Asfalto - Modificado Con Caucho Final.docx

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INDICE EMULSION ASFALTICA ................................................................................................................... 3 INTRODUCCION ......................................................................................................................... 3 ASFALTO .................................................................................................................................... 3 CARACTERÍSTICAS DEL ASFALTO ............................................................................................... 5 CLASIFICACIÓN DE LOS ASFALTOS............................................................................................. 7 ASFALTO EMULSIONADO O TIPO EMULSION ASFALTICO ......................................................... 7 COMPONENTES DE LA EMULSION ASFALTICA .......................................................................... 8 ASFALTO ................................................................................................................................ 8 AGUA ..................................................................................................................................... 9 EMULSIFICANTE..................................................................................................................... 9 FABRICACION DEL LA EMULSION ASFALTICA .......................................................................... 11 ACONDICIONAMIENTO O CURADO DE LA EMULSIÓN ............................................................ 16 PROCESO CONTRUCTIVO DEL ASFALTO TIPO EMULSION ASFALTICA ..................................... 17 ASFALTOS MODIFICADOS ............................................................................................................ 40 ASFALTOS TIPO MC ..................................................................................................................... 41 RENDIMIENTOS ....................................................................................................................... 42 PROCESO DE FABRICACION ..................................................................................................... 42 USOS Y APLICACIONES. ........................................................................................................... 43 ASFALTO TIPO RC ........................................................................................................................ 47 MODO DE USO – APLICACIONES: ............................................................................................ 49 PRESENTACIÓN DEL PRODUCTO ............................................................................................. 49 TEMPERATURA DEL ASFALTO RC 250 ..................................................................................... 52 ASFALTO CON CAUCHO RECICLADO DE LLANTAS, SU APLICACION Y COMPARACIÓN TÉCNICOECONÓMICO CON LOS ASFALTOS CONVENCIONALES ................................................................ 55 ANTECEDENTES ....................................................................................................................... 55 Nacional:.............................................................................................................................. 55 Internacional: ...................................................................................................................... 55 PROCESOS DE MODIFICACIÓN DEL ASFALTO .............................................................................. 60 Proceso por Vía Seca. .............................................................................................................. 60 Proceso por vía húmeda.......................................................................................................... 61 CAUCHO RECICLADO DE LLANTA (CRLL) ..................................................................................... 62 A. Composición química de las llantas. ................................................................................... 63

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL B. Influencia del CRLL en el asfalto modificado....................................................................... 64 C. Proceso de obtención del CRLL. .......................................................................................... 65 AGREGADOS PETREOS................................................................................................................. 67 ESPECIFICACIONES NORMATIVAS PARA LA METODOLOGIA ...................................................... 76 DISEÑO PARA MEZCLAS ASFALTICAS POR EL METODO MARSHALL (ASFALTO MODIFICADO) ... 80 CALCULO DEL PESO UNITARIO DE LA MUESTRA COMPACTADA ............................................ 80 PESO ESPECIFICO BULK DE LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS ............................................. 80 PESO EFECTIVO DE LOS AGREGADOS ...................................................................................... 81 PORCENTAJE DE ASFALTO ABSORBIDO ................................................................................... 82 CONTENIDO DE ASFALTO EFECTIVO ....................................................................................... 82 PORCENTAJE VMA EN MEZCLA COMPACTADA....................................................................... 83 PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA COMPACTADA ........................................... 84 VACÍOS LLENOS CON ASFALTO................................................................................................ 85 CALCULO DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE ASFALTO MODIFICADO ............................................ 85 GRAFICOS DE MARSHALL ........................................................................................................ 86 RESULTADOS FINAL ................................................................................................................. 87 RESULTADOS Y DISCUSIONES ...................................................................................................... 87 A. COMPARACION DEL ENSAYO MARSHALL DE LAS MEZCLAS ............................................... 88 COMPORTAMIENTO .................................................................................................................... 92 APLICACIÓN DE LA MEZCLA ........................................................................................................ 93 Equipo Utilizado en la Aplicación de la Mezcla ....................................................................... 93 Mano de Obra Necesaria ........................................................................................................ 94 Aplicación de la Mezcla ........................................................................................................... 94 COMPARACION TECNICA Y ECONÓMICA .................................................................................... 96 Comparación Económica......................................................................................................... 96 CONCLUSIÓNES ........................................................................................................................... 98 RECOMENDACIONES ................................................................................................................. 100

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL EMULSION ASFALTICA

INTRODUCCION Las emulsiones asfálticas fueron originalmente desarrolladas para resolver dificultades constructivas asociadas a la construcción con asfalto en caliente, y también fueron ideadas como aplicaciones para eliminar la emisión de polvo. El incentivo para reducir el consumo de combustibles en la crisis energética de los años 70 hizo que se generara un explosivo aumento en el uso de las emulsiones en la estabilización de agregado mineral, incluyendo el mezclado con material húmedo a temperaturas ambientales.

La mayoría de las emulsiones utilizadas como agentes estabilizadores tienen un componente de “asfalto residual” de 60%, que significa que el 60% de volumen de la emulsión está compuesto de asfalto disperso en un 40% del volumen que es agua. El porcentaje de asfalto puede, sin embargo, variar entre 30% y 70%, pero los porcentajes de asfalto mayores a 60% no son recomendables para el reciclado debido a que la emulsión se torna viscosa, más difícil de bombear y por lo tanto es más difícil cubrir el agregado. Pero antes de hablar de lo que son las emulsiones asfálticas es necesario entender bien lo que es el asfalto, su composición propiedades y los tipos de asfalto.

ASFALTO Desde el punto de vista de composición química, los asfaltos son mezclas complejas de hidrocarburos de alto peso molecular, con una notable proporción de heteroátomos (Oxígeno, Azufre, Nitrógeno) y cierta cantidad de metales, tales como Vanadio y Níquel. Adicionalmente, la mayoría de los asfaltos muestran en su composición ciertas sales orgánicas solubles en la forma de microcristales. Todos estos constituyentes proporcionan las características físicas, reológicas, coloidales y de durabilidad en el asfalto. Desde el punto de vista estructural, se considera al asfalto como una sustancia coloidal compuesta de varias fracciones, siendo las principales los asfaltenos,

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL los maltenos, las resinas, y los carbenos. Los asfáltenos son sustancias policíclicas de alto peso molecular (>5000), aglomeradas en forma de partículas sólidas y constituyen la fase coloidal dispersa en el asfalto. Se ha determinado que los asfáltenos son típicamente compuestos de hidrocarburos aromáticos con cadenas laterales parafínicas en grado variable, dependiente de la procedencia del crudo y las condiciones de elaboración del asfalto. Los asfaltenos pueden ser precipitados utilizando disolventes saturados y volátiles, tales como el "spirit" de petróleo IP (sulfonado y con rango de ebullición entre 60 y 80° C), n- pentano o n-heptano; son solubles en benceno, pero insolubles en hexano. La cantidad de asfaltenos precipitados, así como su naturaleza, puede variar dependiendo del tipo de solvente que se utilice. La parte no precipitada corresponde a los maltenos. Los aceites (maltenos) representan los hidrocarburos de menor peso molecular, son líquidos a temperatura ambiente y constituyen la fase continua del sistema coloidal. Los asfáltenos le confieren al asfalto la dureza y los maltenos le proporcionan las propiedades de adhesividad y ductilidad; las resinas y carbenos tienen influencia en la viscosidad, o propiedad de flujo del asfalto. Las resinas son sustancias de consistencia semisólida o pastosa y un color más claro que los asfaltenos. Tienen un peso molecular más bajo que los asfaltenos (oscila entre el de los asfaltenos y el de los maltenos), están disueltas en el crudo y son parcialmente solubles en el hexano, pero insolubles en el propano. Constituyen el elemento que permite mantener la estabilidad del sistema coloidal al propiciar la interacción entre los asfaltenos y los maltenos. Cuanto mayor es el contenido de resinas, más dúctil y blando es el asfalto. Los carbenos son constituyentes de naturaleza muy aromática, y representan la pequeña parte insoluble en CS2 (en la cual el asfalto es prácticamente soluble). Las características del asfalto dependen esencialmente de las proporciones relativas de sus constituyentes. A mayor proporción de asfaltenos, mayor dureza. Por oxidación al aire se pueden transformar las resinas y los maltenos en asfaltenos y por lo tanto aumentar la dureza.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL CARACTERÍSTICAS DEL ASFALTO Las características del asfalto se determinan mediante una serie de ensayos estandarizados, los cuales se describen a continuación:

Penetración La penetración es la prueba mediante la cual se determina la dureza del asfalto a determinada temperatura. La prueba consiste en medir la penetración de una aguja de punta cónica estándar en función de la fuerza aplicada y del tiempo de aplicación. Corrientemente, se trabaja a 25 °C con una carga de 100 g. durante 5 minutos, y los resultados se expresan en décimas de milímetro. Se puede repetir dicha medición a varias temperaturas, para evaluar la susceptibilidad del asfalto a los cambios de temperatura. Entre dos asfaltos cualesquiera, el de mejor calidad será aquel que presente una menor susceptibilidad a la temperatura.

Punto de ablandamiento Por ser mezclas complejas, los asfaltos no presentan un punto de fusión definido, sino que su consistencia se va haciendo más y más blanda a medida que aumenta la temperatura. Arbitrariamente, se ha definido el punto de ablandamiento como la temperatura a la cual el asfalto es suficientemente blando para que una esfera de acero (diámetro de 3/8" y masa de 3.5 g) pase a través de un anillo (Diámetro Interno de 5/8" y altura de 1/4") en el cual se encuentra la muestra de asfalto. El sistema está colocado en un baño de agua o de glicerina, cuya temperatura se incrementa a razón de 5 °C por minuto. Cuando la esfera atraviesa el anillo, la temperatura del baño corresponde al punto de ablandamiento.

Gravedad específica Como para cualquier corte petrolero, la gravedad específica de un asfalto es su densidad relativa al agua en las mismas condiciones de temperatura.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Punto de Inflamación El punto de inflamación de un combustible es una indicación de la peligrosidad de su manejo especialmente a altas temperaturas. Como para otros hidrocarburos, se utiliza el método Cleveland o de la copa abierta.

Ductilidad La ductilidad es la capacidad de estirarse en forma de hilo sin romperse. La prueba se realiza en un aparato especial, en el cual se estira lentamente la muestra a una tasa fija de 5 cm/min, la muestra de la prueba se encuentra en un baño de maría a 25 °C. El alargamiento de la muestra a la ruptura indica la ductilidad. Esta es una propiedad importante para los asfaltos susceptibles a estar sometidos a flexiones, vibraciones, impactos o compresiones locales, como en el caso de pavimento o recubrimientos.

Viscosidad Los asfaltos son generalmente sólidos a temperatura ambiente y, por tanto, se determina su viscosidad a alta temperatura (100-150 °C) en viscosímetros Couette (Brookfield) o Saybolt. Esta propiedad es importante para el manejo y aplicación del asfalto, así como para su desempeño en climas calientes.

Resistencia al impacto Esta prueba consiste en medir la facilidad con la cual el asfalto resiste el impacto. Esto es particularmente importante para los recubrimientos protectores delgados. Se toma un disco de asfalto de determinada dimensión, y se le hace caer encima un peso de varios centenares de gramos, El resultado se expresa como la mínima altura desde la cual se deja caer el peso que rompe la muestra.

Solubilidad La solubilidad parcial de un asfalto en diferentes solventes permite determinar, en parte, sus características. Se disuelve una muestra de peso conocido en diferentes solventes (nafta 86 °API, CCl4, CS2, benceno, etc.) y se pesa el residuo no disuelto, después de filtrarlo, lavarlo y secarlo. Los tres últimos solventes mencionados disuelven la totalidad de los asfaltenos, y por tanto, ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL permiten determinar las impurezas orgánicas (arena, asbesto, sales, etc.). La nafta 86 °API disuelve los maltenos y las resinas, pero deja asfaltenos precipitados. La caracterización de un asfalto se realiza en función de su punto de ablandamiento, su penetración o a la combinación de éstas dos propiedades. A las clases duras, con puntos de ablandamiento superiores a 80 °C se les designa como de clase 80 a 90 °C, 110 a 120 °C, etc. Y frecuentemente se les coloca el prefijo h, (hard = duro). A las clases más blandas, con penetración hasta 500 décimas de mm, a 25 °C, se les denomina según el valor de la penetración, por ejemplo: 60/70, 180/200, 400/500, etc. Para las clases oxidadas, la primera cifra se refiere al punto de ablandamiento y la segunda a la penetración, por ejemplo 85/25 designará a un asfalto con punto de ablandamiento igual a 85 °C y una penetración de 25 décimas de mm.

CLASIFICACIÓN DE LOS ASFALTOS Los asfaltos o bitúmenes son materiales utilizados universalmente para recubrimiento y reparación de carreteras. El escocés Mac Adam dio su nombre hace ya un siglo al recubrimiento compuesto de granzón aglomerado con asfalto. Sin embargo, los asfaltos tienen otras numerosas aplicaciones industriales. Los asfaltos industriales se clasifican en dos categorías: los asfaltos base y los oxidados o soplados. Las aplicaciones industriales del asfalto son variadas: impermeabilización, linóleos, industria eléctrica, tuberías, cauchos, pinturas, aislamiento térmico y sonoro. De acuerdo a su uso y/o al método o proceso empleado en su obtención, se pueden clasificar los asfaltos en: a) Asfaltos de pavimentación (o de penetración), b) Asfaltos diluidos o cutbacks (asfaltos líquidos), c) Asfaltos emulsionados o emulsiones asfálticas, d) Asfaltos de impermeabilización.

ASFALTO EMULSIONADO O TIPO EMULSION ASFALTICO Una emulsión asfáltica es simplemente la suspensión de pequeños glóbulos de asfalto en agua, la cual es asistida por un agente emulsificante (como por ejemplo una superficie de los glóbulos de asfalto, de manera que estos no se aglomeren. ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL En general, las emulsiones tienen apariencia de líquido marrón espeso cuando se aplican inicialmente. Cuando el asfalto empieza a adherirse al material circundante (agregado, superficie existente, subbase, etc.) el color cambia de marrón a negro y se dice que la emulsión se ha "roto". Cuando el agua empieza a evaporarse, la emulsión comienza a comportarse cada vez más como asfalto puro. El tiempo requerido para el rompimiento depende del tipo de emulsión, la tasa de aplicación, la temperatura de la superficie sobre la que se aplica y las condiciones ambientales.

Diagrama de Emulsión Asfáltica

COMPONENTES DE LA EMULSION ASFALTICA Es necesario conocer cada uno de sus componentes y entender así su comportamiento cuando se encuentran combinados. ASFALTO La emulsión asfáltica está compuesta entre un 50% y un 75 % de asfalto, y aun siendo el elemento predominante en la emulsión, ninguna de sus propiedades afecta la estabilidad de la misma. Sin embargo, la caracterización del asfalto es necesaria para determinar su desempeño posterior a la colocación de la emulsión. Según el clima, condiciones de tránsito esperado y el tipo de aplicación escogida, la propiedad que requiere mayor atención es la dureza del asfalto.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL AGUA Ciertos minerales y algunos químicos en el agua utilizada durante la elaboración de las emulsiones, pueden afectar la estabilidad y las condiciones de almacenamiento de la emulsión asfáltica. La presencia de iones de calcio y magnesio en el agua retrasan el rompimiento de los enlaces catiónicos en emulsiones con carga positiva, contrariamente, cuando se presentan carbonatos o partículas en suspensión, se produce una pérdida de estabilidad en la emulsión debido a un prematuro rompimiento. EMULSIFICANTE El emulsificante está conformado una parte por cadenas de hidrocarbonos que son solubles en medios orgánicos como el asfalto y otra parte con carga eléctrica que es soluble en medios acuosos. Es por esta razón que a pesar de que el emulsificante es el componente en menor cantidad dentro de una emulsión, es quien provee las propiedades principales a la emulsión, le brinda estabilidad y determina finalmente qué tipo de emulsión asfáltica se obtendrá. Sabiendo la importancia que posee cada uno estos componentes en una emulsión asfáltica es posible entonces clasificar las emulsiones dentro de tres categorías, según su carga eléctrica: aniónicas, catiónicas o neutras. Las emulsiones asfálticas pueden ser clasificados de acuerdo con el tipo de emulsificante usado. Las emulsiones aniónicas y catiónicas son usualmente las más utilizadas en la construcción y mantenimiento de carreteras; a diferencia de las neutras que aún son poco conocidas y que requieren mayores avances tecnológicos para ser usadas. La

carga

eléctrica

contenida

en

cada

tipo

de

emulsificante

rodea

superficialmente a las partículas de asfalto, separadas por las partículas de agua, conduciendo a que se alejen entre ellas por un periodo de tiempo determinado. Ese tiempo en que las partículas de asfalto se mantienen separadas, conlleva a una segunda categorización y es de acuerdo a su reactividad (velocidad para que ocurra la coalescencia entre las partículas de asfalto), donde existe un

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL rompimiento o pérdida de estabilidad de la emulsión. Por tanto, las emulsiones de acuerdo con esta velocidad de rotura se pueden clasificar como:  RS (Rapid-setting): emulsiones de rompimiento rápido.  MS (Medium-setting): emulsiones de rompimiento medio.  SS (Slow-setting): emulsiones de rompimiento lento.  QS (Quick-setting): emulsiones de rompimiento controlado. Esta ruptura comienza en el momento que la emulsión entra en contacto con el agregado al mezclarse y cuando se coloca sobre el pavimento, debido a la separación del agua en el asfalto. La reacción química para una emulsión RS ocurre rápidamente al mezclarse con cualquier agregado, una emulsión MS es afín para mezclarse con agregado grueso pero no agregado fino, las emulsiones SS y QS por el contrario, poseen mayor afinidad para mezclarse con agregado fino, aunque la rotura en una QS se manifiesta más rápido que en una SS. De acuerdo con las propiedades mineralógicas del agregado disponible en la mayor parte del territorio nacional, presenta mejor afinidad con las emulsiones asfálticas catiónicas para su uso en las diferentes aplicaciones de proyectos viales. Por lo tanto, en este documento los procedimientos y características mostradas en la preparación de las emulsiones asfálticas harán referencia a este tipo de emulsiones. Es posible definir el tipo de emulsión a través de letras y números para identificarlas. Si se asigna una letra “C” delante de la nomenclatura anteriormente enunciada, se refiere a una emulsión asfáltica catiónica, por ejemplo, una CRS significa que es una emulsión catiónica de rompimiento rápido; mientras que la ausencia de alguna letra enfrente de dicha nomenclatura indica una emulsión aniónica. Si se asigna un número posterior a la nomenclatura hará referencia a la viscosidad de la emulsión; por lo que una CSS-2 será más viscosa que una CSS-1. Por otro lado, si se adiciona una “h” o una “s” seguido de este número indicará la dureza del asfalto utilizado, “h” para un asfalto con cierto grado de dureza y “s” para un asfalto suave. Finalmente, si se incluye la letra “L”, “S” o “P” al final de toda la nomenclatura indicará que la emulsión contiene algún aditivo o polímero, el cual suele ser látex. ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL FABRICACION DEL LA EMULSION ASFALTICA

La fabricación de este tipo de asfalto se caracteriza por ser muy económica y no tener mucho impacto ambiental en su uso, además de ser muy fácil su fabricación y aplicación, cuyos procesos de fabricación lo podemos observar en la siguiente figura.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL EQUIPO El equipo utilizado para la preparación de emulsiones asfálticas tanto en el laboratorio como en planta se llama molino coloidal, el cual es un dispositivo que posee un rotor y/o rotor/estator que trabaja con un mecanismo de alta velocidad de corte, mediante el cual se logran dividir las partículas de asfalto con tamaños entre 0,25 mm a 0,50 mm, en pequeñas gotas que apenas alcanzan un tamaño entre 0,001 mm y 0, 010 mm máximo. El control del tamaño y distribución de partículas en una emulsión asfáltica es relevante para determinar el desempeño de la emulsión dentro de cada aplicación, puesto que es la forma en que puede verificarse la estabilidad de esta antes de ser aplicada en alguna técnica. En la Figura, se muestra el molino coloidal y el equipo para la medición del tamaño y distribución de partículas.

PROCESO DE

EMULSIFICACIÓN

Dado que el principal interés es la preparación de emulsiones catiónicas, se desarrollará en esta sección el procedimiento para la producción de emulsiones de este tipo. Las cuales en su mayoría son grasas aminas que se convierten en fases jabonosas al reaccionar con ácidos, en este caso el ácido usualmente utilizado para lograr dicha reacción es el ácido clorhídrico, aunque

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL en algunas ocasiones es posible remplazar este ácido por ácido fosfórico, según el emulsificante; modificando así su tiempo de rompimiento. El procedimiento para la preparación de una emulsión asfáltica catiónica de cualquiera de los cuatro tipos de rompimiento se resume a continuación.

FORMULACIÓN Es indispensable inicialmente contar con la formulación que suministra la ficha técnica de cada emulsificante, dado que en ella se especifica las cantidades porcentuales óptimas para la dosificación de agua, emulsificante, asfalto y polímero en caso de que se requiera modificar la emulsión. Igualmente, se indicará las temperaturas máximas de trabajo, el proceso de dosificación y si se requiere o no acondicionamiento antes de ser envasada y almacenada. La preparación se realiza para un lote teórico de 1000 mL de emulsión asfáltica, pues por lo general los dispositivos usados a nivel de laboratorio en la fabricación de emulsiones poseen esa capacidad máxima por vez por lote. Los rangos porcentuales típicos de cada uno de los componentes para la formulación se muestran en la Tabla.

Porcentajes de dosificación típicos para la preparación de una emulsión asfáltica Rangos de dosificación (%) Ingrediente Asfalto

CRS

CMS

CSS

CQS

65

60

60 - 65

60 - 65

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Emulsificante Polímero (Aditivo) (sobre el peso del asfalto)

0.4 - 0.6

1.5 - 2.5

0.8 - 1.8

-

-

3

3

Hasta completar el 100% =

Agua

100 - ∑ /% Asfalto + %Emulsificante + %Polímero)

Ácido (HCl ó H3PO4) Fase

0.1 - 0.25

jabonosa

2-4

2-3

(Agua,

Emulsificante y ácido)

1.5 - 2.5

1.5 - 2.5

100 - % Asfalto

PREPARACIÓN DE LA FASE JABONOSA Dado que el molino coloidal debe pre-acondicionarse, es necesario preparar una cantidad mayor de fase jabonosa, por lo general y de acuerdo con la experiencia, se producen 1000 ml de fase jabonosa, de los cuales aproximadamente un 60% es utilizado para la limpieza y acondicionamiento del molino coloidal. La dosificación se lleva a cabo mediante pesaje de cada adición en una relación masa/masa (m/m), por lo que es necesario determinar inicialmente los porcentajes (m/m) y con ello los pesos de dosificación a partir de la formulación propuesta para el emulsificante escogido. De este modo el procedimiento recomendado a seguir para la preparación de la fase se muestra en la figura 5. EL ASFALTO El asfalto debe calentarse a la temperatura previamente establecida en la caracterización de sus propiedades, para lograr bajar su viscosidad y que este sea trabajable. Dicha temperatura se encuentra en un rango entre 125 °C y 140 °C, de modo que, al mezclarse con la fase jabonosa, no supere los 85 °C, puesto que de superar los 100 °C el agua contenida en la fase se evapora y acelera el proceso de rompimiento de la emulsión. La escogencia de un asfalto muy duro o modificado con algún aditivo requiere un mayor control durante el proceso de producción, dado que se incrementará la temperatura, aumentando la posibilidad de que el agua alcance el punto de ebullición.

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Etapas para la preparación de la fase jabonosa

MEZCLADO Y PRE-ACONDICIONAMIENTO DEL EQUIPO Teniendo en consideración lo anterior, se necesita primeramente tomar en cuenta que la temperatura de trabajo o de mezclado en el molino coloidal debe estar entre 85 °C y 95 °C para evitar una evaporación importante del agua. Para esto se adicionan de 500 ml a 600 ml de la fase jabonosa al molino, misma que se hallaba en el horno a una temperatura de 60 °C aproximadamente. Esto se usa para limpiar y calentar el molino coloidal, antes de realizar el mezclado. Posterior a esto, se cierra la válvula de salida y se adiciona la fase jabonosa (previamente pesada) de acuerdo con la formulación para los 1000 ml de emulsión. Se activa el motor y se hace circular por unos segundos la fase jabonosa. Se adiciona el asfalto de manera que el grosor del flujo vertido no supere el diámetro de una pajilla (aproximadamente 6 mm). Esta acción no debe superar los 60 segundos, pues podría reducir en exceso el tamaño de las partículas del asfalto, al igual que sobrecalentar tanto el equipo como la combinación misma.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Se busca que la temperatura de salida no supere los 90 °C al concluir el mezclado. ALMACENAMIENTO La emulsión asfáltica debe ser almacenada en envases esbeltos, cilíndricos y con un cuello estrecho para su cierre, de manera que no haya pérdida de volátiles o que el agua se evapore rápidamente, ocasionando la pérdida de la estabilidad antes de lo previsto.

ACONDICIONAMIENTO O CURADO DE LA EMULSIÓN Cuando el productor del emulsificante así lo establezca por las características químicas del mismo, se deberá acondicionar la emulsión por 24 horas en un horno a 60 °C aproximadamente, antes de ser almacenada de la forma descrita anteriormente. Sin embargo, esto es aplicable únicamente para emulsiones de rompimiento lento (CSS), debido a que requieren un periodo más prolongando para que el proceso químico concluya, antes de poderse utilizar en alguna de las aplicaciones. En la Figura 6. Se ejemplifica el proceso de preparación de una emulsión asfáltica catiónica de rompimiento lento, CSS-1h.

A

B

C

(A) Formulación a partir de las fichas técnicas del (B) Medición por peso del agua (C) Adición del emulsificante para una CSS-1h emulsificante

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D

E

F

(d) Adición de HCI, controlando el pH (e) Limpieza y acondicionamiento del molino coloidal (f) Mezclado de fase jabonosa y asfalto en el molino coloidal

(g) Salida de emulsión º

(h) Acondicionamiento y almacenamiento

Etapas de la preparación de una emulsión asfáltica PROCESO CONTRUCTIVO DEL ASFALTO TIPO EMULSION ASFALTICA El en proceso de construcción “in situ” debemos tener controlado el estado hídrico del material a tratar y, por otro, en dosificar y mezclar correctamente la cantidad necesaria de emulsión asfáltica, a la vez que se alcanza la geometría predefinida de la capa. La construcción “in situ” de bases estabilizadas con materiales granulares, en general suelos, requiere de estudios previos en laboratorio, seguidos de comprobaciones a nivel de la obra. Su ejecución está constituida por una serie de operaciones elementales que deben realizarse siguiendo un ordenamiento preciso, empleando varios equipos específicos y, exige destreza y experiencia por parte de los operadores y jefes de unidad de la obra.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Además de los estudios previos, resulta muy conveniente en cada nueva obra a realizar, desde un principio, una definición precisa de cada una de las actividades elementales, especificándolas en un orden determinado. A la vez es necesario elegir los equipos y procesos adecuados, bien adaptados a su función y, de rendimiento equilibrado, que sean capaces de satisfacer las exigencias de calidad requeridas. Entre los procesos o técnicas que se pueden utilizar podemos mencionar la utilización de equipo agrícola. De forma general, las operaciones elementales a realizar con

cualquier método

son las siguientes: •

Preparación de la subrasante.

•

Elaboración y Mezclado

•

Compactación

•

Nivelación

PREPARACIÓN DE LA SUBRASANTE La preparación del suelo tiene como objetivos esenciales facilitar la acción de los mezcladores, por un lado, y, por otro, homogeneizar la capa de suelo a pavimentar que puede ser variable en función de la naturaleza de los suelos existentes. Las principales labores que realizar en la preparación del suelo son: •

Escarificado y disgregación

•

Eliminación de la fracción gruesa

•

Homogeneización y pulverización

•

Ajuste de la humedad

EI escarificado y disgregación del suelo “in situ” y la eliminación de elementos gruesos permiten obtener un mezclado más eficaz. El escarificado se realiza habitualmente mediante un Ripper de varios dientes que puede ir montado sobre tractor (como se observa en la ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL FIG. 2.34), ó bien, sobre motoniveladora en posición central o posterior. Por lo general se escarifica hasta una profundidad de 3 cm. mayor que la especificada como espesor (Espesor del Pavimento). Para la eliminación de los elementos gruesos se emplean rastrillos extractores de piedras compuestos por varios dientes curvos insertados en un bastidor horizontal que es arrastrado por un tractor. Generalmente la extracción se realiza en dos pasadas, en la primera con 7-9 dientes, se extraen los elementos más gruesos (100-250 mm) y en la segunda, con 15-18 dientes, se extraen las gravas medias (> 40-50 mm). En la tabla 2.18, se presentan algunas recomendaciones de equipos escarificadores en base al tipo de material a tratar.

Escarificado del Suelo Utilizando Equipo Agrícola

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Equipo de Escarificado Apto para Diferentes Tipos de Materiales

Equipo de Escarificado Apto para Diferentes Tipos de Materiales. Arenas

EQUIPOS

Riper trasero en tractor de oruga Riper

trasero

en

motoniveladora

y Arenas y Arcillas

arcillas

arcillas

Con

Poco

arenosas

Arcillas

Rocas evolutivas

muy

blandas.

gravas

Cohesivas cohesivas Conglomerados cohesiva . arcillosos

gruesa

s

aisladas

Limos

PA-UN

MI-RR

PA-RR

PA-UN

AD-RR

AD-UM

IN

MA-FR

MA-UM

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IN

AD-RR(*)

PA-RR(*)

IN

MA-

MA-

UM(**)

UM(**)

Limos Plásticos

AD-UM

MA-FR

MA-UM PA-UM

Riper intermedio en motoniveladora Rastrillos traseros en tractor agrícola

Desterronador tractor agrícola

MA-FR(*)

MAUM(*)

en PA-RR

PA-RR

IN

MA: muy adecuada; AD : adecuada; PA: poco adecuada; IN: inadecuada FR: usu frecuente; UM: uso medio; RR: uso raro o infrecuente (*): si hay piedras gruesas; (**): después del ripado

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Equipo de mezclado y Homogenizado

Aptitud de los Equipos Usados en Homogenización de Suelos Aptitud de los equipos usados en homogenización de suelos Arenas y

Arenas y

arcillas

arcillas

Con gravas

Poco

gruesa

cohesivas

aisladas

Limos

Rocas

Arcillas arenosas Cohesivas.

Arcillas muy

Limos

cohesivas

Plásticos

evolutivas blandas. EQUIPOS Conglomerados arcillosos

Riper intermedio

PA-RB(*)

AD-RM

PA-RR

IN

en IN motoniveladora

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Gradas AD-RB

de MA-RM

AD-RM

disco IN

PA-RB

Vertederas y hoja

AD-RB

AD-RM

AD-RM

AD-RB

De

PA-RB(**)

motoniveladora AD-RM(*)

MA-RA

AD-RM

PA-RB(**)

Mezcladora rotativa con PA-RB(**) tractor agrícola MA-RA(*)

MA-RA

MA-RA

AD-RM(**)

Mezcladora

AD-RB(**)

MA: muy adecuada; AD : adecuada; PA: poco adecuada; IN: inadecuada RA: rendimiento alto; RM: rendimiento medio; RB: rendimiento bajo (*) eliminación previa de piedras gruesas; (**) escarificado previo

ELABORACION Y MEZCLADO Los procedimientos normales de fabricación son los siguientes: •

Mezcla en el camino

•

Mezcla en planta fija

•

Planta caminera

Dentro de las estabilizaciones se presentan dos casos relativamente bien definidos, según que el material sea grava natural, o suelo natural de acuerdo con las granulometrías específicas.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL En el caso de grava natural, deberá prestarse atención a la parte agregados finos y llenante mineral, en el sentido de que su plasticidad y humedad no de lugar a la formación de bolas, que pueden ocasionar dificultades. Sin embargo, en el caso de sueltos finos y dado qué se permite hasta un índices de plasticidad no mayor de 7, debe procederse a conseguir que el suelo este suelto y disgregado completamente, lo que se traduce en una exigencia de eficacia de disgregación del 85% referida al tamiz 3/8” ASTM. y del 75% referida al tamiz Nº4 ASTM. Se define como eficacia de disgregación, la relación entre el tamizado en seco en obra y el tamizado húmedo en laboratorio, por el tamiz a que se refiere. Para la obtención de la necesaria disgregación del suelo, suele acudirse en último extremo a una humectación previa del mismo, se debe realizarse al menos 24 horas antes del comienzo de la operación. Mezcla en el Camino

En este procedimiento constructivo pueden

presentarse los siguientes casos: •

Escarificado de la superficie existente hasta una determinada profundidad, y estabilización del material obtenido.

•

Escarificado de la superficie existente hasta una determinada profundidad, adición de nuevo material y estabilización del conjunto.

•

Construcción de una capa estabilizada con emulsión de material alcanzado sobre la superficie preparada.

La escarificación a realizar puede llevarse a cabo por medio de escarificador, motoniveladora, tractor de orugas o pulvimixer, según el equipo que se vaya a utilizar y el espesor de la carpa afectado, y una vez disgregado el material, la mezcla en vía puede ejecutarte por los métodos siguientes:

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL a) Ejecución Con Motoniveladora La operación se compone la siguiente etapa:  Usando motoniveladora, se conforma un cordón o caballete aplanado en su parte superior, de material de un volumen conocido; a continuación, sobre este cordón se añade el agua de mezclado y la emulsión en la cantidad determinada, por medio de un tanque irrigando qué pasa sobre cordón.  Mezclando de los componente por cortes longitudinales sucesivos de cordón o caballete con la motoniveladora, y formación de nuevo cordón. Esta operación se realiza dos o tres veces con tantas pasadas de la motoniveladora como sean necesarias, añadiendo agua y emulsión hasta alcanzar la dosificación predeterminada. Los cortes del material con la motoniveladora deben conseguir que se realicen la mezcla de componente mineral, agua y emulsión hasta obtener una distribución y mezcla de los tres componentes lo más uniforme posible.

Durante la mezcla, debe preocuparse no recoger nuevo material para incorporarlo al cordón, ni tampoco debe perderse material del cordón, ni dejarse material sin mezclar. Aunque, como ya se ha dicho el mezclado debe consistir en tantas pasadas de la moto niveladora como sean necesarias para obtener la debida uniformidad como debe tenerse en cuenta que un excesivo número de pasadas pueden dar lugar a que se produzca un lavado del asfalto que cubre el material envuelto. Cuando ésta uniformidad de mezclado se alcance y se haya realizado la preparación de la superficie existente conforme a lo establecido, te procederá a la extensión del camellón de material en todo el ancho de la banca con la moto niveladora y, antes de comenzar a compactar habrá que comprobar la humedad, lo que puede dar lugar a

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que dicha

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL compactación pueda realizarse inmediatamente como o para la evaporación de los fluidos, o airear la mezcla, es decir conseguir que la humedad esté dentro del margen admisible de la óptima de compactación. Para efectos de calcular la distribución de la emulsión, puede seguir siguiente procedimiento:

B = Base mayor inferior del cordón (m). b = Base menor o superior del cordón (m). h = Altura del cordón (m). d = Densidad de la mezcla seca sin compactar. %L= Cantidad de diseño del ligante residual. c = Concentración de la emulsión. D = régimen de descarga de la bomba de tanque (Litros/minuto). P = número de pasadas previstas para depositar sobre cordón de emulsión proyectada.

Se tendrá:

Volumen del cordón (m3/m)

VC

10×Vc⋅d ⋅(%L) E=

; Cantidad de emulsión por metro de cordón. c DP

V=

; Velocidad del tanque (m/minuto) E

Si se trata de la distribución del agua añadida para envuelta, se tendría:

%H = cantidad de agua añadir (%).

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Eh =10(VC)(d)(%H); Cantidad de agua por metro de cordón (1/m).

D Vh =

(P); Velocidad del tanque para distribución de agua añadida. Eh

(m/minuto).

Para determinar el momento apropiado de compactación, deberán tomarse muestras de la mezcla a intervalos de tiempo y obtener la humedad del material extendido. b) Pulvimixer El material de los cordones prescritos en el párrafo anterior, puede mezclarse con el agua y la emulsión por medio de pulvimixer, el cual procede a continuación a su extensión, en operación simultánea a su movimiento. Este equipo consta en existencia de un cajón abierto por su parte inferior que contiene unas hileras de paleta que giran alrededor de un eje, perpendicular al de la carretera, pudiendo ser autopropulsado o remolcado. El equipo lleva incorporada una flauta de distribución para agua o ligante que se pulveriza sobre la mezcla de agregados, así como un sistema de ajuste de profundidad te permite, en su caso, fresar o escarificar el pavimento existente en un determinado espesor. En este caso, el cordón de material (si lo hubiere), debe ser extendido con moto niveladora a todo lo ancho de la banca, en un espesor 25-30% superior al espesor de capa proyectada, (teniendo en cuenta si es necesario, el material escarificado), para que el equipo pueda realizar la escarificación, (si está prevista), disgregación y mezcla con la emulsión y agua añadida. Lo usual es extender el material desde el principio a todo lo ancho de la banca sin la formación previa del cordón.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL c) Planta Estabilizadora Portátil Otro equipo utilizado en el mezclado y extensión en vías es el conocido como estabilizadora portátil, que en realidad es una planta sin tolva para recepción del material. El material es colocado en camellón a lo largo de la carretera y recurrir lo por un sinfín que realiza una primera operación de disgregación y mezclado. Por medio de un elevador del tipo de cangilones, el material es trasladado a un alimentador que dosifica la cantidad de este a enviar al cajón mezclador, donde se produce el mezclado con la emulsión. El agua de envuelta puede ser incorporada al material sobre el propio cordón previamente al paso de la máquina, o sobre el mismo mezclador previamente a la emulsión, y el equipo lleva incorporado un depósito para tal efecto. La mezcla producida en el cajón mezclador pasa a un elemento de distribución y extensión para su puesta en obra. Las operaciones de dosificación de materiales, mezclado, etc. se realizan con una aceptable precisión debido a los mecanismos de control con que cuenta el equipo. Con este equipo se consiguen buenos rendimientos y una calidad apreciable, dependiendo como es natural, del material empleado, pues como ya se dijo el equipo que puede controlar con facilidad y precisión, regular la velocidad de rotura de la emulsión, producir un mezclado eficaz y a continuación efectuar una compactación más o menos inmediata.

Mezcla de Planta Fija

Las plantas fijas de tipo continuo o discontinuo

pueden ser utilizadas para estabilizaciones, si bien dado en ellas los mecanismos de ajuste y control son muy precisos, debe utilizarse cuando se requiera una alta calidad de las mezclas puestas en obra.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Esta premisa que aconsejaría la fabricación en planta fija no es muy normal, pues al tratar de aprovechar gravas naturales o suelos, es decir un componente mineral que no es de alta calidad ni en el más adecuado para exigirle resultados importantes, y que dentro de la pavimentación ira colocando en capas de base y sub base, parece que no se actúa consecuentemente, al fabricarlo con una gran precisión y por consiguiente con unos costos difíciles de justificar. En cualquier caso, e independientemente de esta consideración puede fabricarse con este tipo de equipo, siendo aplicable al proceso todo lo expuesto sobre el procedimiento al tratar en las mezclas densas en frío, e igualmente se presenta los mismos problemas a que da lugar el transporte para su puesta en obra, si bien ellos son menos críticos, habida cuenta la diferencia importante entre los porcentajes de agua de mezcla y los fluidos necesarios de compactación, por la presencia del alto contenido en finos normal en el material de las estabilizaciones. Como en el transporte del material en camiones evaporarán y perderán fluidos, una vez extendido el material, será necesario comprobar la humedad de la mezcla para proceder a su compactación en las condiciones adecuadas. Como puede reducirse, sino se pretende utilizar material resultante de la escarificación de la propia carretera, será necesario extraer de la misma y suministrarlo en la planta fija como otro material cualquiera, con todos los inconvenientes que ellos llevan consigo y que, salvo en contadas ocasiones, será justificable técnica o económicamente. Plantas Camineras (Mezclado y Tendido) o Estabilizadoras

Estas

plantas son muy apropiadas para la fabricación y extensión de estabilizaciones. La planta recibe la grava natural o suelo (componente mineral) en una tolva de recepción, desde la cual pasa al mezclador donde se le incorpora primero el agua de mezclado y después la emulsión, procediendo a continuación a su extensión simultáneamente con su movimiento.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Dado el automatismo con que cuenta la planta, resulta posible y normalmente fácil, acoplan los mecanismos de alimentación y dosificación de materiales a las propiedades o características de estos, e igualmente ajustar los correspondientes incorporación de emulsión y agua, tiempo de mezclado, etc. a las necesidades o conveniencias técnica. Por otra parte, permiten aprovechar al máximo las propiedades derivadas de las mejoras introducidas en la formulación de las emulsiones, de tal forma que, actuando convenientemente sobre los controles y mecanismos de la planta, resulta posible la fabricación y extensión simultánea y acelerar al máximo el paso de los compactadores, adelantando en consecuencia, la apertura al tránsito del tramo ejecutado, lo que en la práctica resulta normalmente de gran interés.

PUESTA A PUNTO DE LA FABRICACIÓN Como será indicado en repetidas ocasiones, la evaluación del laboratorio es una directriz respecto a proporciones de los componentes, cuyas cantidades definitivas deben ser ajustadas en obra, a la vista de las condiciones y posibilidades de la misma. Estas correcciones sugeridas diversas pautas dependiendo del sistema de fabricación empleado. a) Mezcla en Vía Cuando se utilice éste procedimiento deberán equilibrarse de una manera continua las siguientes variables: a) Volumen de materiales a mezclar (camellón). b) Relación de emulsión que se aplica al volumen de componente mineral. c) Velocidad que el equipo distribuidor del agua que mezclado y emulsión. Por medición directa del material acordonado (por extendido el material recuperado de la explanación si es el caso), y utilización del procedimiento

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL indicado (u otro cualquiera), para la determinación de la velocidad del distribuidor del ligante y agua, de forma que si alguna de las variables cambia durante el proceso, te ajuste en las otras dos al nuevo dato. La observación del material puesta en obra, es una guía muy práctica para catalogar la bondad de la obra que se va realizando y hacer los ajustes necesarios sobre la mezcla. Pudiera decirse que debe utilizarse lo ya realizado como sección de ensayo de la unidad, siendo de mucha importancia contar con personal experimentado. b) Mezcla en Planta Fija Como se exponen detalle al tratar de la fabricación de mezclas densas en frío deberán tratarse los siguientes aspectos:

•

Comparación de granulometrías del material.

•

Calibrado de alimentación.

•

Ajuste de fluidos, emulsión y tiempo de mezclado complementando éste control de los dosificadores (que normalmente son automáticos), con la realización de una sección de ensayo previo, te responda a la ejecución real de la obra.

COMPACTACIÓN. Se entiende por compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se busca

mejorar

artificialmente

las

características

de

resistencia,

compresibilidad y el comportamiento esfuerzo – deformación de los mismos. En general implica una reducción de los vacíos y, como consecuencia de ello, en el suelo ocurren cambios volumétricos de importancia ligados a la pérdida de aire, porque por lo común no se presenta expulsión de agua. Normalmente el esfuerzo de compactación le imparte al suelo un aumento de la resistencia al corte, un incremento en la densidad, una disminución de la contracción, una disminución de la permeabilidad y una disminución de la compresibilidad.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Cuando se aplica compactación a los suelos la relación entre la calidad de una capa de

suelo natural o de suelo estabilizado con el

nivel de

compactación alcanzado es bien conocida, la obtención de una densidad elevada es importante para alcanzar unas buenas resistencias mecánicas pero, sobre todo, la densidad alcanzada en el fondo de la capa tratada es fundamental de cara a obtener una buena resistencia de la base estabilizada. EI nivel de referencia habitual para la compactación de las capas “in situ” es la densidad máxima obtenida en el ensayo Proctor modificado, sin embargo, deben tenerse en cuenta las diferencias entre las densidades medias y las densidades del fondo de capa, que pueden ser significativas. La eficacia de la compactación que se puede lograr en obra depende, entre otros factores de:

 Naturaleza del suelo a compactar.  Elección adecuada del equipo: tipo, peso, presión de inflado de neumáticos, área de contacto, frecuencia de vibración, etc.  La energía específica de compactación (energía que se le entrega al suelo por unidad de volumen durante el proceso mecánico de que se trate).  Contenido de humedad del suelo.  Cantidad y espesor de las capas del terraplén.  Número de pasadas del equipo de compactación. Para realizar las operaciones de compactación puede emplearse un gran número de tipos de máquinas, pero las más frecuentes son los rodillos lisos, los

rodillos

vibratorios,

los

compactadores

de

neumáticos

y

los

compactadores de patas o de impactos. No todos estos equipos son siempre adecuados, por el contrario, para cada tipo de suelo y espesor de capa a estabilizar debe estudiarse un sistema (tipo de equipos, potencia, peso y numero de pasadas) idóneo de compactación mediante el correspondiente tramo de ensayo. Se tendrán en cuenta, como es lógico, otros factores como el costo y la disponibilidad de los equipos.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Los rodillos lisos, también denominados apisonadoras, actúan por el efecto del peso propio concentrado en la zona de contacto entre el cilindro metálico y el suelo. Suelen ser autopropulsadas, con dos cilindros de igual anchura (tipo tándem) o con tres cilindros (tipo triciclo). En función del peso pueden clasificarse en ligeros (2-6 ton.), pesados (10-16 ton.) y muy pesados (> 16 ton.) Este peso puede aumentarse normalmente cargando la máquina. EI factor que determina la eficacia de la compactación es la presión de contacto que viene dada por la carga total dividida entre la longitud de las generatrices de los cilindros, suele oscilar entre 10 y 100 Kg./m. Sin embargo, aún con cargas lineales altas, la eficacia de este tipo de compactadores es muy limitada y su uso cada día es menos frecuente siendo sustituidos por los rodillos vibratorios. Los rodillos vibratorios son los más utilizados por su versatilidad y eficacia. Pueden ir remolcados o bien ser autopropulsados. Existen numerosas configuraciones aunque las básicas son dos: •

Dos rodillos metálicos, lisos o con patas, con uno sólo o los dos rodillos vibratorios.

•

Mixtos articulados, con un eje tractor de dos neumáticos unido por articulación a un rodillo vibratorio, liso o con patas.

La vibración se obtiene por el giro de masas excéntricas. En función del peso y de la excentricidad se obtienen distintas frecuencias ( 600-4500 r.p.m.) y amplitudes de vibración. A mayor amplitud, mayor esfuerzo de compactación y cuanto mayor frecuencia, mayor eficacia en los suelos finos no cohesivos. Así por ejemplo, se usan frecuencias de 1000-2000 r.p.m. en suelos con gravas y arenas gruesas y de 2000-4000 r.p.m. en suelos con arenas muy finas y limos no plásticos. Otra característica importante es el peso por unidad de longitud de generatriz, especialmente en relación con la capa tratada como lo muestra

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Relación entre el Peso por Unidad de Longitud Generatriz y el Espesor de Capa más Adecuado

Tipo

de

rodillo Peso

por

unidad

de Espesor

de

vibratorio

longitud generatriz

mas adecuado

Rodillos ligeros

10 – 25 Kg/cm

10 – 15 cm

Rodillos medios

25 – 35 Kg/cm

15 – 25 cm

Rodillos pesados

35 – 50 Kg/cm

25 – 40 cm

Rodillos muy pesados

> 50 Kg/cm

40 - 60 cm

capa

En los suelos granulares limpios la vibración es particularmente eficaz por lo que pueden incrementarse los espesores anteriores. Por el contrario, la vibración es menos eficaz, en suelos arcillosos y no es aconsejable en suelos muy plásticos. Los compactadores de neumáticos pueden ser también remolcados o autopropulsados. Los remolcados suelen ser de gran peso (30 -150 ton.), con una o dos filas de neumáticos, y de difícil maniobra. Los autopropulsados, por el contrario, son muy maniobrables y polivalentes ya que se emplean en la compactación de todo tipo de unidades de obra en carreteras. EI peso puede variar normalmente entre 5 - 40 ton. y el número de neumáticos (7 a 9), se disponen de forma alternada de tal manera que cubran todo el ancho de compactación, como el mostrado en la fig.

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Rodillo de Neumático Autopropulsado

De cara a la compactación, el factor más importante es de la carga por rueda. En función de esta los compactadores de neumáticos se clasifican en: ligeros (< 3 ton./rueda), medios (3-6 ton./rueda) y pesados (> 6 ton./rueda). La forma de trabajo de los neumáticos combina la presión vertical con un ligero amasado que facilita el encaje de los granos finos en los huecos. Son muy adecuados en suelos arenosos no muy arcillosos, especialmente en combinación con los rodillos vibratorios. No son aconsejables en suelos con gravas muy gruesas ni en suelos muy arcillosos o muy húmedos. Otro aspecto importante es la presión de contacto que puede variar generalmente por medio de un compresor fijo. En las capas gruesas conviene empezar por presiones bajas (3-5 kg/cm2) de forma que el bulbo de presiones sea mayor y alcance mayor profundidad. La presión se va aumentando paulatinamente hasta alcanzar presiones altas (7-9 kg/cm2). Por último, los rodillos de patas o de impacto (tamping) que basan su efecto de compactación en la presión elevada ejercida al concentrar su peso en las pequeñas superficies de las patas unida a un efecto de amasado y de impacto dinámico por la forma de las patas. Aunque pueden ir montados en compactadores mixtos, los más eficaces están constituidos por dos rodillos de gran diámetro (1-3 m.) con protuberancias (patas) de diversas formas: Troncocónicas, Segmentadas, Paralelepípedos, etc. Suelen ser equipos ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL pesados (20-50 ton. sin lastre) dotados también de una hoja de buldócer, que trasmiten una gran presión de contacto (20- 120 kg/cm2). Los rodillos de impacto están especialmente indicados en terrenos cohesivos, pero no deben estar muy húmedos. También están indicados en suelos con elementos gruesos que requieran trituración y homogeneización granulométrica. Cuando se efectué una operación

de reajuste o nivelación de la capa

estabilizada resulta conveniente efectuar la compactación en dos fases. Una parcial o inicial que se realiza inmediatamente después del mezclado. Con ella se busca una densidad del orden del 85-95% de la densidad final en toda la superficie de la capa para que sirva de apoyo homogénea a los equipos de nivelación. Después de la nivelación se completa la compactación con la segunda fase o fase final hasta alcanzar los niveles de compactación exigidos. Hay que reiterar la conveniencia de realizar tramos de ensayo en todas las obras para definir lo más preciso posible la forma de compactación: Equipo y pasadas mínimas. Además, los tramos de ensayo permiten poner de manifiesto la influencia del contenido de agua, evaluar la eficacia del mezclado. Como recomendación se presenta las siguientes tablas en la cual se podría escoger el equipo más apropiado de compactación dependiendo el tipo de suelo.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Selección del Tipo de Maquina en Función del Tipo de Suelo Según la Clasificación AASHTO A-1-

A-1-

A-

A-2- A-2- A-2-

A-2-

A-

A-

A-

A-

a

b

3

4

5

6

7

4

5

6

7

1

2

2

1

1

1

2

2

3

3

4

2

2

2

1

1

1

1

2

2

2

3

5

5

5

4

4

3

2

2

1

1

1

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2

1

2

2

2

4

4

4

4

4

1

1

1

1

1

3

4

3

3

5

5

Rodillo Liso Rodillo Neumático Rodillo Pata de Cabra Pisón de Impacto Rodillo vibratorio

Clasificación del comportamiento del equipo: 1- Excelente 2- Bueno 3-Regular 4-Deficiente 5-Inadecuado

NIVELACION EI objetivo de esta operación es conformar la capa estabilizada o el pavimento con la geometría requerida. En este tipo de pavimentación el perfilado se efectúa preferentemente mediante eliminación de material, es decir, que se evita el procedimiento de compensar las partes bajas aportando material de las zonas altas; esto se debe tener en cuenta durante el proceso de extensión del suelo (pre-nivelación) con el objetivo

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL de que, tras las distintas operaciones que componen la estabilización, se produzca un sobre espesor de capa ( en torno al 10-15 % del espesor total) que será eliminado en la operación de nivelación final. La nivelación final se realizará de forma rápida e inmediatamente después de la compactación parcial, respetando siempre el periodo de manejabilidad de la mezcla. Los equipos más adecuados para esta nivelación son las motoniveladoras y auto grades guiadas electrónicamente por hilos o por láser. Los autos grades permiten además la puesta en cordón del material sobrante o su carga directa sobre camión. Los rendimientos que se pueden obtener con estos equipos varían desde los 4000-5000 m para una jornada de 8 horas, con una motoniveladora, y de 12000-15000 m2 con los autos grades guiadas con hilo. Con estos equipos se puede ser mucho más exigente en cuanto a las diferencias entre los perfiles teóricos y los reales obtenidos. Al comprobar este espesor pueden darse los casos siguientes:  El espesor de capa es superior al establecido en proyecto; pero se concederá necesario reducir el espesor de capa, se procede a recortar la zona afectada y posteriormente a su recompactación.  El espesor de capa es inferior al establecido en proyecto; en este caso será necesario escarificar la zona afectada para lograr la trabazón con el material a añadir evitando soluciones de continuidad y seguidamente se aumenta y compactas dicha zona.

Por lo demás, el proceso de compactación debe seguir las reglas y prescripciones clásicas sin ninguna adición especial.

Riegos (liga, sellado, de negro, antipolvo)

El riego consiste en la distribución-rociado- uniforme de la emulsión asfáltica de manera tal que el mismo sea uniforme. Estos riegos no requieren la utilización de agregados.

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La forma más común de efectuar el riego de la emulsión asfáltica es utilizando un camión regador. Este regador debe estar provisto con una bomba para obtener un riego uniforme.

Riego de liga:

Es la aplicación de la emulsión asfáltica sobre un pavimento ya existente y se utiliza para obtener una buena adherencia con la nueva capa asfáltica a construir.

La emulsión comúnmente usada en nuestro país para este trabajo es la emulsión catiónica de corte rápido. En algunos casos se utilizan emulsiones medias. El objetivo es lograr una capa fina y uniforme de emulsión la cual liberará el asfalto luego de romper.

Generalmente la nueva carpeta asfáltica se aplicará 30 minutos después de distribuida la emulsión.

Es importante determinar la cantidad de emulsión a aplicar de acuerdo con el estado de la carpeta existente. Esta cantidad será la suficiente para lograr una adecuada adherencia entre las capas asfálticas evitando los excesos

que

podrían

provocar

exudación

de

asfalto.

Si el clima es frío o se espera lluvia no es aconsejable realizar un riego de liga. De ser posible se evitará el transito sobre la superficie regada, especialmente si la emulsión no rompió ya que podría ser peligroso. De no ser posible evitar el transito este debe circular a menos de 30 Km/hora. Este proceso también es esencial como parte de un trabajo de bacheo. Una variante interesante y muy común en otros países es la modificación de la emulsión con látex. Esto permite obtener una mejor adherencia entre las carpetas asfálticas, obtener una película asfáltica totalmente

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL impermeable que tampoco permite el paso de cationes a través de ella (motivo de la aparición de ampollas en la superficie).

Así mismo podemos hablar de diferentes tipos de riego.

Riego de Curado: Este riego se aplica sobre un estabilizado con cemento o cal para evitar una

evaporación

excesiva

y

con

esto

facilitar

el

fraguado.

La norma IRAM 6691 recomienda la utilización de emulsiones de corte rápida para esta tarea. Nuestra experiencia nos permite recomendarle la utilización de emulsiones media.

Riego de Negro Este riego permite que el pavimento adquiera un color negro uniforme en toda su superficie, fijando cualquier material suelto (polvo) y sellando pequeñas fisuras. Aunque la norma IRAM 6691 recomienda la utilización de emulsiones rápidas, en casos de superficies con mucho polvo se puede utilizar emulsión super estable. En algunos casos se diluye la emulsión asfáltica. Ver Recomendaciones de USO

Riego Antipolvo:

Se realiza en caminos de tierra para fijar el material suelto de su superficie. El objetivo final es obtener una película delgada de asfalto a partir de riegos sucesivos efectuados con emulsión muy diluida. En caminos de tierra, un automóvil produce 560 toneladas de polvo por Km. al año. Además, en estos caminos la tasa de accidentes es dos veces mayor que en otras calzadas.

Siguiendo al Ing. Páramo y colaboradores del IMAE vemos que el polvo se debe a la presencia de material fino no cohesionado en la superficie del camino y a la velocidad de los automóviles. Generalmente es difícil ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL controlar la velocidad de los vehículos y la utilización de lomas de burro puede ser incómodo. Por lo tanto, resulta necesario cohesionar el material suelto.

Para ello se presenta la alternativa de regar con emulsión asfáltica diluida. Como a medida que el proceso avanza disminuye la frecuencia de riego, finalmente el proceso resulta más económico que regar todos los días – en

verano

2

veces

o

más-

únicamente

con

agua.

Otra alternativa para los caminos de tierra se presenta en la página dedicada a los estabilizados con emulsión asfáltica.

ASFALTOS MODIFICADOS

En lo que concierne al aspecto histórico de la modificación de ligantes, la idea de modificar asfalto se remonta a 1960 en Italia, Francia y Alemania, donde se llevaron a cabo los primeros proyectos de prueba. En esta época en Estados Unidos también surgió la inquietud llevándose a cabo los primeros proyectos de construcción en 1960. En Italia se construyeron más de 1000 Km. de carreteras con este tipo de asfalto, poniendo capas de rodamiento con asfaltos modificados ya sea base seca o látex. Para llevar a cabo la modificación de asfalto, se debe conocer la compatibilidad de este con el modificador para que coexistan como sistema, es decir debe ser miscible, lo que indica una mezcla monofásica. La inmiscibilidad se traduce en la aparición de una segunda fase. Un polímero es compatible con el asfalto cuando la heterogeneidad de la mezcla no se puede apreciar por un examen visual. Los asfaltos más ricos en fracciones aromáticas y resinas serán los más compatibles, ya que estas fracciones son las que permiten que el polímero se disuelva. Los asfaltos menos compatibles son los más ricos en asfaltenos y saturados. El comportamiento del asfalto depende básicamente de tres factores:  Temperatura ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL  Tiempo de carga  Envejecimiento

A altas temperaturas y bajo cargas sostenidas, el asfalto se comporta como un líquido viscoso, es una mezcla plástica la cual provoca ahuellamiento. A bajas temperaturas y bajo cargas rápidas se vuelve frágil, ocasionando grietas transversales y agrietamiento térmico. Definición Un asfalto modificado es un asfalto al que se le adiciono un agente que modifica sus características iniciales, las cuales pueden ser entre otras, la viscosidad, dureza, elasticidad, etc., con lo que se logra facultar al concreto asfáltico con características necesarias para resistir los esfuerzos, los agentes climáticos, y las condiciones de trabajo que propician su desgaste, el cual puede ser prematuro. Más adelante se especificarán las características que se modifican del asfalto y el objetivo que se persigue con esto. Los agentes modificadores que se emplean son polímeros, látex y hule molido.

ASFALTOS TIPO MC

Más conocido como ASFALTO LÍQUIDO DE CURADO MEDIO es un derivado del Petróleo constituido por mezcla de cemento asfaltico y solventes de hidrocarbonados de diferentes rangos de destilación que le imparten a los asfaltos diluidos sus distintos tiempos de corte o curado, son de color negro, se trata de productos líquidos a temperatura ambiente y que se aplican en frio. Asfalto cuyo fluidificante es kerosene, se designan con las letras MC (Mediun Curing) seguidas con el número correspondiente a la viscosidad cinemática que tienen los asfaltos MC. Como se muestra en el siguiente cuadro

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Asfaltos rebajados de fraguado medio, son cementos asfálticos rebajados o diluidos a una mayor fluidez mezclándolos con destilados del tipo kerosene o el aceite diesel ligero que se evapora a una velocidad relativamente baja. Los productos de fraguado medio tienen buenas propiedades humectantes que permiten el revestimiento satisfactorio de los agregados en forma de polvos de graduación fina. PROPIEDADES Consiste en un asfalto diluido en solventes, de uso en frío. La consistencia de este producto permite riegos homogéneos sobre la superficie a aplicar.

APLICACION Se utiliza principalmente como imprimante en bases estabilizadas antes de colocar un pavimento asfáltico. También puede utilizarse como riego matapolvo. RENDIMIENTOS Dependiendo las características de la base estabilizada a imprimar se utiliza en dosificaciones entre 0,8 y 1,2 lts/m2 PROCESO DE FABRICACION El cemento asfaltico se mezcla con un fluidificante volátil que puede ser bencina, kerosene, aceite o agua con emulsificador con el propósito de dar al asfalto la

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL viscosidad necesaria para poderlo mezclar y trabajar con los áridos a baja temperatura. Una vez elaborada la mezcla, los fluidificantes se evaporan, dejando el cemento asfáltico que envuelve y cohesiona las partículas de agregado.

USOS Y APLICACIONES. USOS  Imprimaciones de suelos.  Lechados Asfalticos.  Riego de Liga.  Tratamientos Superficiales.  Micro pavimentos y estabilización de suelos. APLICACIONES Aplicaciones del asfalto en la construcción de carreteras. a) Riegos asfalticos.- Riego superficial.- El riego superficial consiste en la imprimación de MC-30 sobre un terreno compactado de tierra.- Riego por penetración.- En los riegos de penetración, es cuando se hace una segunda imprimación deMC-30, donde hay que esperar un día y tiene que ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL tener un rango de penetración de 3 a 5 mm.- Riego asfaltico.- El riego asfaltico son las imprimaciones del riego superficial y de penetración.Riego de Sello.- Es donde se compacta el terreno de tierra se coloca el MC-30 y encima se coloca grava, y MC-250 completando una tercera capa- Riegos de impregnación.- Son los para tratamientos reforzados que también son conocidos como impregnaciones reforzadas.- Macadán Asfaltico.- Capa de rodadura formada por una sucesión de capas de mezcla asfáltica con materiales pétreos de diferentes granulometrías, colocando las de mayor granulometría abajo, y arriba la de menor granulometría. Luego se procede a la compactación con rodos y camiones. b) Aglomerados asfalticos para pavimentación en general.- consiste, en la aplicación superficial de mezclas fluidas de pequeños espesores (3 a 20 mm) compuestas de material pétreo seleccionado, que es regada en el piso y luego compactada. c) Aglomerados asfalticos en caliente para pavimentación.- Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 150 grados centígrados, según la viscosidad del ligante, se calientan también los agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar en contacto con ellos. La puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en caso contrario, estos materiales no pueden extenderse y menos aún compactarse adecuadamente. d) Aglomerados asfalticos en frio para pavimentación.- El ligante suele ser una emulsión asfáltica (debido a que se sigue utilizando en algunos lugares los asfaltos fluidificados), y la puesta en obra se realiza a temperatura ambiente.

e) Aplicación del asfalto en obras Hidráulicas.- Se utilizan en revestimientos de canales, torrentes, lagos, revestimientos de presas, escollera u depósitos para aguas industriales y sistemas de tratado de residuos. f) Funciones de los revestimientos asfalticos.- Las funciones de los revestimientos asfalticos son:-Proteger el hormigón del desgaste prematuro por derramamiento.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL PROCESO DE FABRICACION El cemento asfaltico se mezcla con un fluidificante volátil que puede ser bencina, kerosene, aceite o agua con emulsificador con el propósito de dar al asfalto la viscosidad necesaria para poderlo mezclar y trabajar con los áridos a baja temperatura. Una vez elaborada la mezcla, los fluidificantes se evaporan, dejando el cemento asfáltico que envuelve y cohesiona las partículas de agregado. ESPECIFICACIONES DE CALIDAD PARA LOS ASFALTOS MC Según la norma los asfaltos diluidos no deben formar espuma cuando se calientan a la temperatura de aplicación. Como nos muestra la tabla.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL ENSAYOS NORMALIZADOS DE CALIDAD DE LOS ASFALTOS MC: Peso Específico. Aunque no se especifica normalmente, es deseable conocer el peso específico de los asfaltos fluidificados empleados. Este conocimiento puede servir para hacer las correcciones de volumen cuando se miden volúmenes a temperaturas elevadas. El procedimiento de ensayo es el mismo para los Cementos Asfálticos

la

diferencia es que se coloca en el picnómetro solo ¾ de la muestra a estudiar. Destilación. Este ensayo se emplea para determinar las proporciones relativas de betún asfáltico y disolventes presentes en el asfalto fluidificado. También se emplea para medir las cantidades de disolvente que destilan a diversas temperaturas, que indican las características de evaporación del disolvente. Viscosidad Saybolt-Furol. La finalidad del ensayo es determinar el estado de fluidez de los asfaltos a las temperaturas que se emplean durante su aplicación.. Punto de Inflamación. En asfaltos líquidos la determinación del punto de inflamación tiene su importancia, por ser materiales muy inflamables a temperaturas relativamente bajas, por lo tanto se hace necesario adoptar precauciones para su manipulación. El punto de inflamación no debe ser confundido con el punto de combustión o punto de llama, el cual es la temperatura más baja que se lee en el termómetro cuando aparece la combustión total de la superficie del material asfáltico durante 5 segundos o más. El aparato se modifica para hacer posible el calentamiento indirecto del asfalto fluidificado Los asfaltos tipo MC serán ensayados con la copa ó vaso abierto de Cleveland. A diferencia del ensayo para cementos asfálticos la copa debe ser de vidrio y no de metal (bronce), además se calienta en un baño de agua y no con llama directa.

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Ensayos sobre el residuo de Destilación. Normalmente se determinan la penetración, solubilidad y ductilidad del asfalto residuo del ensayo de destilación. Los procedimientos materiales y equipos necesarios para cada ensayo son los mismos para los cementos asfálticos. ASFALTO TIPO RC Hola también llamado ASFALTO LIQUIDO DE CURADO RAPIDO (RC) , es una mezcla de ASFALTO DE PENETRACION con un destilado de petróleo muy volátil, del tipo de gasolina, que imparten a los asfaltos diluidos sus distintos tiempos de corte o curado. Se trata de productos líquidos a temperatura ambiente y que se aplican en frio. El número de 250 asociados con el nombre indica la viscosidad cinemática permisible en cst a 60°C (144°F), la viscosidad del producto depende del tipo de ASFALTO DE PENETRACION, de la volatilidad del solvente y de la proporción de los componentes. Características: El ASFALTO RC-250 es una mezcla de ASFALTO DE PENETRACIÓN con un destilado de petróleo muy volátil, del tipo de la gasolina, por lo cual el producto se clasifica como Asfalto de Curado Rápido. El número 250 asociado con el nombre indica la viscosidad cinemática permisible en cst a 60°C (144°F). La viscosidad del producto depende del tipo de ASFALTO DE PENETRACIÓN, de la volatilidad del solvente y de la proporción de los componentes. Son recomendados con demostrados y excelentes resultados.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Forma de uso 

Preparación de mezcla asfáltica para pavimentación en frio (Asfalto en frio).



Riego de imprimación (Sellado para la construcción de carreteras).



Riego de adherencia.



Preparación de carpeta asfáltica en frio.



Riego de liga.



Estabilización de suelos para bases y sub bases.



Lechadas asfálticas.



Tratamiento superficial.



Micro pavimentos y estabilización de suelos.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL DESCRIPCIÓN MODO DE USO – APLICACIONES: 

Se utiliza básicamente para hacer mezcla en frío, ya sea en sitio, en cancha o en planta.



El agregado pétreo no puede tener una humedad superior al 1,5% al ser mezclado con este producto.



Dependiendo de la banda granulométrica que se utiliza, las dosificaciones verían entre el 4% y 6% en peso referido al agregado pétreo.



Se utiliza como pegamento de pisos parquet, vinílicos.



Se le vierte en juntas de construcción de losas de concreto.



En la fabricación de tejas artificiales en fieltros para la impermeabilización de techados y cimentaciones, para la protección de tuberías, tanques y estructuras metálicas contra la corrosión.



Viene listo para aplicar.



Fuertemente adherente a cualquier superficie.



Es elástico y resiste a las dilataciones en obras a la intemperie.



Muy económico por su gran rendimiento y fácil de aplicar.



Se utiliza para hacer morteros de asfalto arena para sellar juntas.

PRESENTACIÓN DEL PRODUCTO 

venta de asfalto liquido rc-250 en cilindro de 55 Galones.



Venta de asfalto rc 250 en balde de 5 Galones.



Venta de asfalto rc-250 en envase de 1 Galón.

CARPETA ASFALTICA - LIGANTES ASFÁLTICOS Los asfaltos utilizados en la pavimentación de carreteras son productos que provienen de la destilación del petróleo crudo. El Cemento Asfáltico (C.A.) (Nombre técnico en nuestro medio, es de consistencia sólida a temperatura ambiente y para poder utilizarlo en pavimentación deberá encontrarse en estado líquido. Existen tres formas de licuificar el cemento asfáltico: A. Derritiéndolo ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL B. Fluidificándolo C. Emulsionándolo a. Para derretir el C.A. y mezclarlo con los agregados se necesitan plantas asfálticas sofisticadas cuya utilización se justifica únicamente para grandes volúmenes. Mezcla Asfáltica en Caliente = C.A. +

Agregados

(140°C)

(140°C)

(140°C)

Las temperaturas de producción deberán ser de 140°C en promedio. El gasto y servidumbre del calentamiento del C.A. es un despilfarro desde el punto de vista económico y energético. b. Para fluidificar el C.A. se le deberá adicionar un solvente de petróleo como la gasolina o el kerosene, obteniendo un asfalto rebajado (Cut Back) cuya consistencia es semi-líquida a temperatura ambiente. En la producción de mezcla asfáltica en frío es necesario calentar el asfalto rebajado (RC-250) a 60°C como mínimo y los agregados a utilizarse deberán encontrarse completamente secos. Mezcla Asfáltica en Frío = Solventes de Petróleo +

Agregados +

Agregados Secos

.

El destino final de los solventes del rebajado (hasta 25% de su volumen) es la evaporación, perdiéndose energía, dinero y lo que es peor aún, contaminando enormemente el medio ambiente y afectando directamente la capa de ozono de nuestra atmósfera. c. La Emulsión Asfáltica es producida rompiendo el C.A. en minúsculas partículas y dispersándolo en agua por medio de un emulsificante. La emulsión asfáltica es líquida a temperatura ambiente. La producción de mezcla asfáltica con emulsión se realiza a temperatura ambiente y los agregados pueden encontrarse húmedos.

Emulsión Asfáltica = C.A. + Emulsificante +

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Agua

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL El destino final del agua es la evaporación, la cual continuará con su ciclo hidrológico natural sin ningún tipo de contaminación. El emulsificante es un compuesto químico orgánico fabricado en base a aminas grasas animal o vegetal que se comporta además como mejorador de adherencia, favoreciendo las propiedades del C.A.

Mezcla Asfáltica = (Emulsión Asfáltica) +

Agregados +

H2O

Con Emulsión =

(C.A. + Emulsificante + H2O) + Agregados +

H2O

Mezcla Final =>

C.A. +

Agregados

Emulsificante + (Mejorador de Adherencia)

Sea cual fuera la forma de licuificar el C.A. para la producción de mezcla con agregados, siempre quedará finalmente sobre la superficie el C.A. y el agregado y solamente en el caso de mezclas con emulsión asfáltica quedará además el mejorador de adherencia, el cual aumentará el tiempo de vida del pavimento asfáltico. VENTA DE ASFALTO RC 250 A nivel nacional, asfalto liquido envasado y sellado, asfalto RC-250 puesto en obra, El Asfalto Líquido RC-250 es una mezcla multicomponente de hidrocarburos derivados del petróleo. Asfalto RC-250 para la construccion y mantenimiento de carreteras, venta de asfalto rc250 calidad y garantía en Lima – Perú

Especificaciones RC 250

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL TEMPERATURA DEL ASFALTO RC 250 Para pavimentación asfáltica debe ser entre 120° a 160° ASFALTOS LÍQUIDOS Los asfaltos líquidos se producen diluyendo un cemento asfáltico con un solvente derivado del petróleo o con agua ( mediante la inclusión de un emulsificante ). Los asfaltos líquidos permiten el mezclado con los agregados sin necesidad de recurrir al calentamiento, reduciéndose así los costos de producción, transporte y colocación de las mezclas. El endurecimiento de la mezcla ocurre al evaporarse o separarse el solvente del asfalto. Si el solvente utilizado es un derivado del petróleo, se obtiene un asfalto líquido tipo “Cutback”. Si en cambio, se utiliza agua más emulsificante, se obtiene una Emulsión Asfáltica. Asfalto Líquido “Cutback” Si el solvente utilizado es muy volátil (Nafta o Gasolina) se obtendrá un Asfalto Líquido de endurecimiento rápido (RC). Si el solvente es de volatilidad intermedia (Kerosene) se obtendrá un Asfalto Líquido Intermedio (MC). Finalmente, si el solvente es poco volátil (un destilado pesado), el producto será un Asfalto Líquido de endurecimiento lento (SC). Según la cantidad de solvente variará la viscosidad del producto, clasificándose en diferentes grados ( 30, 70, 250, 800 y 3,000).

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Especificaciones para el diseño de mezclas: En el sistema, se clasifican a los diferentes tipos de mezclas asfálticas en base a criterios y valores del comportamiento real, tomando en cuenta las diferentes variaciones de temperatura, humedad, volúmenes de tránsito e intensidad de las cargas esperadas. Asimismo, se emplean los principios básicos de comportamiento de los asfaltos, reconociendo que éstos dependen de la temperatura y tiempo de cargas. A altas temperaturas (climas cálidos) y cargas sostenidas (camiones a baja velocidad) el asfalto se comporta como un líquido viscoso y fluye quedando expuesto a deformación permanente. A bajas temperaturas (próxima a la congelación) o corto tiempo de carga (camiones a alta velocidad) el asfalto se comporta como un sólido elástico y por lo tanto propenso a agrietamientos. Tabla. Especificación para Asfalto Líquido de Curado Rápido (RC)

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL NOTA:

Como

alternativa

podría

usarse

la

viscosidad

Saybolt-Furol,

correspondientes a los valores que se indican en la presente tabla a las temperaturas indicadas para los distintos grados. Tabla. Especificación para Asfalto Líquido de Curado Lento (SC)

NOTA:

Como

alternativa

podría

usarse

la

viscosidad

Saybolt-Furol,

correspondientes a los valores que se indican en la presente tabla a las temperaturas indicadas para los distintos grados.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL ASFALTO CON CAUCHO RECICLADO DE LLANTAS, SU APLICACION Y COMPARACIÓN

TÉCNICO-ECONÓMICO

CON

LOS

ASFALTOS

CONVENCIONALES

ANTECEDENTES Nacional: Marín Hernández, Alberto. (2008) con la tesis titulada: “Asfaltos modificados y pruebas de laboratorio para caracterizarlos”, para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, en la ciudad de Lima – Perú, concluye lo siguiente: “Aquí, se dieron a conocer los materiales que se pueden usar, para modificar los asfaltos convencionales. Como se hizo notar, estos materiales nombrados, logran un cambio significativo en el comportamiento mecánico de las mezclas asfálticas. El uso de cualquiera de estos depende en gran medida del juicio del proyectista, el cual debe basarse en un criterio objetivo, desde la perspectiva técnica.”

Internacional: Rodríguez Valdivia, Fernando Andrés. (2010) con la tesis titulada: “Análisis de pavimento asfaltico modificado”, para obtener el título de Ingeniero Civil,

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Universidad Austral de Chile, en la ciudad de Valdivia – Chile, concluye lo siguiente: “Al analizar los resultados obtenidos de estabilidad y fluencia queda demostrado que las mezclas asfálticas elaboradas con asfaltos modificados posee un mejor comportamiento que las mezclas elaboradas con asfalto convencional, tal como se esperaba, ya que la finalidad de modificar los asfalto es mejorar sus propiedades.”

RAZONES PARA USAR MODIFICADORES DE ASFALTOS

DEFORMACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA Una diferencia entre una carpeta rígida, carpetas de concreto hidráulico, y una carpeta flexible, es la forma en que cada una de ellas absorbe y transmite las cargas a las capas subyacentes del pavimento. Pues es sabido que una carpeta rígida absorbe las cargas de manera distribuida, debido a su carácter de material rígido, propiedad con la que no cuenta una carpeta de asfalto, pues debido a su naturaleza, una carpeta asfáltica recibe la carga de forma directa, se deforma y la transmite en forma distribuida a la capa inferior. se muestra, de forma esquemática, del lado izquierdo la deformación que presenta una carpeta

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL asfáltica, mientras que en el lado derecho la carpeta rígida no presenta deformación.

Deformación de la Carpeta Asfáltica

Aplicada la carga, o si es demasiado rígido este fenómeno ocasionará fracturas permanentes en la superficie de rodamiento. La deformación permanente se produce en el pavimento flexible cuando se acumula deformación plástica, con cargas repetidas a altas temperaturas comprendidas entre 40°C y 65°C, (mayores al punto de reblandecimiento del asfalto), como se mencionó anteriormente es favorecida por cargas altas y periodos lentos o prolongados de su aplicación. Los factores que favorecen a la aparición de la deformación permanente son las altas presiones de inflado de las llantas de los vehículos, aunque esto no depende del proyectista; un alto o bajo contenido de asfalto en la mezcla; el uso de agregados de forma alargada y redonda, además de la afinidad del pétreo a la humedad.

FALLAS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES Se tiene perfectamente bien establecido, que las vías terrestres se proyectan y se construyen, para que estén en servicio por un determinado número de años como mínimo, a este periodo se le conoce como horizonte de proyecto o vida útil de la obra. Al concluir este periodo de tiempo, los caminos se abandonan, se rescatan o se reconstruyen con objeto de aumentar su servicio por más tiempo, que es en general lo que sucede.

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 Roderas: Son deformaciones longitudinales que se presentan en la superficie de rodamiento, en la zona de mayor incidencia de las ruedas de los vehículos: Si son menores a 1 cm, se debe a una deformación de la carpeta asfáltica; pero si son mayores se deben a una insuficiencia en la base o a que esta no es de la calidad adecuada.

 Superficie de Rodamiento Lisa: Este defecto se debe a un exceso de asfalto en el riego de liga, en la mezcla asfáltica o en el riego de sello. El exceso de asfalto por acción del tránsito se bombea hacia la superficie de rodamiento, provocando así su aislamiento pero aún de esta manera se puede tener una capa de asfalto de 1 o 2 mm en forma de nata, esto es muy peligroso, pues los vehículos derrapan con facilidad.  Desintegración de la Carpeta: Se presenta en carpetas asfálticas antiguas por oxidación del asfalto, o en carpetas relativamente recientes con escaso contenido de asfalto; se da también en carpetas elaboradas con material pétreo deleznable.  Grietas Longitudinales a la Orilla de la Carpeta: Este problema se presenta en las terracerías, ya sea por contracciones que ocurran en esta o por estar construidas sobre terrenos blandos; también puede deberse a que los automóviles se acercan demasiado a la orilla cuando la carpeta asfáltica se extiende sobre toda la corona, en cuyo caso no existe un confinamiento lateral adecuado. De igual manera, estas grietas ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL aparecen cuando las ampliaciones no se realizan en forma adecuada, Pues se utilizan materiales sin compactación o sin anclaje adecuado; con el tiempo, en ocasiones corto, estas grietas surgen en la superficie de rodamiento y se propagan hacia el centro.

 Presentación de Calaveras: Las calaveras son huecos que se presentan en la superficie de rodamiento, llegando a ser muy numerosos; su tamaño no es mayor de15 cm. Se deben a una calidad insuficiente en la base, a carpetas con un contenido de asfalto menor que el óptimo, o por colocar una carpeta nueva sobre otra agrietada o con calaveras, lo que se refleja en la carpeta nueva.

 Baches: Se deben a la desintegración de las carpetas y de la base por la mala calidad de los materiales inferiores, incluidas las terracerías con alto contenido de agua. Ocurren también por la presencia de grietas y calaveras que no se trataron en forma adecuada y oportuna.

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 Agrietamientos es Forma de Piel de Cocodrilo o Mapeo: Se debe a una carpeta de mala calidad o colocada sobre una base con rebote; en caso de que la carpeta se haya elaborado con concreto asfáltico, esta falla resulta de que la base no se rigidizó correctamente. Así mismo aparece en carpetas con asfalto oxidado.  Corrimiento de la Carpeta Asfáltica: Ocurre cuando la mezcla es de baja estabilidad, ya sea por usarse exceso de asfalto o por usarse un asfalto blando en zonas de alta temperatura; se presenta también en el carril de subida en tramos de pendiente marcada y en curvas, donde los esfuerzos de tracción de los vehículos son muy grandes.  Deformaciones de las Superficies de Rodamiento del Orden de 5 cm: Son ocasionados por la mala calidad de la base o por la insuficiencia en el espesor del pavimento. PROCESOS DE MODIFICACIÓN DEL ASFALTO

El CRLL puede ser incorporado en las mezclas asfálticas por medio de dos métodos diferentes denominados proceso húmedo y proceso seco.

Proceso por Vía Seca.

El proceso seco es cualquier método donde el CRLL es adicionado directamente a la mezcla asfáltica caliente, siendo usualmente mezclado con los agregados antes de adicionar el cemento asfáltico.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Este proceso se lleva a cabo cuando se quiere usar el CRLL como un agregado en la mezcla asfáltica, por lo general, como un sustituto de una pequeña parte del agregado fino, el cual puede estar entre el 1 y 3 % del peso total de los agregados en la mezcla. A diferencia del proceso húmedo, este proceso no requiere un equipo especial, solo un sistema de alimentación que proporcione la cantidad adecuada de CRLL y que sea suministrada en el momento indicado para que se mezcle con los agregados cuando estos alcancen cierta temperatura y antes de que el ligante sea adicionado. Las dos tecnologías más comunes en estados unidos para el uso del CRLL por la vía seca son la tecnología PlusRide, la tecnología Genérica o sistema TAK y otra tecnología muy popular es la que emplea granulometrías convencionales, la cual fue desarrollada en España y es actualmente usada en muchos países.

Proceso por vía húmeda.

En el proceso húmedo, el CRLL es mezclado con el cemento asfáltico para producir una mezcla modificada asfalto-caucho que es usada de la misma manera que un ligante modificado. El cemento asfáltico que ha sido modificado con CRLL es llamado AMC y es el resultado de la interacción del CRLL con el ligante. Cuando el cemento asfáltico y CRLL son mezclados, el caucho interacciona hinchándose y ablandándose por la absorción de aceites aromáticos, siendo necesaria la utilización de de un catalizador compatibilizante para darle un pretratamiento al caucho mejorando la estabilidad de la mezcla. El grado de modificación del ligante depende de muchos factores entre los cuales se encuentran el tamaño, textura y proporción del CRLL, tipo del cemento asfáltico, tiempo y temperatura de mezclado, grado de agitación mecánica durante la mezcla, el componente aromático del cemento asfáltico y el uso de otros aditivos. Entre más usadas en el proceso húmedo están: el mezclado por bachadas o tecnología McDonald, mezclado continuo y mezclado terminal.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL CAUCHO RECICLADO DE LLANTA (CRLL)

Es la industria de las llantas la que emplea más polibutadieno (caucho sintético); sólo el 23% de la producción mundial se utiliza en otros productos. En las llantas, especialmente en la banda de rodadura, el polibutadieno tiene un lugar importante, ya que provee alta resistencia al desgaste y menos resistencia a la rodada que cualquier otro elastómero. Su principal inconveniente se presenta cuando el piso está mojado. Para eliminar este obstáculo, se suele mezclar el polibutadieno con SBR (Hule butadienoestireno) o con hule natural en cantidades variables dependiendo de la aplicación. Así por ejemplo, las llantas de los automóviles de pasajeros se fabrican con una mezcla de butadieno con SBR, mientras que las llantas de los camiones por lo general están constituidas por mezclas de polibutadieno con hule natural.4 El CRLL es obtenido de las llantas en desuso de los automotores, las cuales de otra manera, no tendrían un destino diferente al de los sitios dispuestos como rellenos municipales o simplemente basureros a cielo abierto, cumpliendo un importante y peligroso papel en la creciente contaminación ambiental que nos afecta actualmente. Existen industrias especializadas en el reciclaje de caucho, como por ejemplo aquellas que fabrican pavimentos anti-caídas de caucho reciclado. Estas empresas de reciclaje separan los elementos que componen el neumático: el caucho vulcanizado, el acero y las fibras. Los céspedes artificiales, los pavimentos deportivos, las pistas de atletismo y el aislamiento acústico, son algunos usos que se han dado al caucho reciclado5 Esto se debe a que aproximadamente el 70% de las llantas son incineradas como combustible en hornos de producción panelera y de cemento entre otros, afectando el medio ambiente y la salud pública a causa de las emisiones de contaminantes carcinogénicos y muta génicos como lo son los compuestos orgánicos volátiles (COV‟s) y los hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAP‟s), además de otros elementos que causan afecciones al sistema respiratorio y circulatorio.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Por otra parte, si se opta por almacenar las llantas viejas, aparte de la contaminación visual que estas generan, también se observan múltiples inconvenientes como la proliferación de roedores o insectos; dentro de los que se encuentra el mosquito transmisor del dengue y la encefalitis, cuya tasa de reproducción se ha estimado que es 4.000 veces mayor en el agua estancada de una llanta que en la naturaleza misma. A. Composición química de las llantas. La llanta está compuesta principalmente de tres productos: caucho (natural y sintético), un encordado de acero y fibra textil. A su vez, el caucho usado en la fabricación de neumáticos está compuesto por un grupo de polímeros (compuestos químicos de elevado peso molecular) entre los que se cuentan el polisopreno sintético, el polibutadieno y el más común que es el estireno-butadieno, todos basados en hidrocarburos. Ver tabla1

Se agregan además, otros materiales al caucho para mejorar sus propiedades, tales como: suavizantes, que mejoran el manejo del caucho antes de la vulcanización; óxido de Zinc y de Magnesio, comúnmente denominados activadores, que son mezclados para reducir el tiempo de vulcanización de varias a horas a pocos minutos; antioxidantes, para dar mayor vida al caucho sin que se degrade por la acción del oxígeno y el ozono; y finalmente negro de humo, especie de humo negro obtenido por combustión incompleta de gases naturales, que entrega mayor resistencia a la abrasión y a la tensión. Aunque suelen variar según el tipo de neumáticos y el país de fabricación, los diferentes elementos químicos que componen un neumático se muestran en la ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL tabla 2 junto a sus porcentajes respectivos En el proceso de vulcanizado, en la fabricación de la llanta, la goma virgen es mezclada con otros productos (cauchos sintéticos, azufre y óxidos) y llevada a temperaturas que provocan cambios en su estructura química interna y en sus propiedades Estos cambios son, irreversibles. Posteriormente, la goma del neumático, al estar sometida a ambientes agresivos como el roce con el pavimento, se desgasta y degrada. El roce constante con el aire causa a su vez la oxidación del material, todo lo cual impide que la goma granulada recuperada a partir de neumáticos usados alcance los niveles de calidad de la goma virgen original. Este es el principal motivo por el cual no es posible reciclar neumáticos para utilizarlos como materia prima.

B. Influencia del CRLL en el asfalto modificado. El caucho de llanta se ha convertido en un elemento útil y económico en la elaboración de mezclas asfálticas gracias al creciente aumento de llantas desechadas en áreas metropolitanas. Algunas ventajas y desventajas del uso del CRLL en las mezclas asfálticas se presentan a continuación.8

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL  El

caucho

molido

al

ser

vulcanizado

para

resistir

calor

y

sobrecalentamiento elimina los problemas encontrados con el polímero virgen.  No presenta solubilidad, a diferencia del caucho natural este no cambia dentro del cemento asfáltico al ser sobrecalentado.  Al ser mezclado con el cemento asfáltico a altas temperaturas atrae.  componentes livianos de este último hasta producir una partícula hinchada que se enlaza dentro de la matriz del ligante, generando un manto asfalto- caucho más resistente al fisuramiento.  Finalmente el CRLL posee valiosos componentes que pueden contribuir al buen desempeño del asfalto. Algunos de estos son:  Negro de humo: este componente se destaca por su acción específica contra el desgaste de las llantas al contacto con la superficie, permitiendo quintuplicar la duración de la llanta. Considerando como un antioxidante, este componente reduce el desgaste de la llanta al incrementar la durabilidad del caucho. En la mezcla asfáltica ha demostrado aumentar las propiedades de refuerzo del ligante y ayudar a disminuir el envejecimiento.  Antioxidantes: compuestos que retardan el deterioro del caucho natural causado por la oxidación. Algunas de las sustancias usadas son los estabilizadores del caucho sintético, principalmente de los polímeros de butadieno, en el momento de la preparación; el CRLL contiene más del 20% de este compuesto.  Aminas: Son adicionadas durante el proceso de vulcanizado y están estrechamente relacionadas con los de anti adherencia. Las aminas aromáticas evitan el endurecimiento progresivo del caucho, el aumento de su fragilidad y la perdida de la elasticidad.  Aceites aromáticos: Estos son similares a los agentes rejuvenecedores los cuales prolongan la vida del asfalto-caucho. C. Proceso de obtención del CRLL. Existen varias maneras de producir el CRLL, cada proceso debe evaluarse según los costos, distribuciones de tamaño de partícula y morfología dependiendo del producto final que se quiera obtener. Estos procesos requieren una cantidad suficiente de llantas en desuso y deben garantizar que el CRLL esté libre de aceros, fibras y otros materiales que afecten negativamente la calidad del producto.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL  Obtención por reencauche de llantas. Es el proceso más común y más simple para producir CRLL. Los neumáticos a reencauchar (por lo general de camiones y autobuses) son sometidos a un proceso de preparación en el que son raspados por cuchillas, produciéndose de esta manera pequeños trozos de caucho. Las partículas resultantes son de varios tamaños y formas, aunque en general se puede decir que son redondas con diámetros entre 0.3 y 2.5 cm. En este proceso la presencia de metal o fibra en los pequeños trozos de producto final es casi nula; lo que es muy bueno, sin embargo, el volumen y continuidad del producto total obtenido es limitado debido al bajo porcentaje que se recupera por llanta y al número de llantas reencauchadas.

 Obtención por molienda ambiental. Se lleva a cabo en molinos abiertos como los molinos de martillo, los cuales operan a temperatura ambiente y en donde la reducción de las partículas es cumplida por acciones de rasgado, desgarre o aplastamiento. En este proceso después de pasar por una serie de molinos abiertos, el material es llevado por una cinta transportadora hacia un separador magnético, en donde se le retira cualquier alambre u otras partículas de acero. También se debe contar con un sistema para eliminar tejidos y fibras presentes en la llanta, así como piedras o demás materiales inertes. La obtención de CRLL por molienda ambiental es bastante eficaz siendo el método más antiguo utilizado para producir material grueso de caucho y normalmente el menos costoso para producir CRLL en tamaños superiores a la malla 40. Un molino comúnmente utilizado es el conocido como „cracker‟, el cual consiste en dos rodillos con estrías superficiales los cuales giran a diferentes proporciones de velocidad logrando una acción de molido con un alto grado de eficacia.  Obtención por molienda criogénica. En este proceso grandes trozos de llanta se llevan hasta temperaturas criogénicas por el uso de nitrógeno líquido (LN2). Esto causa que el caucho se ponga muy quebradizo y sea fracturado fácilmente en un molino de martillo. La superficie resultante es muy limpia, lisa y con bordes rectos, con lo que se obtiene una menor área superficial de partícula si se le compara con la obtenida en la molienda ambiental.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Además de las operaciones de enfriamiento y molienda también es necesario un sistema de separación de fibra; en general se puede decir que el costo de capital de inversión respecto al proceso ambiente es menor, porque se necesitan menos molinos y equipos relacionados con el manejo del caucho, sin embargo, los costos de operación y en especial debido al costo del nitrógeno líquido, hace que los productos criogénicos sean más costoso que el CRLL producido en proceso ambiente, sobre todo para tamaños de partículas más finos que la malla 40 (425 u.m).  Obtención por molienda húmeda. En este proceso el caucho después de una reducción inicial entre malla 10 y 20, es pasado junto con un líquido a un molino de bolas produciéndose de esta manera unas partículas muy uniformes con gran área superficial. En este sistema es indispensable un equipo adicional de secado para controlar el contenido de humedad, el cual no se requería para los dos procesos anteriores; con esta tecnología se puede obtener CRLL uniforme y de buena calidad.

AGREGADOS PETREOS

Son materiales granulares sólidos inertes que se emplean en los firmes de las carreteras con o sin adición de elementos activos y con granulometrías adecuadas; se utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes, mediante su mezcla con materiales aglomerantes de activación hidráulica (cementos, cales, etc.) o con ligantes asfálticos.

TIPOS DE AGREGADOS PÉTREOS. El tipo de agregado pétreo se puede determinar, de acuerdo a la procedencia y a la técnica empleada para su aprovechamiento, se pueden clasificar en los siguientes tipos:   Agregados Naturales. Son aquellos que se utilizan solamente después de una modificación de su distribución de tamaño para adaptarse a las exigencias según su disposición final.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL  Agregados de Trituración. Son aquellos que se obtienen de la trituración de diferentes rocas de cantera o de las granulometrías de rechazo de los agregados naturales. Se incluyen todos los materiales de cantera cuyas propiedades físicas sean adecuadas.  Agregados Artificiales. Son los subproductos de procesos industriales, como ciertas escorias o materiales procedentes de demoliciones, utilizables y reciclables. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS PÉTREOS. Las propiedades de los agregados se pueden conceptuar bajo dos puntos de vista: uno como elementos aislados o individuales y otro como conjunto. A. Propiedades individuales. Los agregados como elementos aislados tienen propiedades físicas macroscópicas: dimensión, forma, redondez, densidad, propiedades de superficie, porosidad, permeabilidad, dureza superficial, módulo elástico, conductividad térmica, dilatación, etc. Asimismo presentan

unas

propiedades

químicas

macroscópicas:

solubilidad,

alterabilidad, hinchamiento, etc.

B. Propiedades de conjunto. Las propiedades de conjunto de los agregados pétreos son sus características como un todo. La distribución de la redondez o desgaste de los agregados es una propiedad de gran interés, por cuanto va influir sobre el rozamiento entre los elementos del agregado.

CONSIDERACIONES ACERCA DEL EMPLEO DE LOS AGREGADOS PÉTREOS.

Cuando se pretende hacer uso de los agregados pétreos para la construcción de pavimentos se deben considerar algunos aspectos fundamentales para su buen desempeño a la hora de formar parte en alguna de las capas del firme y principalmente en la elaboración de las mezclas asfálticas.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL A. Naturaleza e identificación: Evaluación de la naturaleza petrográfica de los agregados, grado de alteración de los componentes minerales, porosidad y propiedades químicas.

B. Propiedades geométricas: Principal y básicamente la forma y angulosidad de las partículas; con relación al conjunto del esqueleto mineral se estudia la distribución granulométrica.

C. Propiedades mecánicas: Engloban los parámetros básicos de resistencia al desgaste y al pulimento.

D. Ausencia de impurezas: Es fundamental que los agregados a emplear en la construcción de pavimentos estén libres de impurezas capaces de afectar el buen comportamiento de las capas. El empleo de agregados sucios en la construcción de un pavimento, puede ser una causa suficiente para provocar su degradación.

E. Inalterabilidad: Es imprescindible la evaluación de las posibles degradaciones que puedan sufrir los agregados pétreos que se van a utilizar en una obra; así, los materiales evolutivos han de ser empleados con especiales precauciones para evitar comportamientos anómalos que puedan afectar la vida útil de las capas.

F. Adhesividad: Los agregados pétreos han de ser afines con los ligantes asfálticos que vayan a ser empleados en la construcción del pavimento, y en caso de problemas de afinidad, será necesario el uso de activantes, para garantizar el buen comportamiento de las mezclas asfálticas. Clasificación del agregado pétreo de acuerdo a su tamaño.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL AGREGADO GRUESO Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como agregado grueso, a la parte del agregado pétreo total que queda retenido en el tamiz #4. Características y propiedades deseables de los agregados gruesos para su utilización en las mezclas asfálticas. A. Granulometría. La granulometría es la característica física principal y fundamental de todo conjunto de partículas porque influye de forma muy importante en la resistencia mecánica del conjunto (esqueleto mineral). Normalmente se utilizan granulometrías sensiblemente continuas, a fin de conseguir la máxima compacidad del conjunto, aunque también se emplean granulometrías discontinuas en el caso de algunas mezclas asfálticas. Para encajar una granulometría dentro de algún Huso normalizado se parte de fracciones uniformes que se mezclan en las proporciones adecuadas. Los análisis granulométricos se realizan por tamizado; el procedimiento es análogo al que se emplea para suelos. El tamaño máximo de los agregados viene normalmente limitado por consideraciones relativas al espesor de la capa extendida, trabajabilidad, segregación, etc. Por otra parte la influencia de las partículas finas obliga normalmente a limitar su porcentaje y su plasticidad. En las mezclas asfálticas tiene una especial importancia la fracción de tamaño inferior a la malla 200, llamada como se ha indicado, polvo mineral o fíller, pues algunas características relevantes de la mezcla dependen del mastico formado por la unión del polvo mineral y del ligante asfáltico.

B. Rozamiento interno. La resistencia a la deformación o capacidad de soporte de una capa de firme depende esencialmente del rozamiento interno del esqueleto mineral y, en su caso, de la cohesión que proporciona el eventual ligante o conglomerante. El rozamiento interno aumenta con partículas angulosas y de textura superficial áspera como por ejemplo los agregados triturados. También influye de forma importante la granulometría del agregado y el porcentaje de huecos del material compactado. A mayores

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL densidades corresponden generalmente mayores resistencias mecánicas, por lo que la compactación es un factor de primer orden. La cohesión debe confiarse exclusivamente al ligante asfáltico o conglomerante. La cohesión entre las partículas suele ser despreciable, y cuando existe se debe únicamente a la plasticidad de la fracción fina, y en general es más nociva que útil. Sólo interesa una cierta plasticidad de los finos y muy reducida de todas formas, cuando se trata de capas granulares no revestidas en caminos de baja intensidad de tráfico.

C. Angulosidad del agregado grueso. La angulosidad del agregado grueso beneficia al esqueleto mineral debido al rozamiento interno que se genera entre las partículas, esto contribuye a que las partículas gruesas permanezcan en su lugar cuando el pavimento entre en funcionamiento y no se produzcan desplazamientos. El empleo de agregados triturados trae consigo el aumento de la angulosidad de las partículas. La mayoría de las normativas establecen un mínimo de angulosidad del agregado grueso, dependiendo de las condiciones de tráfico al que va a estar expuesto el pavimento.

D. Forma del agregado grueso. Las exigencias de forma para el agregado grueso varían ligeramente, con un mismo tráfico, para las mezclas asfálticas. Lo ideal es que las partículas presenten formas cuboides, evitando o restringiendo las formas planas, alargadas y en forma de lajas, ya que como lo hemos dicho antes, este tipo de forma es muy susceptible a quebrarse bajo condiciones de carga de tráfico, lo que modifica las granulometrías y las propiedades iniciales de las mezclas.

E. Resistencia a la fragmentación. Los agregados pétreos deben de cumplir con un cierto mínimo de resistencia a la fragmentación o al desgaste, lo que da una orientación del comportamiento que tendrá dicho agregado dentro de la mezcla asfáltica al entrar en servicio el pavimento.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL F. Adhesividad del agregado grueso. El agregado grueso tiene un comportamiento específico respecto a la adhesividad y a la resistencia al desplazamiento. Se preconiza la comprobación de la adhesividad agregado.

AGREGADO FINO Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como agregado fino, a la parte del agregado pétreo total que pasa el tamiz #4 y queda retenido en el tamiz #200. Características y propiedades deseables de los Agregados Finos para su utilización en las mezclas asfálticas. A. Procedencia del agregado fino. El agregado fino deberá proceder de la trituración de piedra de cantera o grava natural en su totalidad, o en parte de yacimientos naturales. Existen limitaciones en la proporción de agregado fino no triturado a emplear en las mezclas. Regularmente se emplea arena natural en la elaboración de mezclas asfálticas que van a ser empleadas en pavimentos con una baja intensidad de tráfico y a bajos niveles de cargas, se deberá señalar la proporción máxima de arena natural no triturada, a emplear en la mezcla, la cual regularmente no será superior al 10% de la masa total del agregado combinado y sin que supere el porcentaje de agregado fino triturado empleado en la mezcla, la limitación de la cantidad de arena rodada o no triturada que puede incorporarse a la mezcla, se hace por temor a una disminución de la rigidez final de ésta. Hay autores y administraciones que consideran que una proporción del orden del 10% puede mejorar al tiempo la manejabilidad, la compacidad e incluso la estabilidad de la mezcla.

B. Limpieza del agregado fino. El agregado fino deberá estar exento de terrones de arcilla, materia vegetal, marga y otras materias extrañas, para evitar que se presenten comportamientos extraños del material dentro de la mezcla, tales como reacciones químicas, pérdida de estabilidad de la mezcla, abundamientos, entre otros.

C. Resistencia a la fragmentación del agregado fino. El material que se triture para obtener agregado fino deberá cumplir las condiciones exigidas al ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL agregado grueso sobre el coeficiente de desgaste Los Ángeles. Se recomienda usar agregado fino de otra naturaleza, que mejore alguna característica, especialmente la adhesividad, pero en cualquier caso procederá de agregado grueso con coeficiente de desgaste de Los Ángeles inferior a 25 para capas de rodadura e intermedias y a 30 para capas de base.

D. Adhesividad del agregado fino. Respecto a los fenómenos de adhesividad agregado fino – ligante, hay que tener en cuenta que las acciones químicas o químico – físicas en las partículas de menor tamaño son más complejas. Su mayor superficie específica, tiene facilidad para acumular humedad y gran heterogeneidad de su naturaleza determinan una mayor sensibilidad a toda clase de transformaciones químicas, fenómenos polares y de adhesividad, absorción, etc.

POLVO MINERAL (FILLER)

Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como polvo mineral, a la parte del agregado pétreo total que pasa el tamiz #200. El fíller o polvo mineral de aportación es un producto comercial de naturaleza pulverulenta (cemento normalmente o cenizas volantes de central térmica) o un polvo en general calizo, especialmente preparado para utilizarlo en mastico para mezclas asfálticas. Cuando se trata de un producto comercial, se garantiza perfectamente su control y se conocen sus propiedades tanto físicas como químicas y su futuro comportamiento en la mezcla.

MEZCLA DE AGREGADOS

Uno de los problemas más frecuentes es mezclar los agregados para lograr uno de mejor calidad que cumpla con los requisitos de una determinada especificación.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL a) Mezcla de dos agregados.

O también llamado método grafico del cuadrado, trata de un cuadrado en el cual se pone porcentaje de 100 unidades por lado opuestos para dos suelo (lado horizontales), los porcentajes que pasan las mallas de los materiales 1 y 2 aisladamente (escala vertical).muestra las curvas granulométricas de dos suelos 1 y 2, que se desea mezclar para lograr un tercero que este dentro del uso granulométrico de las especificaciones. El procedimiento consiste en marcar en cada escala vertical los porcentajes que pasan correspondientes a cada tipo de malla en ambos suelos, los que luego se unen representando así los suelos 1 y 2 en cada malla. Luego se procede a marcar sobre estas líneas, los límites del uso granulométrico que representan los porcentajes que pasan por cada una de las mallas contenidos en el uso, de tal manera que la porción comprendida entre la menor separación de todas estas marcas, representa todas las posibles combinaciones de los suelos 1 y 2, que cumple con las especificaciones. b) Mezcla de tres agregados.

Se utiliza el método del triángulo tomando la misma referencia anterior. Se tiene tres suelos A, B y C que se desea mezclar para obtener un cuarto que cumpla las especificaciones. El procedimiento consiste en construir un triángulo equilátero de 100 unidades por lado, correspondiente a los porcentajes que retiene la malla número 4, y los que pasan la malla número 4 y retenidos en la malla número 200, y los que pasan la malla 200. Dentro de este triángulo se ubican los puntos A, B y C correspondientes a cada tipo de suelo que interviene en la mezcla y lo mismo se hace con los límites del uso granulométrico, obteniéndose así un paralelogramo (abcd) cualquier punto dentro del triángulo ABC, representa una mezcla de los tres suelos, pero además si ese punto cae dentro del paralelogramo abcd, cumplirá además la especificación dada. Siendo el punto de mezcla óptima el que se localiza en el centro de gravedad del paralelogramo (punto o), se consigue la proporción de la mezcla de los tres suelos de la siguiente manera:

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Se une el punto C con el punto o y se prolonga la línea hasta “o” sobre la línea que une a los suelos A y B. La relación oo´/o´C dará la proporción con la que interviene el suelo C en la mezcla. Del mismo modo, la relación Bo´/AB multiplica por el completo de la proporción con la que interviene C, dará la proporción con que interviene A. finalmente, el complemento de las dos anteriores será la proporción con la que interviene B en la mezcla. Esas proporciones multiplicadas por los correspondientes porcentajes de cada suelo que pasan las respectivas mallas, permitirá obtener la curva granulométrica de la mezcla.

Grafico del Método del Triangulo

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL ESPECIFICACIONES NORMATIVAS PARA LA METODOLOGIA

AGREGADOS MINERALES GRUESOS Los agregados gruesos, deben cumplir con los siguientes requerimientos:

AGREGADOS MINERALES FINOS Los agregados finos, deben cumplir con los siguientes requerimientos:

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MEZCLA DE LOS AGREGADOS La gradación de la mezcla asfáltica normal (MAC) deberá responder a alguno de los siguientes husos granulométricos.

FILLER O POLVO MINERAL El filler o relleno de origen mineral, que sea necesario emplear como relleno de vacíos, espesante del asfalto o como mejorador de adherencia al par agregado-asfalto, podrá ser de preferencia cal hidratada, no plástica que deberá cumplir la norma AASHTO M-303.

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MEZCLA DE AGREGADOS Las características de calidad de la mezcla asfáltica, deberán estar de acuerdo con las exigencias para mezclas de concreto bituminoso, de acuerdo al diseño del proyecto y lo indicado por el Supervisor.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL DISEÑO PARA MEZCLAS ASFALTICAS POR EL METODO MARSHALL (ASFALTO MODIFICADO) CALCULO DEL PESO UNITARIO DE LA MUESTRA COMPACTADA Este ensayo consiste en pesar el espécimen seco después que haya permanecido al aire por lo menos durante una hora, a la temperatura ambiente. El espécimen se lleva su condición saturada superficial mente seca y se sumerge en agua y se pesa.

   

Gmb= peso unitario de la mezcla asfáltica compactada Wd= peso al aire del espécimen seco Wssd= peso al aire del espécimen saturado superficial mente seco Wsumer= peso del espécimen saturado superficial mente seco sumergido

NOTA: Todos los resultados obtenidos con los diferentes porcentajes de caucho y asfalto en base a los parámetros Marshall se muestran en el capítulo ANEXOS.

PESO ESPECIFICO BULK DE LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS

Cuando el agregado total consiste en fracciones separadas de agregado grueso, agregado fino y filler, todos tienen diferentes gravedades específicas, la gravedad específica neta para el agregado total se calcula usando:

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Donde: G sb = gravedad especifica neta para el agregado total P1, P2, Pn = porcentajes individuales por masa de agregado G1, G2, Gn = gravedad especifica neta individual del agregado

PESO EFECTIVO DE LOS AGREGADOS Por tanto, el valor para la gravedad específica efectiva de un agregado debe estar entre su gravedad específica neta y su gravedad específica aparente. Cuando la gravedad especifica efectiva sale de estos límites, su valor se debe asumir como incorrecto. El cálculo de la gravedad específica máxima de la mezcla mediante la ASTM D 2041/ASSHTO T 209; la composición de la mezcla en términos del contenido de agregado; y el total de asfalto se deben entonces, volver a inspeccionar para encontrar la causa del error.

Donde:  G se = gravedad específica efectiva del agregado.  G mm = gravedad específica máxima (ASTM D 2041/AASHTO T 209) de mezcla de pavimento (sin vacíos de aire)  P mm = porcentaje de masa del total de la mezcla suelta = 100.  P b = contenido de asfalto con el cual ASTM D 2041/AASHTO T 209 desarrolló el ensayo; el porcentaje por el total de la masa de la mezcla.  G b = gravedad especifica del asfalto.

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PORCENTAJE DE ASFALTO ABSORBIDO La absorción se expresa como un porcentaje de la masa del agregado, más que como un porcentaje del total de la masa de la mezcla. La absorción del asfalto, Pba, se determina mediante:

Donde:  P ba = asfalto absorbido, porcentaje de la masa del agregado  G se = gravedad específica efectiva del agregado  G sb = gravedad específica neta del agregado  G b = gravedad específica del asfalto

CONTENIDO DE ASFALTO EFECTIVO

El contenido de asfalto efectivo, Pbe, de una mezcla de pavimento es el volumen total de asfalto, menos la cantidad de asfalto perdido por absorción dentro de las partículas del agregado. Es la porción del contenido total de asfalto que se queda como una capa en el exterior de la partícula del

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL agregado y es el contenido de asfalto que gobierna el desempeño de una mezcla asfáltica. La fórmula es:

Donde: P be = contenido de asfalto efectivo, porcentaje de la masa total de la mezcla P b = contenido de asfalto, porcentaje de la masa total de la mezcla P ba = asfalto absorbido, porcentaje de la masa del agregado P s = contendido de agregado, porcentaje total de la masa de la mezcla

PORCENTAJE VMA EN MEZCLA COMPACTADA Los vacíos en el agregado mineral, VMA, se definen como el vacío inter granular entre las partículas del agregado en una mezcla asfáltica compactada, que incluye los vacíos de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado como un porcentaje del volumen total. El VMA puede calcularse sobre la base de la gravedad específica neta del agregado y expresado como un porcentaje volumen mezcla asfáltica compactada. Por lo tanto, el VMA puede estimarse restando el volumen del agregado determinado por su gravedad específica neta, del volumen neto de la mezcla asfáltica compactada. Si la composición de la mezcla se determina como el porcentaje del total de la masa de la mezcla asfáltica:

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Donde: VMA = vacíos en el agregado mineral (porcentaje del volumen neto) G sb = gravedad específica neta del total de agregado G mb = gravedad específica neta de la mezcla asfáltica compactada (ASTM D 1188 O D 2726/AASHTO T 166) P s = contenido de agregado, porcentaje del total de la masa de la mezcla asfáltica

PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA COMPACTADA Los vacíos de aire, Va, en la mezcla asfáltica compactada consiste en los pequeños espacios de aire entre las partículas de agregado. El porcentaje del volumen de vacíos de aire en una mezcla compactada, puede determinarse usando:

Donde: V a = vacíos de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total G mm = gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica G mb =gravedad específica neta de la mezcla asfáltica compactada

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VACÍOS LLENOS CON ASFALTO El porcentaje de los vacíos en el agregado mineral que son llenados por el asfalto, VFA, no incluyendo el asfalto absorbido, se determina usando:

Donde: VFA = vacíos llenados con asfalto, porcentaje de VMA = vacíos en el agregado mineral, porcentaje del volumen total V a = vacíos de aire en mezclas compactadas, porcentaje del volumen total

CALCULO DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE ASFALTO MODIFICADO Se determinó el contenido óptimo de asfalto de la mezcla, considerando el peso unitario, la estabilidad, y vacíos en la mezcla. De dichos cálculos se determina el porcentaje de asfalto óptimo.

Óptimo de por estabilidad: 7.0% Óptimo de por peso unitario: 7.0% Óptimo para 3% de vacíos: 7.17% Óptimo a usar: 7.06% ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL GRAFICOS DE MARSHALL Para 3% de caucho.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL RESULTADOS FINAL Para 3% de caucho

RESULTADOS Y DISCUSIONES Al diseñar mezcla asfáltica modificada con material reciclado de llanta. “Mejora del comportamiento mecánico de la mezcla asfáltica en caliente modificado, a partir de la incorporación del caucho reciclado de llantas”. Los datos obtenidos de los ensayos realizados en el laboratorio son confrontados con las especificaciones dadas por las normas peruanas. Se realizó muestras de diseño asfaltico convencional (DAC). Las muestras de diseño asfaltico

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL modificado con 3% de caucho reciclado de llanta en su composición, fue el porcentaje de caucho que mejor comportamiento tubo. Cabe

resaltar que

se

realizaron

diseños asfalticos

modificados con

3%,5%,7%y9% de caucho reciclado de llanta. De los cuales los resultados obtenidos se muestran en los anexos y se podrá comprobar que de todos los diseños asfalticos modificados, el que mejor comportamiento tubo es el de 3%, siendo los resultados de los otros diseños muy alejados de las especificaciones normativas.

A. COMPARACION DEL ENSAYO MARSHALL DE LAS MEZCLAS

Resumiremos las características físicas mecánicas del método Marshall de los asfaltos convencionales y asfaltos modificados con caucho reciclado de llantas. La estabilidad de los asfaltos convencionales es de 945 kg mientras que los asfaltos modificados con caucho es de 808 kg, siendo inferior a la estabilidad convencional en 137 kg, donde los cementos asfalticos modificados aportan menor estabilidad a la deformación, siendo los agregados pétreos los mismos para ambas mezclas.

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El flujo de los asfaltos convencionales es de 4.81 mm mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 7.03 mm, siendo superior en la fluencia en 2.22 mm. Este incremento de flujo causa en las mezclas asfálticas demasiada plasticidad y tienen tendencia a deformarse bajo las cargas del tránsito y el aumento de temperatura.

El porcentaje de vacíos de los asfaltos convencionales es de 2.25% mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 9.06%, siendo superior en la fluencia en 6.81%. Esto debido a que el caucho genera vacíos por su forma misma y al momento de compactar amortigua los golpes.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL El peso unitario de los asfaltos convencionales es de 2.362, mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 2.0230, siendo inferior en 0.339. Esto debido a que el caucho tiene un peso específico menor ya que las probetas modificadas tiene más volumen mayor.

Los vacíos llenados de cemento asfaltico de los asfaltos convencionales es de 83.90%, mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 55.90%, siendo inferior en 28%. Esto debido a que las probetas con caucho tienen más volumen.

La relación estabilidad flujo o rigidez de los asfaltos convencionales es de 1965, mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 1149, siendo inferior en 816. Esto debido a que las probetas con caucho tiene un flujo muy elevado lo cual disminuye la estabilidad.

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El valor de estabilidad retenida de los asfaltos convencionales es de 83.46% mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 61.78%, siendo inferior en 21.68%. Esto hace que las probetas con caucho sean más frágiles a la fatiga al tránsito esto e climas severos.

El índice de compactibilidad de los asfaltos convencionales es de 8.08% mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 5.67%, siendo inferior en 2.41%.esto significa que las mezclas modificadas no se compactan bien ya que el caucho amortigua la compactación.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL COMPORTAMIENTO “Mejora la flexibilidad y la elasticidad a cambios de temperatura” De acuerdo al análisis hecho en 4.1.1 sección A. El flujo de los asfaltos convencionales es de 4.81 mm mientras de los asfaltos modificados con caucho reciclado es de 7.03 mm, siendo superior en la fluencia en 2.22 mm. Lo cual aparentemente nos muestra que los DAM trabajan mejor en condiciones de alta y baja temperatura como es en la zona de estudio. Sin embargo las especificaciones normativas nos dan un rango de 3 a 5 mm de flujo. “Mejora el comportamiento a la fatiga” De acuerdo al análisis la estabilidad de los asfaltos convencionales es de 945 kg mientras que los asfaltos modificados con caucho es de 808 kg, siendo inferior a la estabilidad convencional en 137 kg, esta disminución de estabilidad aumenta las fallas por fatiga que se produce en las vías asfaltadas debido a la baja estabilidad del asfalto.

VENTAJAS DEL USO DE ASFALTOS MODIFICADOS Ya que se conocen las diferencias más destacadas entre los asfaltos convencionales y los modificados. A continuación se clasifican las ventajas de los asfaltos modificados: Mecánicas  Disminuyen la susceptibilidad a los tiempos de aplicación de carga.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL  Aumentan la resistencia a la deformación permanente y a la rotura en un rango más amplio de temperaturas, tensiones y tiempo de carga.  Tienen una elevada resistencia mecánica, gran resistencia a la tracción, buen poder humectante y adhesión con los agregados.  Se obtienen mezclas más flexibles a bajas temperaturas de servicio reduciendo el fisuramiento.  Disminuye la exudación del asfalto: por la mayor viscosidad de la mezcla, su menor tendencia a fluir y su mayor elasticidad. Térmicas  Disminuyen la susceptibilidad térmica.  Disminuyen la fragilidad en climas y aumentan la cohesión en tiempos de calor.  Varía su comportamiento de acuerdo a la temperatura en que se encuentren..

Económicas  El costo, depende básicamente de su mantenimiento ya que con estos requerirán menos y su tiempo de vida sería más largo. APLICACIÓN DE LA MEZCLA Equipo Utilizado en la Aplicación de la Mezcla

Es básicamente el mismo que el utilizado en una aplicación de mezcla asfáltica sin modificar (no se utiliza la compactadora neumática).  Camión regador: para aplicar el riego de liga.  Máquina pavimentadora: para colocar la carpeta asfáltica del espesor requerido.  Rodillo Vibratorio de doble tambor: para la compactación.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL Mano de Obra Necesaria

Se requieren los operadores de cada máquina:  Un operador del camión regador. Un operador para la maquina pavimentadora.  Dos personas encargadas de emparejar las orillas de la pavimentadora.  Un encargado de chequear el espesor de la carpeta.  Un operador del rodo vibratorio.

Aplicación de la Mezcla

La mezcla con asfalto modificado se colocara sobre un pavimento asfáltico. El proceso a seguir es el siguiente:  Se debe chequear siempre que la superficie este completamente nivelada libre y de cualquier clase de desechos antes de empezar a pavimentar.  Aplicar un riego de liga a razón de 0.07 a 0.18 gal/m2, con el fin de que exista adherencia entre la carpeta existente y la nueva.  Chequear la temperatura a la que es entregada la mezcla asfáltica ya que no es adecuado compactar a temperaturas muy bajas.  La pavimentación se lleva a cabo utilizando una pavimentadora, la cual está conformada por dos unidades: la del tractor y la del enrasador. La unidad del tractor incluye una planta motriz y el enrasador es el encargado de colocar la carpeta de mezcla en caliente y controlar el espesor de esta aunque, el espesor es siempre revisado por un encargado que va midiendo con una varilla graduada. La plancha del enrasador debe ser calibrada para estar a la temperatura de la mezcla y evitar enfriamiento prematuro de la mezcla asfáltica.

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Aplicación de mezcla asfáltica modificada

Se procede a compactar, esto consiste en comprimir el volumen de mezcla asfáltica para así obtener un volumen menor con el fin de aumentar la resistencia y estabilidad de la mezcla, también de cerrar los espacios por donde pueda colarse agua o aire, debido a que estos dos factores son dañinos. La carpeta fue compactada a 132 - 141°C (270 -285°F), se deben evitar temperaturas menores debido a que el tipo de asfalto utilizado ha sido modificado con polímeros de tipo elastómeros, lo cual hace que el bitumen se vuelva más viscoso y esta propiedad aumenta conforme la temperatura disminuye.

Compactado de la mezcla Asfáltica Modificada

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL COMPARACION TECNICA Y ECONÓMICA Cuadro comparativo de los Resultados Ensayados en el Laboratorio

Comparación Económica Longitud: 1 km. Ancho: 7.20 m. Espesor: 2” (0.05 m) Volumen 1000 x 7.20 x 0.05 = 360 m3 360 m3 x 1000 kg/m3 = 360 000 kg. Cantidad de Asfalto (Aproximadamente 6% del peso de la mezcla) 360 000 x 0.06 = 21 600 kg. Asfalto en litros 21 600 / 1.03 = 20 970.8 litros Cantidad de Galones 20 970 / 3.75 = 5 592.2 Galones Costo del Asfalto RC – 70 (s/. 6.90) 5 593 x 6.90 = s/. 38 591.7 Asfalto Modificado Costo del Caucho 1 kg. = $. 0.6 $ 0.6 x 3.29 = s/. 1.97 Cantidad de caucho (20%) ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL 21 600 x 0.2 = 4 320 kg. Costo del Caucho Reciclado de Llantas 4 320 x 1.97 = s/. 8 510.4 Cantidad de Azufre 21600 x 0.015 = 324 kg. Costo del Azufre 1 kg = $. 1.50 1.50 x 3.29 = s/. 4.93 21 600 x 4.93 = s/. 1 597.3 COSTO TOTAL 8 510.4 + 1 597.3 = s/. 10 107.3 Costo expresado en Porcentaje (10 107.3 *100)/ 38 591.7 = 26.2% Nota: El costo del Asfalto Modificado resulta ser 26.2 % más que el convencional, pero se compensa con la mayor durabilidad de la vía y el menor costo en mantenimiento.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL CONCLUSIÓNES

Se comprueba que la rigidez de la mezcla asfáltica, obtenidas mediante el ensayo de diseño Marshall, El caucho reciclado puede ser utilizado confiablemente para mejorar las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica, mediante el proceso de la vía seca. Ya que aumenta el factor de rigidez en un 13.24% a comparación de un asfalto convencional, debido a ello el asfalto modificado tiene mejor resistencia. Se comprueba que el asfalto modificado con caucho reciclado mejora en la resistencia a la deformación con un 3.54% a comparación del asfalto convencional dando así a la carpeta asfáltica mejor estabilidad=1440.4kg y a comparación del asfalto convencional con una estabilidad=1389.4kg, por ello el asfalto modificado ayuda a la resistencia ante las deformaciones permanentes. Visto que el neumático es un material contamínate luego de su uso, se pudo comprobar en esta investigación, que el caucho, puede usarse de manera confiable en los diseños de asfaltos modificados puesto que. La utilización de este material reciclado traerá beneficios ambientales, ya que el residuo se valoriza y solucionará el problema de la mala disposición final de ellos, reduciendo así la contaminación. Se puede comprobar que el asfalto modificado con caucho reciclado reduce el periodo de mantenimiento costo por kilómetro en un 37.10% de la vía generando un ahorro de $6913.37km/año, ya que para el asfalto modificado respecto a su manteniendo se estima un monto de $11,719.35. Mientras que para el asfalto convencional $18,632.72. Entre menor sea el tamaño máximo de los granos del caucho reciclado que se utilizan para mejorar las mezclas asfálticas modificadas, mejores serán los resultados obtenidos dando así mejor consistencia y durabilidad a la carretera. Por otra parte, es evidente que la vida útil de la carretera se prolonga con el uso de la mezcla asfáltica con caucho reciclado. En el caso de esta investigación, se estima que la carretera con este tipo de mezcla incrementa a 10 años su tiempo de servicio (vida útil) con respecto a la mezcla asfáltica convencional. Habiéndose realizado tres ensayos Marshall con diferentes porcentajes de caucho a un 0.5%, 1% y 1.5% del agregado fino, se llegó a verificar que el ASFALTO Y MEJORAMIENTO CON CAUCHO

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL contenido optimo con el cual mejora las características de la mezcla es a un 0.5 % del agregado fino comparado con la mezcla asfáltica convencional. El proceso de dosificación de las mezclas por la vía seca, no difiere en gran medida del diseño de una mezcla tradicional, salvo en un parámetro básico que es la determinación del tiempo y temperatura de digestión mínimo para alcanzar el grado de modificación suficiente. En la mezcla asfáltica con caucho de reciclado mediante el proceso de la vía seca, disminuye el contenido de huecos con aire y el contenido de vacíos 4.4% que está en el rango de diseño del agregado final puesto que el material de caucho es adicionado los pasantes a la malla número 40. A medida que se incorpora mayor cantidad de caucho en la mezcla asfáltica, la. Estabilidad tiende a disminuir. La fluidez sobrepasa los límites de una carpeta de rodadura, para contenidos de ligante del 1%

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL RECOMENDACIONES

El uso del caucho reciclado tomando en cuenta el diseño de mezcla asfáltica en estudio, ha evidenciado una mejora respecto al tipo de deterioro de deformación permanente, sin embargo, se recomienda seguir con dichas investigaciones en nuestro país con respecto a este tipo de diseño de mezcla asfáltica mediante el proceso de vía seca. Que las empresas industriales se dediquen al campo de la reutilización de neumático instalando plantas de trituración de caucho, para incorporar a un diseño de asfalto ya que se comprobó que mejora la resistencia y aporta a las deformaciones permanentes. Dado que en el Perú, aun no hay una norma que establezca con las especificaciones del caucho para incorporar a un diseño de asfalto sería recomendable que se realicen estudios a fondo para poder determinar los parámetros que son necesarios en un diseño y así con más exactitud se puede completar y proceder a ejecutar esta mezcla en proyectos de gran envergadura. Por otra parte hay dos procesos por donde se realiza el diseño de asfalto los cuales son, la vía húmeda y la vía seca. En este caso para realizar el diseño modificado mediante la vía húmeda no contamos con un horno para poder mezclar el caucho ya que por ese proceso el caucho y el asfalto deberán ser mezclados homogéneamente a una temperatura de 160°C aproximadamente sería bueno contar con las herramientas a la mano y así se podrá ejecutar diseños con distintos polímeros. Al usar el caucho mediante el proceso de la vía seca sería necesario estudiar las ventajas de los distintos tamaños del caucho a comparación a lo que se utilizó para esta investigación. Se debe continuar estudiando con granulometrías tradicionales para realizar mezclas asfálticas con asfalto modificado con caucho reciclado, para comparar con los resultados obtenidos con el uso de la granulometría. Asimismo, es necesario realizar un seguimiento a los tramos de prueba realizados con este proceso, con la obtención de testigos principalmente.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL La universidad debería implementar el curso de diseño pavimento, donde cada estudiante podría desarrollar investigaciones con otros materiales que brinden una mejora a los asfaltos tradicionales. Estos asfaltos modificados deberían ser aplicados en las distintas regiones del país, para observar como es el comportamiento a diferentes temperaturas, para determinar qué tan eficiente son y también comprobar el tiempo de vita útil que podría soportar.  Es recomendable aplicar esta nueva técnica a la pavimentación de carreteras, debido a que se pueden disminuir los espesores de la capa de rodadura y la capacidad estructural de ésta sigue siendo la misma; además de disminuir costos en el mantenimiento preventivo.  Es recomendable observar la temperatura de compactación de la mezcla modificada, se deben evitar temperaturas menores a 180°C. De lo contrario la mezcla se vuelve muy viscosa por lo tanto no es trabajable.  Capacitar a todo el personal involucrado en el manejo de mezcla asfáltica modificada a efecto de optimizar el proceso de aplicación.  Educar a los transportistas sobre la importancia de mantener la mezcla modificada tapada hasta el momento de descarga.  Capacitar a los miembros de las entidades gubernamentales sobre las ventajas de este tipo de mezcla.

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Escuela De Formaciòn Profesional De Ingeniería Civil INGENIERÍA VIAL BIBLIOGRAFIA

1. Tesis “Asfalto modificado con material reciclado de llantas para su aplicación en pavimentos flexibles” de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil, UNA – Puno, 2015 2. Tesis “Investigación de los asfaltos modificados con el uso de caucho reciclado de llantas y su comparación técnico-económico con los asfaltos convencionales” de la Universidad Privada Antenor Orrego – facultad de Ingeniería – escuela profesional de ingeniería civil, Trujillo, Perú, 2015. 3. Tesis “Comportamiento de mezclas asfálticas en caliente PEN 120 – 150 modificado con polímero tipo III (PS)” de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil, UNA – Puno, 2012. 4. Tesis “Asfalto Ahulado” del instituto tecnológico de la construcción, A.C. – México. 2004 5. AFANASIEVA, N & ALVAREZ, M. COLCIENCIAS. Estudio del proceso de envejecimiento de los asfaltos colombianos bajo la acción de algunos factores climáticos. Informe de Investigación Parte 1, 2 y 3, Bogotá, Colombia, 2000. 6. Artículos 400 y 450, Especificaciones generales de construcción de carreteras, Construcción de carreteras, Contenido general, tomo 1, capítulo1. Colombia: INV, 1998. 7. PEREA, Oscar y VILLABONA, Adriana. Inventario Nacional de plantas mezcladoras de asfalto en caliente, Tesis de grado. Bucaramanga, Universidad Industrial de Santander, 1998. 8. PERRY, Robert H. y GREN, Don W. Chemical Engineers‟ Handbook, 7 edición, Mexico, McGraw-Hill, 1997, pag 20-5, 20-7. 9. USMANI, Artur M. Asphalt science and Technology. 1997, pag. 385-341. 10. http://www.arqhys.com/arquitectura/asfalto-composicion.html 11. http://www.construaprende.com/Trabajos/T7/T7pag09.html 12. http://www.invias.gov.co/info/manuales/Normas/especificaciones_constr uccion/especificaciones/Art400.htm 13. http://www.rubberizedasphalt.org/ar_design_guide/Vol_1.pdf

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