257.55 1262.52 690.65 571.87 2.199 2.278 3.45 14.43 76.12 3737 0.86 3213 16

Promedio 2.213 2.278 2.824 13.878 79.722 3230 16

Observación: El agregado mineral fue proporcionado por el Ing Mario NaranjoTemperatura de ensayo 60 °CCriterio de compactación Marshall: 75 golpes briquetasEl asfalto fue modificado al 2% de ACP.Temperatura de mezcla entre 143-149 °CTemperatura de compactación entre 132-137°C





(cm3)

Estabilidad (lb)

2014-02-11

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.01.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

% asf vs. Va

Max

Min

% Asfalto

Vací

os (%

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.02.15

2.17

2.19

2.21

2.23

% asf. vs Bulk

% Asfalto

Gm

b (g

/cm

3)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.017001900210023002500270029003100330035003700


Min

% Asfalto

Esta

bilid

ad (l

b)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.06

8

10

12

14

16

% asf vs flujo

Max

Min

% Asfalto

Fluj

o (0

.01"

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.012.00

12.50

13.00

13.50

14.00

14.50

15.00

15.50

16.00

% asf. Vs VAM

Min

% Asfalto

V.A.

M (%

)

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0202530354045505560657075808590

% asf. vs VAF

Max

Min

% Asfalto

V.A:

F (%

)

MAT-2% Asfalto óptimo: 6 %

ANÁLISIS DE RESULTADOS

ANÁLISIS DESEMPEÑO

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%5.94

5.96

5.98

6.00

6.02

6.04

6.06

6.08

6.10

6.12

6.1

6.0 6.0

% ACP

% A

sfal

to

MAC

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%2.198

2.200

2.202

2.204

2.206

2.208

2.210

2.212

2.2142.213

2.2062.204

% ACP

Gm

b (g

/cm

3)

VARIACIÓN DEL % DE ASFALTO VARIACIÓN DEL GRAVEDAD ESPECIFICA DE LA

BRIQUETA COMPACTADA

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%17501950215023502550275029503150335035503750

3550

3170 3100

Estabilidad Mín...

% ACP

Esta

bilid

ad (l

b)

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%0.0002.0004.0006.0008.000

10.00012.00014.00016.00018.000

12.413.5

15.5

Flujo Mín-imo

% ACP

Fluj

o (0

.01"

)

VARIACIÓN DE LA ESTABILIDAD MARSHALL VARIACIÓN DEL FLUJO

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%12.4

12.6

12.8

13.0

13.2

13.4

13.6

13.8

14.0

13.5

13.7 13.8

V.A.M mín...

% ACP

V.A

.M (%

)

-0.5% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0%60.000

62.000

64.000

66.000

68.000

70.000

72.000

74.000

76.000

7170

72

V.A.F máx-imo

% ACP

V.A

.F (%

)

VARIACIÓN DEL % DE V.A.M VARIACIÓN DEL % DE V.A.F

Cuanto más gruesa sea la película de asfalto que cubre las partículas de agregado, más durable será la mezcla

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Diseño Marshall

ParámetroTipo de Mezcla

MAC MAT-1% MAT-2%

Estabilidad C C CFlujo C C N

Se realizó el diseño Marshall para la mezcla asfáltica en caliente y mezcla asfáltica tibia, de manera que se ha conseguido realizarlas en función de las viscosidades y temperaturas indicadas, especificando la granulometría de tipo densa y que para el caso de la mezcla MAC y MAT-1% cumple con las especificaciones estipuladas en la norma NEVI-12.

A partir de los ensayos de viscosidad y control de calidad del asfalto modificado, el porcentaje óptimo para realizar una mezcla asfáltica tibia con una reducción de 7 °C en la temperatura de mezcla y de 6 °C en la temperatura de producción es de 1% de ACP.

La disminución de las temperaturas de producción no es significativa.

El desempeño de la mezcla MAC y la MAT-1% es de similares características y que cumplen con las especificaciones de diseño Marshall, teniendo en cuenta que la MAT-1% el flujo es más alto, pero la estabilidad disminuye con lo cual los dos tipos de mezclas se las puede utilizar para capa de rodadura teniendo para la MAC un temperatura de mezcla de 156 °C y de compactación de 143 °C y para la mezcla MAT-1% una temperatura de mezcla de 149 °C y de compactación de 137 °C.

El uso de mezclas asfálticas en caliente y su proceso de producción, se define que dichas mezclas, son perjudiciales para la salud y el medio ambiente por el nivel de emisiones de gases generadas.

Recomendaciones

Se recomienda utilizar el 1% de ACP en relación al peso del asfalto, como modificador de la viscosidad para realizar el diseño de mezcla asfáltica tibia.

Para el 1% de dosificación de ACP, es recomendable utilizar para el diseño por el método Marshall, la temperatura de mezcla: 149°C y para temperatura de compactación: 137°C.

Se recomienda utilizar el Aceite Crudo de Palma, como reductor de viscosidad del asfalto, siempre y cuando cumpla dicho aceite con los parámetros de calidad exigidos, de manera que pueda disminuir las temperaturas de producción de mezclas asfálticas e investigando varios productores del mismo para tener una referencia de variación de resultados.

Es importante tomar en cuenta que el ACP puede ser perjudicial a temperaturas de servicio ya que a menores temperaturas el potencial reductor es mayor y eso puede generar ahuellamientos en el pavimento, se recomienda realizar ensayos de deformación como el ensayo de la rueda cargada.

Se recomienda realizar el ensayo de envejecimiento del asfalto por medio de horno de película delgada para tener una idea del cambio de las propiedades después del ensayo.

Los ingenieros civiles podemos ayudar a la disminución de la contaminación del medio ambiente mediante proyectos que sean sustentables.

“anÁlisis de desempeÑo de mezclas asfÁlticas tibias”

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