Asfalto-Caucho v1.1.docx

MAESTRÍA EN INGENIERÍA VIAL CON MENCIÓN EN CARRETERAS, PUENTES Y TÚNELES

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA


CURSO: TECNOLOGÍA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

TEMA:“ASFALTOS MODIFICADOS CON CAUCHO”

DOCENTE: DRA. ING. LUCIA SAEZ

ALUMNO:

LIMA – PERÚ2015

TECNOLOGÍA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS


INDICE

1. ASFALTOS MODIFICADOS....................................................................................4

2. ASFALTOS MODIFICADOS CON CAUCHO...........................................................5

2.1. DESCRIPCION.....................................................................................................5

2.2. MATERIALES.......................................................................................................6

2.2.1. CEMENTO ASFÁLTICO...................................................................................6

2.2.2. GRANO DE CAUCHO RECICLADO (GCR).....................................................7

2.2.2.1. CARACTERÍSTICAS DEL GRANO DE CAUCHO RECICLADO (GCR).....12

2.3. AGREGADO.......................................................................................................13

2.4. APLICACIÓN DE GRANOS DE CAUCHO EN LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS..14

2.5. PROCESO POR VÍA HÚMEDA..........................................................................14

2.5.1. DISEÑO DEL CEMENTO ASFÁLTICO MODIFICADO CON GRANO DE

CAUCHO RECICLADO.................................................................................................16

2.6. PROCESO POR VÍA SECA...............................................................................19

2.6.1. TECNOLOGIAS PARA EL USO DE CAUCHO RECICLADO MEDIANTE VIA

SECA. 21

2.6.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE

MODIFICADAS CON CAUCHO....................................................................................23

2.6.3. EJEMPLO DE DISEÑO POR PROCESO POR VIA SECA (CHILE)..............24

2.6.3.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES............................................24

2.6.3.2. DISEÑO MARSHALL DE LA MEZCLA PATRÓN.......................................27

2.6.3.3. PREPARACIÓN DE LA MEZCLA MEDIANTE PROCESO POR VIA SECA

33

2.6.3.3.1. CAUCHO UTILIZADO..............................................................................33

2.6.3.3.2. GRANULOMETRÍA DE LA MEZCLA MEJORADA CON CAUCHO........35

2.6.3.3.3. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE ÓPTIMO DE CAUCHO............36

2.6.3.3.4. METODOLOGÍA PARA LA CONFECCIÓN DE LA MEZCLA MEJORADA

CON CAUCHO..............................................................................................................36



2.6.3.3.5. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO Y TEMPERATURA DE DIGESTIÓN..37

2.6.3.3.6. ESTUDIO DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA Y TIEMPO DE

DIGESTIÓN EN LOS PARÁMETROS MARSHALL......................................................44

2.6.3.3.7. DISEÑO FINAL............................................................................................53

2.6.3.3.7.1. PARÁMETROS MARSHALL................................................................53

2.6.3.3.7.2. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE ASFALTO PARA EL

DISEÑO 59

2.6.3.3.8. VERIFICACIÓN DEL PORCENTAJE DE CAUCHO DE DISEÑO...........60

2.6.3.3.8.1. RESISTENCIA A COMPRESION DIAMETRAL...................................60

2.6.3.3.8.2. MÓDULO RESILIENTE........................................................................62

2.6.3.3.8.3. RESISTENCIA A LA FATIGA...............................................................71

2.6.3.3.8.4. RESULTADOS FINALES.....................................................................74

2.6.3.4. CONCLUSIONES........................................................................................74

2.6.3.4.1. GENERALES...........................................................................................74

2.6.3.4.2. ESPECÍFICAS.........................................................................................76

2.6.3.5. PUESTA EN OBRA.....................................................................................77

2.6.3.5.1. Transporte................................................................................................77

2.6.3.5.2. Extensión.................................................................................................77

2.6.3.5.3. Juntas......................................................................................................78

2.6.3.5.4. Compactación..........................................................................................78



3.2.1. CEMENTO ASFÁLTICO

El cemento asfáltico a emplear en las mezclas asfálticas elaboradas en caliente

será clasificado por viscosidad absoluta y por penetración. Su empleo será según

las características climáticas de la región, la correspondiente carta viscosidad del

cemento asfáltico y tal como lo indica la Tabla 415-01 y los equivalentes al PG

(Grado de Comportamiento-AASHTO M-320) especificados en la Tabla 423-13,

Tabla 423-14 y Tabla 423- 15 de las EG-2013, basados en el clima y temperatura

de la zona. Según lo establecido en Proyecto y aprobado por el Supervisor.

Fuente: EG-2013

3.2.2. GRANO DE CAUCHO RECICLADO (GCR)

Uno de los polímeros utilizados para modificar el cemento asfáltico y las mezclas

asfálticas es el grado de caucho reciclado. Este puede ser especialmente fabricado

o provenir de la recuperación de piezas en desuso, como es el caso de los

neumáticos.

Características de los Neumáticos

Las principales componentes de los neumáticos son cauchos naturales y sintéticos

(SBS, SBR) y negro de humo. En menor cantidad, se encuentran el acero, textiles y

aditivos, entre los que se destacan aceites, óxido de zinc activado con cadmio,

dióxido de titanio, sulfuro, sílica, resinas fenólicas y ácidos grasos.

El caucho natural se elabora a partir del látex, que es una resina blanca lechosa

que se da en el árbol Hevea, más conocido como árbol del caucho, el cual se



encuentra en selvas húmedas tropicales de Brasil, Colombia o Tailandia. Este látex

es una dispersión acuosa que contiene entre un 25% a un 40% de caucho. Las

cualidades que el caucho natural aporta a los neumáticos son: la maleabilidad, gran

resistencia mecánica y adherencia de éstos sobre cualquier tipo de superficie,

cualidades que hacen que en la actualidad aún siga siendo un elemento

indispensable para la industria de los neumáticos, donde se consume

aproximadamente el 70% de la producción mundial.

El caucho sintético fue desarrollado en los años 30, para contrarrestar la falta de

caucho natural. Las propiedades del caucho sintético son similares a las del natural,

pero tiene otras ventajas sobre éste, como por ejemplo, mayor resistencia a la

abrasión, alta adherencia al suelo y alta resistencia a la temperatura, más aún que

el caucho natural.

En general, gran parte del caucho sintético es usado para la fabricación de los

neumáticos de automóviles, pero para los de camiones y buses, es necesaria una

proporción más grande de caucho natural, con el objeto de controlar mejor la

generación de calor. Como dato adicional, se tiene que las llantas de los

automóviles contienen aproximadamente 16% de caucho natural y 31% de

sintético.


15


Figura 01. Componentes del neumático.

La combinación de cauchos naturales y sintéticos, se realiza de modo de que los

primeros, proporcionen elasticidad y los segundos, estabilidad térmica. Esta

combinación de efectos favorece la durabilidad y la capacidad de adaptarse a las

nuevas exigencias del tránsito.

El negro de humo es obtenido por combustión o descomposición térmica parcial de

gases naturales o hidrocarburos pesados. Este elemento en las llantas permite

conseguir unas mezclas más resistentes a la rotura y a la abrasión, dándoles el

característico color negro.

Se ha estimado que un 80% de los neumáticos desechados proceden de

automóviles o camionetas, un 20% de los vehículos pesados, y alrededor del 1%

restante son neumáticos especiales para motocicletas, aviones, equipos de

construcción y vehículos especiales.

En Chile no existe ningún método de reciclaje de los neumáticos. La única solución

que se ha dado a mayor escala, es el uso como combustible en los hornos de

cementeras, como reemplazo de parte del carbón necesario para la producción de



clinker. En etapa de estudio, se encuentra el proyecto de la instalación de una

planta procesadora de neumáticos en la planta de Codelco, ubicada en Calama.

Figura 02. Acumulación de neumáticos en desuso.

En la actualidad, se utilizan diversos métodos para valorizar los neumáticos

desechados, a través de la obtención de granos de caucho, los cuales se usan

como materia prima en la elaboración de mezclas asfálticas. El caucho reciclado es

obtenido a través de la trituración de los neumáticos, separándolo de los demás

componentes como el acero y las fibras textiles.

Según el método utilizado para la producción de granos de caucho, se obtienen

diferentes características en cuanto a la forma y textura de ellos. Las técnicas de

molienda más comunes son el proceso ambiental y la trituración criogénica.

Obtención del Caucho por proceso ambiental

La trituración ambiental puede ser lograda de dos modos: por granulación y por

molienda. Este es un proceso puramente mecánico, donde el material entra en un

molino o granulador a temperatura ambiente, la cual aumenta considerablemente

durante el proceso debido a la fricción generada al ser desgarrado.



Los granuladores reducen el tamaño del caucho mediante corte por la acción de

cuchillas. El tamaño del producto es controlado por tamices ubicados dentro de la

máquina, los cuales pueden ser cambiados para variar el tamaño del producto final.

Otra forma es pasar el material por una serie de molinos, donde los primarios,

secundarios y finales son muy similares, y operan básicamente bajo el mismo

principio, estos usan dos rodillos grandes que van rotando, con dentaduras que

cortan el material, ubicadas en uno o ambos rodillos. La diferencia de los rodillos

está en la configuración que se les da; estos funcionan cara a cara, muy juntos y

con distintas velocidades.

El tamaño del producto es controlado por el espacio libre entre los rodillos. El

caucho, por lo general, es pasado por 2 o 3 molinos para alcanzar varias

reducciones de tamaño del grano, y así poder separarlo de los otros componentes

como fibras y acero que se encuentran en los neumáticos. Las partículas de caucho

producidas en molinos tienen formas típicas alargadas, angostas y con una alta

superficie de área.

El caucho obtenido por el proceso ambiental, se clasifica según el tamaño de las

partículas en Neumáticos cortados, Neumáticos triturados en astillas (Chips),

caucho en polvo y caucho en migas.

Figura 03. Pequeña planta de reciclaje



En general, los productos resultantes de este proceso son de alta calidad y limpio

de todo tipo de impurezas, facilitando la utilización de este material en nuevos

procesos y aplicaciones.

Obtención del Caucho por Trituración Criogénica

Este proceso se refiere al empleo de nitrógeno líquido u otros materiales o métodos

para congelar trozos de neumáticos o trozos de caucho antes de la reducción de

tamaño, volviéndolo frágil y quebradizo como un cristal a temperaturas por debajo

de -62ºC.

El acero es separado mediante el empleo de imanes. La fibra textil es removida por

medio de aspiración y selección. El material resultante presenta aspecto brillante y

limpio, con superficies fracturadas y poco contenido de acero y fibra, debido a que

la fragmentación ocurre por las uniones entre estos materiales y el caucho.

El empleo de temperaturas criogénicas puede ser aplicado en cualquier etapa para

la reducción de tamaño de los trozos de neumáticos. Este método requiere

instalaciones muy complejas, lo que hace que sea poco rentable económicamente.

Al comparar los granos obtenidos por la trituración criogénica y ambiental, se

observa que las partículas para el primer método, son relativamente lisas y

ovaladas, y para el proceso ambiental, son irregulares en forma y textura

superficial.

Figura 03. Granulometrías del caucho



En relación a este aspecto, cabe destacar que la forma final obtenida de los granos

de caucho influye en la reacción con el cemento asfáltico, pues para partículas con

alta superficie de área, como las obtenidas con el proceso ambiental, la reacción

con el cemento asfaltico es rápida, en cambio, para las partículas obtenidas a

través de la trituración criogénica, al tener superficies planas y limpias, se

disminuye el nivel de reacción con el cemento asfáltico.

3.2.2.1. CARACTERÍSTICAS DEL GRANO DE CAUCHO RECICLADO (GCR)

El grano de caucho reciclado debe presentar las características que se mencionan

en la Tabla 413 - 1.

Tabla 413 - 1. Características del grano de caucho reciclado GCR

CARACTERÍSTICA REQUISITO

Humedad

- Máximo 0.75 % de la masa total de la mezcla.

- El GCR debe fluir libremente

Gravedad específica 1.15 + 0.05

Contenido de metales no ferrosos No debe haber presencia visibleContenido de metales ferrosos, en

masaMáximo 0.01%

Contenido de fibra en masa, en masa:

- Para mezclas en caliente

- Para riegos

Máximo 0.5%

Máximo 0.1%

Contenido de polvo mineral (como talco): se suele usar para prevenir que los granos se peguen

Máximo 4.0%

Contenido total de otros elementos extraños, en masa; incluye:- Vidrio- Arena- Madera, etc

Máximo 0.25%

Fuente: ASTM D6114

Además, su gradación se deberá acomodarse a alguna de las gradaciones

presentadas en la Tabla 413 - 2; la gradación por emplear deberá estar definida en

los documentos del proyecto.



Tabla 413 - 2. Distribución de tamaños del grano de caucho reciclado GCR

TIPO DE GRADACIÓN

TAMIZ (mm / U.S. Standard)

2.38 2.00 1.19 0.59 0.30 0.075

No. 8 No. 10 No. 16 No. 30 No. 50 No. 200

% PASA

Tipo A 100 95 - 100 0 - 10 - - -

Tipo B - 100 65 - 100 20 - 100 0 - 45 0 - 5

Fuente: Invias Art. 413-13 – Colombia

Las características del polvo de caucho que más afectan a las propiedades del

ligante modificado/mejorado son la granulometría y la textura superficial. Cuanto

más fina sea la granulometría, el material tiene mayor superficie en contacto con el

asfalto y en consecuencia más rápidamente interacciona (el tiempo de interacción

es proporcional al cuadrado del diámetro de las partículas) y mayores aumentos de

la viscosidad se consiguen. Sin embargo, el polvo de caucho de granulometría más

fina es también más caro.

La textura afecta en el mismo sentido que la granulometría, es decir, que cuanto

mayor sea, más facilidad de reacción habrá con el asfalto. Por tanto, para un mismo

origen del polvo de caucho y una misma granulometría, es de esperar que se

consigan mayores modificaciones con caucho procedente de trituración mecánica,

ya que con la molienda criogénica la superficie de las partículas es más lisa, y en

consecuencia las superficies específicas son menores.

La dotación del polvo de caucho tiene una relación directa con el aumento de

viscosidad, así como la temperatura y el tiempo de interacción. Con el aumento de

estos tres parámetros se obtiene mayor viscosidad.

3.3. AGREGADO



3.4. APLICACIÓN DE GRANOS DE CAUCHO EN LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS

El caucho proveniente de neumáticos desechados puede ser incorporado en las

mezclas asfálticas por medio de dos métodos diferentes denominados como

Proceso por Vía Húmeda y Proceso por Vía Seca.

En el Proceso Húmedo, el caucho actúa modificando el cemento asfáltico, en un

proceso en refinería, la mezcla del caucho con el cemento asfáltico se realiza en la

planta productora de asfalto, para luego transportarlo a obra en donde se combina

con los áridos para producir la mezcla asfáltica. Cada proceso es utilizado

dependiendo del producto que se quiera obtener. Mientras que el Proceso Seco, el

caucho es usado como una porción de agregado fino

A continuación, se muestra la terminología asociada al uso de los granos de caucho

en mezclas asfálticas:

Tabla 3.1. Usos del caucho en las mezclas asfálticas.

MATERIAL VÍA PRODUCTO

GRANOS DE CAUCHO

Húmeda Asfalto modificado con caucho ó Asfalto-Caucho

Seca Mezcla asfáltica mejorada con caucho

3.5. PROCESO POR VÍA HÚMEDA

En este proceso, se unen los granos de caucho con el cemento asfáltico para

producir una mezcla modificada llamada asfalto-caucho, que es usada de la misma

manera que un cemento asfaltico modificado. Este proceso se encuentra definido

en la norma ASTM D8-88.

La fabricación de asfalto-caucho consiste en la mezcla de los granos de caucho,

usualmente de tamaño máximo 0.85 mm, con el cemento asfáltico en un estanque

con agitación. Generalmente, el porcentaje de adición de caucho es entre 18-24%

con respecto al peso del cemento asfaltico.



Para promover la unión del asfalto y el caucho, es necesario establecer una

temperatura y un tiempo de reacción dentro del estanque. Usualmente, la mezcla

es formulada a temperaturas entre 180-210º C por 1 a 4 horas.

Dentro de los requerimientos del proceso húmedo, se establece que el estanque

agitador debe estar en terreno, ubicado junto a la planta asfáltica.

Una vez que el asfalto-caucho alcance los parámetros requeridos, especialmente la

viscosidad de la mezcla, se incorpora, en un proceso continuo, al mezclador de la

planta asfáltica para unirse con los agregados pétreos.

En el siguiente esquema, se muestra la fabricación de las mezclas asfalto-caucho

por el proceso vía húmeda:

Figura 3.2. Esquema de fabricación de asfalto modificado con caucho mediante el proceso por vía húmeda.

Una vez terminado el mezclado del asfalto-caucho con los agregados pétreos, el

concreto asfáltico obtenido se transporta al sitio de pavimentación y se coloca por

medio de una finisher tradicional. Para la compactación, generalmente se utiliza un

rodillo liso doble tambor.



El cemento asfaltico asfáltico modificado con granos de caucho mediante el

proceso húmedo también puede ser utilizado como riego. El más común es el

llamado SAM (Stress Absorbing Membrane) que evita la reflexión de grietas.

Cuando el riego SAM es puesto entre capas es llamado SAMI (Stress Absorbing

Membrane Interlayer), este riego de liga es recomendado cuando la mezcla asfalto-

caucho se coloca sobre pavimento antiguo de concreto.

3.5.1. DISEÑO DEL CEMENTO ASFÁLTICO MODIFICADO CON GRANO DE

CAUCHO RECICLADO

Los granos de caucho al mezclarse con el cemento asfáltico, reaccionan con éste,

hinchándose y ablandándose por la absorción de aceites aromáticos, los cuales son

componentes químicos del asfalto que le dan la consistencia para que sea

trabajable. Las partículas hinchadas se vuelven pegajosas, desarrollando

propiedades adhesivas. Además, a medida que se reducen los aceites aromáticos

que lubrican la mezcla, se observa un aumento en la viscosidad.

El proceso de hinchamiento de las partículas de caucho, no es del tipo química,

pues las partículas no se funden en el asfalto. El proceso se asimila a lo que

sucede con una esponja seca y dura al sumergirla en agua, pues a medida que la

esponja absorbe el agua, se hincha y ablanda.

El grado de modificación del cemento asfaltico depende de ciertos factores entre

los cuales se encuentran el tamaño, textura y proporción de los granos de caucho,

tipo de cemento asfáltico, tiempo y temperatura de mezclado, grado de agitación

mecánica durante la reacción de la mezcla y el componente aromático del cemento

asfáltico.

La viscosidad de la mezcla es el principal parámetro usado para supervisar la

reacción, es por esto que debe ser chequeada a diferentes intervalos de tiempo

durante el mezclado y el tiempo de reacción, hasta obtener la viscosidad requerida.

El cemento asfaltico modificado con caucho reciclado deberá cumplir con los

requisitos indicados en la Tabla 413 - 3. El proceso de escoger del tipo de cemento



asfaltico modificado con caucho reciclado deberá tener en cuenta las guías

climatológicas de la norma ASTM D 6114.

Tabla 413 - 3. Especificaciones físicas del cemento asfáltico modificado con grano de caucho reciclado

PROPIEDADESNORMA DE

ENSAYO

TIPO DE ASFALTO-CAUCHO

TIPO I TIPO II TIPO III

Mín Max Min Max Min Max

Viscosidad aparente a 175°C (Pa.s)

ASTM D-2196 Método A 1.5 5.0 1.5 5.0 1.5 5.0

Penetración a 25 °C, 100g, 5s (1/10mm) INV E-706 25 75 25 75 50 100

Penetración a 4 °C, 200g, 60s (1/10mm) INV E-706 10 - 15 - 25 -

Punto de ablandamiento ( °C) INV E-712 57 - 54 - 52 -

Resiliencia a 25 °C (%) ASTM D-5329 25 - 20 - 10 -

Punto ignición mediante copa abierta de Cleveland (°C)

INV E-709 230 - 230 - 230 -

Acondicionamiento en prueba de película delgada

INV E-720

Penetración del residuo luego del acondicionamiento en prueba de película delgada, % de la

INV E-706 75 - 75 - 75 -

Fuente: ASTM D6114, Invias Art. 413-13– Colombia



Según la EG-2013 el cemento asfáltico modificado con caucho deberá

cumplir los requisitos de calidad establecidos en la tabla 431-04

Según la guía metodológica del apéndice de la norma ASTM D6114, la

selección del tipo de cemento asfáltico modificado con caucho dependerá de

los siguientes rangos climáticos:

Tabla 3.1. Tipo de Asfalto-Caucho en función al clima

TIPO DE ASFALTO-

CAUCHOCLIMA

TIPO I Cálido (de -1°C a 43°C)

TIPO II Moderado (de -9°C a 43°C)

TIPO III Frio (de -9°C a 27°C)

Fuente: ASTM D6114



3.6. PROCESO POR VÍA SECA

El proceso por vía seca es el método mediante el cual el caucho reciclado es

mezclado con los agregados, antes de adicionar el cemento asfáltico. En este

proceso, se usan los granos de caucho como un agregado en la mezcla asfáltica,

los cuales pueden sumarse como un agregado más o como sustituto de una

pequeña parte del agregado fino, el cual puede estar entre el 1% y 3% del peso

total de los agregados de la mezcla.

Si bien los granos de caucho son tratados como un agregado, no pueden

considerarse un material inerte, pues interacciona con el cemento asfaltico de la

mezcla asfáltica. Este proceso de interacción suele llamarse “digestión” del caucho.

Mediante este proceso, el caucho pasa de ser un agregado elástico a ser un

modificador del cemento asfaltico en la mezcla asfáltica.

La digestión es un proceso que prolifera desde la superficie de la partícula de

caucho hacia su interior, por lo que será más rápida cuanto más fino sea el polvo

de caucho, menor su proporción dentro de la mezcla asfáltica y cuanto más elevada

sea la temperatura de la mezcla y el tiempo que se mantenga ésta caliente durante

el proceso de fabricación y puesta en obra. En laboratorio, la digestión puede

simularse manteniendo la mezcla en horno, a una temperatura en un rango 150-

170° C y un tiempo de una a dos horas, previamente a la compactación de la

probeta.

Durante la digestión, no se producen reacciones importantes entre el caucho y

cemento asfáltico debido al corto tiempo de mezclado, donde éste no es suficiente



para que se produzca una reacción similar al proceso húmedo, por lo tanto, se

asume que el efecto de la reacción caucho-cemento asfaltico en el proceso seco es

menor y, asimismo, tiene un efecto limitado en el comportamiento de la mezcla.

Sin el tiempo de digestión, no podría obtenerse la interacción entre el cemento

asfaltico y el caucho, provocando que éste funcione como un agregado elástico de

granulometría muy concentrada, lo que por un lado produce la apertura de huecos y

por otro, impide la compactación por su componente elástico. Este tiempo de

curado de la mezcla es fundamental, ya que en caso de no realizarlo

correctamente, no solo no se provoca la modificación del cemento asfaltico, sino

que se obtiene una mezcla de peores propiedades que una tradicional. Sin

digestión, se producen riesgos por deterioros prematuros de la mezcla asfáltica en

terreno. Se ha observado que el principal riesgo es por el ataque del agua a la

mezcla colocada, llevándola a desintegrarse progresivamente. Para evitar esta

situación, es necesario, durante el diseño de la mezcla asfáltica, estimar cual será

la temperatura y el tiempo de digestión mínimo para alcanzar el grado de digestión

suficiente, esto puede hacer a través del ensayo de Inmersión-Compresión, que

mide el efecto del agua sobre la cohesión de las mezclas asfálticas compactadas.

En la siguiente figura, se muestra la fabricación de las mezclas asfálticas mejoradas

con caucho a través del proceso seco:



Figura 4. Esquema de fabricación de la mezcla asfáltica con caucho por vía seca.

Los granos de caucho son mezclados con los agregados, anteriormente

calentados. El cemento asfáltico es el mismo que se usa para mezclas

convencionales, sin embargo, las temperaturas de mezclado son más altas, por lo

general entre 160° y 190° C, al igual que las de compactación, que están entre 150°

y 160° C.

A diferencia del proceso húmedo, este método no requiere de un equipo especial

de mezclado, solo un sistema de alimentación que proporcione la cantidad

adecuada de caucho y que sea suministrada en el momento indicado para que se

mezcle con los agregados cuando estos alcancen cierta temperatura y antes que el

cemento asfaltico sea adicionado.

Luego de mezclar el cemento asfaltico con los agregados más el caucho, se le

debe dar el tiempo a esta mezcla para que suceda el proceso de digestión. Este

tiempo en obra, la mayoría de las veces está garantizado con el tiempo que toma el

camión entre la planta, en la que se elabora la mezcla y el lugar de colocación del

concreto asfáltico utilizando una extendedora tradicional.



3.6.1. TECNOLOGIAS PARA EL USO DE CAUCHO RECICLADO MEDIANTE VIA

SECA.

Las tecnologías más usadas en Estados Unidos para el uso de caucho reciclado

mediante este proceso, son la tecnología PlusRide y la tecnología Genérica o

sistema TAK. Otra tecnología muy popular es la desarrollada en España y es

actualmente usada en muchos países.

a. PlusRide. Esta tecnología fue originalmente desarrollada en Suecia a

finales de los años 1960, y registrada en los Estados Unidos bajo el nombre

comercial PlusRide por la firma EnviroTire. El caucho reciclado es agregado

a la mezcla en proporciones que van de 1 a 3 por ciento del peso total de

los agregados. Los granos de caucho utilizados son gruesos para sustituir

algunos agregados de la mezcla. Las partículas de caucho van desde 4.2

mm (1/4”) a 2.0 mm (tamiz Nº10). El contenido de vacíos con aire en la

mezcla asfáltica debe estar entre 2 y 4 por ciento, y por lo general son

obtenidos con contenidos de ligante entre 7.5 a 9 por ciento.

b. Genérica. Este sistema fue desarrollado por el Dr. Barry Takallou a finales

de los años 1980 y a principio de los años 1990, para producir mezclas

asfálticas en calientes con granulometría densa. Este concepto emplea

tanto el caucho reciclado grueso como fino para compatibilizar la

granulometría de los agregados obteniendo una mezcla asfáltica mejorada.

En este proceso, la granulometría del caucho es ajustada para acomodar la

granulometría de los agregados. A diferencia de las mezclas PlusRide, la

granulometría del caucho se divide en dos fracciones en la que la parte fina

se encarga de interactuar con el cemento asfáltico mientras la parte gruesa

entra a comportarse como un agregado elástico en la mezclas asfáltica.

El caucho puede llegar a necesitar una pre-reacción o pre-tratamiento con

un catalizador para alcanzar un óptimo hinchazón de la partícula. En este



sistema, el contenido de caucho reciclado no debe exceder el 2 por ciento

del peso total de la mezcla para carpeta de rodadura.

c. Convencional. Esta tecnología fue desarrollada en España para usar el

caucho reciclado en la mejora de mezclas asfálticas empleando

granulometrías convencionales que no implican consumos elevados de

cemento asfáltico, pero que aportan menor cantidad de caucho,

aproximadamente un dos por ciento de peso total de los agregados. El

caucho utilizado es generalmente de granulometría fina, con tamaños de los

granos no mayor a 0.5 mm. Estas mezclas asfálticas han sido evaluadas

dinámicamente en el laboratorio y colocadas en la vía con buenos

resultados.

3.6.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE

MODIFICADAS CON CAUCHO

Como se ha visto, existen distintas tecnologías de incorporación de caucho de

neumáticos en la mezcla asfáltica, pero existen ciertas ventajas que son comunes

para ambos casos. Entre estas ventajas, se encuentra la mejora en la resistencia a

las deformaciones plásticas.

En términos generales, puede decirse que cuanto más caucho se incorpora, es

mayor el contenido de ligante en la mezcla asfáltica y mayor es la resistencia a la

fatiga y a la reflexión de grietas.

Entre los principales beneficios que se obtienen usando asfalto-caucho como

ligante modificado mediante Vía Húmeda, está la reducción de la susceptibilidad

térmica, además de mejorar el comportamiento a fatiga y al envejecimiento debido

a los altos contenidos de ligante asfalto-caucho (entre 6.5 y 7.5% con respecto a los

agregados), sin que se vea perjudicada la resistencia a las deformaciones plásticas.

Cabe destacar que al usar caucho como modificador del ligante, aumenta la

viscosidad, permitiendo mayor flexibilidad a bajas temperaturas y mejor estabilidad

a altas.



Dentro de las desventajas del método por Vía Húmeda, se tiene que posee un alto

costo inicial, debido a que es necesario incorporar equipos especiales en el proceso

de producción y de mezclado del ligante con el caucho. Por otro lado, el aumento

de la viscosidad produce dificultades en la manipulación y en la aplicación, junto

con esto se requieren mayores temperaturas de mezclado y de compactación.

Aunque en el proceso por Vía Seca, la reacción entre el caucho y el cemento

asfáltico es menor que para el ligante asfalto-caucho obtenido por Vía Húmeda, si

se encuentra la temperatura y tiempo de digestión adecuada, se obtendrán

propiedades similares en ambas mezclas.

Según literatura, el uso de partículas gruesas de caucho como un agregado en la

mezcla asfáltica puede mejorar el desempeño de la misma. Las partículas de

caucho que quedan expuestas en las superficie del pavimento tienen una función

importante al impedir que los neumáticos de los vehículos se deslicen sobre el

pavimento, ofreciendo un mejor agarre, y las que quedan dentro del cuerpo de la

mezcla ayudan a retardar el fisuramiento de ésta, por absorción de los esfuerzos,

obstaculizando la propagación de la fisura.

3.6.3. EJEMPLO DE DISEÑO POR PROCESO POR VIA SECA (CHILE)

Para realizar el diseño de la incorporación de caucho mediante vía seca, es

necesario partir con una mezcla patrón, con el fin de comparar la variación de las

propiedades de esta mezcla al añadirle diferentes porcentajes de caucho. En este

caso, la mezcla patrón corresponde a una mezcla convencional del tipo Semidensa.

En la mezcla patrón y en las mejoradas con caucho, se utilizarán los mismos

materiales pétreos y cemento asfáltico.

3.6.3.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES

AGREGADOS PÉTREOS



Se denomina agregado grueso a la porción del agregado retenida en el tamiz 4.75

mm (N° 4) y agregado fino, a la porción que pasa el mismo tamiz. Si se requiere,

puede adicionarse filler de aportación, el cual está constituido por polvo mineral

fino, tal como cemento hidráulico, cal u otro material inerte, libre de materia

orgánica y partículas de arcilla.

Los agregados utilizados provienen de cantera de la Planta Puente Verde de la

Empresa Bitumix S.A. Se ocupan tres materiales: Gravilla ¾”, Gravilla 3/8” y Polvo

Roca.

A estos materiales, se les realizaron los siguientes ensayos de caracterización, de

acuerdo al Vol.8 del Manual de Carreteras.

Determinación de la densidad real seca, densidad neta y absorción de los

agregados.

Análisis granulométrico.

Partículas chatas y alargadas.

Índice de Plasticidad.

Determinación de la resistencia al desgaste de los agregados, por medio de

la máquina de Los Ángeles.

LIGANTE ASFÁLTICO

El uso principal del cemento asfáltico es en mezclas en caliente para la

construcción y conservación de vías. Actualmente, los cementos asfálticos se

clasifican según el grado de viscosidad absoluta medida a 60° C, siendo los más

usados los asfaltos CA 14 (viscosidad entre 1400 y 2400 poise) y CA 24 (viscosidad

mayor a 2400 poise).

Anteriormente, la clasificación era según el Grado de Penetración en base a la

dureza o consistencia que es medida mediante el ensayo de penetración. Este

ensayo mide las décimas de milímetros que una aguja penetra dentro de la masa

de asfalto a 25º C, con un peso de 100 gr en 5 segundos. En este caso, los

cementos asfálticos más utilizados eran los CA 60-80 y CA 80-100, donde las cifras

indican los límites máximos y mínimos de la penetración.



Para esta investigación, se decidió trabajar con un cemento asfáltico CA 60/80. La

razón de esta elección fue para relacionar y comparar con los estudios realizados

anteriormente con el proceso por vía húmeda, en laboratorio y en los tramos

experimentales.

El cemento asfáltico fue caracterizado según los siguientes ensayos:

Viscosidad Brookfield a 60º y a 135º C.

Ductilidad.

Penetración.

Punto de ablandamiento.

Densidad.

Además, este cemento fue sometido al proceso de envejecimiento en el horno de

película delgada rotatoria (RTFO), realizándose los ensayes de:

Pérdida por Calentamiento.

Viscosidad Absoluta a 60º C.

Ductilidad.

Índice de Durabilidad.

De acuerdo a las especificaciones para los cementos asfálticos, que se muestran

en la Tabla 8.301.1A del Vol.8 del Manual de Carreteras, se utilizó el ligante que

cumple con la especificación de un CA 60/80.

MEZCLA DE AGREGADOS

La mezcla de los agregados cumple con los requisitos de una mezcla asfáltica en

caliente, establecidos en la sección 5.408 del Vol.5 del Manual de Carreteras. Los

resultados de los ensayos de densidad y absorción de la mezcla de agregados, se

muestran en la tabla 4.7.



La granulometría de la mezcla de agregados es de tipo Semidensa, la cual

comúnmente se usa para carpeta de rodadura. La granulometría utilizada y la banda

IV-A-12, se presentan en la siguiente tabla.

Se trabaja por el centro de la banda IV-A-12 hasta la malla Nº8. Para los siguientes

tamaños, se adopta los valores mínimos del intervalo, esto para disminuir la

cantidad de finos en la mezcla.



3.6.3.2. DISEÑO MARSHALL DE LA MEZCLA PATRÓN

La cantidad de cemento asfáltico requerida se determina con el procedimiento

Marshall, mediante la elaboración de probetas con distintos contenidos de ligante,

con el cual se obtienen los parámetros Marshall que permiten determinar el

porcentaje óptimo de ligante en la mezcla.

El Método de Diseño Marshall permite obtener un contenido óptimo de cemento

asfáltico para mezclas asfálticas en caliente. Los parámetros que se estudian

durante el diseño son la Estabilidad, Fluidez, Densidad, Vacíos de la mezcla

asfáltica y Vacíos en el agregado mineral. De acuerdo al criterio de diseño

establecido, la determinación del contenido óptimo de asfalto se obtiene

principalmente con la densidad, estabilidad y vacíos con aire en la mezcla asfáltica.

Este método se encuentra descrito en 8.302.47 (LNV 47) del M.C-V.8.

Los criterios aplicados en la evaluación de las mezclas asfálticas diseñadas

siguiendo el método Marshall son los especificados en el Manual de Carreteras,

V.5, sección 5.408.203, que trata sobre las propiedades de las mezclas asfálticas.

Los requisitos que deben cumplir las mezclas asfálticas se indican en la siguiente

tabla.

Para la determinación del contenido óptimo de ligante en la mezcla patrón, se

elaboraron mezclas con cuatro contenidos diferentes de ligante. Los porcentajes

utilizados fueron de 4.5%, 5%, 5.5% y 6%.

Las diferentes probetas Marshall se preparan según el método descrito en 8.302.40

del M.C.-V.8. y se elaboran con 1100 g de peso, en moldes de 10.2 cm de

diámetro, y con una energía de compactación de 75 golpes por cada cara.



Los parámetros Marshall para cada contenido de asfalto, se obtienen del promedio

de los resultados obtenidos de tres probetas, cuyos valores no difieran demasiado

entre ellas.

Los resultados del diseño Marshall de la mezcla patrón, se muestran a

continuación:



La determinación del contenido óptimo de asfalto para una carpeta de rodado, se

realiza calculando el promedio entre los porcentajes de asfalto que entreguen la

máxima Estabilidad, la máxima Densidad y 5% de Huecos en la Mezcla. Al

porcentaje de asfalto óptimo obtenido se le aplica una tolerancia de ±0.3%.

Para esta mezcla, se obtiene que el máximo por Densidad se encuentra con 5.4%

de cemento asfáltico y el máximo por Estabilidad, con 5.1%. Con respecto a los

huecos en la mezcla, el mínimo que se tiene con los porcentajes de cemento

utilizados, es de 5.5%.

Para esta mezcla, el porcentaje óptimo de asfalto, se estima que estaría cercano al

5.5%. Con este porcentaje, la Estabilidad y los huecos en la mezcla, se encuentran

dentro de las especificaciones para una carpeta de rodadura (Tabla 4.9).



3.6.3.3. PREPARACIÓN DE LA MEZCLA MEDIANTE PROCESO POR VIA SECA

Este proceso se desarrolla para estudiar el efecto del caucho al adicionarse como

una parte de los agregados finos en la elaboración de las mezclas asfálticas. La

tecnología de aplicación de la vía seca es la convencional, desarrollada en España,

la cual usa porcentajes de adición de hasta el 2% del peso total de los agregados.

En esta investigación, el caucho se adiciona en porcentajes de 0.5%, 1.0% y 1.5%

con respecto al peso del árido y se utiliza una granulometría Semidensa IV-A-12,

según la Tabla 5.408.201.F del Vol. 5 del Manual de Carreteras.

3.6.3.3.1. CAUCHO UTILIZADO

El caucho lo suministra la Empresa PROBISA. Este caucho es importado y

proviene de triturado de neumáticos usando el método ambiental, descrito

anteriormente.

La densidad del caucho utilizado es de 1.139 kg/m3, bastante baja si se compara

con la de los agregados, que es cercana a los 2.600 kg/m3. Esto debe tenerse en

cuenta pues al incorporar el caucho por peso, existe una modificación importante

en términos de volumen de la mezcla.

La granulometría del caucho importado se muestra en la Tabla 4.11. Se decide

trabajar con tamaños inferiores al tamiz Nº 30 (0.63 mm), ya que la forma de las

partículas superiores a este tamaño son alargadas debido al proceso de molienda

utilizado, por lo que se prefirió no considerarlas y así tener un polvo de caucho más

homogéneo. La granulometría del caucho usado para realizar esta experiencia se

indica en la Tabla 4.12.



Cabe destacar que la granulometría del caucho utilizado en este trabajo, es

diferente a la usada en el método por vía húmeda según la Tabla 3.3.



3.6.3.3.2. GRANULOMETRÍA DE LA MEZCLA MEJORADA CON CAUCHO

La granulometría de la mezcla se ve afectada al incorporar el caucho a los

agregados en los distintos porcentajes, pues existe mayor cantidad de finos. La

curva granulométrica de los agregados con el caucho incorporado, tiene una

variación mínima y sólo en las mallas Nº 8 y Nº 30, cuando ésta se realiza en peso.

En la tabla siguiente, se muestran las granulometrías en peso de las mezclas con

distinto contenido de caucho.



Considerando que el caucho tiene menor densidad que los agregados, se presenta

a continuación, la distribución granulométrica en volumen.

3.6.3.3.3. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE ÓPTIMO DE CAUCHO

El porcentaje óptimo de caucho se determina mediante el ensaye de Inmersión-

Compresión y del análisis de los parámetros Marshall. Para su verificación, se

realizan los ensayos de tracción indirecta, Módulo Resiliente y resistencia a la

fatiga.



3.6.3.3.4. METODOLOGÍA PARA LA CONFECCIÓN DE LA MEZCLA MEJORADA

CON CAUCHO

El procedimiento para la confección de la mezcla con caucho en laboratorio, no

difiere en gran medida del método empleado para una mezcla convencional sin

caucho, salvo la determinación previa del tiempo y temperatura de digestión, que

requiere este tipo de mezcla asfáltica antes de la compactación. Los pasos son los

siguientes:

a. Preparar la granulometría de los agregados pétreos.

b. Calentar los agregados en horno a temperatura entre 170° y 210º C.

c. Establecer la proporción de caucho a utilizar, relacionada con el peso de los

áridos.

d. Mezclar los agregados calientes con la cantidad de caucho que

corresponda, y colocarlos en horno entre 150 y 190° C por

aproximadamente 2 min para que el caucho aumente su temperatura.

e. Adicionar el asfalto, previamente calentado a la temperatura de mezclado, a

la mezcla de agregados con caucho y mezclar por 2 a 3 min.

f. Colocar la mezcla asfáltica por un periodo de digestión en horno, cuyo

tiempo y temperatura se han definido con anterioridad mediante el ensayo

de Inmersión-Compresión.

g. Retirar la mezcla del horno y remover el material.

h. Compactar la mezcla caliente en moldes Marshall precalentados. La

compactación se lleva a cabo a una temperatura 10º C más baja que la de

digestión, con 75 golpes del martillo Marshall, por ambos lados de la

probeta.

i. Dejar reposar por 24 horas antes de extraer la probeta del molde.

j. Remover la probeta a temperatura ambiente.



3.6.3.3.5. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO Y TEMPERATURA DE

DIGESTIÓN

Para las mezclas asfálticas mejoradas con caucho, se requiere en primer lugar,

determinar la temperatura y el tiempo de digestión, mediante el ensayo de

Inmersión-Compresión. (Ver referencia Nº [6])

El ensaye de Inmersión-Compresión se realiza de acuerdo a las normas españolas

NLT-161 y NLT-162, y se utiliza para determinar la pérdida de cohesión de las

mezclas asfálticas, debido a la acción del agua. Para este ensayo, se ocupan

probetas cilíndricas de altura igual a su diámetro (101.6 mm), cuya compactación

no es por golpes, sino que por presión, asimismo el equipo de compactación consta

de moldes de diámetro interior de 101.6 mm y altura de 178 mm, pistones

cilíndricos de acero y soportes para mantener eventualmente el molde por encima

de la base de sustentación del pistón inferior.



Mediante este ensayo, se obtiene un índice numérico (Resistencia Conservada) al

comparar las resistencias a compresión simple obtenidas entre dos juegos de

probetas con distinto acondicionamiento; las primeras, se mantienen al aire por

veinticuatro horas y luego en un baño de agua a 25ºC durante dos horas; el

segundo juego, se sumerge en agua a una temperatura de 60ºC durante

veinticuatro horas, después se sacan del baño y se mantienen dos horas a

temperatura ambiente, para finalmente sumergirlas en agua a 25ºC por dos horas.

Ambos grupos de probetas, son evaluados en compresión axial, sin soporte lateral,

con una velocidad de deformación de constante 5.08 mm/min, a temperatura de

25ºC.

La resistencia a compresión simple del primer grupo, probetas en seco, es R1 y la

del segundo, probetas sumergidas, es R2. La resistencia conservada (R) se calcula

como:



Para definir el tiempo y la temperatura de digestión, se preparan probetas a

diferentes temperaturas, 150º,160º y 170º C, y a tiempos de 1 y 2 horas con

distintos porcentajes de caucho y con un único porcentaje de ligante igual a 5.5%,

correspondiente al óptimo de la mezcla patrón. Estas probetas son comparadas con

la mezcla patrón, sin caucho y no sometida a tiempo y temperatura en horno, antes

de la compactación.

Para la estimación del tiempo y la temperatura de digestión, se toma como

parámetro de comparación entre mezclas, la resistencia conservada. Las mezclas

se fabrican siguiendo el procedimiento anteriormente descrito en la sección 4.3.4,

salvo la compactación de las probetas, mediante presión. Se realizan tres probetas

por cada grupo, R1y R2, y se utiliza la misma prensa para compactarlas y para

realizar el ensayo a compresión.

Las distintas mezclas realizadas se muestran en la siguiente tabla:

Debido a que este ensayo pretende obtener la susceptibilidad de la mezcla cuando

está sometida a la acción del agua, solo interesa saber la diferencia porcentual

entre los dos grupos, no las magnitudes de sus resistencias.



Caso 1 T° digestión=150°C

Para las mezclas fabricadas con temperatura de digestión de 150ºC por dos horas

(mezclas C1 y C2), se varía el porcentaje de adición de caucho, con lo que puede

obtenerse la evolución del parámetro resistencia conservada, con respecto a esta

variable.

Se observa que la resistencia conservada disminuye notablemente al agregar

caucho. La cohesión de la mezcla se ve perjudicada por efecto del agua cuando

contiene caucho, cuando la temperatura de digestión es 150ºC, esto se debe a que

a esta temperatura, no está ocurriendo completamente el proceso de digestión, es

decir, el caucho no está interactuando con el ligante. Las resistencias en seco son

más altas que las de mezclas sin caucho, no así la resistencia de probetas

sumergidas que disminuyen al agregar caucho. Por otro lado, se tiene que al

agregar caucho, la densidad de las probetas disminuye, esto se puede deber a la

falta de digestión y al dosificar el caucho en peso, resulta mayor volumen, pues

este material es menos denso que los agregados.




Si se aumenta la temperatura de digestión a 160ºC, manteniendo el porcentaje de

caucho en 1% y se varía el tiempo de digestión, se obtienen los resultados para las

mezclas C3 y C4, mostrados a continuación.

Al aumentar la temperatura de digestión a 160ºC, se obtienen mejores valores de la

resistencia conservada, debido a que el caucho comienza a interactuar con el

ligante y el efecto del agua está disminuyendo. Mientras más tiempo se tenga la

mezcla en el horno, se tiene que aumenta la densidad de las probetas, al igual que

R1 y R2, esto provoca un mayor valor de la resistencia conservada. Por otro lado,

se observa que los valores de resistencia conservada siguen estando por debajo

del valor de la mezcla patrón.




Las mezclas C5, C6 y C7 se fabrican con temperatura de digestión de 170º C y un

tiempo de digestión de 2 horas, variando el porcentaje de caucho desde 0.5% hasta

1.5%. Los resultados obtenidos para estas mezclas, se grafican a continuación.

Con esta temperatura de digestión, se observa que al agregar caucho hasta en 1%

a las mezclas, es menor la pérdida de cohesión por efecto del agua, lo que se

traduce en mayores valores de la resistencia conservada. También se observa que

la resistencia para probetas sumergidas disminuye, pero no hay una clara

tendencia para la resistencia en seco.

Comparados con los resultados obtenidos con los ensayos anteriores a 150º y 160º

C, se obtienen mejores valores de resistencia conservada con esta temperatura,

salvo para el porcentaje de 1.5% de caucho.

A modo de resumen, se presenta a continuación una tabla con los distintos valores

de resistencia conservada para una mezcla con dotación de caucho de 1%,

aumentando la temperatura de digestión, y manteniendo el tiempo en dos horas en

cada caso.



En este gráfico, se observa el comportamiento del indicador resistencia conservada

al aumentar la temperatura de digestión de la mezcla. Se observa que al aumentar

la temperatura, mejora la eficacia del proceso de adición de caucho a la mezcla,

facilitando la digestión del caucho, por parte del ligante, lográndose mediante este

proceso térmico, un importante mejoramiento en la resistencia a la humedad de las

mezclas mejoradas con caucho. El valor alcanzado para la resistencia conservada,

después de dos horas de digestión a 170ºC, se encuentra sobre el valor

correspondiente para mezclas sin caucho.

Como conclusión, se tiene que mientras más alta la temperatura de digestión y más

largo el tiempo en horno, el proceso de digestión mejora. En este caso, los mejores



valores de resistencia conservada para esta mezcla, se encuentran para la

temperatura de 170º C por dos horas, con contenidos de caucho de hasta el 1%.

3.6.3.3.6. ESTUDIO DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA Y TIEMPO DE

DIGESTIÓN EN LOS PARÁMETROS MARSHALL

Para realizar el estudio, se confeccionan las mezclas mejoradas con caucho, con

tres contenidos de cemento asfáltico, partiendo del porcentaje de ligante de la

mezcla Patrón sin caucho de 5.5%.

A continuación, se comparan los valores de los parámetros Marshall de mezclas

preparadas con tiempo de digestión de dos horas, para las diferentes temperaturas

de digestión de 150º, 160º y 170ºC y distintos porcentajes de adición de caucho.

a. DENSIDAD

Este ensayo se realiza de acuerdo a la sección 8.302.38 (LNV 13) del M.C.-V.8. A

continuación se muestran los resultados obtenidos de densidad para las mezclas

asfálticas mejoradas con caucho.



Los valores de densidad obtenidos para las mezclas fabricadas a 160ºC por dos

horas con 0.5% de caucho, son ligeramente superiores a los conseguidos a 170º y

a 150ºC. La curva de las mezclas a 170ºC, tienen un máximo a diferencia de las

otras temperaturas.

En la Figura 4.16. se observa que para las mezclas realizadas con una temperatura

de digestión de 150º C por dos horas, la densidad disminuye a medida que la

proporción de caucho se incrementa. Esto se debe a que al no ocurrir la digestión y

dosificar el caucho por peso, resulta mayor volumen respecto de la mezcla original,

debido a que el caucho es menos denso que los agregados.



b. ESTABILIDAD


continuación se muestran los resultados obtenidos de estabilidad para las mezclas




Los valores de Estabilidad más altos son los obtenidos para las mezclas fabricadas

a 170ºC por dos horas con 0.5% de caucho. Para las mezclas con temperatura de

digestión de 150ºC, la curva de Estabilidad no tiene la forma esperada.

c. FLUIDEZ


continuación se muestran los resultados obtenidos de fluidez para las mezclas




Los valores de fluidez obtenidos para las mezclas fabricadas a 160ºC por dos horas

con 0.5% de caucho también siguen la tendencia esperada, al igual que para las

mezclas a 170ºC. No ocurre lo mismo para la curva a 150ºC, donde los valores de

fluidez inicialmente son altos para 5.5% de ligante, y disminuye hasta un cierto

contenido de asfalto a partir del cual vuelve a aumentar. Esto podría deberse a que

bajos contenidos de ligante en una mezcla mejorada con caucho son insuficientes

para proporcionar una buena cohesión, junto a esto hay que decir que el caucho a

esta temperatura, posiblemente no interactúa con el ligante, por lo que es más

relevante el comportamiento elástico del caucho.

d. HUECOS EN LA MEZCLA TOTAL

A continuación se muestran los resultados obtenidos de huecos en la mezcla total

para las mezclas asfálticas mejoradas con caucho.



En la Figura 4.19, se observa que a medida que aumenta el porcentaje de asfalto,

los huecos disminuyen para cualquier temperatura de digestión. Los valores de

huecos más bajos obtenidos, se tienen en la mezcla con temperatura de digestión

de 160ºC.



En la Figura 4.20, se analiza el efecto del porcentaje de caucho sobre el contenido

de huecos a 150ºC, donde se observa que para 1.5%, se genera un “efecto rebote”

debido a que a esta temperatura no reacciona todo el caucho con el cemento

asfáltico, dificultando la compactación debido a la característica elástica de este

material.

e. VACÍOS EN EL AGREGADO MINERAL

A continuación se muestran los resultados obtenidos de vacíos en el agregado

mineral en la mezcla total para las mezclas asfálticas mejoradas con caucho.



Analizando las curvas de la Figura 4.21, puede decirse que la curva que se acerca

más a lo esperado es la de las mezclas fabricadas a 170ºC. Para las mezclas

elaboradas a 150º y 160ºC, los vacíos en el agregado mineral disminuyen al

incrementar el contenido de cemento asfáltico.

En la Figura 4.22, donde se analizan las mezclas fabricadas a temperatura de

digestión de 150ºC, se observa que los vacíos en el agregado mineral se

incrementan al aumentar la cantidad de caucho.



En base a los parámetros Marshall, puede decirse que la temperatura de digestión

que otorga mejores resultados de las mezclas es 170ºC. En las mezclas elaboradas

a 150ºC, no ocurre completamente el proceso de digestión y los granos de caucho

sin reaccionar, desmejoran las características de la mezcla. Con temperatura de

digestión de 160ºC, las características de la mezcla son buenas, salvo que tiene

valores altos de densidad, lo que provoca que los porcentajes de huecos en la

mezcla y vacíos en el agregado mineral sean bajos, los que podrían estar fuera de

las especificaciones para una carpeta de rodadura.



3.6.3.3.7. DISEÑO FINAL

Del estudio anterior, se determina que la temperatura de digestión que otorga

mejores resultados para las mezclas con caucho es a la máxima posible, en este

caso a 170ºC. Es por esto que se analizan los parámetros Marshall, para

determinar el valor óptimo de asfalto para los diseños con esta temperatura y los

distintos porcentajes de adición de caucho.

3.6.3.3.7.1. PARÁMETROS MARSHALL

A continuación, se entregan los parámetros Marshall obtenidos para las mezclas

asfálticas mejoradas con caucho a la temperatura de digestión de 170ºC y al mismo

tiempo, los valores de la mezcla patrón:

a. Densidad. La densidad de las mezclas mejoradas con caucho, fabricadas con

una temperatura de digestión de 170º C por dos horas, aumenta a medida que la

proporción de caucho se incrementa. El aumento de la densidad puede deberse

a que los granos de caucho al interactuar con el ligante, se hinchan, aumentando

el volumen, por lo que existe mayor recubrimiento de los agregados, lo que lleva

a que disminuya la cantidad de huecos.



b. Estabilidad. Las estabilidades obtenidas en la mezcla patrón, cumplen con las

especificaciones de la Tabla 4.9. con porcentajes menores a 5.8% de cemento

asfáltico (Estabilidad de 9.000 [N]).

Para la mezcla a 170º C con 0.5% de caucho, se obtienen los valores más altos

de Estabilidades de todos los diseños realizados. Esto se debe a la modificación

del asfalto en presencia de caucho, pero al aumentar la cantidad de caucho, la

estabilidad disminuye. Para porcentajes de caucho de 1.0% y 1.5%, los valores

de estabilidad que cumplen con las exigencias de carpeta de rodado según

Tabla 4.9, se obtienen para mezclas con valores cercanos al 6.0% de cemento

asfáltico.



c. Fluidez. Los valores de fluidez obtenidos se encuentran en el intervalo permitido

para carpeta de rodadura, con excepción de la curva con 1% de caucho, que

sobrepasa el limite superior especificado a partir de 5.8% de cemento asfáltico.



d. Huecos en la mezcla total. La mezcla convencional, patrón, presenta valores

para los huecos bastante altos, esto se debe a la granulometría definida por el

lado grueso de la banda IV-A-12, a partir del tamiz Nº30.

La exigencia del porcentaje de huecos en la carpeta de rodadura está entre 4% y

6%. La mezcla patrón cumple con este rango.



A medida que aumenta el contenido de caucho, disminuyen los huecos en la

mezcla, lo cual también sucede a medida que el contenido de cemento asfáltico

se incrementa. Esto se debe a que el ligante y el caucho que ha interactuado

con él, van ocupando los espacios vacíos de la mezcla.

Para la mezcla fabricada a 170ºC con 1.5% de caucho, se tiene que los valores

obtenidos se encuentran fuera del intervalo permitido. Faltaría realizar mezclas

disminuyendo la cantidad de cemento asfáltico, para ver si se alcanzan los

valores de huecos exigidos, pero se sabe que esto afectaría el mezclado.



e. Vacíos en el agregado mineral. Se observa que los vacíos en el agregado

mineral disminuyen a medida que la proporción de caucho se incrementa. La

curva para 0.5% de caucho, tiene la tendencia esperada para este parámetro, al

igual que la de la mezcla patrón. La curvas de 1.0% y 1.5% no tienen la forma

esperada.



3.6.3.3.7.2. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE ASFALTO PARA EL

DISEÑO

Con los parámetros Marshall obtenidos para la temperatura de digestión de

170ºC y el tiempo de digestión de dos horas, se determina el valor del porcentaje

de asfalto que cumpla las exigencias de diseño.

Analizando la Tabla 4.27 y los gráficos de cada parámetro, se observa que:

A medida que aumenta el contenido de caucho, se necesita más ligante.

No es posible estimar el porcentaje de cemento asfáltico para 5% de huecos

en la mezcla con 1.5% de caucho, además el valor óptimo de ligante no

puede ser menor a 5.6% por Estabilidad, pues con menor valor, tendría

Estabilidad menor a 9.000 [N]. Por otro lado, con 5.6% de cemento tendría

huecos de 3.5%, lo que estaría fuera de la exigencia para carpeta de

rodadura.

Para realizar los ensayos de caracterización de las mezclas, se usa un contenido

constante de cemento asfáltico de 5.5%, para el cual las mezclas con caucho

tenían valores lo más cercanos a 5% de huecos.

A modo de resumen en la Tabla 4.28, se muestran los parámetros de densidad,

estabilidad y de huecos con 5.5% de asfalto, para las mezclas tradicionales sin

caucho, y las fabricadas con un proceso de digestión a temperatura de 170º C

por dos horas, variando el porcentaje de adición de caucho.



Se observa que con esta cantidad de cemento asfáltico, las mezclas con 1% de

caucho, no cumplen con la estabilidad exigida para una carpeta de rodadura y las

mezclas con 1.5% de caucho, no cumplen ni estabilidad ni huecos.

3.6.3.3.8. VERIFICACIÓN DEL PORCENTAJE DE CAUCHO DE DISEÑO

Para verificar el porcentaje de caucho óptimo para la mezcla de este estudio

compuesta por 5.5% de asfalto, se realizan los siguientes ensayos:

Resistencia a compresión diametral a 25º C.

Determinación del Módulo Resiliente a 25º y 40º C, y frecuencias de carga

de 0.33, 0.5 y 1 Hz.

Determinación del comportamiento a la fatiga.

3.6.3.3.8.1. RESISTENCIA A COMPRESION DIAMETRAL

Para determinar la resistencia a compresión diametral, tracción indirecta, de

mezclas asfálticas, se siguen los procedimientos indicados en la norma española

NLT-346/90. “Resistencia a Compresión Diametral (ensayo brasileño) de mezclas

bituminosas.”

Este método consiste en imponer una deformación por compresión diametral a una

probeta cilíndrica situada horizontalmente entre los platos de una prensa, de forma

que los esfuerzos aplicados a la probeta sean sobre dos generatrices opuestas. El

parámetro a medir es la carga de rotura.

La resistencia a comprensión diametral, tracción indirecta, de una probeta se

calcula con la siguiente fórmula:



donde:

R= Resistencia a comprensión diametral, MPa.

P = carga máxima de rotura, kN.

h = altura de la probeta, mm.

d = diámetro de la probeta, mm.

Con este ensayo se obtiene una forma de medir la cohesión de la mezcla, pues la

mayor oposición a la falla la presenta la unión del asfalto con los agregados

pétreos.

El ensayo se realiza en el Equipo Marshall, el cual permite aplicar una velocidad de

deformación de 50,8 mm/min., equipado especialmente con la prensa Lottman que

permite disponer la probeta de manera horizontal para la aplicación de la carga.

Este ensayo se realiza usando probetas Marshall, cuyas dimensiones son 63,5 mm

de altura y 101,6 mm de diámetro. Se confeccionan mezclas de referencia, sin

caucho, y con caucho, fabricadas con proceso de digestión a 170º C por dos horas.

Estas probetas son medidas y pesadas, para luego acondicionarse a 25º C antes

de ensayarlas. Como se dijo antes, se usa un contenido constante de cemento

asfáltico del 5.5%.

A continuación, se muestran los resultados obtenidos para este ensayo. La mezcla

con 0% de caucho, es la mezcla tradicional patrón.



Las mezclas con adición de caucho presentan valores de resistencia a la

compresión diametral mayores a la mezcla tradicional.

Al comparar los resultados para los diferentes porcentajes de caucho, se obtiene

que el mayor valor de resistencia a la compresión diametral, se logra para 0.5% de

caucho, resultado igualmente obtenido para la Estabilidad.

3.6.3.3.8.2. MÓDULO RESILIENTE

Es bien sabido que la mayoría de los materiales de pavimento no son elásticos, si

no que experimentan alguna deformación permanente después de cada aplicación

de carga. Sin embargo, si la carga es pequeña, comparada con la resistencia del

material y se repite un gran número de veces, la deformación bajo cada repetición

de carga es casi completamente recuperable y proporcional a la carga y se puede

considerar elástica. El módulo elástico basado en la deformación recuperable bajo

carga repetida se llama Módulo Resiliente.

El Módulo Resiliente en laboratorio, puede ser medido en ensaye triaxial, uniaxial, o

en tensión diametral indirecta (ensayo brasileño). En terreno, puede determinarse

con deflectometría de impacto (FWD).

Para las mezclas estudiadas en este trabajo, se obtiene el módulo resiliente en

laboratorio en tensión diametral indirecta, bajo las normativas ASTM y CEN.

El equipo con el cual se realiza el ensayo para obtener los valores del módulo

resiliente es el Nottingham Asphalt Tester NU-10, desarrollado por la compañía

“Cooper Research Tecnology Limited”. El NU-10 es un equipo servo-neumático que

posee un pistón que aplica cargas de compresión, permitiendo la aplicación de

pulsos de carga, y de cargas del tipo sinusoidal.



a. Módulo Resiliente según Norma CEN 12697-26. Este método de ensaye se

ejecuta bajo la normativa europea EN 12697-26: 2003 anexo C, “Test de tensión



indirecta en especimenes cilíndricos”. El ensaye de tensión indirecta es un método

no destructivo que permite determinar el modulo elástico de los materiales

asfálticos de pavimentos para una deformación horizontal seleccionada. Durante

el ensayo, la probeta cilíndrica es sometida a pulsos de cargas de compresión de

forma repetitiva, con periodos de descanso, esta carga se aplica verticalmente en

un plano diametral de la muestra cilíndrica. La deformación horizontal objetivo es

de 0.005% de diámetro de la probeta. El tiempo de pulso de carga, desde que se

aplica la carga hasta que ésta produce la deformación deseada, es de 124 4

milisegundos.

Los módulos resilientes se analizaron de acuerdo a su variación relacionada con

los incrementos de temperatura y el incremento en el porcentaje de caucho en las

mezclas asfálticas a diferentes temperaturas.

Las probetas con distintos contenido de caucho y 5.5 % de cemento asfáltico, se

evaluaron a dos temperaturas diferentes, una intermedia a 25º C y una alta de 40º

C.

Los resultados obtenidos para el módulo resiliente (MR) y para la carga vertical

(Fv), se presentan a continuación:



En cuanto a la fuerza vertical necesaria para que las probetas tengan un mismo

nivel de deformación, puede decirse que para las mezclas ensayadas a 25º C, el

máximo de carga necesaria es para la mezcla con 0.5%, la cual también tiene el

más alto módulo. Para las mezclas con caucho ensayadas a 40ºC, la carga es la

misma, pero varía el módulo, lo que puede deberse a las diferencias en cuanto al

ciclo de carga y a la deformación horizontal obtenida.

Se observa que los Módulos Resilientes de las mezclas con caucho respecto a la

mezcla tradicional, aumentan considerablemente, aproximadamente hasta en un

37% en las mezclas a 25º C, y 73% en las mezclas a 40º C. De estas cifras, se

puede observar también que el Módulo Resiliente se ve más afectado para las

mezclas a altas temperaturas, que para las intermedias.

En las mezclas con caucho, los valores obtenidos para el módulo con distintos

contenidos de caucho, no tienen la misma tendencia para ambas temperaturas. A

25º C, el mayor módulo se tiene para 0.5% de caucho, y a 40º C, para 1.0%.

Asimismo, la variación de los módulos entre mezclas con distintos contenidos de

caucho, es pequeña.



En base a los resultados obtenidos con estas mezclas fabricadas a 170º C por

dos horas, podría decirse que si hubiera que elegir la dotación de caucho, en base

al Módulo Resiliente según el ensayo CEN, el porcentaje a utilizar podría estar

entre 0.5% y 1%, donde el primero, tiene mejor módulo para 25º C y el segundo,

para 40º C.

b. Módulo Resiliente según Norma ASTM D4123-82. La evaluación del Módulo

Resiliente se obtiene siguiendo el procedimiento descrito en la norma americana

ASTM D4123-82, “Indirect Tension Test for Resilient Modulus of Bituminous

Mixtures”.

Este ensayo es un método no destructivo que permite determinar el módulo

resiliente de los materiales asfálticos de pavimentos para una carga vertical

seleccionada.

En el ensayo se somete una probeta cilíndrica de altura 63,5 mm y de 101,6 mm

de diámetro elaborada con el martillo Marshall, a una carga cíclica de

comprensión aplicada verticalmente según un plano diametral a la probeta. El

ciclo de carga se compone de un pulso de amplitud y duración establecida,

seguido de un tiempo de relajación.

De las funciones de carga y de deformación horizontal obtenidas asumiendo un

valor para el coeficiente de Poisson de 0.35, se determinan dos valores de

módulos resilientes. El módulo resiliente instantáneo es calculado usando la

deformación producida en la probeta en el instante en que termina la aplicación

del pulso de carga. El módulo resiliente total es calculado usando la deformación

total producida en la probeta al término del periodo de reposo que sigue al pulso

de carga. Este último será el que se usará para comparar los valores obtenidos

para las probetas fabricadas con los diferentes porcentajes de caucho.

Los módulos resilientes se analizaron de acuerdo a su variación con el incremento

en la frecuencia de carga a diferentes temperaturas, así como su variación



relacionada con los incrementos de temperatura a diferentes frecuencias y el

incremento en el porcentaje de caucho en las mezclas asfálticas a diferentes

temperaturas.

Las probetas con distintos contenido de caucho, se evaluaron a dos temperaturas

diferentes, una intermedia a 25º C y una alta de 40º C, y además se realiza el

ensayo con tres frecuencias de carga: 0.33, 0.5 y 1 Hz., con duración del pulso de

carga de 0.3, 0.2 y 0.1 s, respectivamente. La amplitud del pulso de carga a

utilizar es cercana al 10% de la resistencia a tracción indirecta para las mezclas a

25º C, y para las mezclas a 40º C, es la más baja que puede dar el equipo, 0.25

kN, pues las probetas son muy deformables.

Los resultados obtenidos para el módulo resiliente según este método, se

muestran a continuación:



Se observa que el Módulo Resiliente de las mezclas con caucho respecto a la

mezcla tradicional, aumenta considerablemente, aproximadamente hasta en un



59% con 0.5% y 1% de caucho (a 25º C y 0.5 y 0.33 Hz), y 89% con 1% de caucho

(a 40º C a 0.33 Hz). De estas cifras se puede observar también que el Módulo

Resiliente se ve más afectado para las mezclas a altas temperaturas, que para las

intermedias, al igual que como se vio en el método CEN.

El Módulo Resiliente en las mezclas mejoradas con caucho ensayadas a 40º C, es

menos susceptible a la frecuencia de aplicación de carga que en las mezclas

tradicionales.

Se puede observar que con un aumento de la frecuencia a esta temperatura, en las

mezclas sin caucho, el Módulo Resiliente presenta incrementos mayores que los

presentados en las mezclas con caucho. Para las mezclas ensayadas a 25º C, los

incrementos de las mezclas con y sin caucho, son muy parecidos.

Como es de esperar, se observa que los módulos disminuyen con el incremento en

la temperatura.

En las Figuras 4.34 y 4.35, se presenta la variación de los Módulos Resilientes con

relación al incremento en el porcentaje de caucho en las mezclas asfálticas para

25º y 40ºC, respectivamente.



A 25ºC, los Módulos Resilientes no tienen mucha variación con respecto a la

frecuencia para cada porcentaje de caucho, observándose en la Figura 4.34, una

sola curva. Esto es debido al bajo valor de deformación aplicado, lo que indica que

se está trabajando en el rango elástico del material.

El Módulo Resiliente aumenta al incrementar el porcentaje de caucho, llegando a

un valor máximo aproximadamente entre 0.6% y 0.7% de caucho, luego decrece

debido supuestamente a que parte del caucho queda sin reaccionar con el asfalto,

comportándose como una partícula blanda.

A 40ºC, se observa que el Módulo tiene una variación mayor con la frecuencia,

obteniéndose curvas relativamente separadas para frecuencia de 1 Hz, 0.5 Hz y

0.33 Hz, debido a que el asfalto se vuelve menos viscoso.

En base a los resultados obtenidos de los Módulos Resilientes según ASTM, con

estas mezclas fabricadas a 170º C por dos horas, el porcentaje a utilizar podría

estar entre 0.5% y 1%.



3.6.3.3.8.3. RESISTENCIA A LA FATIGA

La fatiga puede definirse como el fenómeno de fractura debido a cargas repetidas o

fluctuantes, las cuales tienen un valor máximo generalmente menor que el límite de

resistencia a tracción del material. En el pavimento, el proceso de fatiga está

relacionado con las repetidas pasadas de las cargas de las ruedas, las cuales

producen esfuerzos en las capas asfálticas que varían entre compresión y tracción.

Debido al tráfico continuo, estas reiteradas repeticiones de deformaciones por

tracción eventualmente provocarán la iniciación de una grieta, la que con las

siguientes pasadas de ruedas, se propagará por la capa y eventualmente el

pavimento fallará.

La resistencia a fatiga expresa la capacidad de la mezcla asfáltica a deformarse

repetidamente sin fracturarse.

Para determinar la resistencia a fatiga se siguen los procedimientos indicados en la

normativa europea CEN 12697-24, “Resistencia a la fatiga”. El objetivo de este

ensayo es determinar la vida de fatiga usando el método de tracción indirecta con

probetas Marshall preparadas en laboratorio, a las cuales se les aplica una carga

vertical repetida en un plano diametral que tiene como resultado aplicaciones

repetidas de un esfuerzo de tracción indirecta sobre el diámetro horizontal. Este

proceso usualmente terminará por producir una grieta a lo largo del diámetro

vertical y, si continúa, la probeta se partirá en dos partes.



El ensayo se realiza con esfuerzo controlado, donde la magnitud del pulso de

esfuerzo aplicado se mantiene constante hasta la falla. De este ensayo se obtiene

una relación entre el esfuerzo de tracción y el número de aplicaciones hasta la falla,

la cual puede estar dada por la fractura de la probeta o cuando la deformación

vertical alcanza un valor mayor que 10 mm. Es necesario evaluar varios esfuerzos

de tracción para determinar la pendiente de la ley de fatiga, m, el término libre de la

regresión lineal, c y el coeficiente de correlación, R2. El equipo con el cual se

realiza el ensayo es el NU-10.

Para este ensayo, se confeccionan mezclas de referencia sin caucho, y con

caucho, fabricadas con digestión a 170º C por dos horas. Estas probetas son

medidas y pesadas, para luego acondicionarse a 25º C antes de ensayarlas. El

porcentaje de cemento asfáltico es de 5.5%, para cada caso.



Al observar la Figura 4.37, se puede decir que las mezclas con caucho tienen mejor

comportamiento a fatiga, aceptan mayor número de repeticiones de carga antes de

fracturarse. El aumento en el número de repeticiones al agregar caucho, es del

orden de 10 veces para cargas altas y 30 para bajas.



Los resultados obtenidos para la fatiga de las mezclas con caucho, tienen valores

cercanos entre sí, estando en un rango entre 3.000 y 30.000 repeticiones de carga.

Para las mezclas fabricadas con 0.5% de adición de caucho, se tiene el mayor valor

para la pendiente, esto demuestra menor sensibilidad al cambio en el número de

ciclos, por aumento de la carga.

3.6.3.3.8.4. RESULTADOS FINALES

Después de analizar los resultados de los ensayes, se concluye que:

El mayor valor para resistencia diametral se logra para 0.5% de caucho.

Según el método CEN a 25ºC, los valores mayores de Módulo Resiliente, se

obtienen para 0.5% de caucho y para 40ºC se obtienen con 1%.

Según el método ASTM, los valores mayores de Módulo Resiliente se tienen

entre 0.5% y 1% de caucho.

Las mezclas con 0.5% de caucho, presentan menor sensibilidad al cambio

en el número de ciclos, por aumento de carga.

3.6.3.4. CONCLUSIONES

3.6.3.4.1. GENERALES

El caucho reciclado obtenido de neumáticos desechados, puede ser utilizado

confiablemente para mejorar las propiedades mecánicas de las mezclas

asfálticas usándolo como un agregado (proceso seco) ó como un modificador del

ligante (proceso húmedo). Por otro lado, la utilización del caucho trae beneficios

ambientales al valorizar un desecho como son los neumáticos y solucionar el

problema de la disposición final de ellos, disminuyendo la contaminación.

Entre menor sea el tamaño máximo de los granos de caucho que se utilicen para

mejorar las mezclas asfálticas ó modificar el ligante, serán mejores los

resultados obtenidos. Sin embargo, no deben dejarse de lado los beneficios de

usar partículas gruesas de caucho.



El proceso húmedo requiere nuevos equipos en planta, como la unidad de

mezclado y almacenamiento del asfalto-caucho, cambio de bombas y tuberías, y

energía adicional para calentar la mezcla a mayores temperaturas con tiempo de

reacción prolongado.

Por su parte, el proceso por vía seca, no requiere de grandes cambios en la

planta asfáltica, solo manejar el caucho como un filler, incorporándolo cuando los

áridos estén calientes, además es necesario simular el tiempo de digestión en

obra, que se debe esperar antes de compactar, el cual correspondería al tiempo

desde el cargado de camión en la planta hasta llegar a la obra y descargar en la

finisher.

Ambos procesos de adición de caucho, exigen mayores cantidades de cemento

asfáltico, pero con los consiguientes beneficios y mejoras en las propiedades

relacionadas con la durabilidad.

Es posible trabajar con granulometrías convencionales para la fabricación de

mezclas asfálticas mejoradas con caucho.

El parámetro más critico de la adición de caucho por la vía seca, es el tiempo de

digestión. El tiempo de digestión recomendado debe cumplir con un mínimo

necesario para que el caucho interactúe con el ligante, modificando la reología

del asfalto original, y un máximo acotado a los tiempos reales de puesta en obra

del material.

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. Esto se verifica a través del ensayo de

inmersión-compresión, exigiendo un nivel cercano al 75% de resistencia

conservada.



3.6.3.4.2. ESPECÍFICAS

Para las mezclas mejoradas con caucho, el contenido óptimo de caucho con el

cual se obtuvieron los mejores valores de tracción indirecta, módulos y fatiga es

de alrededor al 0.5 %, al igual que para los parámetros Marshall. Para el ensayo

de inmersióncompresión, los valores mejores de resistencia conservada se tiene

con contenidos de caucho hasta el 1%.

Las mezclas asfálticas mejoradas con caucho, se diseñaron mediante el

procedimiento Marshall para determinar el contenido óptimo de ligante,

evaluando la Estabilidad, el contenido de huecos y la densidad; y el contenido

óptimo de caucho, se estudia analizando los parámetros Marshall y el ensayo de

Inmersión-Compresión, y se verifica mediante los ensayos de tracción indirecta,

Módulo Resiliente y resistencia a la fatiga.

En la mezcla con caucho mediante vía seca, disminuye el contenido de huecos

con aire y el contenido de vacíos en el agregado mineral.

El contenido óptimo de ligante en una mezcla asfáltica aumenta a medida que se

incrementa el porcentaje de adición de caucho, debido a la absorción de ligante

que éste produce.



3.6.3.5. PUESTA EN OBRA

Se presenta los aspectos característicos de la puesta en obra de las mezclas

asfálticas fabricadas por vía seca o vía húmeda.

3.6.3.5.1. Transporte

El transporte de las mezclas con polvo de caucho fabricadas por vía seca o

húmeda puede hacerse en los camiones convencionales para el transporte de

mezcla asfáltica. Estas mezclas son más sensibles a la disminución de la

temperatura, por ello los camiones deben ir siempre cubiertos, excepto para

distancias muy cortas.

Al igual que con otras mezclas asfáltica, si se utilizan líquidos antiadherentes en la

caja de los camiones, estos deben ser del tipo agua jabonosa, emulsiones de

silicona, pero nunca deben contener disolventes o gasolinas.

3.6.3.5.2. Extensión

La puesta en obra de las mezclas asfáltica que incorporan polvo de caucho por vía

seca o vía húmeda se realiza con extendedoras convencionales. Las únicas

precauciones a adoptar son las de extremar las medidas que eviten el enfriamiento

prematuro de la mezcla asfáltica, ya que su elevada viscosidad hace muy difícil la

compactación a temperaturas inferiores a 120°C, a las que algunas mezclas

convencionales son todavía manejables.

Las mezclas con polvo de caucho únicamente deben extenderse cuando las

condiciones climáticas sean favorables. La temperatura del soporte también debe

ser adecuada (superior a 10°C). Si la temperatura del soporte es baja o el tiempo

frío y con viento intenso, la mezcla se enfriará muy rápidamente y será muy difícil

su puesta en obra. Este aspecto debe cuidarse más, si cabe, que en las mezclas

con cemento asfáltico convencionales, y es más crítico con las mezclas asfálticas

más viscosas, es decir las fabricadas por vía húmeda que incorporan ligantes más



duros más viscosos, o por vía seca en aquellas que tengan una mayor dotación de

polvo de caucho.

La mezcla que entre en la extendedora debe fluir libremente, ser homogénea y no

deben apreciarse segregaciones ni arrastres o escurrimientos de ligante.

El material debe suministrarse de manera que la extendedora pueda trabajar sin

paradas. De lo contrario, el material bajo la regla se enfría muy rápidamente y se

puede formar una ondulación que luego es muy difícil eliminar.

El material que se retire de las juntas debe eliminarse en vez de volver a extenderlo

sobre el pavimento.

3.6.3.5.3. Juntas

Las juntas longitudinales en las capas de rodadura, si se hacen en frío, se deben

cortar siempre e imprimarse antes de extender el carril adyacente. Si se deja el

material frío, sin compactar, se puede deteriorar muy rápidamente con el paso del

tráfico.

3.6.3.5.4. Compactación

La compactación se puede hacer con los equipos convencionales de rodillos

metálicos y de neumáticos, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

Con mezclas abiertas o discontinuas no debe utilizarse vibración.

Las mezclas con caucho tienen una mayor adherencia a los compactadores

que las convencionales por lo que es imprescindible el empleo de líquidos

antiadherentes.

Con las mezclas de contenido elevado de caucho no deben utilizarse

compactadores de neumáticos, ya que tienden a levantar el material.

El número de compactadores es función de la producción de la central de

fabricación, ancho de extendido, espesor de la capa y temperatura ambiente, de la

superficie de extendido y de los materiales; así como del tipo de mezcla.



La compactación debe iniciarse lo antes posible y con la mezcla a temperatura

elevada, a unos 150°C en mezclas asfálticas modificadas con caucho por la vía

seca, para que se alcance la densidad requerida mientras la mezcla está

suficientemente caliente, antes de que se rigidice demasiado. Los compactadores

deben ir tan próximos a la extendedora como sea posible, sin que se produzcan

levantamientos del material u ondulaciones de la mezcla al paso del rodillo. La

compactación principal debe estar finalizada cuando se alcancen los 130°C y la de

superficie cuando se alcancen los 115°C.

Usualmente, con mezclas tipo semidenso, es suficiente con dos a cuatro pasadas

con un rodillo vibratorio a alta frecuencia y baja amplitud, aunque las condiciones

de compactación pueden variar con la granulometría y los componentes de las

mezclas.

En las mezclas fabricadas por la vía seca con elevado contenido de caucho suele

ser necesario que el compactador continúe su trabajo hasta que la temperatura de

la mezcla asfáltica sea inferior a los 80°C. Como el caucho sólo ha reaccionado

parcialmente, el material de la capa compactada continúa la reacción al encontrarse

a temperaturas elevadas. La reacción hace que la mezcla aumente de volumen y

se expanda. La compactación adicional mantiene la densidad de la tongada hasta

que el aumento de viscosidad del ligante pueda contrarrestar el potencial

decreciente del material a expandirse. Estos efectos son menores cuanto más fino

sea el polvo de caucho añadido, en menor dotación se encuentre y mayor tiempo

de espera haya transcurrido entre la fabricación y la compactación, de manera que

en algunos casos no es necesario variar las pautas de compactación con respecto

a otras mezclas. En cualquier caso, es necesario establecer el procedimiento más

adecuado de compactación en el tramo de prueba. Hay que tener en cuenta que el

mayor tiempo de compactación suele exigir la utilización de un rodillo adicional.

Si el material extendido debe abrirse al tráfico antes de que se enfríe

completamente, puede ser conveniente extender un arenado antes de la apertura

del tráfico.


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