Dr. Saúl Castillo Aguilar

Transcripción

1 Estudio experimental empleando los ensayos fénix y módulos de resiliencia para mezclas asfálticas cerradas AC16 tipo RAP mediante la adición de fibras acrílicas mexicanas Dr. Saúl Castillo Aguilar

2 CONTENIDO 1 Introducción 2 Objetivo y fases del estudio 3 Reciclado de pavimentos tipo RAP, mezcla templada y en caliente 4 Resultados obtenidos en las Mezclas en estudio 5 Conclusiones

3 INTRODUCCION En el marco de la construcción y mantenimiento de carreteras, respeto al medio ambiente y a la mejora de los procesos de fabricación. Realización de estudio para la reutilización de los materiales, nuevas técnicas del reciclado, RAP (Reclaimed Asphalt Pavement). Además, las técnicas de producción de las mezclas asfálticas, suponen un consumo energético elevado. Estas mezclas pueden estar compuestas por áridos vírgenes y/o reciclados, graduados y calentados a temperaturas inferiores a 100 ºC y una emulsión adecuada para recubrir totalmente dichos áridos. Encaminados a la modificación de las características mecánicas de las mezclas asfálticas mediante la adición de productos, tales como fibras acrílicas, realización de ensayos de laboratorio para conocer su comportamiento a la fisuración, esfuerzo cortante y módulos de resiliencia.

4 Objetivo y fases del estudio La finalidad de este estudio consiste en la valoración de las propiedades de una mezcla asfálticas con materiales tipo RAP, empleando dos tipos de mezclas. RAP al 100 y 50%, con fibras y en mezclas templadas y en caliente. Para ello, la presente investigación se realizó con materiales tipo RAP, empleando una sola granulometría tipo AC16,, para una Mezcla Reciclada Templada, compactada con giratorio R100 y R50 compactada con giratorio con y sin fibras. La primera etapa, sin incorporación de fibras, servirá para obtener las fórmulas de trabajo y dosificación de los dos tipos de mezclas. La segunda etapa, se realizará con la dosificaciones óptimas obtenidas en la primera etapa, incluyendo un porcentaje fijo (0.3 %) de fibra acrílica, ensayos de caracterización mecánica: sensibilidad al agua, fisuración con el ensayo Fénix, y módulos de resiliencia.

5 Reciclado de pavimentos tipo RAP, mezcla templada Se define como Mezcla asfáltica Templada con emulsión a la combinación homogénea de áridos ( en su caso, incluido el polvo mineral y/o el material procedente del fresado o demolición de mezclas asfálticas ), emulsión asfáltica como ligante y eventualmente aditivos, que es fabricada a una temperatura inferior a 100 ºC Mezclas templadas cerradas Se define como Mezcla asfáltica Templada Cerrada a la combinación homogénea de, áridos y el polvo mineral con granulometría continua, emulsión asfáltica como ligante y eventualmente aditivos, que es fabricada a una temperatura inferior a 100 ºC. Las granulometrías correspondientes a este tipo de mezclas son equivalentes a las del tipo concreto asfaltico Características de los materiales en estudio RAP El RAP se define como el pavimento asfáltico que al haber cumplido su vida útil ha sido fresado o extraído y posteriormente Granulometría obtenida del RAP AC16

6 Tabla 1. Granulometría empleada en el estudio TAMIZ 16 12, ,5 0,25 0,063 Pasa %PASA ,5 10,

7 Tabla 2. Características del asfalto para una mezcla en Caliente y Templada Anillo y bola Caliente Penetración Caliente Anillo y bola Templada Penetración Templada

8 Para la obtención del óptimo de asfalto en la mezcla caliente se realiza la misma operación que la anterior mezcla, es decir, se toma en cuenta los valores de Tracción indirecta más elevados y que cumplan con el valor mínimo exigido en la especificacion Mexicana que es el de 20 kg/cm 2 en seco y de 16 kg/cm 2 en húmedo, teniendo una residencia conservada superior al 85%, por tal los valores por encima de este se obtiene un valor medio para obtener el óptimo de la mezcla sin fibra. Analizando los valores de la figura 3 se obtienen los siguiente resultados: kg/cm 2 en seco y en húmedo de kg/cm 2 y un porcentaje de asfalto de 5.46 y 5.23% en seco y húmedo. Finalmente para la obtención del porcentaje óptimo de la emulsión, se realiza la suma de ambos porcentajes de emulsión y se saca una media, la cual es el óptimo final de 5.34% de asfalto en la mezcla en caliente sin fibras y con fibras 5.47% con respecto al peso de la mezcla en estudio. Posteriormente como se tiene un porcentaje de asfalto residual en el RAP de 4.04%, se le resta el total de asfalto y nos queda 1.3% de emulsión a incorporar al RAP en la mezcla sin fibras, que equivale a incorporar 35.8 gramos de emulsión a probetas de 1200 gramos y finalmente 1.43% de emulsión en a la mezcla con fibras, con 37.6 gramos con fibras.

9 Formulación obtenida Optimo: 5,67% Emulsión Reciemul, equivalente 1.63% emulsión; 28.6 gr de Emulsión, probetas de 1200 gr. sin fibra. Optimo: 6,2 % Emulsión Reciemul, equivalente 2,16% emulsión; 38,5 gr de Emulsión, probetas de 1200 gr. con fibra. Optimo: 5.34% Asfalto Regener; 35.8 gr de asfalto, probetas de 1200 gr. y 34.3 gr asfalto, probetas de 1150 gr. Sin Fibra Optimo: 5.47% asfalto Regener; 37.6 gr de asfalto, probetas de 1200 gr. y 36.0 gr asfalto, probetas de 1150 gr. Con fibra 3.6. Método de Ensayo Fénix

10 ANALISIS DE RESULTADOS ENSAYO FENIX MODULOS DE RESILIENCIA

11 Ensayo Fénix

12 Tabla. 3. Resultados ensayo fénix templadas con y sin fibra; 5 C Probeta Densidad (gr/m 3 ) Carga Max. (kn) RT Dezp. Fza Max (mm) Probetas con fibra Energía Di Gd J/m 2 Ind. Ener. IE J/m 2 Ind. Ten. IT J/m 2 Promedio 2, Probetas sin fibra Promedio 2,

13 Tabla 4. Resultados ensayo Fénix templadas con y sin fibra; 20 C Probeta Densidad (gr/m 3 ) Carga Max. (kn) RT Dezp. Fza Max (mm) Probetas con fibra Energía Di Gd J/m 2 Ind. Ener. IE J/m 2 Ind. Ten. IT J/m 2 Prom Probetas sin fibra Prom

14 Tabla 5. Resultados ensayo Fénix mezcla en caliente con y sin fibra; 5 C Probeta Densidad (gr/m 3 ) Carga Max. (kn) RT Dezp. Fza Max (mm) Energía Di Gd J/m 2 Ind. Ener. IE J/m 2 Ind. Ten. IT J/m 2 Probetas con fibra Prom. 2346,14 2,89 0,94 0,36 522, ,76 Probetas sin fibra Prom ,36 1,17 0,39 398,57 88,39 6,87

15 Tabla 6. Resultados ensayo Fénix mezcla en caliente con y sin fibra; 20 C Probeta Densidad (gr/m 3 ) Carga Max. (kn) RT Dezp. Fza Max (mm) Probetas con fibra Energía Di Gd J/m 2 Ind. Ener. IE J/m 2 Ind. Ten. IT J/m 2 Prom. 2346,14 1,28 0,42 0,41 496,71 278,19 257,66 Probetas sin fibra Prom ,43 0,48 0,52 622,67 362,21 338,21

16 Tabla 8. Módulos de resiliencia, mezcla templada sin fibra

17 Tabla 8. Módulos de resiliencia, mezcla templada sin fibra Tabla 7. Módulos de Resiliencia, mezcla templada con fibra Probeta Densidad (gr/cm3) Altura (mm) Modulo 1 Modulo 2 Modulo medio Promedio 2,354 68, Probeta Tabla 8. Módulos de resiliencia, mezcla templada sin fibra Densidad (gr/cm3) Altura (mm) Modulo 1 Modulo 1 Modulo medio Promedio 2,370 67,

18 Módulos de resiliencia, mezcla templada

19 Probeta Tabla 8. Módulos de Resiliencia: caliente con fibra: 20ºc Densidad (gr/m3) Altura (mm) Modulo 1 Modulo 2 Modulo medio Promedio 2338,6 70,5 6936,6 6931,4 6929,2 Probeta Tabla 9. Módulos de Resiliencia: caliente sin fibra: 20ºc Densidad (gr/m3) Altura (mm) Modulo 1 Modulo 2 Modulo medio Promedio , , , ,29

20 Módulos de resiliencia, mezcla en caliente

21 5. CONCLUSIONES 5.1. Mezcla templada La fibra en la mezcla templada mejora la cohesión sobre todo en el ensayo Fénix La fibra en la mezcla templada, trabaja en conjunto con la emulsión, formando un mastico asfaltico, para trabajar en conjunto con los áridos. Los módulos de resiliencia son más bajos, hasta un 22% que la mezcla sin fibra. En cuanto a los módulos en mezclas con fibra son un poco más altos que sin fibra. En sensibilidad al agua cumple y con fibra sus valores son mejores, dicha resistencia conservada está por encima del 98%.

22 5. CONCLUSIONES 5.2. Mezcla en caliente En el ensayo Fénix los valores son similares en ambas mezclas, con más betún en el núcleo de la probeta, físicamente se aprecian aglomeraciones de fibra. Los módulos a tracción un poco más altos con fibra y a flexotraccion valores similares. En sensibilidad al agua cumplen ambas mezclas., la resistencia conservada es superior al 85%, lo cual cumple con lo especificado en la norma.

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