Estudiante: Luis Fernando Mojica Herrera
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CARACTERIZACIÓN BÁSICA Y EVALUACIÓN DE ADHERENCIA DE
DIFERENTES FUENTES DE AGREGADOS ALUVIALES
Estudiante: Luis Fernando Mojica Herrera
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES
BOGOTÁ D.C., COLOMBIA
2017
CARACTERIZACIÓN BÁSICA Y EVALUACIÓN DE ADHERENCIA DE
DIFERENTES FUENTES DE AGREGADOS ALUVIALES
LUIS FERNANDO MOJICA HERRERA
Código 20101079085
Pasantía para optar al título de Tecnólogo en Construcciones civiles
Tutor Ing. FERNANDO GONZÁLEZ CASAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES
BOGOTÁ D.C., COLOMBIA
2017
COORDINACIÓN Y EJECUCIÓN DE ENSAYOS PARA ESTUDIO DE
CARACTERIZACIÓN BÁSICA Y EVALUACIÓN DE ADHERENCIA DE
DIFERENTES FUENTES DE AGREGADOS ALUVIALES
PASANTE
LUIS FERNANDO MOJICA HERRERA
CC. 79.817.469
CÓDIGO: 20101079085
TUTOR ACADÉMICO
ING. FERNANDO GONZÁLEZ CASAS
INGENIERO CIVIL
TUTOR EMPRESARIAL
ING. YANETH MARTÍNEZ VARGAS
INGENIERO CIVIL
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES
PERIODO DE PASANTÍA
18 DE ENERO DEL 2016 – 20 DE FEBRERO DEL 2016
BOGOTÁ
2016
Nota de aceptación
_____________________________
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_____________________________
_____________________________
Jurado
Bogotá, Febrero del 2017
Dedicado a Dios por darme las fuerzas, constancia y
paciencia, A Camilo, Diego y Felipe mis hijos que me han
inspirado cada día para seguir adelante con mis proyectos, a mi
esposa por sus manifestaciones de apoyo, a mi madre y toda mi
familia por vivir conmigo aquellos momentos que me han
pasado durante mi carrera y en mi vida.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a mis maestros por haberme regalado los conocimientos necesarios
para realizar este trabajo, a la Universidad Distrital francisco José de Caldas
porque en sus instalaciones tuve agradables enseñanzas que me han ido
formando, agradezco a Concrescol S.A. por haberme dado la oportunidad de
realizar mi trabajo de pasantía en su empresa, a mi tutor Ing. Fernando González
que me ha guiado y participado y a mi tutor empresarial quien a lo largo de este
tiempo me ha brindado todo su apoyo.
CONTENIDO
RESUMEN ................................................................................ 17
INTRODUCCIÓN ......................................................................... 20
1 OBJETIVOS ........................................................................... 22
1.1 OBJETIVO GENERAL .......................................................... 22
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................... 22
2 JUSTIFICACIÓN ...................................................................... 23
3 GENERALIDADES DE LA EMPRESA ................................................. 24
3.1 GENERALIDADES ............................................................... 24
3.2 ORGANIGRAMA DEL LABORATORIO ......................................... 27
4 MARCO TEÓRICO .................................................................... 27
4.1 Agregados ...................................................................... 29
4.2 Adherencia en mezclas asfálticas .......................................... 32
4.3 Ensayos de control de calidad .............................................. 34
5 DESARROLLO DE LA PASANTÍA .................................................... 47
5.1 CRONOGRAMA ................................................................. 49
5.2 Ilustración 18 CronogramaENSAYOS A EJECUTAR ........................ 51
5.2.1 Agregados gruesos ...................................................... 51
5.2.2 Agregados finos ......................................................... 51
5.2.3 Mezcla asfáltica ......................................................... 51
5.3 BITÁCORA ...................................................................... 52
6 ANÁLISIS DE RESULTADOS ......................................................... 60
6.1 COMPARACIÓN DE RESULTADOS ............................................ 60
6.2 ESPECIFICACIONES ............................................................ 67
7 APORTES DEL PASANTE ............................................................ 69
8 CONCLUSIONES ...................................................................... 71
9 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................... 73
10 ANEXOS .............................................................................. 74
LISTADO DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Planta Concrescol S.A. ................................................................................ 25
Ilustración 2 Organigrama Concrescol S.A. ..................................................................... 27
Ilustración 3 Falta de cohesión de una mezcla asfáltica ................................................... 28
Ilustración 4 Forma de las partículas de agregado, i Redondeada, ii Irregular, iii Angular, iv
Lajosa, v Alargada, vi Alargada-Lajosa ........................................................................... 32
Ilustración 5 Conjunto equivalente de arena. ................................................................... 35
Ilustración 6 Cazuela de Casagrande .............................................................................. 36
Ilustración 7 Plantillas de alargamiento y aplanamiento ................................................... 37
Ilustración 8 Ensayo Caras fracturadas ........................................................................... 38
Ilustración 9 Ensayo angularidad ..................................................................................... 39
Ilustración 10 Maquina de los angeles ............................................................................. 40
Ilustración 11 Aparato Micro deval ................................................................................... 41
Ilustración 12 Molde medida 10% finos ............................................................................ 42
Ilustración 13 Muestra con sulfato de magnesio .............................................................. 43
Ilustración 14 Fallo de Tsr. ............................................................................................... 44
Ilustración 15 Ensayo Riedel-Weber ................................................................................ 45
Ilustración 16 Agregado para adherencia en bandeja ...................................................... 45
Ilustración 17 Ensayo de agua hervida ............................................................................ 46
5.2 Ilustración 18 CronogramaENSAYOS A EJECUTAR ............................................ 51
Ilustración 19 Comparativo Ensayo Caras fracturadas 1 cara .......................................... 61
Ilustración 20Comparativo Angularidad ........................................................................... 62
Ilustración 21 Comparativo equivalente de arena ............................................................ 63
Ilustración 22 Comparativo Desgaste .............................................................................. 64
Ilustración 23 Comparativo ensay Micro-devault .............................................................. 65
Ilustración 24 Comparación Tsr ....................................................................................... 66
Ilustración 25Comparativo Adherencia en bandeja .......................................................... 67
Ilustración 26 formato cuadro resumen de resultados caracterización de agregados
pétreos y mezcla asfáltica ................................................................................................ 70
LISTADO DE TABLAS Tabla 1: Fuentes posibles a evaluar ................................................................................ 47
Tabla 2 Fuentes a evaluar ............................................................................................... 48
Tabla 3 Bitácora ............................................................................................................... 59
Tabla 4: Geometría de los agregados .............................................................................. 60
Tabla 5: Limpieza de los agregados ................................................................................ 62
Tabla 6: Dureza y Durabilidad de los agregados .............................................................. 64
Tabla 7 Adhesividad entre el agregado y el asfalto .......................................................... 65
Tabla 8 Especificaciones IDU e INVIAS ........................................................................... 68
LISTADO ANEXOS
ANEXO No.1 Acta de iniciación de pasantía. ANEXO No.2 Acta de finalización de pasantía. ANEXO No.3 Reporte de horas trabajadas formato Concrescol.
GLOSARIO
Adhesividad: es el trabajo / fuerza necesaria para superar las fuerzas de
atracción entre la superficie del producto y la superficie del material con la que el
producto entra en contacto. Es la propiedad de ser cohesivo y pegajoso.1
Aluvial: Depósitos de arenisca y grava debidos al agua efluyente, que hace que
un terreno sea inestable e inseguro para la cimentación. También llamado terreno
de aluvión.2
Agregado: La palabra agregados se refiere a cualquier combinación de arena,
grava o roca triturada en su estado natural o procesado. Son minerales comunes,
resultado de las fuerzas geológicas erosivas del agua y del viento. Son
generalmente encontrados en ríos y valles, donde han sido depositados por las
corrientes de agua.3
Asfalto: El asfalto es una mezcla sólida y compacta de hidrocarburos y de
minerales que mayormente es empleada para construir el pavimento de las
calzadas.
Sus características físicas más destacadas son la viscosidad, su pegajosidad y su
intenso color negro; y como bien decíamos al comienzo su uso primordial se da
como aglomerante en mezclas asfálticas a instancias de la construcción de
carreteras, autovías y autopistas, ya que es capaz de unir fragmentos de varios
1DEFINICIÓN DE ADHESIVIDAD. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. http://analisisdetextura.blogspot.com.co/2014/03/medicion-de-adhesividad-y-pegajosidad.html 2DEFINICIÓN DE ALUVIAL. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. http://www.parro.com.ar/definicion-de-aluvial 3DEFINICIÓN DE AGREGADO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. http://www.asogravas.org/inicio/agregados.aspx
materiales y dar cohesión al conjunto a través de transformaciones en su propia
masa que dan lugar al origen de nuevos compuestos.4
Basalto: es una roca ígnea extrusiva, sólida y negra. Es el tipo de roca más
común en la corteza terrestre, y cubre la mayoría del fondo oceánico. Está
formado por abundantes minerales oscuros como, el piroxeno y la olivina , que
hacen que el basalto sea de color gris o negro obscuro.5
Calizo: Roca sedimentaria compuesta, en forma predominante, por minerales de
carbonato, principalmente carbonatos de calcio y de magnesio. Los minerales más
importantes de las calizas son la calcita y la aragonita, y, en las calizas
dolomíticas, la dolomita. Las calizas son las más abundantes de las rocas no
clásticas. Constituyen definitivamente la mayor existencia del elemento carbono en
la superficie terrestre, o cerca de ella. Gran parte del conocimiento existente
acerca de la paleontología de los invertebrados y, en consecuencia, sobre la
evolución de la vida y la historia de la Tierra, procede del estudio de
los fósiles contenidos en estas rocas. Aunque el término caliza se emplea en el
sentido general señalado con anterioridad, se refiere específicamente a las rocas
de carbonato en las que predomina el mineral de calcita, CaCO3.6
Concreto asfaltico: El concreto asfáltico consistirá en una combinación de
agregados gruesos triturados, agregado fino y llenante mineral, uniformemente
mezclados en caliente con cemento asfáltico en una planta de mezclas asfálticas
4AGREGADO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. http://www.definicionabc.com/general/asfalto.php 5BASALTO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://www.windows2universe.org/earth/geology/ig_basalt.html&lang=sp 6 CALIZO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. https://www.ecured.cu/Caliza
que reúna los requisitos de calidad y control para su producto.7
Desprendimiento Superficial de un pavimento: Corresponde al
descascaramiento de la parte superficial de un pavimento, sin llegar a afectar
bases o sub-bases.
Causas:
Limpieza insuficiente previa a tratamientos superficiales.
Espesor insuficiente de la capa de rodadura asfáltica.
Riego de imprimación insuficiente
Mezcla asfáltica muy permeable.8
Deterioro: es la acción y efecto de deteriorar o deteriorarse (empeorar, estropear,
degenerar o poner en inferior condición algo).9
Durabilidad de un pavimento flexible: Para Pavimentos flexibles, la estrategia
de diseño seleccionado deberá presentar un mínimo inicial de duración de
ocho años antes de que sea obligatoria la superposición de otra capa. En general
la duración óptima debería estar diseñada para un período de 20 años. Cuanto
mayor sea el módulo que se añada a la capacidad estructural de las capas de
pavimento. La carga se distribuye a lo largo de un área más amplia de la sub-base
o suelo de apoyo.10
Dureza: La Dureza es una propiedad física de los materiales que consiste
básicamente en la firme unión de las moléculas que la conforman, impidiendo así
que cualquier otro objeto o sustancia lo parta, lo penetre, o lo comprometa. La
7 CONCRETO ASFALTICO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://www.arqhys.com/construccion/asfaltico-concreto.html 8 DESPRENDIMIENTO SUPERFICIAL DE UN PAVIMENTO. Qué es, significado y concepto. Manual de inspección pavimentos flexibles 2013 9 DETERIORO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://definicion.de/deterioro/ 10 DURABILIDAD DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en https://www.ecured.cu/Pavimento_flexible
dureza se utiliza en como una magnitud en diversas áreas industriales en las que
se requiere medir la capacidad de aguante o resistencia de peso que tienen
diversos materiales para que se les dé un uso óptimo. Un ejemplo de estas
industrias son las que se encargan de fabricar elementos básicos para la
construcción de una edificación o estructura, metalurgia, carpintería, entre otras en
las que es vital saber cuál es su composición, como se podrían unir con otros
materiales para crear estructuras sólidas.11
Fisuración: Corresponden a discontinuidades en la carpeta asfáltica, en la misma
dirección de del tránsito o transversales a él. Son indicio de la existencia de
esfuerzos de tensión en alguna de las capas de estructura, los cuales han
superado la resistencia del material afectado. La localización de las fisuras dentro
del carril puede ser un buen indicativo de la causa que las generó, ya que
aquellas se encuentran en zonas sujetas a carga, pueden estar relacionadas con
problemas de fatiga de toda la estructura de laguna de sus partes.12
Gabro: El gabro es una roca plutónica oscura (con índice de color en el rango 35-
65%) compuesta esencialmente de plagioclasa cálcica (Anortita >
50), clinopiroxeno y/o ortopiroxeno, y óxidos de Fe (opacos). Además, tanto
el olivino magnésico (rico en molécula de forsterita) como el cuarzo (en baja
proporción) pueden estar presentes. El término general de gabro puede precisarse
más utilizando el diagrama de clasificación de rocas gabroideas, que tiene en
cuenta las proporciones relativas de las fases máficas principales (olivino,
ortopiroxeno, clinopiroxeno y hornblenda), así un gabro en sentido estricto tiene
como máfico principal el clinopiroxeno, en la norita el máfico principal es
ortopiroxeno, mientras que la gabronorita contiene los dos piroxenos. En el
esquema de clasificación de la izquierda se han resaltado también los campos de
11 DUREZA. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://conceptodefinicion.de/dureza/ 12FISURACIÓN: Qué es, significado y concepto. Manual de inspección pavimentos flexibles INVIAS 2013
cuarzo-gabros y gabros con feldespatoides (también compartidos por los términos
equivalentes dioríticos y anortosíticos).13
Ígneo: Las rocas ígneas se forman por el enfriamiento y la solidificación de
materia rocosa fundida, el magma. Según las condiciones bajo las que el magma
se enfríe, las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o fino.
Las rocas ígneas se subdividen en dos grandes grupos:
Las rocas plutónicas o intrusivas fueron formadas a partir de un enfriamiento lento
y en profundidad del magma. Las rocas se enfriaron muy despacio, permitiendo
así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros. Ejemplos: granito y
sienita.
Las rocas volcánicas o extrusivas, se forman por el enfriamiento rápido y en
superficie, o cerca de ella, del magma. Se formaron al ascender magma fundido
desde las profundidades llenando grietas próximas a la superficie, o al emerger
magma a través de los volcanes. El enfriamiento y la solidificación posteriores
fueron muy rápidas, dando como resultado la formación de minerales con grano
fino o de rocas parecidas al vidrio. Ejemplos: basalto y riolita.14
Know-how: Know How proviene del inglés y significa: "Saber hacer". Consiste en
las capacidades y habilidades que un individuo o una organización poseen en
cuanto a la realización de una tarea específica.15
Mastic: Relación de la mezcla que se da entre el llenante y al asfalto para hacer
una mezcla asfáltica mucho más rígida o flexible.16
13GABRO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en https://petroignea.wordpress.com/tiposrocosos/afloramientos-en-rocas-plutonicas/gabro/ 14IGNEO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://www.portalciencia.net/geoloroc2.html 15KNOW-HOW. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en https://debitoor.es/glosario/definicion-know-how 16 MASTIC. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://tangara.uis.edu.co/biblioweb/tesis/2010/136235.pdf
Metamórfico: Las rocas metamórficas (del griego meta, cambio, y morphe, forma,
“cambio de forma”)1 son rocas formadas por la modificación de otras preexistentes
en el interior de la Tierra mediante un proceso llamado metamorfismo. A través de
calor, presión y/o fluidos químicamente activos, se produce la transformación de
rocas que sufren ajustes estructurales y mineralógicos2 . Los agentes del
metamorfismo hacen posible que Rocas ígneas, rocas sedimentarias u otras rocas
metamórficas, cuando quedan sometidas a presiones que van de menos de 1,000
a hasta 16,000 bar, a temperaturas que van de los 200 a los 1,000°C3 , y/o a un
fluidos activos, provoquen cambios en la composición de las mismas, aportando
nuevas sustancias a estas. La roca que se genera dependerá de la composición y
textura de la roca original, del tiempo que ésta estuvo sometida a los efectos del
llamado proceso metamórfico, así como de los agentes del mismo
metamorfismo1 Al precursor de una roca metamórfica se le llama protolito.17
Patología: La evaluación del estado y la condición de una carretera. Daños para
pavimentos en concreto asfáltico, pavimentos rígidos y hasta para pavimentos en
afirmado, lo cual es una gran ayuda para el ingeniero al momento de identificar,
evaluar y cuantificar los diversos daños con que cuenta un tramo de vía y luego
tomar medidas correctivas y/o preventivas.18
Piel de Cocodrilo de un pavimento: Corresponde a una serie de fisuras
interconectadas con patrones irregulares, generalmente localizadas en zonas
sujetas a repeticiones de carga. La fisuración tiende a iniciarse en el fondo de las
capas asfálticas, donde los esfuerzos de tracción son mayores bajo la acción de
las cargas. Las fisuras se propagan a la superficie inicialmente como una o mas
fisuras longitudinales paralelas. Ante la repetición de cargas de transito, las fisuras
se propagan formando piezas angulares que desarrollan un modelo parecido a la
17METAMORFICO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en https://es.wikipedia.org/wiki/Roca_metam%C3%B3rfica 18PATOLOGÍA. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://www.scielo.org.co/pdf/rium/v9n17/v9n17a07
piel de un cocodrilo. Tales piezas tienen por lo general un diámetro promedio
menor a 30 cm.
La piel de cocodrilo ocurre generalmente en áreas que son sometidas a cargas de
tránsito, sin embargo, es usual encontrar este daño en otras zonas donde se han
generado deformaciones en el pavimento que no están relacionadas con la falla
estructural (por tránsito o por deficiencia del espesor de las capas) sino con otros
mecanismos como por ejemplo problemas de drenaje que afectan los materiales
granulares, falta de compactación de las capas, reparaciones mal ejecutadas y
subrasantes expansivas, entre otras. Este tipo de daño no es común en capas de
material asfaltico colocadas sobre placas de concreto rígido.19
Pórfido: El pórfido cuárzico es, en litología, el nombre que reciben un grupo de
rocas ácidas semicristalinas, las cuales contienen
cristales porfiríticos de cuarzo dispuestos en una matriz finamente granulada, de
estructura comúnmente micro cristalina o felsítica. En las muestras, el cuarzo
aparece en forma de pequeñas y redondeadas bulas (burbujas) vítreas, de color
gris claro, las cuales son pirámides de cristales dobles hexagonales, con sus
aristas y vértices romos debido a la corrosión o la reabsorción.20
Rehabilitación vial: reconstrucción y recuperación de vías y carreteras.21
Sedimentaria: Se trata de sólidos compuestos por uno o más
minerales. Sedimentario, por su parte, es aquello relacionado con
los sedimentos (los materiales que, después de haber estado suspendidos en un
líquido, por la gravedad se depositan en el fondo).
19PIEL DE COCODRILO DE UN PAVIMENTO: Qué es, significado y concepto. Manual de inspección pavimentos flexibles INVIAS 2013 20 PÓRFIDO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%B3rfido_de_cuarzo 21REHABILITACION VIAL. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de
Noviembre de 2016. Disponible en https://es.wikipedia.org/wiki/Rehabilitaci%C3%B3n
Se conoce como roca sedimentaria a la roca que se formó a partir del acopio
de sedimentos.
Estos sedimentos son movilizados por el viento o el agua y, después de un
proceso denominado diagénesis, forman un material con una cierta consolidación.
La disposición de las rocas sedimentarias en capas sucesivas forma distintos
estratos.22
Silíceo: es una denominación general para el subconjunto de las rocas
sedimentarias cuya característica común es el alto contenido en óxido de silicio.23
RESUMEN
El presente estudio busca evaluar de forma comparativa, el comportamiento en
laboratorio, de tres mezclas asfálticas tipo rodadura, elaboradas con materias
primas obtenidas a partir de procesos de trituración de crudo extraído de
diferentes fuentes aluviales; río Guayuriba ubicado en Villavicencio, río Coello
ubicado en el Tolima y río Gacheta ubicado en Gacheta.
La gradación MD-12 tipo IDU, establecida como franja granulométrica de
referencia; se definió basados en la importancia de la superficie de rodamiento
dentro de la estructura de un pavimento y considerando que esta capa es la más
crítica, por ser la que recibe de manera directa la humedad, las cargas de tránsito
y en general los factores medioambientales que atentan de manera directa.
Consideramos que evaluar cualquier otra capa constitutiva de un pavimento que
se ubique por debajo de la carpeta de rodaje, no tendría la misma relevancia.
22SEDIMENTARIA. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en http://definicion.de/roca-sedimentaria/ 23SILICEO. Qué es, significado y concepto. En línea. Consultado el 08 de Noviembre de 2016. Disponible en https://es.wikipedia.org/wiki/Rocas_sil%C3%ADceas
El estudio abarca la evaluación del cumplimiento de las características de calidad
del agregado grueso y fino constitutivo de cada mezcla, al igual que la
conformidad en términos de adherencia, conforme lo estipulado por la
especificación IDU-ET-510-11.
En primera instancia se evaluaron sobre los agregados combinados sin asfalto, las
características de limpieza, dureza, durabilidad y geometría, mediante la
aplicación de los ensayos descritos en el cronograma (tabla 3 Bitacora).
Posteriormente se efectuaron las pruebas a la mezcla con asfalto, para lo cual se
utilizó asfalto 60-70 procedente de Barranca.
El estudio culmina con la ejecución de pruebas de adherencia sobre las mezclas
asfálticas MD-12 elaboradas en las diferentes combinaciones de agregado.
En resumen el presente estudio busca encontrar cuál de las fuentes de
agregados, provee a la mezcla mejores características de calidad y a su vez
pretende encontrar algún tipo de correlación entre los resultados de adherencia
obtenidos sobre las diferentes mezclas y las características de los materiales
constitutivos de las mismas.
PALABRAS CLAVE: Adherencia, agregado, asfalto, fuente, mezcla, calidad, vía,
pruebas, rodadura.
ABSTRACT
The present study aims to evaluate, in a comparative way, the behavior in the
laboratory of three asphalt mixtures made of raw materials obtained from crushing
processes extracted from different alluvial sources; Guayuriba river located in
Villavicencio, Coello river located in Tolima and Gachetà river located in Gachetà.
The IDU MD-12 gradation, established as a benchmark granulometric stripe; Was
defined based on the importance of the bearing surface within the structure of a
pavement and considering that this layer is the most critical, since it is the one that
directly receives the humidity, the traffic loads and in general the environmental
factors that Directly.
We consider that evaluating any other constituent layer of a pavement that is
located below the filing folder would not have the same relevance.
The study covers the evaluation of compliance with the quality characteristics of
the coarse and fine aggregate constituent of each mixture, as well as compliance
in terms of adhesion, as stipulated by the IDU-ET-510-11 specification.
In the first instance, the combined aggregates without asphalt, the characteristics
of cleaning, hardness, durability and geometry were evaluated by applying the
tests described in the schedule (table 3 Bitácora).
Subsequently the tests were performed on the mixture with asphalt, for which 60-
70 asphalt from Barranca was used.
The study culminates with the performance of adhesion tests on the MD-12 asphalt
mixtures elaborated in the different aggregate combinations.
In summary, the present study seeks to find which of the sources of aggregates
provides the mixture with better quality characteristics and in turn seeks to find
some kind of correlation between the results of adhesion obtained on the different
mixtures and the characteristics of the materials constituting the Themselves.
KEYWORDS: Adhesion, aggregate, asphalt, source, mixture, quality, track, tests, rolling.
20
INTRODUCCIÓN
En los meses de enero a marzo de 2016, se realizó una pasantía para optar al
título de Tecnólogo en construcciones Civiles, la cual se enfocó en el estudio de
adherencia donde se evalúan tres fuentes de agregados aluviales, utilizados
típicamente para producción de mezclas asfálticas, para ello se evalúa este
parámetro en los diferentes agregados pétreos a utilizar.
La adherencia es una de las características más relevantes a la hora de producir
mezcla asfáltica, ya que esta medida nos permite saber que tanta afinidad existe
entre el agregado y el asfalto y por tanto proyectar que desprendimiento puede
llegar a tener una vía u otras patologías asociadas que se conformar con el paso
de los años, por efecto de las cargas de tráfico, humedad y condiciones
medioambientales.
Adicionalmente el estudio pretende evaluar las características físico-mecánicas de
los diferentes agregados y a su vez el comportamientos de las diferentes mezcla
asfáltica utilizadas, lo cual nos dará una noción importante de la variedad de
agregados pétreos con los que se puede producir una mezcla asfáltica conforme a
las especificaciones técnicas vigentes.
Dentro de las pruebas de adherencia se harán ensayos como; resistencia
conservada en mezcla con tracción indirecta (TSR), adherencia en bandeja en
agregados gruesos, Riedel-Weber para agregados finos y efecto del agua (agua
hervida); donde se busca correlacionar los resultados obtenidos con el
desprendimiento, cohesión y afinidad que tienen los agregados pétreos utilizados
en la elaboración de mezclas asfálticas.
También se evalúa la trabazón y geometría de los agregados con ensayos como
caras fracturadas, angularidad de los agregados finos y proporción planas largas,
21
donde dependiendo de sus valores pueden aportar resistencia a las mezclas.
Adicionalmente se evalúan ensayos de limpieza, dureza y durabilidad.
Hoy en día buscar agregados que sean económicos y al mismo tiempo que
cumplan con la especificaciones se ha vuelto un problema para los productores de
mezcla asfáltica, ya que la mayoría de los agregados que cumplen, están en sitios
alejados de Bogotá, donde el transporte es un factor que toma mucho peso en el
precio de venta; por ende con la base de este estudio se pretende optimizar una
mezcla de excelente calidad, que además de ser económica, sea durable.
A nivel general, se busca ampliar el conocimiento de las características de
distintos agregados producidos en zonas alejadas de Bogotá, que por su
naturaleza pétrea ayuden a mejorar la malla vial de Bogotá y sean utilizados de
manera total o parcial junto a materiales de la sabana de Bogotá, con lo que se
busca tener una mayor certeza a la hora de escoger un agregado.
22
1 OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Adquirir conocimientos prácticos que mejoren un buen desempeño en la vida
laboral.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar en el laboratorio las características de geometría, limpieza,
dureza, durabilidad, de los agregados constitutivos de cada mezcla y
correlacionarlos con los obtenidos mediante las pruebas de adherencia
evaluados sobre la mezcla asfáltica.
Evaluar la adherencia de tres mezclas asfálticas en caliente, utilizando
agregados de diferente naturaleza petrológica (río Guayuriba, río Coello,
Rio Gachetá) y asfalto CA 60-70 de Barrancabermeja.
Efectuar pruebas como adherencia en bandeja, Riedel Weber que permitan
de manera conjunta con los resultados de las pruebas indirectas como el
TSR, elaborar un análisis más completo del comportamiento de la
adherencia en las diferentes mezclas elaboradas.
23
2 JUSTIFICACIÓN
Cada día en la ciudad va aumentando la población, así como el sector
automotor, por ende se ve bastante afectada la calidad de las vías donde se
encuentran bastantes patologías asociadas a desprendimientos del pavimento,
para ello debemos encontrar materias primas que se puedan mezclar para
hacerlo mucho más durable.
Haciendo referencia específica a la adhesividad, se reportan cuatro pruebas
que son las más utilizadas para su evaluación: cubrimiento de los agregados
con materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (INV. E-757-13),
adherencia en bandeja (INV. E-740-13), adhesividad de los ligantes bituminosos
a los agregados finos (método Riedel-Weber, INV. E-774-13) y la prueba de
Tracción indirecta (INV. E-725-13). Sin embargo como ya se mencionó, la
conformidad de estas respecto a los parámetros fijados, no asegura
necesariamente que la mezcla en funcionamiento no presente problemas de
desprendimiento superficial, razón por la cual, a lo largo del presente estudio se
evaluarán las siguientes variables asociadas a este fenómeno: geometría,
limpieza, dureza, durabilidad.
La problemática descrita, motiva a efectuar el presente estudio, de la cual se
espera obtener resultados cuantitativos y cualitativos, que permitan identificar
las principales características de los agregados que puedan tener incidencia en
la adherencia con el asfalto.
24
3 GENERALIDADES DE LA EMPRESA
3.1 GENERALIDADES
Concretos Asfálticos de Colombia S.A., CONCRESCOL S.A, se constituyó según
Escritura Pública No. 842 del 9 de febrero del año 2.000, otorgada en la Notaría 22
de Bogotá D.C. teniendo como actividad principal la “Producción y
Comercialización de Mezcla Asfáltica, Construcción Vial y Control de Calidad a
través de las actividades de ensayo en el Laboratorio”. Después de nueve años de
funcionamiento con resultados satisfactorios, y luego de haber acumulado gran
experiencia, Concreasfaltos S.A. (antigua compañía del grupo empresarial suizo
Holderbank) vendió sus activos y el know how de producción, comercialización y
venta de mezcla asfáltica a CONCRESCOL S.A -empresa en ese entonces
recientemente creada-, mediante un contrato de compraventa de una planta de
asfalto, equipo complementario y otros activos, de fecha dieciséis de mayo de dos
mil, pretendiendo con ello que CONCRESCOL S.A. contase con la suficiente
acreditación para atender el mercado.
Con personal experimentado y capacitado que le diera distinción y calidad se
buscó obtener reconocimiento en el mercado en cuanto a la prestación de
servicios para la realización de ensayos y emisión de resultados.
En el mes de marzo del año 2004 la planta de producción de mezclas asfálticas
fue trasladada de los terrenos del grupo empresarial suizo Holcim (los cuales
antes pertenecían a Holderbank) a la localización actual, Autopista Al Llano Km. 7,
(Avenida Boyacá No. 80-10Sur) en la Localidad de Usme.
Dentro de la proyección de mejoramiento se creó la necesidad de controlar el
producto final dando como origen el Laboratorio de Control de Calidad el cual fue
creado el 01 de junio de 2000.
25
Así mismo la exigencia para asegurar a los clientes la confiabilidad de las
actividades de producción y control de calidad en laboratorio, generó la idea de
implementar un sistema de gestión de calidad. En la actualidad el sistema de
gestión de calidad certificado por Icontec conforme la norma ISO 9001:2000,
otorgada bajo el certificado 1010-1, expedido en 2002-04-30, renovado en marzo
de 2014 y válido hasta marzo de 2017 en las actividades de Construcción,
mantenimiento y rehabilitación de obras de infraestructura vial, producción y
suministro de concretos asfálticos, nos compromete a entregar productos de alta
calidad, cumpliendo los parámetros establecidos por nuestros clientes.
El Laboratorio de Control de Calidad desarrolla sus actividades de acuerdo con la
norma NTC-ISO 17025 para la acreditación de laboratorios de ensayos, con lo
cual se garantiza además de la calidad del producto la competencia técnica del
recurso humano.
El laboratorio opera como ente de control de calidad de los productos ofrecidos a
los clientes y como proveedor de información para la operación del proceso de
producción.
Ilustración 1 Planta Concrescol S.A.
Fuente: Propia
26
La pasantía se realiza en la empresa Concrescol S.A. en las instalaciones de la
planta de producción, Avenida Boyacá No 80-10 sur, Autopista al Llano Km. 7 de
la zona quinta de Usme y sus números de teléfono son: 7665035-7665039-
7908231.
Las oficinas administrativas se encuentran ubicadas en la Carrera 9 No 72-61,
Oficina 501, sus teléfonos: 2557891 – 4009350 - 5455104 y Fax: 5455103.
Nuestro sistema de gestión de calidad certificado por Icontec conforme la norma
ISO 9001:2000, otorgada bajo el certificado 1010-1, expedido en 2002-04-30,
renovado en marzo de 2014 y válido hasta marzo de 2017 en las actividades de
Construcción, mantenimiento y rehabilitación de obras de infraestructura vial,
producción y suministro de concretos asfálticos, nos compromete a entregar
productos de alta calidad, cumpliendo los parámetros establecidos por nuestros
clientes.
El Laboratorio de Control de Calidad desarrolla sus actividades de acuerdo con la
norma NTC-ISO 17025 para la acreditación de laboratorios de ensayos, con lo
cual se garantiza además de la calidad del producto la competencia técnica del
recurso humano.
El laboratorio opera como ente de control de calidad de los productos ofrecidos a
nuestros clientes y como proveedor de información para la operación del proceso
de producción.
27
3.2 ORGANIGRAMA DEL LABORATORIO
GERENTE GENERAL Ing. Oscar Alberto Torres
GERENTE COMERCIAL
Ing. Juan Carlos Román
DIRECTOR TECNICO
Ing. Oswaldo León Vergara
INGENIERO DE LABORATORIO
Ing. Yaneth Martínez Vargas
LABORATORISTA
Luis Fernando Mojica
AUXILIAR DE LABORATORIO
Brayan Stick Vanegas Ilustración 2 Organigrama Concrescol S.A.
Fuente: Propia
4 MARCO TEÓRICO
El deficiente estado de la malla vial actual de Bogotá y su acelerado proceso de
deterioro, refleja la baja durabilidad de los pavimentos flexibles; existen múltiples
factores que determinan esta condición, entre los cuales se pueden resaltar, la
baja calidad de las materias primas utilizadas en la producción de mezclas
asfálticas, los inadecuados procesos productivos y constructivos que junto a las
28
condiciones adversas del clima y tránsito, impiden en muchos casos el buen
desempeño de un pavimento.
Dentro de las patologías más observadas en las mezclas asfálticas en Bogotá, se
encuentra el desprendimiento superficial de asfalto y finos derivado de la falta de
adherencia que tienen algunos agregados con el ligante, al igual que problemas
de fisuración que en sus inicios presenta fisuras leves en el pavimento y en
ausencia de una pronta intervención, deriva en degradación tipo piel de cocodrilo y
desprendimiento completos de carpeta tipo baches.
Es importante por tanto, evaluar los agregados pétreos que conforman las
mezclas asfálticas y por ende constituye el soporte estructural de las mismas.
Ilustración 3 Falta de cohesión de una mezcla asfáltica
Fuente: Propia
29
4.1 AGREGADOS
Si bien los agregados deben cumplir con los requerimientos de forma, limpieza,
dureza y durabilidad de acuerdo al tipo de mezcla para el cual se vaya a utilizar,
también se debe tener en cuenta su naturaleza petrológica, a la cual se atribuye
en gran medida las propiedades de afinidad química que determinan las
propiedades de adhesividad.
De manera generalizada los agregados de acuerdo a su origen y naturaleza
petrológica se pueden clasificar en tres grandes grupos:
“Agregados calizos; la roca caliza es muy común, abundante y económica en los
procesos de trituración, se emplea generalmente en todas las capas de firme,
exceptuándose en algunas ocasiones como agregado grueso en las capas de
rodadura, debido a la facilidad que tiene de pulimentarse en condiciones de
servicio, su carácter es básico, presenta por lo regular problemas menores de
adhesividad, es decir, de afinidad con los ligante asfálticos. En mezclas asfálticas
se utiliza para mejorar esta característica cuando se emplean además otro tipo de
agregados, más duros pero también más ácidos (silíceos, pórfidos, entre otros).
Agregados Silíceos; procedentes de trituración de gravas naturales es otro
material de amplia utilización en todas las capas de firme. Se extraen de
yacimientos granulares, en los que las partículas de mayor tamaño se separan por
cribado y a partir de ellas por medio de procesos de trituración, se obtienen
fracciones de menor tamaño, con una angulosidad tanto mayor cuantas más caras
de fractura se presenten.
Puede no aportar una suficiente adhesividad con los ligante asfálticos, sin
embargo, si el material obtenido tiene un elevado contenido de sílice y de caras
fracturadas, su características mecánicas y su rozamiento interno proporcionan un
esqueleto mineral bueno para utilizarlo incluso en mezclas asfálticas sometidas a
la acción directa del tráfico; esto claro está, en tanto se incorporen mejoradores de
adherencia a los ligantes asfalticos mezclados con este tipo de agregado.
30
Agregados Igneos y Metamórficos; Son materiales que por sus características
resultan muy adecuados para utilizarlos como agregado grueso en las capas de
rodadura. Pueden incluirse en este grupo los basaltos, gabros, pórfidos, granitos,
cuarcitas, etc. Sus cualidades para resistir al pulimento los hacen idóneos para
garantizar la textura superficial necesaria en un periodo de tiempo, incluso con
tráficos muy intensos. En este grupo tan amplio, los agregados de naturaleza más
ácida pueden presentar una deficiente adhesividad con los ligantes asfálticos”24
Al igual que los agregados silíceos, los ígneos y metamórficos de naturaleza acida
pueden ser utilizados en la producción de mezclas asfálticas, siempre que se
incorpore al ligante promotores mejoradores de adherencia y finos o llenantes de
naturaleza básica.
Es evidente la interacción físico-química de los agregados y la incidencia de esta
en la adherencia de la mezcla; en lo que respecta a la superficie del agregado, la
unión adhesiva entre algunos granitos (superficie rugosa – naturaleza acida) y el
asfalto, calculada a partir de mediciones básicas de energía por unidad de
superficie asfalto-agregado, puede llegar a ser más alta que entre los agregados
de piedra caliza (superficie más lisa – naturaleza básica), lo que resulta coherente
visto desde su características de unión mecánica, textura y porosidad; sin
embargo, si la evaluación la hacemos a los mismos agregados, pero desde el
punto de vista químico al cuantificar la energía por unidad de masa total, la
energía de enlace es mucho mayor en los agregados calcáreos que para los
silíceos, lo cual es igualmente consistente, teniendo en cuenta la afinidad química
que hay entre la piedra caliza y el asfalto.
Si bien los factores descritos anteriormente, constituyen la mayor incidencia en el
parámetro de adherencia de las mezclas, no se puede dejar de lado la geometría y
forma de las partículas.
24 Alejandro Padilla Rodriguez. Universidad UPC Pág. 6
31
La geometría de las partículas tiene que ver con su forma y angulosidad y de
acuerdo a sus características especialmente en el agregado grueso, determinan
el esqueleto mineral de la mezcla.
“La forma de las partículas del agregado grueso afecta fundamentalmente, al
esqueleto mineral. Según su forma, las partículas pueden clasificarse en
redondeadas, irregulares, angulares, lajosas, alargadas y alargadas lajosas.
Las lajosas y alargadas lajosas (agujas), pueden romperse con facilidad durante
la compactación o después bajo la acción del tráfico, modificando con ello la
granulometría del agregado inicial. Se deben imponer limitaciones en el contenido
de partículas de mala forma. Aparte de la forma de las partículas de agregado
grueso, se debe tener en cuenta su angulosidad, que influye junto a la textura
superficial de las partículas, en la resistencia del esqueleto mineral, por su
contribución al rozamiento interno.
Los agregados pétreos generalmente más deseados para la elaboración de
mezclas asfálticas son aquellos con alta proporción de partículas
aproximadamente equidimensionales (cuboides). Los factores intrínsecos, como la
composición de la roca afectan a la forma del agregado durante los procesos de
trituración” 25
25 Alejandro Padilla Rodriguez. Universidad UPC Pág. 8
32
Ilustración 4 Forma de las partículas de agregado, i Redondeada, ii Irregular, iii Angular, iv Lajosa, v Alargada, vi Alargada-Lajosa
Fuente: Alejandro Padilla Rodriguez. Universidad UPC Pág.8
En Bogotá, las plantas de producción, elaboran sus mezclas convencionalmente
con materiales extraídos de los ríos Coello en el Tolima, Guayuriba en
Villavicencio, Gacheta y/o materiales de Peña de Mosquera; en el caso de los
materiales de peña, por si solos, normalmente no dan conformidad al parámetro
de dureza y durabilidad especificado para mezcla de alto tráfico; razón por la cual
se debe recurrir al uso de materiales aluviales de las fuentes ya mencionadas, con
ánimo de proveer características óptimas de dureza a las mezclas asfálticas.
Considerando la naturaleza petrográfica de un material de peña, que normalmente
esta constituido por fracciones angulares típicamente con matriz limo arcillosa,
nociva en las mezclas asfálticas, se estudiarán únicamente materiales aluviales
transportados y depositados por el agua, en los que las características físicas y
mecánicas de la roca son dadas por el fenómeno de arrastre y las condiciones
geométricas del río.
4.2 ADHERENCIA EN MEZCLAS ASFÁLTICAS
La adherencia en mezclas asfálticas, es una propiedad que representa la
resistencia que tiene el mastic (asfalto+llenante) a no despegarse del agregado
pétreo; cuando esta resistencia es muy débil se presentan fallos por adhesión;
fenómeno que se da entre la interfase del mastic y la superficie del agregado.
Este fallo tiende a confundirse con la falla por cohesión que también genera
deterioros en las mezclas pero se presenta por rompimiento en la estructura del
mastic e involucra la fuerza de cohesión de asfalto.
Tanto el daño por adhesión como el daño por cohesión involucran al agua y
generan un recubrimiento deficiente de la película de asfalto o una ruptura en la
misma.
33
El agua puede aparecer en la interfase agregado-asfalto bien sea porque desde la
etapa de producción se haya efectuado un secado deficiente y quede atrapada en
los poros del agregado, o en el caso de pavimentos ya instalados, por absorción
de aguas de precipitación y escorrentía que se filtran desde la superficie a las
capas interiores del pavimento.
“El ligante asfáltico puede influir tanto en la adherencia entre éste y el agregado
como en la cohesión de la masilla. La adhesión es influenciada por la composición
química del asfalto, así como por la rigidez del mismo. La fuerza cohesiva de la
matriz de asfalto en la presencia de humedad es también influenciada por la
naturaleza química del asfalto y las técnicas de procesamiento.
Los problemas relacionados con la humedad en la mezcla asfáltica, no se
producen sin la presencia de agua y tráfico, que proporciona energía para romper
los enlaces adhesivos y causar fallos cohesivos.”26
Existen múltiples estudios que muestran que la humedad como agente generador
de daño en los pavimentos tiene mayor o menor afectación en el mismo,
dependiendo de las propiedades de los materiales que los constituyen; la
naturaleza petrológica, mecánica, física, química y geométrica de los agregados al
igual que las características físicas, químicas y reológicas del asfalto y sus
modificadores y aditivos.
De igual forma, existen factores que inciden en la respuesta de las mezclas
asfálticas ante la acción de humedad; inherentes a la etapa de producción y
construcción (metodología de compactación, permeabilidad, curado, drenajes) y
por último están los agentes externos propios de la puesta en servicio como los
son el tráfico, medio ambiente (ciclos de congelamiento-descongelamiento) y edad
entre otros.
26 Moisture Sensitivity of Asphalt Pavements Pág. 15
34
Las características del agregado que más influyen en la adherencia son; la textura
superficial, limpieza y química determinada por su naturaleza petrológica.
La textura superficial afecta la capacidad de los agregados para ser
adecuadamente recubiertos por la película de asfalto, en cuanto más rugosa y
porosa sea ésta, tanto más contribuirá a un buen recubrimiento de la película de
asfalto.
La limpieza en la superficie del agregado, impacta en forma directa la resistencia a
la adherencia de la mezclas, si existen impurezas que rodean el agregado, se
impide que el asfalto se incorpore de manera adecuada en los poros del mismo y
genere películas de asfalto con enlaces débiles que son fácilmente desplazadas
por la humedad.
Como ya se indicó el origen del crudo de trituración del cual se extraen las
materias primas de la mezcla, también son determinantes en las características de
desempeño de las mezclas asfálticas.
4.3 ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD
Considerando que la mayor parte de la contratación vial es efectuada por
entidades públicas y que estas a su vez deben exigir calidad a las obras
contratadas y garantizar a los ciudadanos el buen manejo de recursos, reflejado
en obras de calidad y durables, se han implementado históricamente
especificaciones técnicas que establecen los requerimientos de calidad que deben
cumplir las mezclas asfálticas y las materias primas que las conforman.
A continuación se refiere la descripción de los ensayos más relevantes referidos
en las especificaciones vigentes IDU-ET-510-11 e INVIAS 400 y 450-13 la cual
rigen para el control de calidad de mezclas asfálticas en caliente:
35
Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E – 133/ 13
Ilustración 5 Conjunto equivalente de arena.
Fuente: Propia
Este ensayo nos permite verificar el contenido de arenas, agentes nocivos para las
mezclas asfálticas, arcillas, limos en el agregado fino.
36
Determinación del límite líquido de los suelos I.N.V. E – 125 /13
Ilustración 6 Cazuela de Casagrande
Fuente: Propia
Este ensayo nos permite saber características hidráulicas de las arenas, y es
expresado en que porcentaje de agua necesita para pasar de estado sólido a
estado plástico.
Límite plástico e índice de plasticidad de suelos I.N.V. E – 126/13
El límite plástico de un suelo es el contenido más bajo de agua determinado por
este procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de
37
plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua,
expresado como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual el
material está en un estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia
numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo.
Valor de azul de metileno en agregados finos y en llenantes minerales
INV E– 235/13
Este ensayo es un complemento del equivalente de arena que nos permite saber
que tan nocivo es el llenante que contiene el agregado fino, ya que es una relación
muestra y azul de metileno que es un compuesto que desecha los agentes
nocivos; lo que significa que a mayor azul de metileno se le añada a la muestra
más agentes nocivos puede tener la muestra.
Índice de aplanamiento y de alargamiento de los agregados para
carreteras I.N.V. E – 230 /13
Ilustración 7 Plantillas de alargamiento y aplanamiento
Fuente: Propia
Este ensayo consiste en tomar una cantidad de agregado grueso seleccionado por
cada tamiz y hacerlo pasar unas ranuras para aplanamiento y el mismo agregado
tratar de pasarlas entre dos postes con una dimensión específica para
alargamiento.
38
Porcentaje de caras fracturadas en los agregados I.N.V. E – 227/13
Ilustración 8 Ensayo Caras fracturadas
Fuente: Propia
Este ensayo nos permite verificar que tan fracturado es el agregado grueso por el
conteo o masa dela muestra.
Determinación del contenido de vacíos en agregados finos no
compactados-angularidad (I.N.V. E-239/13)
39
Ilustración 9 Ensayo angularidad
Fuente: Propia
Este ensayo consiste en tomar una masa de muestra de agregado fino y desde un
embudo se suelta hacia un volumen conocido, se pesa y con este valor y las
gravedades específicas se calcula su porcentaje de angularidad.
Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5
mm (1½") por medio de la máquina de los ángeles I.N.V. E – 218/13
40
Ilustración 10 Maquina de los angeles
Fuente: Propia
Este ensayo consiste en colocar una muestra de agregado grueso con gradación
específica en un cilindro gigante, con unas esferas que por la fuerza de la caída
van degradándola.
Determinación de la resistencia del agregado grueso al desgaste por
abrasión utilizando el aparato micro-deval I.N.V. E – 238/13
41
Ilustración 11 Aparato Micro deval
Fuente Propia
Este ensayo consiste en colocar una muestra de agregado grueso de gradación
específica con esferas y adicionalmente con agua, se colocan dentro de un cilindro
el cual gira a 100rpm y nos permite saber que tanta afectación podría tener un
agregado en condiciones húmedas.
42
Evaluación de la resistencia mecánica de los agregados gruesos por
el método de 10% de finos I.N.V. E – 224/13
Ilustración 12 Molde medida 10% finos
Fuente: Propia
Este norma cubre el procedimiento para evaluar la resistencia mecánica de un
agregado grueso a la trituración al ser sometido a esfuerzo de compresión,
determinando la carga necesaria, para producir en el agregado grueso, un 10% de
finos, que son constituidos por el material que pasa el tamiz de 2.36 mm (No 8)
después de ser sometido a esta prueba.
43
Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de
sulfato de sodio o de magnesio I.N.V. E – 220/13
Ilustración 13 Muestra con sulfato de magnesio
Fuente: Propia
Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir, para determinar la
resistencia a la desintegración de los agregados, por la acción de soluciones
saturadas de sulfato de sodio o de magnesio, seguido de secado al horno para
deshidratar parcial o completamente la sal precipitada en los poros permeables.
La fuerza de expansión interna derivada de la rehidratación de la sal después de
re inmersión simula la expansión del agua por congelamiento. Mediante este
método se puede obtener una información útil para juzgar la calidad de los
agregados que han de estar sometidos a la acción de los agentes atmosféricos,
sobre todo cuando no se dispone de datos sobre el comportamiento de los
materiales que se van a emplear, en las condiciones climatológicas de la obra.
44
Evaluación de la susceptibilidad al agua de las mezclas asfálticas
compactadas utilizando la prueba de tracción indirecta I.N.V. E –
725/13
Ilustración 14 Fallo de Tsr.
Fuente: Propia
Este ensayo permite saber que tanta resistencia conservada tiene una mezcla
asfáltica al someter unas probetas tipo marshall de 6% a 8% de vacíos en
condiciones húmedas y consiste en formar dos grupos de probetas con similares
características, unas se dejan en condiciones húmedas y las otras en condiciones
al aire, se dejan 24 horas a 60°C y se fallan a tracción indirecta con una mordaza
tipo Lottman.
45
Adhesividad de ligantes bituminosos a los agregados finos (Riedel-
Weber) I.N.V. E – 774/13
Ilustración 15 Ensayo Riedel-Weber
Fuente: Propia
Este ensayo permite saber la afinidad o adhesividad que existe entre un asfalto y
un agregado fino y consiste en someter a la acción de soluciones de carbonato
sódico de concentraciones crecientes a una mezcla agregado-asfalto.
Adherencia en bandeja I.N.V. E – 740/13
Ilustración 16 Agregado para adherencia en bandeja
Fuente Propia
46
Este ensayo permite saber que tanta afinidad tiene el agregado grueso con el
asfalto y consiste en colocar una pequeña lamina de asfalto sobre una bandeja, se
colocan cincuenta piedras de agregados grueso, se dejan durante cuatro días en
un baño de agua a 50°C y al cabo de este periodo se desprende una por una de la
bandeja donde se cualifican de acuerdo al desprendimiento que haya tenido el
agregado del asfalto. .
Efecto del agua sobre mezclas asfálticas sueltas (método rápido de
campo) I.N.V. E – 757 /13
Ilustración 17 Ensayo de agua hervida
Fuente Propia
Esta norma describe un procedimiento de ensayo rápido de campo para
determinar visualmente la pérdida de adherencia en mezclas sueltas de
agregados cubiertos con asfalto, sometiéndolas a la acción acelerada de agua
hirviendo.
La pérdida de adherencia del asfalto al agregado, se estima visualmente. Este
método de ensayo es útil como un indicador de la susceptibilidad relativa del
agregado cubierto de asfalto a la acción del agua, pero no debe usarse como
47
indicador de su comportamiento en el campo, porque aún no se han establecido
correlaciones para tal fin. Si la pérdida de adherencia debido a la acción del agua
se obtiene a través de otros métodos, estos conducen a una evaluación adicional
de la mezcla.
5 DESARROLLO DE LA PASANTÍA
La pasantía se desarrolla en el laboratorio, ejecutando un estudio con diferentes
fuentes de agregados cercanos a la ciudad de Bogotá, en la cual se hace su
caracterización básica y luego se evalúa con los resultados de varios ensayos de
adherencia.
Primeramente se inicia la búsqueda de posibles fuentes aluviales que se puedan
utilizar para producir mezclas asfálticas, como también mejorar las características
físico-mecánicas de las mezclas colocadas en la ciudad de Bogotá por Concrescol
S.A., por ende se tiene en cuenta los siguientes lugares de los cuales se escogen
solo tres:
Fuentes de agregados pétreos
-Villavicencio (Meta).
-Coello (Tolima).
Guateque (Boyacá)
Mosquera (Cundinamarca)
Puente Piedra (Cundinamarca)
Gacheta(Cundinamarca)
Cáqueza y Une (Cundinamarca)
Tabla 1: Fuentes posibles a evaluar
De acuerdo a estas zonas de ubicación seleccionadas, se puede intuir un poco
acerca de sus características mineralógicas y asimismo sus características físico-
mecánicas, las cuales nos ayudan a aportar alguna información para escoger el
material a evaluar. Adicionalmente también se debe tener en cuenta la
disponibilidad del material y el sobrecosto que puede generar el traslado hasta la
48
planta de producción en Bogotá. Estos factores de gran importancia hacen que se
pueda elegir materiales para la elaboración de mezclas asfálticas con calidad y a
un buen precio, por eso lo que se pretende es producir una mezcla que además
de mejorar su adherencia también cumpla con las especificaciones dadas por el
IDU y el INVIAS.
Para ello se escogieron tres fuentes, que para nuestro criterio y la planta de
producción son más convenientes
Fuentes a evaluar
-Villavicencio (Meta).
-Coello (Tolima).
Gachetá (Cundinamarca) Tabla 2 Fuentes a evaluar
Primero que todo se escoge Villavicencio, porque aparte de haber trabajado
mucho tiempo atrás con ese material y de conocer algunas características,
adicionalmente la empresa también tiene intereses comerciales, lo cual genera
mayor confianza y facilidad de obtener el material a evaluar.
Seguidamente se escoge Coello, porque según algunos estudios y experiencias
de muchos ingenieros, es un material que presenta excelente adhesividad con el
asfalto, también hay una excelente infraestructura vial en el trayecto de recorrido y
transporte del material y los precios del material son bastante razonables.
Y por último esta Gacheta que es donde se cuenta con una trituradora propia de
Concrescol y un título minero, lo cual pone a disposición la mejora de algunas
características y adicionalmente un buen negocio para la empresa.
Como puede verse son tres agregados pétreos que se podrían formular en la
producción de mezclas asfálticas por buenas razones, pero primero se evalúan
individualmente para saber a ciencia cierta qué características físico-mecánicas
poseen.
Antes de iniciar su etapa de estudio de afinidad agregado-asfalto se caracteriza su
geometría, limpieza, dureza y durabilidad, características que están entrelazadas
directamente al comportamiento adhesivo del agregado, por ende también es una
fase bien importante que nos permite obtener datos y compararlos con
49
especificaciones vigentes del IDU y el INVIAS, tanto para agregado grueso como
agregado fino.
Primeramente se tiene en cuenta la adhesividad que tienen los agregados pétreos
con él asfalto como característica principal y para ello se debe medir con los
siguientes ensayos, cabe anotar que para dichos ensayos se hace una mezcla de
agregado con asfalto 60-70 que es el usualmente utilizado para producir mezclas
asfálticas en Bogotá:
• Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico
utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13)
• Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados finos (Método
Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13)
• Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13
• Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
Por otro lado el
5.1 CRONOGRAMA
Se hace un cronograma, el cual da inicio desde el 18 de enero de 2016 hasta el 12
de marzo de 2016 con una intensidad horaria de 8 horas diarias, 6 días a la
semana y 5 semanas para un total de 360 horas en las que seré el colaborador
principal.
50
CRONOGRAMA PASANTIA EMPRESA CONCRESCOL
ACTIVIDAD 18/01/2016 25/01/2016 01/02/2016 08/02/2016 15/02/2016 22/02/2016 29/02/2016 07/03/2016
23/01/2016 30/01/2016 06/02/2016 13/02/2016 20/02/2016 27/02/2016 05/03/2016 12/03/2016
L M M J V S L M M J V S L M M J V S L M M J V S L M M J V S L M M J V S L M M J V S L M M J V S
Presentación de estudio de agregados y consulta de fuentes aluviales
Elaboración de cuadro para posibles fuentes de materiales pétreo y combinaciones agregados.
Visita diferentes fuentes de materiales pétreos en Rio Guayuriba-Villavicencio
Caracterización de agregados ensayos básicos, elaboración de fórmula de trabajo con materiales, pruebas de adherencia
Visita fuentes de materiales pétreos en Rio Coello-Tolima
caracterización de agregados ensayos básicos, elaboración de fórmula de trabajo con materiales, pruebas de adherencia
Visita diferentes fuentes de materiales pétreos en Rio Gacheta
caracterización de agregados ensayos básicos, elaboración de fórmula de trabajo con materiales, pruebas de adherencia
Comparación y análisis de resultados
5.2 ILUSTRACIÓN 18 CRONOGRAMAENSAYOS A EJECUTAR
5.2.1 Agregados gruesos
• Análisis granulométrico de agregado gruesos y finos (INV. E-213/13)
• Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños < 37,5 mm por medio
de la máquina de los Ángeles (INV. E-218/13)
• Índice aplanamiento y alargamiento de los agregados para carreteras (INV.
E-230/13)
• Determinación de limpieza superficial de las partículas de agregado grueso
(INV. E–237/13)
• Porcentaje de caras fracturadas en los agregados (INV. E-227/13)
• Microdeval (I.N.V. E-238)
• 10 % finos (I.N.V. E-224) seco y húmedo
• Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de
magnesio (INV. E-220)
5.2.2 Agregados finos
• Análisis granulométrico de agregado gruesos y finos (INV. E-213/13)
• Equivalente de arena de suelos y agregados finos (INV. E-133/13)
• Determinación del límite liquido de los suelos (INV. E-125/13)
• Determinación del límite plástico e índice de plasticidad (INV. E-126/13)
• Contenido de vacíos en agregados finos no compactados (Angularidad)
(I.N.V. E-240/13)
• Valor del azul de metileno en agregados finos (I.N.V.E-235/13)
5.2.3 Mezcla asfáltica
• Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico
utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13)
• Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados finos (Método
Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13)
• Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13
52
• Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
5.3 BITÁCORA
FECHA HORAS ACTIVIDADES
18/01/2016 8 Se presentó por parte de la ingeniera el estudio que se debía realizar. Se hace reunión para la elección de las fuentes posibles a desarrollar, de los cuales se tienen: -Villavicencio (Meta). -Coello (Tolima). -Guateque (Boyacá) -Mosquera (Cundinamarca) -Puente Piedra (Cundinamarca) -Gachetá (Cundinamarca) -Cáqueza y Une (Cundinamarca) Elaboración cuadrito de posibles fuentes de materiales y se concluye a trabajar con tres fuentes. -Villavicencio (Meta). -Coello (Tolima). -Gachetá (Cundinamarca) Se escogieron estas tres fuentes debido que se tenia ya establecido una formula de trabajo ya desarrollada contando ya con un porcentaje de asfalto optimo para hacer los ensayos de adherencia.
19/01/2016 8 Elaboración de cuadro de granulometrías previamente hechas de las fuentes establecidas y verificación de los óptimos de asfalto de los materiales. Elaboración de las combinaciones de agregados para ensayos posteriores.
20/01/2016 8 Elaboración de cuadro de granulometrías previamente realizadas de las fuentes establecidas y verificación de los óptimos de asfalto de los materiales. Elaboración de las combinaciones de agregados para ensayos posteriores.
21/01/2016 8 Elaboración de formato "CUADRO RESUMEN DE RESULTADOS CARACTERIZACION DE AGREGADOS PETREOS Y MEZCLA ASFÁLTICA" donde se registran los datos arrojados de los ensayos que se debían hacer.
22/01/2016 8 Elaboración de formato "CUADRO RESUMEN DE RESULTADOS CARACTERIZACION DE AGREGADOS PETREOS Y MEZCLA ASFÁLTICA" donde se registran los datos arrojados de los ensayos que se debían hacer.
53
23/01/2016 5 Visita la fuente de los materiales pétreos. Toma de muestras para caracterización de los agregados pétreos. Explicación por parte del ingeniero de la cantera sobre el funcionamiento de la Trituradora.
25/01/2016 8 Visita la fuente de los materiales pétreos. Toma de muestras para caracterización de los agregados pétreos. Explicación por parte del ingeniero de la cantera sobre el funcionamiento de la Trituradora.
26/01/2016 8 Alistamiento, secado, pesadas, combinaciones de los agregados pétreos traídos de la cantera.
27/01/2016 8 Alistamiento, secado, pesadas, combinaciones de los agregados pétreos traídos de la cantera.
28/01/2016 8 Caracterización de la dureza y durabilidad del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos:-Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-218/13)-Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro-deval (I.N.V.E-238/13)-Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13)-Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13)-Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (I.N.V.E-220/13)
29/01/2016 8 Caracterización de la dureza y durabilidad del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-218/13) -Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro-deval (I.N.V.E-238/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (I.N.V.E-220/13)
54
30/01/2016 5 Caracterización de la dureza y durabilidad del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-218/13) -Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro-deval (I.N.V.E-238/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (I.N.V.E-220/13)
01/02/2016 8 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos: -Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13) -Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13) -Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13 -Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
02/02/2016 8 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos: -Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13) -Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13) -Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13 -Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
03/02/2016 8 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos:-Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13)-Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13)-Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13-Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
04/02/2016 8 Terminación de ensayos
05/02/2016 8 Visita la fuente de los materiales pétreos. Toma de muestras para caracterización de los agregados pétreos. Explicación por parte del ingeniero de la cantera sobre el funcionamiento de la Trituradora.
55
06/02/2016 5 Alistamiento, secado, pesadas, combinaciones de los agregados pétreos traídos de la cantera.
08/02/2016 8 Inicio caracterización de los agregados traídos de la fuente establecida en Villavicencio (Cuarteo, alistamiento de los agregados para los siguientes ensayos
09/02/2016 8 Caracterización de la limpieza del agregados fino y del llenante mineral con los siguientes ensayos: -Determinación del límite liquido de los suelos (I.N.V.E-125/13) -Determinación del límite plástico e índice de plasticidad (INV. E-126) -Equivalente de arena de suelos y agregados finos (I.N.V. E-133/13) -Valor del azul de metileno en agregados finos (I.N.V.E-235/13)
10/02/2016 8 Caracterización de la limpieza del agregados fino y del llenante mineral con los siguientes ensayos: -Determinación del límite liquido de los suelos (I.N.V.E-125/13) -Determinación del límite plástico e índice de plasticidad (INV. E-126) -Equivalente de arena de suelos y agregados finos (I.N.V. E-133/13) -Valor del azul de metileno en agregados finos (I.N.V.E-235/13)
11/02/2016 8 Caracterización de la dureza y durabilidad del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-218/13) -Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro-deval (I.N.V.E-238/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (I.N.V.E-220/13)
56
12/02/2016 8 Caracterización de la dureza y durabilidad del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos:-Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-218/13)-Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro-deval (I.N.V.E-238/13)-Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13)-Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13)-Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (I.N.V.E-220/13)
13/02/2016 5 Caracterización de la geometría del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Índice de aplanamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Índice de alargamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 1 cara (I.N.V. E-227/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 2 caras (I.N.V. E-227/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de -Contenido de vacíos en agregados finos no compactados (Angularidad) (I.N.V. E-240/13)
15/02/2016 8 Caracterización de la geometría del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Índice de aplanamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Índice de alargamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 1 cara (I.N.V. E-227/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 2 caras (I.N.V. E-227/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de -Contenido de vacíos en agregados finos no compactados (Angularidad) (I.N.V. E-240/13)
16/02/2016 8 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos: -Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13) -Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13) -Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13 -Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
57
17/02/2016 8 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos: -Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13) -Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13) -Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13 -Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
18/02/2016 8 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos:-Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13)-Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13)-Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13-Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
19/02/2016 8 Terminación de ensayos
20/02/2016 5 Terminación de ensayos
22/02/2016 8 Visita la fuente de los materiales pétreos. Toma de muestras para caracterización de los agregados pétreos. Explicación por parte del ingeniero de la cantera sobre el funcionamiento de la Trituradora.
23/02/2016 8 Visita la fuente de los materiales pétreos. Toma de muestras para caracterización de los agregados pétreos. Explicación por parte del ingeniero de la cantera sobre el funcionamiento de la Trituradora.
24/02/2016 8 Alistamiento, secado, pesadas, combinaciones de los agregados pétreos traídos de la cantera.
25/02/2016 8 Inicio caracterización de los agregados traídos de la fuente establecida en Villavicencio (Cuarteo, alistamiento de los agregados para los siguientes ensayos
26/02/2016 8 Caracterización de la limpieza del agregados fino y del llenante mineral con los siguientes ensayos: -Determinación del límite liquido de los suelos (I.N.V.E-125/13) -Determinación del límite plástico e índice de plasticidad (INV. E-126) -Equivalente de arena de suelos y agregados finos (I.N.V. E-133/13) -Valor del azul de metileno en agregados finos (I.N.V.E-
58
235/13)
27/02/2016 5 Caracterización de la limpieza del agregados fino y del llenante mineral con los siguientes ensayos: -Determinación del límite liquido de los suelos (I.N.V.E-125/13) -Determinación del límite plástico e índice de plasticidad (INV. E-126) -Equivalente de arena de suelos y agregados finos (I.N.V. E-133/13) -Valor del azul de metileno en agregados finos (I.N.V.E-235/13)
29/02/2016 8 Caracterización de la dureza y durabilidad del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-218/13) -Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro-deval (I.N.V.E-238/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (I.N.V.E-220/13)
01/03/2016 8 Caracterización de la dureza y durabilidad del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos:-Resistencia al desgaste de los agregados por medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-218/13)-Resistencia del agregado grueso al desgaste por abrasión utilizando el aparato Micro-deval (I.N.V.E-238/13)-Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13)-Determinación del valor de 10% finos seco y húmedo (I.N.V.E-224/13)-Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (I.N.V.E-220/13)
02/03/2016 8 Caracterización de la geometría del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Índice de aplanamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Índice de alargamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 1 cara (I.N.V. E-227/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 2 caras (I.N.V. E-227/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de -Contenido de vacíos en agregados finos no compactados (Angularidad) (I.N.V. E-240/13)
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03/03/2016 8 Caracterización de la geometría del agregados grueso y fino con los siguientes ensayos: -Índice de aplanamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Índice de alargamiento de los agregados (I.N.V. E-230/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 1 cara (I.N.V. E-227/13) -Porcentaje de partículas fracturadas con 2 caras (I.N.V. E-227/13) -Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de -Contenido de vacíos en agregados finos no compactados (Angularidad) (I.N.V. E-240/13)
04/03/2016 8 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos: -Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13) -Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13) -Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13 -Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
05/03/2016 5 Caracterización de la adhesividad de la mezcla asfáltica con los siguientes ensayos: -Evaluación de susceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-725/13) -Adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V. E-774/13) -Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13 -Materiales asfálticos en presencia del agua hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13)
07/03/2016 8 Terminación de ensayos
08/03/2016 8
Digitación de los datos de los ensayos de caracterización realizados en el laboratorio Concrescol S.A.
09/03/2016 8 Análisis de los resultados
10/03/2016 8 Análisis de los resultados
11/03/2016 8 Comparación y conclusiones de los resultados obtenidos de la caracterización de las fuentes.
12/03/2016 5 Comparación y conclusiones de los resultados obtenidos de la caracterización de las fuentes.
Tabla 3 Bitácora
60
6 ANÁLISIS DE RESULTADOS
6.1 COMPARACIÓN DE RESULTADOS
Para llevar a cabo una comparación de resultados más detallada se hizo un
cuadro donde colocamos los resultados de cada ensayo, el nombre del ensayo y
las fuentes evaluadas, con la cual tendremos mejor observación a la hora de
analizarlos. Adicionalmente hay un gráfico en el que se puede dar mejor
percepción de las diferencias que se pueden dar en cada una de las fuentes.
Geometría
ENSAYO/PRUEBA Villavicencio-
Guayuriba
Rio
Coello
Rio
Gacheta
GE
OM
ET
RÍA
Índice de aplanamiento de los agregados (I.N.V.
E-230/13) 14% 12% 15%
Índice de alargamiento de los agregados (I.N.V.
E-230/13) 22% 20% 18%
Porcentaje de partículas fracturadas con 1 cara
(I.N.V. E-227/13) 84% 93% 87%
Porcentaje de partículas fracturadas con 2 caras
(I.N.V. E-227/13) 79% 88% 84%
Contenido de vacíos en agregados finos no
compactados (Angularidad) (I.N.V. E-240/13) 47% 46% 42%
Tabla 4: Geometría de los agregados
61
Ilustración 19 Comparativo Ensayo Caras fracturadas 1 cara
La geometría de las partículas juega un papel fundamental en una mezcla
asfáltica, ya que de acuerdo a su forma, textura, cubicidad y angulosidad forman el
esqueleto de la mezcla, por eso de las fuentes de agregados evaluadas podemos
manifestar lo siguiente:
El agregado de Coello es el que presenta mejores cualidades, ya que en todos sus
parámetros están por encima de los otros dos y en caso de los índices de forma
es el que menos partículas largas y planas tiene 20% y 12% respectivamente.
Este tipo de características en gran parte dependen del tipo de trituración que se
utilice, por ende los otros dos agregados aunque tengan características más bajas,
también podrían llegar a tener muy buena geometría.
62
Ilustración 20Comparativo Angularidad
En la ilustración 24 se observa mayor angularidad la fuente del rio Guayuriba y
asimismo podría ser un índice de forma que pueden tener las partículas del
agregado fino.
Limpieza
ENSAYO/PRUEBA Villavicencio-
Guayuriba Rio
Coello Rio
Gacheta
LIM
PIE
ZA
Determinación del límite liquido de los suelos
(I.N.V.E-125/13) 0% 0% 0%
Determinación del límite plástico e índice de
plasticidad (INV. E-126) 0% 0% 0%
Equivalente de arena de suelos y agregados
finos (I.N.V. E-133/13) 46% 63% 44%
Valor del azul de metileno en agregados finos
(I.N.V.E-235/13) 4 6 5
Tabla 5: Limpieza de los agregados
Podemos observar de la tabla 5 que el agregado sobresaliente sigue siendo el del
rio Coello, además de ser un agregado con buena geometría, también es una
agregado muy limpio.
63
Ilustración 21 Comparativo equivalente de arena
Algunos ensayos de limpieza, nos permiten conocer qué tipo de agregados son
mejores para la producción de mezclas asfálticas así como también la
consistencia de un suelo fino en función de la humedad y los agentes nocivos que
puede tener.
El equivalente de arena es un indicador inicial, pero no basta para escoger el
material, sino que adicionalmente se hace el ensayo de azul de metileno para
verificar la calidad del llenante mineral detectando agentes nocivos que puedan
deteriorar la mezcla.
El agregado del rio Coello es un material bueno con excelentes características, ya
que tiene un elevado equivalente de arena 63%, no contiene arcillas y
adicionalmente el valor de azul de metileno 6-VAM está por debajo del parámetro
exigido por las especificaciones colombianas.
64
Dureza y durabilidad
ENSAYO/PRUEBA Villavicencio-Guayuriba
Rio Coello
Rio Gacheta
DU
RE
ZA
Y D
UR
AB
ILID
AD
Resistencia al desgaste de los agregados por
medio de la máquina de los Ángeles (I.N.V.E-
218/13)
19% 27% 31%
Resistencia del agregado grueso al desgaste
por abrasión utilizando el aparato Micro-deval
(I.N.V.E-238/13)
9% 13% 16%
Determinación del valor de 10% finos seco y
húmedo (I.N.V.E-224/13) 254KN 225KN 187KN
Solidez de los agregados frente a la acción de
soluciones de sulfato de sodio o de magnesio
(I.N.V.E-220/13)
4% y 5% 8% y
9%
11% y
14%
Tabla 6: Dureza y Durabilidad de los agregados
Conforme los resultados del presente estudio, se constata que los agregados
aluviales evaluados son muy resistentes, puesto que son materiales con pesos
específicos altos, no tienen muchos vacíos dentro de su estructura y en general
provienen de plantas de trituración ubicadas aguas arriba, lo que hace el agregado
altamente resistente, por lo cual es capaz de soportar altos volúmenes de carga
dentro de la estructura de un pavimento.
Ilustración 22 Comparativo Desgaste
65
El desgaste es uno de los ensayos base al escoger un material para la mezcla, por
eso los materiales de rio son muy apetecidos por productores de mezclas
asfálticas e incluso para concretos hidráulicos, por ende las zonas de
Villavicencio-Guayuriba como lo demuestra la ilustración 22 hay ríos con crudo
bastante duro y es reflejado con un resultado de ensayo de 19%.
Ilustración 23 Comparativo ensay Micro-devault
Cabe destacar que también en el ensayo de micro-devault es excelente y que
además de tener bastante dureza asimismo sumergido en agua es muy bueno
como se observa en la ilustración 23 con un resultado de 9%.
Adhesividad
ENSAYO/PRUEBA Villavicencio-
Guayuriba
Rio
Coello
Rio
Gacheta
AD
HE
SIV
IDA
D
Evaluación de susceptibilidad al agua de las
mezclas de concreto asfaltico utilizando la
prueba de tracción indirecta (T.S.R.) (I.N.V. E-
725/13)
75% 81% 68%
Adhesividad de los ligantes bituminosos a los
agregados finos (Método Riedel‐Weber) (I.N.V.
E-774/13)
4-10 7-10 3-10
Ensayo de adherencia en Bandeja INV-E740/13 58% 86% 62%
Material asfáltico en presencia del agua
hirviendo (%) (I.N.V. E-757/13) 100% 100% 100%
Tabla 7 Adhesividad entre el agregado y el asfalto
0%
5%
10%
15%
20%
Rio Guayuriba Rio Coello Rio Gacheta
9%
13%
16%
MICRODEVAULT
66
La adhesividad de una mezcla es la capacidad que tiene un agregado y un asfalto
para unirse y mantenerse ligados durante el tiempo de servicio de un pavimento,
y de acuerdo a estos agregados evaluados se puede evidenciar que tipo de
comportamiento y que afinidad tiene con el asfalto utilizado, quizás unos mejores
que otros; por eso le llamaremos índice de adherencia. Todo depende de su
textura, su forma, su porosidad y adicionalmente la zona donde se exploten.
Además a muchos asfaltos mezclados con agregados se les debe adicionar un
aditivo para mejorar su adherencia, ya que a mezclas colocada en vía sin aditivo
se irán degradando muy fácilmente y en corto tiempo; las partículas se van
desprendiendo con el paso del tráfico generando filtración hacia la sub-rasante y
dañando toda su estructura, reflejándose después con un alto grado de
agrietamiento.
Ilustración 24 Comparación Tsr
Hoy en día el TSR es uno de los ensayos más relevantes para aportarnos datos
efectivos de adherencia de los agregados utilizados en producción de mezclas, y
con observando estos valores arrojados podemos entonces evidenciar que los
agregados de Coello tienen una valoración bastante alta, pues todos sus
resultados son muy buenos, por lo tanto como se ve en la ilustración 24 la
diferencia que hay entre un agregado y otro es alta, Coello con un 81%, frente a
67
Guayuriba 75% son 6 puntos de diferencia, mientras que con Gachetá es un poco
más alto 68%, o sea 13% de diferencia.
Ilustración 25Comparativo Adherencia en bandeja
Asimismo el ensayo de adherencia en bandeja es muy importante, y se reflejan los
datos casi de forma similar a los del TSR, datos que nos permiten valorar e
idealizar a la hora de escogerlo, la valoración más alta también la tiene el rio
Coello con 86%, mientras que los otros están muy similares por debajo de 63%.
6.2 ESPECIFICACIONES
ENSAYO NORMA ESPECIFICACIÓN
INVIAS
ESPECIFICACIÓN
IDU
AGREGADO GRUESO
Desgaste en la máquina de
los ángeles en seco 500 Rev.
I.N.V.E-
218-13
<25% <25%
Micro Deval I.N.V.E-
238-13
<20% <20%
Solidez en sulfato de
magnesio
I.N.V.E-
220-13
<18% <18%
68
ENSAYO NORMA ESPECIFICACIÓN
INVIAS
ESPECIFICACIÓN
IDU
Partículas fracturadas
mecánicamente a 1/2
caras
I.N.V.E-
227-13
>85%/70% >90%/75%
Índice de aplanamiento I.N.V.E-
230-13
_ <20%
Índice de alargamiento I.N.V.E-
230-13
_ <20%
AGREGADO FINO
Solidez en sulfato de
magnesio
I.N.V.E-
220-13
<18% <18%
Índice de plasticidad % I.N.V.E-
126-13
NP-NL NP-NL
Equivalente de arena I.N.V.E-
133-13
>40% >40%
Azul de metileno I.N.V.E-
235-13
<10 <8
Angularidad del agregado
fino
I.N.V.E-
239-13
>45% >45%
Tabla 8 Especificaciones IDU e INVIAS
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7 APORTES DEL PASANTE
Como una manera de mejorar la experiencia laboral se realizó la pasantía en el
laboratorio de Concrescol S.A, donde se dio la oportunidad de realizarla en sus
instalaciones. Allí se creó e implementó un formato que permite hacer un resumen
de los resultados de la caracterización de los agregados y permite fácilmente
hacer una mejor selección a la hora de escoger un agregado para la producción
de una mezcla asfáltica, basados en los resultados de ensayo obtenidos a lo largo
del estudio.
El formato tiene como nombre Cuadro resumen de resultados caracterización de
agregados pétreos y mezcla asfáltica, el cual consta de lo siguiente:
Encabezado con logo vigente de Concrescol, al lado el nombre del formato, unas
celdas más abajo los datos principales como fechas, procedencia de los
agregados.
Procedencia:
Fecha de inicio ensayos:
Fecha de finalización de ensayos:
Se divide en dos partes de manera que a un lado tiene los nombres de los
ensayos con su respectivo número de norma, donde adicionalmente se dividen
entre tipo de ensayo como:
Geometría, adhesividad, limpieza, dureza y durabilidad.
Y al otro lado los valores de los resultados de los cuales tiene el tipo de muestra a
ensayar y a su vez se sub-divide en mezcla asfáltica, agregado grueso, llenante y
el asfalto utilizado.
Y por último en la parte de abajo los respectivos responsables del informe, un
espacio para sus firmas y otro para sus cargos.
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Ilustración 26 formato cuadro resumen de resultados caracterización de agregados pétreos y mezcla asfáltica
Fuente: Propia
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8 CONCLUSIONES
Como resultado de la pasantía realizada en el laboratorio de Concrescol S.A. cabe
anotar lo siguiente:
Es importante integrar conocimientos teóricos básicos sobre cada uno de
los pasantes de tecnología en construcciones de obras civiles, con la
experiencia que tienen cada uno de los que intervienen en el mundo
laboral; favorece el control de las planificaciones y técnicas de ingeniería en
la construcción para lograr un óptimo desempeño de las labores
ejecutadas.
La participación de un pasante en el medio laboral, es una de las primeras
herramientas para abrir un camino laboral, la cual brinda experiencia y
fortalecimiento en cada una de las bases que ha brindado la universidad.
Con la pasantía se logra abrir un mundo de posibilidades laborales, conocer
anécdotas de personas experimentadas en los aspectos laborales y
tenerlas en mente con cada trabajo que se vaya realizar, también ilusiona al
pasante a creer en un crecimiento laboral, además genera ese granito de
arena en los conocimientos prácticos que se van solidificando y
estructurando día a día.
Las fuentes evaluadas presentan diferentes características físico –
mecánicas que inciden directa e indirectamente con la adhesividad que
puede tener el agregado con el asfalto.
Existe gran variedad de fuentes de agregados donde la geometría, la
limpieza, dureza y durabilidad son conformes, respecto a las
especificaciones IDU e INVIAS vigentes.
A pesar de tener agregados con características óptimas de dureza y
durabilidad, al compararlos con el comportamiento que tiene de adherencia,
se encuentran resultados totalmente opuestos, esto normalmente derivado
de la naturaleza petrológica de los agregados, en los cuales las fuentes
silíceas que tienden a ser las más duras, son notablemente incompatibles
químicamente con el asfalto.
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Una de las nuevas alternativas que se están usando para mejorar la
adhesividad de los agregados, son aditivos mejoradores de adherencia que
mezclados con el asfalto dan una mejor adhesión, mucho más fuerte el
agarre que tienen y recubren muy bien la partícula, y así evita que el agua
se filtre.
Adicionalmente en el laboratorio de control de calidad Concrescol S.A. se
realizaron comparaciones y análisis de normas, verificando algunos
aspectos técnicos que están publicados en libros y actualizándose con las
tendencias de cambio en cuanto a normatividad vigente.
Se analizaron las tres diferentes mezclas con agregados distintos, y se
observa en sus resultados que las gravas del rio Guayuriba y las arena del
rio Coello presentan mejores resultados, los cuales en formulación podrían
mezclar y producir una mezcla de excelente calidad.
Algunos agregados que se utilizaron para este estudio, que aunque sus
características estén por debajo de las especificaciones, no quiere decir
que no sirvan para mezclas asfálticas, pues en algunos casos depende de
los equipos utilizados en la trituración, el crudo, o también existen aditivos
que puedan mejorar su adherencia.
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9 BIBLIOGRAFÍA
PADILLA RODRÍGUEZ, Alejandro. Materiales básicos: Agregados pétreos. En:
Universidad UPC.
INSTITUTO DESARROLLO URBANO. Especificación técnica: Normas. Bogotá
D.C: IDU, 2013. : il. (IDU.ET.510-11)
INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Especificaciones Generales de Construcción de
Carreteras: Normas. Bogotá D.C: INVIAS, 2013. : il. (Cap 4.)
INSTITUTO NACIONAL DE VIAS. Normas:. Bogotá D.C: INVIAS, 2013. pág: il.
(Sección 200 y 700)
QUIMINET. En línea. Consultado el 16 de Junio de 2016. Disponible en
www.quiminet.com/articulos/funcionamiento-y-caracteristicas-de-la-trituradora-de-
mandibula-2653608.htm
OPTIMASOIL. Adherencia. En línea. Consultado el 16 de Junio de 2016.
Disponible en www.optimasoil.com
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10 ANEXOS
ANEXO No.1 Acta de iniciación de pasantía.
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ANEXO No.3 Acta de finalización de pasantía.
ANEXO No.4 Reporte de horas trabajadas formato Concrescol.
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