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Análisis de las características físicas de un cemento asfaltico CA 60-70 modificado con
policloruro de vinilo (PVC) pulverizado
Juan Camilo Bejarano Espitia
Mario Felipe Salgado Ariza
Asesor:
Ing. María Paula Salazar Susunaga M. Sc.
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil
Universidad de Ibagué
Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Civil
Ibagué
2018
2
Contenido
Resumen .......................................................................................................................................... 8
Abstract ........................................................................................................................................... 8
Introducción .................................................................................................................................... 9
Objetivos ....................................................................................................................................... 10
Objetivo general ........................................................................................................................ 10
Objetivos específicos ................................................................................................................ 10
Planteamiento del problema .......................................................................................................... 11
Justificación .................................................................................................................................. 13
1. Marco teórico ........................................................................................................................ 14
1.1. Materiales o ligantes asfálticos .......................................................................................... 14
1.2. Propiedades de los asfaltos ................................................................................................ 16
1.2.1. Ensayo de penetración. ............................................................................................... 17
1.2.2. Punto de ablandamiento .............................................................................................. 17
1.2.3. Índice de penetración .................................................................................................. 18
1.2.4. Viscosímetro rotacional .............................................................................................. 21
1.2.5. Métodos para medir y evaluar la adhesión entre el betún y los agregados y el daño por
humedad ................................................................................................................................ 21
1.2. Asfaltos modificados ......................................................................................................... 24
2. Metodología .......................................................................................................................... 27
2.1. Caracterización del cemento asfáltico convencional ......................................................... 29
2.2. Caracterización del policloruro de vinilo (PVC) pulverizado ........................................... 29
2.3. Caracterización del cemento asfáltico modificado ............................................................ 30
2.4. Comparación de los cementos asfálticos ........................................................................... 30
3. Resultados y análisis ............................................................................................................. 31
3.1. Caracterización del cemento asfáltico convencional ......................................................... 31
3.2. Caracterización del polvo de policloruro de vinilo (PVC) ................................................ 36
3.3. Comparación de los cementos asfálticos ........................................................................... 37
4. Conclusiones ......................................................................................................................... 49
5. Recomendaciones ................................................................................................................. 50
Bibliografía ................................................................................................................................... 52
Anexos .......................................................................................................................................... 54
Registro fotográfico ...................................................................................................................... 82
3
Lista de tablas
Tabla 1. Algunos aditivos utilizados para modificar asfalto ......................................................... 25
Tabla 2. Beneficios de algunos polímeros utilizados como modificantes .................................... 26
Tabla 3. Propiedades del cemento asfáltico convencional ............................................................ 31
Tabla 4. Gradación del PVC utilizada para la modificación del cemento asfáltico ..................... 36
Tabla 5. Propiedades de los cementos asfálticos modificados con PVC ...................................... 37
Tabla 6. Temperaturas de mezcla y compactación para CA 60-70 y modificado con PVC ......... 44
Tabla 7. Penetración del cemento asfáltico convencional CA 60-70 ........................................... 54
Tabla 8. Penetración del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC .................................. 54
Tabla 9. Penetración del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC .................................. 54
Tabla 10. Penetración del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC ................................ 54
Tabla 11. Penetración del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC ................................ 55
Tabla 12. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico convencional CA 60-70 ...................... 55
Tabla 13. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC ............ 55
Tabla 14. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC ............ 55
Tabla 15. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC ............ 55
Tabla 16. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC ............ 56
Tabla 17. índice de penetración del cemento asfáltico convencional CA 60-70 .......................... 56
Tabla 18. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC ................ 57
Tabla 19. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC ................ 57
Tabla 20. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC ................ 58
Tabla 21. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC ................ 58
Tabla 22. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA convencional
....................................................................................................................................................... 59
Tabla 23. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con
1.0% de PVC ................................................................................................................................. 60
Tabla 24. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con
1.5% de PVC ................................................................................................................................. 63
Tabla 25. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con
2.0% de PVC ................................................................................................................................. 66
Tabla 26. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con
2.5% de PVC ................................................................................................................................. 69
Tabla 27. Grupo de partículas, característica y equivalencia en adherencia en bandeja .............. 72
Tabla 28. Información de ensayo adherencia en bandeja CA convencional ................................ 72
Tabla 29. Resultados adherencia en bandeja CA convencional ................................................... 73
Tabla 30. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 1.0% de PVC ...... 74
Tabla 31. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 1.0% de PVC ......................... 74
Tabla 32. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 1.5% de PVC ...... 75
4
Tabla 33. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 1.5% de PVC ......................... 75
Tabla 34. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 2.0% de PVC ...... 76
Tabla 35. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 2.0% de PVC ......................... 76
Tabla 36. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 2.5% de PVC ...... 77
Tabla 37. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 2.5% de PVC ......................... 77
Tabla 38. Ensayo de stripping del CA convencional .................................................................... 78
Tabla 39. Ensayo de stripping del CA modificado con 1.0% de PVC ......................................... 78
Tabla 40. Ensayo de stripping del CA modificado con 1.5% de PVC ......................................... 79
Tabla 41. Ensayo de stripping del CA modificado con 2.0% de PVC ......................................... 79
Tabla 42. Ensayo de stripping del CA modificado con 2.5% de PVC ......................................... 79
Tabla 43. Densidad del cemento asfáltico CA convencional ....................................................... 80
Tabla 44. Densidad del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC ................................... 80
Tabla 45. Densidad del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC ................................... 81
Tabla 46. Densidad del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC ................................... 81
Tabla 47. Densidad del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC ................................... 81
5
Lista de figuras
Figura 1. Clasificación de los asfaltos según su origen ................................................................ 15
Figura 2. Nomograma para el IP (punto de ablandamiento/pen) .................................................. 20
Figura 3. Propiedades de los bitúmenes durante la construcción y el posterior servicio .............. 22
Figura 4. Influencia del índice de penetración (IP) del bitumen sobre el comportamiento durante
la construcción y posterior servicio .............................................................................................. 23
Figura 5. Diagrama de la metodología de investigación ............................................................... 28
Figura 6. Curva de viscosidad del cemento asfáltico convencional con respecto a la temperatura
....................................................................................................................................................... 33
Figura 7. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico
convencional ................................................................................................................................. 34
Figura 8. Curva granulométrica del polvo de PVC....................................................................... 36
Figura 9. Evolución de la penetración en relación con el % de PVC ........................................... 38
Figura 10. Evolución del punto de ablandamiento en relación con el % de PVC ........................ 39
Figura 11. Evolución del índice de penetración en relación con el % de PVC ............................ 40
Figura 12. Evolución de la adhesión entre el agregado y cemento asfáltico en relación con el % de
PVC ............................................................................................................................................... 42
Figura 13. Comparación de las curvas de viscosidad de los cementos asfálticos......................... 46
Figura 14. Comparación de la densidad relativa de los cementos asfálticos ................................ 47
Figura 15. Curva de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico modificado
con 1.0% de PVC .......................................................................................................................... 61
Figura 16. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con
1.0% de PVC ................................................................................................................................. 62
Figura 17. Curva de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico modificado
con 1.5% de PVC .......................................................................................................................... 64
Figura 18. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con
1.5% de PVC ................................................................................................................................. 65
Figura 19. Curva de viscosidad del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC con respecto
a la temperatura ............................................................................................................................. 67
Figura 20. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con
2.0% de PVC ................................................................................................................................. 68
Figura 21. Curva de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico modificado
con 2.5% de PVC .......................................................................................................................... 70
Figura 22. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con
2.5% de PVC ................................................................................................................................. 71
6
Lista de anexos
Anexo 1. Ensayos de penetración ................................................................................................. 54
Anexo 2. Ensayo de punto de ablandamiento ............................................................................... 55
Anexo 3. Cálculo del índice de penetración ................................................................................. 56
Anexo 4. Ensayo de viscosidad .................................................................................................... 59
Anexo 5. Adherencia en bandeja .................................................................................................. 72
Anexo 6. Ensayo de Stripping ...................................................................................................... 78
Anexo 7. Densidad de los cementos asfálticos ............................................................................. 80
7
Lista de fotos
Foto 1. Proceso de pulverización de los tubosistemas de PVC .................................................... 29
Foto 2. Ensayo de stripping CA convencional.............................................................................. 43
Foto 3. Ensayo de stripping cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC ............................ 43
Foto 4. Cemento asfáltico convencional CA 60-70 ...................................................................... 82
Foto 5. Tubos de PVC ................................................................................................................... 82
Foto 6. Cemento asfáltico modificado .......................................................................................... 82
Foto 7. Polvo de PVC ................................................................................................................... 82
Foto 8. Pulverización mediante torno ........................................................................................... 83
Foto 9. Ensayo de penetración ...................................................................................................... 83
Foto 10. Pulverización mecánica con taladro y lija No 60 ........................................................... 83
Foto 11. Laboratorio Asfaltemos S.A.S. ....................................................................................... 83
Foto 12. Ensayo de Punto de ablandamiento ................................................................................ 84
Foto 13. Preparación de muestras, ensayo de viscosidad ............................................................. 84
Foto 14. Viscosímetro rotacional Brookfield................................................................................ 84
Foto 15. Ensayo de viscosidad rotacional ..................................................................................... 84
Foto 16. Preparación muestra asfalto para ensayo de adherencia en bandeja .............................. 85
Foto 17. Ensayo de Stripping ........................................................................................................ 85
Foto 18. Ensayo de adherencia en bandeja ................................................................................... 85
Foto 19. Ensayo de Densidad de los cementos asfálticos ............................................................. 85
8
Resumen
El incremento del parque automotor y la variabilidad climática implica que las vías tengan niveles
de exigencia superiores a los que fueron diseñados, provocando la acción de ciertos mecanismos
de daño que conllevan al mantenimiento y reparaciones costosas de los pavimentos. Este problema
exige el planteamiento de soluciones constructivas que mejoren las prestaciones de los asfaltos y
agregados para el diseño y/o mantenimiento de los pavimentos. En los últimos años se ha recurrido
a la tecnología de los asfaltos modificados para mejorar el comportamiento mecánico de las
mezclas asfálticas tradicionales frente a diferentes condiciones de carga y ambientales. El objetivo
de este estudio es investigar los efectos del PVC como modificante de un cemento asfáltico CA de
grado de penetración 60-70. El asfalto base se modifica adicionando 1.0%, 1.5%, 2.0% y 2.5% de
polvo de PVC. Para la evaluación de las propiedades físicas de los cementos asfálticos se realizaron
varios ensayos incluyendo penetración, punto de ablandamiento, y, se determinó la susceptibilidad
térmica mediante la viscosidad y el índice de penetración. También, se evaluaron propiedades de
adhesión mediante los ensayos de adherencia en bandeja e interacción asfalto agregado. Los
resultados muestran que las propiedades reológicas en función de la temperatura (viscosidad, IP)
mejoran adicionando polvo de PVC. Además, la modificación del asfalto con PVC tiene impactos
positivos en las propiedades físicas mejorando el grado de penetración del asfalto e incrementa la
temperatura máxima empírica de servicio.
Abstract
The increase of the traffic and the climatic variability leads that the roads have higher levels of
demand than those that were designed, causing the action of certain mechanisms of damage that
lead to the maintenance and costly repairs of the pavements. This problem requires the approach
of constructive solutions that improve the performance of the asphalts and aggregates for the
design and / or maintenance of the pavements. In recent years, the technology of modified
asphalts has been used to improve the mechanical behavior of traditional asphalt mixtures
opposite to different loading and environmental conditions. The objective of this study is to
investigate the effects of PVC as a modifier of an asphalt cement CA of penetration grade 60-70.
The base asphalt is modified by adding 1.0%, 1.5%, 2.0% and 2.5% PVC powder. For the
evaluation of the physical properties of the asphalt cements several tests were carried out
including penetration, softening point, and, the thermal susceptibility was determined by the
viscosity and the penetration index (IP). Also, adhesion properties were evaluated by tray
adhesion and Stripping tests. The results show that the rheological properties as a function of
temperature (viscosity, IP) improve by adding PVC powder. Furthermore, the modification of
asphalt with PVC has positive impacts on the physical properties improving the penetration
grade of the asphalt and increases the maximum empirical service temperature.
9
Introducción
La importante demanda en el transporte terrestre constituye posiblemente el mayor incentivo para
desarrollar un sistema de carreteras nacionales seguras, eficientes y ambientalmente aceptables. El
parque automotor en Colombia ha crecido a razón de casi 1 millón de vehículos desde 2011 hasta
hoy, cuando el número de vehículos registrado asciende a los 14.2 millones (Ministerio de
transporte, 2018). Por otra parte, la variabilidad climática del país provoca eventos climáticos
extremos a diferentes gradientes de temperatura impactando toda la infraestructura vial nacional
(Ministerio de Transporte, 2014). De acuerdo al IDEAM (2017), en los próximos años, la
temperatura en el país podría aumentar cerca de 2.4°C, una situación que afectaría las prestaciones
de las mezclas asfálticas en servicio.
El incremento del parque automotor y la variabilidad climática implica que las vías tengan niveles
de exigencia superiores a los que fueron diseñados, provocando la acción de ciertos mecanismos
de daño que conllevan a mantenimientos y reparaciones costosas de los pavimentos. Este problema
exige el planteamiento de soluciones constructivas que mejoren las prestaciones de los asfaltos y
agregados para el diseño y/o mantenimiento de los pavimentos. En los últimos años se ha recurrido
a la tecnología de los asfaltos modificados para mejorar el comportamiento mecánico de las
mezclas asfálticas tradicionales frente a diferentes condiciones de carga y ambientales. Las
propiedades del cemento asfáltico influyen en el rendimiento de las mezclas asfálticas durante su
fabricación y servicio. Con la adición de polímeros al asfalto se pretende modificar sus propiedades
mecánicas (reológicas) e intentar mejorar propiedades de la mezcla asfáltica como la rigidez,
resistencia bajo carga monotónica, al ahuellamiento, a la fatiga, al envejecimiento, así como
disminuir la susceptibilidad térmica y el daño por humedad (Rondón & Reyes, 2015). Así como
se mejoran las prestaciones funcionales de las mezclas asfálticas, los asfaltos modificados logran
desde el punto de vista de la eficiencia, que la superficie de la carretera posea una vida útil más
larga lo que disminuirá la programación de mantenimientos y reparaciones en el pavimento, y
permite espesores de capas asfálticas más delgados (Rondón & Reyes, 2015).
El objetivo de este estudio es investigar los efectos del PVC como modificante de un cemento
asfáltico CA de grado de penetración 60-70. El asfalto base se modifica adicionando 1.0%, 1.5%,
2.0% y 2.5% de polvo de PVC. Para la evaluación de las propiedades reológicas de los cementos
asfálticos se realizaron varios ensayos incluyendo penetración, punto de ablandamiento,
viscosidad rotacional y se calculó el índice de penetración. También, se evaluaron propiedades de
adhesión mediante los ensayos de adherencia en bandeja y Stripping. Los ensayos se realizaron
bajo el enfoque de repetitividad para lograr mayor precisión en los resultados. Las propiedades del
cemento asfáltico convencional se verificaron de acuerdo a los requisitos mínimos establecidos en
el artículo 410 de las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras y el análisis del
efecto del PVC como modificante en un CA 60-70 se desarrolla comparativamente evaluando las
propiedades mecánicas y reológicas como la susceptibilidad térmica para determinar el porcentaje
óptimo de PVC ensayado.
10
Objetivos
Objetivo general
Evaluar el comportamiento de un cemento asfáltico CA 60-70 modificado con PVC
pulverizado.
Objetivos específicos
Comparar las propiedades físicas y reológicas de un cemento asfáltico 60-70 convencional
y modificado con PVC
Determinar la susceptibilidad térmica de un cemento asfáltico modificado.
Determinar el porcentaje óptimo de PVC para modificar un CA 60-70.
11
Planteamiento del problema
El transporte es una necesidad básica y una actividad que hace parte de la cotidianeidad del ser
humano. Todo el mundo viaja, ya sea para trabajar, comprar, hacer negocios, jugar o visitar
personas, y todas las mercancías, productos alimenticios, materias primas y productos
manufacturados deben llevarse desde sus lugares de origen a los de su adaptación, venta o
consumo. Hoy en día, las personas y las mercancías se dirigen por carretera a sus destinos o a los
muelles para el posterior transporte por agua, a las estaciones para el transporte por ferrocarril y a
los aeropuertos para viajar por aire. Sin embargo, sea cual sea el modo de viaje intermedio
utilizado, cuando lleguen a su término, la gran mayoría de las personas y mercancías deberán
volver a viajar en vehículo por carretera hasta sus destinos finales.
Según el Ministerio de Transporte (2017), en Colombia, las carreteras movilizan el 73% de la
carga del país y el 89% de pasajeros. A septiembre de este año, había 14.2 millones de vehículos
registrados para su uso en carreteras colombianas, dicho de otra manera, en el territorio colombiano
circulan 130 vehículos por cada 1000 habitantes (Ministerio de transporte, 2018). La importante
demanda en el transporte terrestre constituye posiblemente el mayor incentivo para desarrollar un
sistema de carreteras nacionales seguras, eficientes y ambientalmente aceptables.
El sistema de carreteras en Colombia se compone por la Red Primaria (Grandes Autopistas, a cargo
de la nación), Red Secundaria (a cargo de departamentos) y Red terciaria (compuesta por carreteras
terciarias o caminos interveredales, a cargo de los municipios). La Red Vial Nacional de Carreteras
al año 2017 es de 205000 km, de los cuales 18516 km corresponden a la Red Vial Primaria
Nacional, 45137 km componen la Red Vial Secundaria Nacional y 142284 conforman la Red Vial
Terciaria Nacional (Ministerio de Transporte, 2017). De acuerdo con los datos del Instituto
Nacional de Vías (INVIAS, 2018), únicamente el 75% de las carreteras de la Red Vial Primaria
están pavimentadas, de las cuales el 16% está en condiciones malas o muy malas.
La infraestructura de transporte, en especial, las carreteras tienen un papel importante en el
desarrollo y crecimiento de un país. El retraso de la infraestructura vial en Colombia ha
obstaculizado la conectividad física del territorio dificultando el desarrollo cultural, económico y
social del país. Para el Foro Económico Mundial, la infraestructura vial en Colombia no favorece
el circulo virtuoso de la competitividad y productividad, por lo tanto, tampoco tiene la suficiente
eficacia para impulsar la economía del país. De acuerdo al reporte global de competitividad (2017),
en términos de infraestructura y calidad de las vías, Colombia ocupa la posición 87 y 110 de 137
países respectivamente, superando a nivel de Sudamérica únicamente a Paraguay y Venezuela
(World Economic Forum, 2017).
Por otra parte, debido a su posición geográfica, Colombia se caracteriza por ser un país con alta
variabilidad climática reflejada en periodos de lluvia y periodos secos que se alternan (Ministerio
de Transporte, 2014). Esa variabilidad climática inherente a nuestro territorio representa riesgos y
posibles impactos sobre la infraestructura vial del país. Por ejemplo, durante la inundación de
12
2010-2011 ocasionada por el fenómeno de La Niña se afectaron más de 1.600 kilómetros de
infraestructura vial, equivalentes al 9,7% de la red primaria, y al 0,9% de la red concesionada;
también se vieron impactados 92 puentes de la red nacional, y se requirió la rehabilitación de más
de 53 tramos viales nacionales (Ministerio de Transporte, 2014).
Además de estos antecedentes la infraestructura vial se enfrenta a futuros escenarios de cambio
climático que provocarán profundas transformaciones en su entorno. De acuerdo con el IDEAM,
la temperatura probablemente aumentará en todo el territorio nacional entre 1 y 2ºC para el 2040,
y entre 2 y 3º para el 2070. Para el 2100 la temperatura posiblemente habrá aumentado entre 3 y
4º para la región andina y la costa atlántica (Ministerio de Transporte, 2014). Los cambios de
temperatura modificarán el ciclo del agua, la humedad relativa, intensificarán los eventos
climáticos extremos de temperatura y tendrán un gran impacto sobre el entorno de las vías
(Ministerio de Transporte, 2014).
Una alternativa para superar esos desafíos consiste en modificar el asfalto con polímeros u otros
aditivos que proporcionen un mejor rendimiento al pavimento. Con la adición de polímeros u otros
productos al ligante se pretende mejorar las propiedades físico mecánicas, químicas y reológicas
del asfalto y, por consiguiente, el comportamiento que experimenta una mezcla asfáltica
tradicional cuando es sometida a diferentes condiciones de carga y del medio ambiente. Además,
el uso de esta tecnología posibilita carreteras con una vida útil más larga de lo normal y permite la
aplicación de capas asfálticas más delgadas (Rondón & Reyes, 2015).
La mayor parte de investigaciones realizadas en el área de los asfaltos modificados utilizan como
agentes modificadores polímeros del tipo elastómeros. En esta investigación se modifica el asfalto
con PVC. El policloruro de vinilo PVC es un polímero del tipo termoplástico que puede reciclarse
y someterse a altos gradientes de temperatura. En Colombia, de acuerdo a datos de 2013, el
consumo de PVC en el mercado bordeaba las 180,000 toneladas métricas/año y se reciclaban
alrededor de 12 mil toneladas anuales, que representaban el 7% del consumo nacional de PVC en
ese entonces (Mexichem, 2013).
De acuerdo a los desafíos en términos de infraestructura de transporte y el potencial enorme de
reciclaje de PVC en Colombia, se plantean los siguientes interrogantes:
¿Con la adición del PVC se mejoran las propiedades mecánicas (reológicas) del cemento
asfáltico CA 60-70?
¿Cuáles son los efectos del PVC como agente modificante de un cemento asfáltico CA 60-
70?
¿A qué porcentaje el cemento asfáltico CA 60-70 exhibe las mejores propiedades?
13
Justificación
En la mayoría de las carreteras, los asfaltos convencionales poseen propiedades mecánicas y de
adherencia adecuadas para su utilización en la fabricación de mezclas asfálticas y posterior
conformación de un pavimento y así, resistir las diversas condiciones climáticas y niveles de
tráfico de un lugar determinado. Sin embargo, las demandas en las carreteras aumentan anualmente
y, en algunos casos, los límites de rendimiento de los asfaltos convencionales se han alcanzado
debido principalmente a la variaciones de temperatura, incremento de precipitaciones y fenómenos
de sequía; aumento en el peso de los ejes de los vehículos, movimiento de carga, lo que lleva a un
mayor requerimiento de mantenimiento y, como consecuencia, mayores costos; la tendencia a usar
capas más delgadas en los pavimentos, o reducir la frecuencia de mantenimientos sin comprometer
la funcionalidad, calidad y seguridad del pavimento. Por lo tanto, las fallas en los pavimentos
ocurren antes de lo esperado, ocasionando mantenimientos e inactividad de la vía y sobrecostos.
Para colocar un ejemplo en contexto, según datos del Registro Único de Transito RUNT (2018) el
país cuenta con un parque automotor que sobrepasa los 14 millones de vehículos registrados a
fecha de septiembre y solo en Ibagué hay matriculados 187000 vehículos según indicó José Alexis
Mahecha (Caracol Radio, 2018). Debido a su posición geográfica, Colombia se caracteriza por ser
un país con alta variabilidad climática reflejada en periodos de lluvia y periodos secos que se
alternan (Ministerio de Transporte, 2014). Durante los fenómenos de la niña y niño, en la región
andina hay probabilidad de descenso y aumento de la temperatura en un 90% y 80% para los meses
de (marzo, abril mayo) y (noviembre, diciembre, enero) respectivamente (IDEAM, 2012). La
demanda de la infraestructura de transporte y la variabilidad climática afecta el estado de las vías.
Ibagué cuenta con 541 Km de vías, de las cuales el 41% o 224 Km de vías se encuentra en buen
estado, 20% en regular estado y 39% en mal estado (Alcaldia de Ibagué, 2017)
Una alternativa para superar esos desafíos consiste en modificar el asfalto con polímeros para
proporcionar un mejor rendimiento al pavimento. Los polímeros más comúnmente usados son
elastómeros, plastómeros, cauchos de neumáticos recuperados y, en menor medida, modificadores
de la viscosidad y polímeros reactivos (Hunter, Self, & Read, 2015). El PVC es un polímero del
tipo termoplástico, plastómero que puede reciclarse y someterse a altas temperaturas sin perder
significativamente sus propiedades (Rondón & Reyes, 2015). En el año 2013, el consumo de PVC
en el mercado colombiano bordeaba las 180,000 toneladas métricas/año y se reciclaban alrededor
de 12 mil toneladas anuales, que representaban el 7% del consumo nacional de PVC en ese
entonces (Mexichem, 2013). El potencial de reciclaje del PVC (sustentabilidad) es enorme, y surge
así una oportunidad para impulsar esta investigación para entender el efecto de sus propiedades y
su aplicación en el campo de los asfaltos modificados.
14
1. Marco teórico
Este capítulo expone generalidades de uno de los materiales de construcción más utilizados a nivel
mundial: asfalto. El capítulo está estructurado de la siguiente manera: la primera sección abarca la
definición y usos del asfalto. La segunda sección expone los métodos de ensayo y las propiedades
que caracterizan el comportamiento del asfalto. La tercera sección es un aparte especial para
exponer la definición y clasificación del modificante (PVC) empleado en esta investigación, las
funcionalidades y beneficios del modificante como elemento constitutivo del asfalto y mezcla
asfáltica, los problemas y cuidados identificados en la aplicación de este tipo de modificante.
1.1. Materiales o ligantes asfálticos
El término "asfalto" se utiliza en la literatura técnica de los EE. UU. para describir lo que se
denomina "bitumen" en el Reino Unido y Europa. Tras el acuerdo del Comité Europeo de
Normalización (Comite´ Europe´ en de Normalisation, CEN), en Europa el término "asfalto" se
reserva para materiales que contienen una mezcla de bitumen y material mineral (por ejemplo,
asfalto lacustre o asfalto laminado en caliente) (O´Flaherty & Hughes, 2016).
El bitumen es un material de construcción de la ingeniería civil fabricado a partir de petróleo crudo
a través de una serie de procesos de destilación realizados durante la refinación del petróleo. El
uso principal del bitumen es como un aglutinante en la industria de la construcción de carreteras,
donde se mezcla con un agregado pétreo graduado para producir mezclas asfálticas. Este material
asfáltico se coloca en las capas estructurales del pavimento de una carretera. La función principal
de estas capas "unidas al bitumen" es distribuir las cargas (causadas por el tráfico de vehículos) de
manera uniforme sobre las capas de pavimento sin unir de la carretera y el subsuelo natural para
evitar sobrecargas. Además de proporcionar resistencia y capacidad de carga, el asfalto debe ser
capaz de resistir dos modos principales de daños por pavimento flexible, a saber, deformación
permanente excesiva (ahuellamiento) y agrietamiento por fatiga. Como las propiedades mecánicas
de la mezcla asfáltica dependen en gran medida de las propiedades del aglomerante, el bitumen
debe cumplir ciertos requisitos mecánicos y reológicos para garantizar la integridad de la carretera
(Forde, 2009).
El asfalto es un material muy resistente a la temperatura cuya respuesta también depende del
tiempo de carga. Una de las cualidades más importantes, en términos de rendimiento del CA, es la
relación temperatura-viscosidad. Durante la aplicación, el betún debe ser: (1) lo suficientemente
fluido para cubrir el agregado; (2) lo suficientemente viscoso para no correr del agregado durante
la mezcla o el transporte; (3) fluido suficiente para que la mezcla permanezca viable durante la
compactación; y (4) lo suficientemente viscoso para transportar el tráfico (Forde, 2009).
15
A continuación, se presenta la clasificación de los materiales asfálticos de acuerdo a su origen:
Figura 1. Clasificación de los asfaltos según su origen
El material asfáltico utilizado en esta investigación corresponde a un cemento asfáltico CA 60-70.
Se clasifican por lo general de acuerdo con su consistencia evaluada a través de los ensayos de
penetración y viscosidad. Otra forma de clasificación, utilizada principalmente en países
desarrollados, se realiza a través del grado de funcionamiento (PG). El CA 60-70 como ligante de
mezclas en caliente es utilizado en zonas con temperaturas medias anuales promedio de 24°C y
conformar mezclas que deban soportar niveles de tránsito alto (Rondón & Reyes, 2015). Los
requisitos mínimos de calidad que debe cumplir un CA aparecen referenciados en el artículo 410
de las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras del INVIAS.
16
1.2. Propiedades de los asfaltos
Durante muchos años, se ha investigado la relación entre las propiedades medidas en laboratorio
de los asfaltos y su desempeño cuando conforma mezclas asfálticas en el pavimento. La capacidad
de predecir el comportamiento a largo plazo de las mezclas asfálticas se vuelve más importante a
medida que aumenta la carga de tráfico y los requisitos de rendimiento son cada vez más exigentes.
El rendimiento en la carretera depende de muchos factores, incluido el diseño, la naturaleza de la
aplicación y la calidad de los componentes individuales. En términos volumétricos, el asfalto es
un componente relativamente menor de una mezcla asfáltica, pero tiene un papel crucial: actúa
como un aglutinante duradero y confiere propiedades viscoelásticas a la mezcla asfáltica (Hunter
et al., 2015).
Esencialmente, el rendimiento satisfactorio de un betún en la carretera se puede garantizar si se
controlan cuatro propiedades:
Reología
Cohesión
Adhesión
Durabilidad
Aunque se han desarrollado métodos de prueba más sofisticados en las últimas dos décadas, la
reología del asfalto a temperaturas de servicio aún se caracteriza adecuadamente por los valores
de penetración y el índice de penetración. Sin embargo, para evaluar la reología de betunes
modificados más complejos, las pruebas con el reómetro dinámico de corte han permitido evaluar
la rigidez del betún y su comportamiento viscoso y elástico en un amplio rango de temperaturas
de servicio asfáltica (Hunter et al., 2015).
La resistencia cohesiva del asfalto se caracteriza por la ductilidad a baja temperatura o por la
prueba de tracción. En la prueba de ductilidad original, se sumergen muestras de asfalto con forma
de pesa en un baño de agua y se estiran a una velocidad constante de 50 mm / min hasta que se
produce la fractura. La distancia a la que se estira la muestra antes de que se notifique la falla se
conoce como ductilidad (Hunter et al., 2015).
La adhesión del asfalto se puede medir solo en combinación con un sustrato. Se desarrollaron
numerosas pruebas de laboratorio en el siglo pasado, y muchas de ellas determinan la cobertura de
la superficie de los agregados minerales con asfalto o la estabilidad de las muestras Marshall antes
y después del almacenamiento bajo el agua. Los resultados de estas pruebas de laboratorio, junto
con las observaciones del rendimiento en la práctica, han identificado vínculos clave entre las
propiedades funcionales y la constitución del betún. Este trabajo ha indicado que, si la distribución
del peso molecular y la constitución química del betún no está equilibrada, puede mostrar una falta
de homogeneidad que puede afectar negativamente las propiedades cohesivas y adhesivas del
betún (Hunter et al., 2015).
17
La durabilidad se puede definir como la capacidad de mantener una reología, cohesión y adhesión
satisfactorias en servicio. El término "envejecimiento" se usa a menudo para describir el cambio
en las propiedades del asfalto durante el almacenamiento, la mezcla, la colocación y el servicio
(Hunter et al., 2015).
A continuación, se describen los métodos de ensayo que se realizaron para caracterizar las
propiedades físicas, reológicas (en función de la temperatura) y de adhesión de los cementos
asfálticos de esta investigación:
1.2.1. Ensayo de penetración.
El ensayo de penetración mide la consistencia de un cemento asfáltico con grado de penetración
especificado. En esta prueba se permite que una aguja de dimensiones especificadas penetre una
muestra de cemento asfáltico, bajo una carga conocida, temperatura fija y durante un tiempo
conocido. Las condiciones estándar del ensayo corresponden a una carga aplicada de 100 g,
duración de la carga 5 segundos y temperatura de prueba de 25°C. Forde, (2009) sugiere que el
ensayo de penetración puede realizarse bajo otras combinaciones de carga, temperatura y tiempo
de carga, aunque la comparación significativa de la penetración del cemento asfáltico en un rango
de temperaturas solo es posible si se usan la misma carga y los mismos tiempos de carga de manera
consistente. La penetración se expresará en decimilímetros (1dmm=0.1 mm) y por cada prueba se
toman tres medidas, y el resultado será el promedio de los tres valores redondeado al entero más
cercano.
La prueba de penetración mide indirectamente la rigidez de un asfalto, cuanto menor sea el valor
de penetración, más rígido será el CA. Por el contrario, cuanto mayor sea el valor de penetración,
más suave será el CA (Rondón & Reyes, 2015).
Hunter et al., (2015) advierten que el control de temperatura es crítico, dentro de ± 0.1°C. Las
agujas deben revisarse regularmente para determinar la rectitud, la corrección del perfil y la
limpieza. Los dispositivos de tiempo automáticos también son necesarios para la precisión, y estos
deben verificarse regularmente. Los valores de penetración inferiores a 2 dmm y superiores a 500
dmm no se pueden determinar con exactitud con este equipo. Los asfaltos blandos requieren agujas
más largas y copas más profundas. Los betunes muy suaves a menudo se caracterizan mejor en
términos de viscosidad.
1.2.2. Punto de ablandamiento
El punto de ablandamiento es otra propiedad comúnmente utilizada para determinar la máxima
temperatura de servicio de un asfalto al medir la temperatura a la cual empieza a fluir (Rondón &
Reyes, 2015). En esta prueba, una pequeña bola de acero se coloca sobre una muestra de betún
contenida en un anillo de latón, y luego se suspende en un baño (en forma de vaso de vidrio) que
18
contiene agua o glicerina. El agua se utiliza para el asfalto con un punto de ablandamiento de 80°C
y por debajo, y la glicerina se usa para el cemento asfáltico con un punto de ablandamiento por
encima de 80°C. Cuando se usa agua, la temperatura inicial del líquido del baño es de 5ºC. La
temperatura inicial del baño con glicerina es 30°C. La temperatura del baño se eleva a 5 ° C por
minuto, y el betún se suaviza y eventualmente se deforma lentamente con la bola a través del anillo.
La temperatura del punto de ablandamiento es la temperatura indicada por el termómetro en el
momento en que el CA que rodea la bola toca la placa inferior a 25 mm por debajo del anillo. La
prueba se realiza dos veces, y el promedio de las dos temperaturas medidas se comunica al más
cercano 0.2°C para los puntos de ablandamiento por debajo o iguales a 80°C y 0.5°C para los
puntos de reblandecimiento por encima de 80°C. Si la diferencia entre los dos resultados excede
de 1°C para los puntos de ablandamiento por debajo de 80°C o excede de 2°C para los puntos de
ablandamiento por encima de 80°C, se debe repetir la prueba.
Hunter et al., (2015) advierten que al igual que con la prueba de penetración, el procedimiento para
llevar a cabo la prueba de punto de ablandamiento debe seguirse con precisión para obtener
resultados precisos. Las dimensiones del anillo y la bola, la preparación de la muestra, la velocidad
de calentamiento y la precisión de la medición de la temperatura son críticas. Los instrumentos
automáticos de punto de ablandamiento están disponibles, lo que garantiza un control cercano de
la temperatura y registra automáticamente el resultado al final de la prueba.
1.2.3. Índice de penetración
Las propiedades del aglutinante asfáltico dependen de la temperatura, un fenómeno conocido como
susceptibilidad a la temperatura. La velocidad a la que ocurre esto depende del tipo y grado de
betún. Todos los asfaltos se suavizan cuando se calientan y se endurecen cuando se enfrían. Existen
varias expresiones para definir esta susceptibilidad a la temperatura. Una de los más conocidas es
el Índice de penetración (IP) desarrollado por Pfeiffer y Van Doormaal (1936) que describe la
susceptibilidad a la temperatura de penetración de un asfalto (Forde, 2009).
La reología a las temperaturas de servicio puede ser caracterizada satisfactoriamente mediante los
valores de penetración y el índice de penetración. Pfeiffer y Van Doormal plantearon el índice de
penetración como un criterio para medir la susceptibilidad térmica y se define matemáticamente a
continuación:
𝐼𝑃 =20−10𝑓
1+𝑓 𝑓 =
50 log(800
𝑝)
𝑇𝐴𝐵−25
19
Donde:
TAB: Punto de ablandamiento; °C
P= Penetración a 25°C; 0.1 mm
Valores de IP menores a +1 corresponden a cementos asfálticos con poca susceptibilidad a la
temperatura, presentando cierta elasticidad. Valores de IP menores a -1 son cementos con mayor
susceptibilidad térmica, ricos en resina y con comportamiento algo viscoso. Y valores de IP entre
-1 y 1 pertenecen a la mayoría de asfaltos empleados en pavimentos (INVIAS, 2012).
El índice de penetración (IP) también puede ser determinado gráficamente. El nomograma
mostrado en la figura 2 permite deducir el valor aproximado del IP a partir de la penetración a
25ºC y la temperatura del punto de ablandamiento, propiedades que se determinan generalmente
para el control de la especificación del cemento asfáltico. Un inconveniente del sistema del IP es
que utiliza el cambio en las propiedades del asfalto en un rango relativamente pequeño de
temperaturas para caracterizarlo. Las extrapolaciones a temperaturas extremas a veces pueden ser
engañosas. El IP se puede usar para proporcionar una buena aproximación del comportamiento
que se espera, pero es deseable la confirmación con mediciones de rigidez o viscosidad (Hunter et
al., 2015).
20
Figura 2. Nomograma para el IP (punto de ablandamiento/pen). Fuente: (The Shell Bitumen Handbook, 2015)
21
1.2.4. Viscosímetro rotacional
La viscosidad es una propiedad física de un fluido y es una medida de su resistencia al flujo. La
viscosidad se define como la relación entre la tensión de cizallamiento aplicada y la velocidad de
la tensión de cizallamiento. Se utilizan varios tipos de viscosímetros y reómetros para determinar
el comportamiento del flujo en diferentes condiciones (Hunter et al., 2015).
Los viscosímetros rotacionales se basan en el concepto de que el par de torsión requerido para
rotar un objeto en un fluido a una cierta velocidad es una función de la viscosidad de ese fluido.
Los viscosímetros rotacionales se utilizan normalmente para determinar la viscosidad de los
betunes a temperaturas de aplicación. La viscosidad rotacional del asfalto generalmente se
determina a 135 o 150°C, pero con este tipo de aparato, la viscosidad se puede determinar en un
rango relativamente amplio de temperaturas (es decir, entre 120 y 180°C) (Hunter et al., 2015).
La susceptibilidad térmica también puede definirse como la consistencia, medida generalmente
por la viscosidad, con un cambio de la temperatura. Se requieren dos medidas de la viscosidad
como mínimo, para poder establecer la susceptibilidad térmica de un asfalto. Los asfaltos con un
alto grado de susceptibilidad térmica no son deseables, ya que su viscosidad a 135°C- muy baja-
puede ocasionar inconvenientes durante el proceso de mezclado y compactación.
1.2.5. Métodos para medir y evaluar la adhesión entre el betún y los agregados y el daño
por humedad
Este tipo de prueba intenta evaluar la adhesión entre el agregado y el asfalto cuando hay presencia
de agua. Por ejemplo, en el ensayo de adherencia en bandeja, las partículas de agregado se aplican
a una bandeja de asfalto, se sumerge en agua bajo condiciones controladas y mediante un examen
cuidadoso de las partículas, se determina en porcentaje el recubrimiento de las partículas con el
aglutinante.
El ensayo de Stripping es una prueba muy simple, y consiste en que el agregado se recubre con
aglutinante y luego se sumerge en agua. El grado de stripping se estima mediante una inspección
visual después de un período de tiempo. La prueba involucra el recubrimiento de 100 g de agregado
con asfalto, sumergiéndolo durante 16-18 horas en 400 ml de agua destilada y estimando
visualmente el área visible total del agregado revestido como arriba o por debajo del 95%. La
evaluación visual se realiza mientras la mezcla aún está sumergida en el agua. Estos ensayos de
inspección visual son de carácter subjetivo por lo que tienen una reproducibilidad deficiente.
El rendimiento de los asfaltos, tanto a corto como a largo plazo, está influenciado por las
propiedades del aglutinante. A pesar de la amplia gama de aplicaciones a las que se colocan los
asfaltos y las variaciones sustanciales en el clima y la carga a las que están sometidos, la gran
mayoría de los pavimentos flexibles funcionan bien durante muchos años. El rendimiento de las
mezclas asfálticas en servicio está significativamente influenciado por las propiedades reológicas
(o mecánicas) y, en menor medida, por la constitución química del aglutinante. Estos factores
22
están, a su vez, influenciados por los cambios debidos a los efectos del aire, la temperatura y el
agua en la carpeta (Hunter et al., 2015).
Los aglutinantes son materiales viscoelásticos y su comportamiento varía de puramente viscoso a
totalmente elástico según el tiempo de carga y la temperatura. Durante la fabricación y
compactación de las mezclas asfálticas y a altas temperaturas de servicio, las propiedades pueden
considerarse en términos de viscosidad, pero para la mayoría de las condiciones de servicio, los
cementos asfálticos se comportan de manera viscoelástica y sus propiedades pueden considerarse
en relación con su módulo de rigidez (Hunter et al., 2015).
Los requisitos reológicos para ligantes durante la mezcla, compactación y en servicio se ilustran
en la Figura 2:
Figura 3. Propiedades de los bitúmenes durante la construcción y el posterior servicio. Fuente: (The Shell
Bitumen Handbook, 2015)
23
La figura 3 tiene en cuenta el índice de penetración IP para estimar la tendencia de la curva de viscosidad y determinar el rango de
temperaturas de la compactación. También, se muestra claramente que los cementos asfálticos con una susceptibilidad a alta temperatura
(es decir, aquellos con un PI bajo) tienen una "ventana" de temperatura mucho más estrecha dentro de la cual se puede lograr una
compactación satisfactoria del material.
Figura 4. Influencia del índice de penetración (IP) del bitumen sobre el comportamiento durante la construcción y posterior servicio. Fuente: (The Shell
Bitumen Handbook, 2015)
1.2. Asfaltos modificados
Si bien los materiales asfálticos convencionales tienden a funcionar satisfactoriamente en la
mayoría de las aplicaciones de pavimento, hay áreas de la red de carreteras que requieren un
rendimiento mejorado de la mezcla asfáltica solo posible a través de la adición de agentes
modificantes al asfalto. Los asfaltos modificados son aglutinantes cuyas propiedades han sido
cambiadas por el uso de un agente químico que, cuando se agrega al cemento asfáltico original,
altera su composición química y, por lo tanto, sus propiedades reológicas (Forde, 2009). Como el
ligante asfáltico es responsable del comportamiento viscoelástico de las mezclas asfálticas,
desempeña un papel importante en la determinación de muchos aspectos del rendimiento de la
carretera, en particular la resistencia a la deformación y el agrietamiento, las dos razones más
comunes para el fallo estructural de pavimentos (Hunter, et al. 2015). En términos de rendimiento
general, los asfaltos modificados con polímeros (PMB) tienden a tener una mayor respuesta
elástica, mejoran la cohesión y la rigidez, una mayor ductilidad y son capaces de resistir mejor los
mecanismos de ahuellamiento del pavimento por deformación permanente y agrietamiento por
fatiga. Aunque la modificación de polímeros tiende a ser el medio más popular para modificar el
betún, se puede usar una amplia gama de aditivos y modificadores para mejorar las propiedades
del betún convencional que se enumeran en la Tabla 1.
En general, la proporción de cualquier deformación inducida en el asfalto que es atribuible al flujo
viscoso (es decir, el flujo no recuperable) aumenta con el tiempo de carga y la temperatura. Una
de las funciones principales de un modificador es aumentar la resistencia del asfalto a la
deformación permanente a altas temperaturas del pavimento sin afectar negativamente las
propiedades del asfalto o de la mezcla a bajas temperaturas. Esto se logra mediante dos métodos.
El primer enfoque es endurecer el asfalto para que la respuesta viscoso elástica del asfalto sea
reducida. La segunda opción es aumentar la componente elástica del asfalto, reduciendo así el
componente viscoso. Al aumentar la rigidez del asfalto aumenta la rigidez dinámica de la mezcla,
esto mejora la distribución de carga del material, aumenta la resistencia estructural y alarga la vida
de diseño esperada del pavimento. Opcionalmente disminuye, la frecuencia de mantenimiento, y
espesor del pavimento flexible sin comprometer su capacidad estructural, añadiéndole beneficios
económicos a la utilización de esta tecnología de asfaltos modificados (Hunter, et al. 2015).
La empresa Shell (2015) hace algunas recomendaciones para que el modificador (polímero,
aditivos) sea efectivo, su uso sea práctico y económico, debe:
Estar disponible
Resistir la degradación a temperaturas de mezcla del asfalto con los agregados
Mezclarse con el asfalto
Mejorar la resistencia al flujo a altas temperaturas del pavimento sin hacer que el asfalto
sea demasiado viscoso a la hora de mezclarlo y colocarlo, o demasiado rígido o quebradizo
a bajas temperaturas del pavimento
Debe ser rentable
25
Mejorar la cohesión del ligante o las propiedades de adhesión. Además, el modificador,
cuando se combina con el asfalto, debe ser capaz de procesarse con equipos
convencionales, mantener sus propiedades de calidad durante el almacenamiento,
transporte, aplicación y servicio
Ser física y químicamente estable durante el almacenamiento, transporte, aplicación y
servicio
La siguiente tabla relaciona algunos polímeros utilizados como modificante de asfalto:
Tabla 1. Algunos aditivos utilizados para modificar asfalto
Tipo de modificante Ejemplo
Elastómeros termoplásticos Estireno-butadieno-estireno (SBS) Caucho estireno-butadieno (SBR)
Estireno-isopreno-estireno (SIS) Terpolímero etileno propileno dieno (EPDM)
Copolímero de isobuteno-isopreno (IIR)
Caucho natural
Grano de caucho reciclado
Polibutadieno (PBD)
Isopreno
Polímeros termoplásticos Etil vinil acetato (EVA)
Etil metil acrilato (EMA)
Etil butil acrilato (EBA)
Propileno atáctico (APP)
Polietileno (PE)
Polipropileno
Policloruro de vinilo (PVC)
Poliestireno (PS)
Polímeros termoendurecibles Resina epoxi
Resina de poliuretano
Resina acrílica
Resina fenólica Fuente: (Shell Bitumen, 2003)
Los polímeros se pueden clasificar en dos grandes grupos: termoendurecibles y termoplásticos.
Los primeros no se utilizan a menudo porque son materiales que a altas temperaturas se
descomponen o degradan sus propiedades. Los termoplásticos se dividen en dos grupos:
elastómeros con buenas propiedades resilientes en mezclas asfálticas que son sometidas a ciclos
de carga y descarga especialmente a altas temperaturas, y los plastómeros que adicionados al
asfalto consiguen incrementar la resistencia a deformaciones permanentes a altas temperaturas de
la mezcla asfáltica (Rondón & Reyes, 2015). Un tipo de elastómero muy estudiado y utilizado
como modificante de asfalto es el grano de llanta reciclado y triturado GCR, y del grupo de
plastómeros se exhibe al PVC, el modificante empleado en esta investigación.
26
La siguiente tabla indica el comportamiento en situaciones de servicio que tienen las mezclas
asfálticas que utilizan modificantes del tipo: elastómeros y plastómeros al ser añadidos al asfalto.
Igualmente se vincula dos ejemplos de modificantes que pertenecen a dichos grupos
respectivamente: grano de llanta y PVC.
Tabla 2. Beneficios de algunos polímeros utilizados como modificantes
Modificante Deformación
permanente
Agrietamiento
térmico
Agrietamiento
por fatiga
Daño por
humedad Envejecimiento
Elastómeros
Plastómeros
Grano de llanta
PVC
Fuente: (Shell Bitumen, 2003)
Hunter et al. (2015) exponen que la falta de interacción entre los polímeros (obtenidos de la
polimerización de poliolefina) con el asfalto provoca la inestabilidad del cemento asfáltico
modificado y agregan que cuando este se calienta, las fases del polímero se pueden separar
resultando una dispersión de las propiedades del asfalto durante el enfriamiento. Por su parte,
Robinson (2004) agrega que la compatibilidad del polímero / betún es especialmente importante
ya que afecta el comportamiento de almacenamiento a largo plazo. La incompatibilidad conduce
a la separación de la fase del polímero, lo que resulta en una capa superior rica en polímero en el
tanque de almacenamiento. El aglutinante resultante es inutilizable, por lo tanto, se debe evitar la
divergencia de propiedades entre tramos colocados de mezcla asfáltica, que más adelante estarán
inutilizados y los costos de su reparación serán altos.
Robinson (2004) expone una razón más práctica que restringe el uso de diferentes aglomerantes
modificados con polímeros es la necesidad de tanques de almacenamiento específicos, lo que es
costoso y potencialmente problemático para los productores de asfalto. Las plantas de asfalto a
menudo tienen áreas restringidas para acomodar tanques de PMB adicionales, y la fluctuación de
la demanda del mercado para el asfalto modificado con polímeros significa que se puede dejar el
PMB en almacenamiento por períodos prolongados, lo que a veces hace que sea necesario tomar
medidas correctivas para rectificar el aglutinante asfáltico y controlar sus propiedades dentro de
las especificaciones. Sin embargo, esto es menos común en estos días, debido a las mejoras
realizadas por la industria de suministro de asfalto para proporcionar orientación sobre cómo
administrar el asfalto de manera segura en el almacenamiento.
En conclusión, es importante supervisar el mezclado del aglutinante con el polímero para
garantizar que los productos cumplan las especificaciones objetivo. También se deben controlar
las propiedades y temperatura del asfalto modificado durante las fases de fabricación,
almacenamiento, transporte y colocación (Hunter et al., 2015).
27
2. Metodología
La metodología experimental se divide en dos partes y comprende por un lado la caracterización
del cemento asfáltico convencional y la caracterización de un cemento asfáltico modificado por
vía húmeda adicionando diferentes porcentajes del residuo en polvo de PVC (1.0%, 1.5%, 2.0% y
2.5%) en función del contenido de asfalto.
En esta investigación se utiliza un cemento asfáltico con grado de penetración 60-70 fabricado por
Ecopetrol en la refinería de Barrancabermeja y suministrado por la empresa Asfaltemos en su
planta de Gualanday. Como modificante se utiliza el residuo en polvo obtenido del proceso de
pulverización de tubosistemas de PVC.
Es necesario aclarar que este estudio experimental tiene un enfoque de repetibilidad, por lo tanto,
se ejecutan cuatro ensayos por cada muestra de asfalto sea convencional o modificado siguiendo
las instrucciones y procedimientos estandarizados descritos en el Manual de Normas de Ensayo de
Materiales de Carreteras, Sección 700 Materiales asfálticos.
En primer lugar, se realizan los ensayos para evaluar las siguientes propiedades del cemento
asfáltico CA 60-70: penetración, punto de ablandamiento, índice de penetración, viscosidad,
adherencia en bandeja y densidad y se verifica el cumplimiento de los requisitos mínimos de
calidad de un CA 60-70. Luego de realizar los ensayos al cemento asfáltico convencional, se
prepara cada una de las muestras del cemento asfáltico modificado, mezclando manualmente por
vía húmeda el CA y el polvo de PVC en porcentajes del 1.0%, 1.5%, 2.0% y 2.5% a una
temperatura de 100 ºC. El tiempo de mezclado fue de 5 minutos. La mezcla obtenida tenía
características homogéneas y no se evidencio presencia de grumos que indicarían en dado caso
una cantidad excesiva de pvc. Además, para los procesos de transporte y manejo de los asfaltos
modificados con polímeros se tienen en cuenta las advertencias y precauciones descritas en los
referentes teóricos de esta investigación. Finalmente, se caracteriza el asfalto modificado,
realizando los ensayos mencionados anteriormente.
Una vez finalizada la etapa experimental y de recolección de datos, se procede a compilar y
analizar los resultados, comparando el comportamiento del asfalto convencional y el asfalto
modificado con los porcentajes de PVC especificados y se determina el porcentaje óptimo de PVC.
Considerando que las propiedades físicas, reológicas (mecánicas) del cemento asfáltico influyen
en el rendimiento de las mezclas asfálticas en servicio, el enfoque general adoptado para la
selección del contenido final de pvc ha sido promediar los contenidos óptimos de pvc que
proporcionan valores máximos para las propiedades físicas y mecánicas del cemento asfáltico.
La siguiente figura resume la metodología experimental de esta investigación, de color blanco se
presentan los ensayos de caracterización del cemento asfáltico convencional, muestras de cemento
asfáltico modificado y modificante, todos materiales utilizados en esta investigación y resaltados
de color amarillo. Una vez evaluadas las propiedades de los cementos asfálticos convencional y
28
modificado, se compilan los resultados y se realizan los análisis pertinentes para lograr el alcance
de la investigación, definida por el objetivo general (color azul) y los objetivos específicos (color
rosado), para finalmente concluir y plantear algunas recomendaciones surgidas en esta experiencia.
Figura 5. Diagrama de la metodología de investigación
29
2.1. Caracterización del cemento asfáltico convencional
El material asfáltico utilizado en esta investigación corresponde a un cemento asfáltico de grado
de penetración 60-70 fabricado por Ecopetrol en la refinería de Barrancabermeja y suministrado
por la empresa Asfaltemos S.A.S. en la planta de Gualanday. El CA 60-70 como ligante de mezclas
asfálticas es adecuado para utilizarlo en zonas con temperaturas medias anuales superiores a 24ºC
y conformar capas de rodadura que soporten altos niveles de tránsito.
Se realizan ensayos de laboratorio según las disposiciones de la sección 700 del Manual de Normas
de Ensayo para Carreteras del INVIAS (2012) para evaluar las propiedades físicas y reológicas del
CA 60-70: penetración, punto de ablandamiento, índice de penetración, viscosidad, adherencia en
bandeja y densidad. Las propiedades del asfalto de grado de penetración 60-70 se verifican de
acuerdo a sus requisitos de calidad expuestos en el artículo 10 de las Especificaciones Generales
de Construcción de Carreteras del INVIAS (2012).
2.2. Caracterización del policloruro de vinilo (PVC) pulverizado
En esta investigación se utiliza como modificante del material asfáltico el residuo en polvo
obtenido a partir de la pulverización de tubosistemas de presión PAVCO fabricados en policloruro
de vinilo (PVC). Específicamente, se someten tubos de PVC P de ½”, relación diámetro espesor
(RDE) 13.5 y presión de trabajo de 315 psi a proceso de pulverización mediante lijado mecánico
con taladro y una lija incorporada de grano 60 y se obtiene el residuo en polvo de PVC con
partículas de tamaño que oscila entre 0.075 a 4.75mm. Se realiza análisis granulométrico para
determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas del polvo de PVC por
medio de tamizado. Se descartan para la modificación del asfalto los tamaños superiores a 4.75
mm. La gravedad específica del PVC se determina de acuerdo a estudios similares y referentes
teóricos
A continuación, se muestra un resumen gráfico (Foto 1) del proceso de pulverización de los tubos
de PVC para obtener el residuo en polvo que se utilizará como modificante del cemento asfáltico
con el fin de mejorar sus propiedades físicas y reológicas:
Foto 1. Proceso de pulverización de los tubosistemas de PVC
30
2.3. Caracterización del cemento asfáltico modificado
La modificación del asfalto se realiza por vía húmeda adicionando diferentes porcentajes de pvc
(1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%) en función del contenido de asfalto Se realizan ensayos de laboratorio
según las disposiciones de la sección 700 del Manual de Normas de Ensayo para Carreteras del
INVIAS (2012) para evaluar las propiedades físicas y reológicas del CA 60-70: penetración, punto
de ablandamiento, índice de penetración, viscosidad, adherencia en bandeja y densidad. No se
verifican propiedades del cemento asfáltico modificado de acuerdo a una normativa por tratarse
de un estudio que pretende entender las propiedades físicas y reológicas del asfalto modificado a
través de la comparación con un asfalto base.
2.4. Comparación de los cementos asfálticos
Una vez realizados los ensayos de caracterización de los cementos asfálticos convencional y
modificado con 1.0%, 1.5%, 2.0% y 2.5% de PVC, y la recopilación de los resultados se procede
a realizar un análisis comparativo de las propiedades físicas: penetración, punto de ablandamiento,
y, se determinó la susceptibilidad térmica mediante curvas de viscosidad y el índice de penetración.
También, se evaluaron propiedades de adhesión mediante los ensayos de adherencia en bandeja y
la respuesta de la interacción asfalto agregado ante mecanismos de daño por humedad como el
Stripping. En este análisis se exponen aquellos asfaltos que experimenten el mejor comportamiento
mecánico (reológico), determinando así el contenido óptimo de PVC. Adicionalmente se
determinan y comparan las temperaturas de mezclado y compactación de los cementos asfálticos
convencional y modificados especificados.
31
3. Resultados y análisis
En esta sección se compilan y analizan los resultados obtenidos de las mediciones de las
propiedades físicas y reológicas del asfalto convencional CA 60-70 y los asfaltos modificados con
1.0%, 1.5%, 2.0% y 2.5% de PVC pulverizado. Se realiza una comparación de las propiedades de
los asfaltos y se determina el porcentaje óptimo de PVC.
3.1. Caracterización del cemento asfáltico convencional
En la siguiente tabla se exhiben los resultados obtenidos de la evaluación de las propiedades del
cemento asfáltico CA 60-70. Además, se especifican los métodos de ensayo empleados y los
requisitos de calidad de un cemento asfáltico de grado de penetración 60-70.
Tabla 3. Propiedades del cemento asfáltico convencional
Propiedad Método Unidad Resultado Especificación
Min. Max.
Penetración (25 °C, 100 g, 5 s) INV E-706 0.1 mm 63 60 70
Punto de ablandamiento INV E-712 °C 44 48 54
índice de penetración INV E-724 -2.5 -1.2 0.6
Viscosidad (60°C) INV E-717 P - 0 -
Adherencia en bandeja INV E-740 % 77 - -
Densidad relativa (25°C) INV E-707 1.024 - -
La caracterización de cada una de las propiedades del asfalto es registrada en el capítulo de los
anexos. De igual forma en el capítulo del registro fotográfico se evidencia la realización de cada
uno de los ensayos. La evidencia fotográfica del ensayo de Stripping por tratarse de un ensayo
visual se anexa en el presente capítulo.
Algunos investigadores en el pasado utilizaban los datos de penetración y el punto de
ablandamiento como parámetros empíricos para predecir el comportamiento de las mezclas en
servicio. También se creía que los valores del índice de penetración y la viscosidad podrían reflejar
el efecto de la temperatura en el comportamiento reológico. Sin embargo, ahora se sabe que estos
parámetros no pueden describir con precisión el efecto del tiempo de carga y la temperatura en la
respuesta de tensión-deformación del asfalto (Hunter et al., 2015). Por lo tanto, cualquier
aseveración acerca del comportamiento que experimente este cemento asfáltico deberá ser
respaldada realizando otros ensayos en las temperaturas cuestionadas (temperaturas intermedias y
altas de servicio) en concreto una prueba de fluencia y recuperación para predecir deformaciones
permanentes (ahuellamiento) o roderas, y mediciones dinámicas oscilatorias utilizando un
reómetro dinámico de corte (DSR) para predecir agrietamientos por fatiga. Para analizar a
32
profundidad el comportamiento del cemento asfáltico a bajas temperaturas de servicio, es
necesario realizar un ensayo de tensión directa con el reómetro de viga en flexión (BRB).
La penetración evaluada en el laboratorio se ajusta los requisitos mínimos de calidad de un
cemento asfáltico 60-70 es la penetración. El cemento asfáltico base tiene un valor de penetración
de 63 dmm en condiciones normalizadas de ensayo (temperatura de la muestra de asfalto 25ºC,
carga de 100 g, y duración de 5 segundos).
Por lo que se refiere al punto de ablandamiento, el ensayo exhibe un resultado (44 ºC) poco
satisfactorio y no cumple las especificaciones para un cemento asfáltico CA 60-70. De manera que
el asfalto podría tener una ventana de servicio mucho más corta que la esperada para un asfalto
con grado de penetración 60-70, es decir, cuando el asfalto experimente temperaturas superiores a
44ºC presentará una disminución notable de su rigidez. En definitiva, esta situación no es deseable,
pues, cementos asfálticos que se caractericen con valores de punto de ablandamiento bajos serán
más susceptibles a sufrir deformaciones permanentes, por lo tanto, mezclas asfálticas preparadas
con este asfalto podría tener un comportamiento poco satisfactorio ante el ahuellamiento.
El índice de penetración depende de la penetración y del punto de ablandamiento, este último
afecta de manera adversa el valor final del índice de penetración y por lo tanto la susceptibilidad
térmica y comportamiento reológico que pueda tener el cemento asfáltico convencional. El valor
calculado del índice de penetración (-2.5) es menor a -1 y advierte que el cemento asfáltico tiene
mayor susceptibilidad térmica a la temperatura, su composición química indicaría alto contenido
de resinas y un comportamiento algo viscoso. En definitiva se reafirma que el cemento asfáltico
tiene mayor susceptibilidad térmica lo que podría ocasionar que las mezcla asfálticas preparadas
con este asfalto sufran mecanismos de daño como el ahuellamiento y agrietamiento a bajas
temperaturas.
La adherencia en bandeja y el stripping son ensayos de apreciación visual que intentan predecir el
comportamiento del ligante asfáltico ante mecanismos de daño por humedad. La adherencia en
bandeja reporta un 77% de partículas cubiertas con ligante asfáltico, lo que es deseable para
prevenir el Stripping y otras manifestaciones de este mecanismo de daño. En el ensayo de Stripping
al final del periodo de inmersión con la mezcla bajo el agua, se estima visualmente (ver Foto 2),
que el área de agregado que no presenta desprendimiento de ligante supera el 95%.
33
La viscosidad del cemento asfáltico convencional es evaluada en un rango de temperaturas comprendido entre 90ºC y 170ºC. En la
siguiente figura 6 se presenta el comportamiento de la viscosidad en función de la temperatura:
Figura 6. Curva de viscosidad del cemento asfáltico convencional con respecto a la temperatura
0.0010
0.0100
0.1000
1.0000
80 100 120 140 160 180
Vis
cosi
da
d (
Pa
.s)
Temperatura (°C)
CA 60-70 conv.
34
Con la curva que representa la evolución de la viscosidad con respecto a la temperatura, se
determinan las temperaturas requeridas para la fabricación y compactación de mezclas asfálticas
de tipo denso. La temperatura a la cual se debe calentar el cemento asfáltico para elaborar las
mezclas será la requerida para que se presente una viscosidad de (0.17±0.02 Pa.s). La temperatura
a la cual se deberá realizar la compactación será la correspondiente a una viscosidad del cemento
asfáltico de (0.28±0.03 Pa.s). A continuación, en la figura 7 se muestra la gráfica de viscosidad-
temperatura y se determinan las temperaturas de fabricación y compactación a partir de los valores
de viscosidad de 0.17 Pa.s y 0.28 Pa.s respectivamente
Figura 7. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico convencional
y = -0.893ln(x) + 4.41
0.1000
1.0000
80 100 120 140
Vis
cosi
da
d (
Pa
.s)
Temperatura (°C)
CA 60-70 conv. Logarítmica (CA 60-70 conv.)
35
El procedimiento de cálculo de las temperaturas de mezclado y compactación puede realizarse
gráficamente o matemáticamente como a continuación se muestra:
𝑇𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑒0.17−4.41−0.893 = 115.358 ≅ 𝟏𝟏𝟓°𝑪
𝑇𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑒0.28−4.41−0.893 = 101.989 ≅ 𝟏𝟎𝟐°𝑪
Otra forma de estimar la temperatura de mezcla corresponde a una regla general teniendo en cuenta
los principios de equiviscosidad relacionados con el punto de ablandamiento. Hunter et al. (2015)
afirman que la viscosidad optima del aglutinante es de 0.2 Pa.s a la temperatura de mezclado.
Teniendo en cuenta, que el punto de ablandamiento es una temperatura equi-viscosa, se ha
demostrado que la temperatura requerida para alcanzar una viscosidad de 0.2 Pa.s puede estimarse
simplemente agregando 110ºC (O´Flaherty & Hughes, 2016). Así la temperatura de mezcla del
cemento asfáltico convencional sería de 154ºC. La desventaja de este método es que no tiene en
cuenta el IP del ligante (Figura 3). Por lo tanto, la temperatura de mezcla (115ºC), y
temperatura de compactación (102ºC) exhiben el comportamiento de viscosidad-temperatura
que describe la (Figura) para cementos asfálticos con valores de IP bajos. Por lo tanto, el cemento
asfáltico podría exhibir una movilidad excesiva en la fabricación y colocación de la mezcla
asfáltica; y la temperatura de secado de los agregados (𝑇𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 + 28℃) podría ser insuficiente
para lograr tal objetivo. Es importante resaltar que en obra o in situ, la temperatura de
compactación no corresponde a la temperatura determinada en laboratorio, puesto que las
condiciones del laboratorio no simulan el efecto del equipo de compactación y las condiciones
propias de la obra (Rondón & Reyes, 2015)
En servicio, la mezcla asfáltica elaborada con este cemento asfáltico, podría sufrir deformaciones
permanentes o ahuellamiento (roderas), debido a los valores tan bajos de viscosidad (indicador
indirecto de baja rigidez) que exhibe el cemento asfáltico CA 60-70 a altas temperaturas de
servicio. La mezcla asfáltica fabricada con este cemento asfáltico podría experimentar
agrietamientos a bajas temperaturas de servicio. Se recomienda atender las anteriores salvedades
expuestas en el análisis del asfalto convencional para determinar con mayor precisión el
comportamiento mecánico (reológico) del cemento asfáltico. Además, se recomienda medir la
ductilidad del cemento asfáltico y descartar un comportamiento frágil del CA en la mezcla que
conduzca a agrietamientos térmicos a bajas temperaturas de servicio.
Finalmente se reporta la densidad relativa del asfalto convencional (1.024), dato importante para
determinar la composición volumétrica de una mezcla asfáltica fabricada con el asfalto CA 60-70
de esta investigación.
36
3.2. Caracterización del polvo de policloruro de vinilo (PVC)
En la siguiente tabla se presenta la distribución cuantitativa de los tamaños de las partículas del
polvo de PVC:
Tabla 4. Gradación del PVC utilizada para la modificación del cemento asfáltico
Tamiz Pasa
(mm) (%)
4.75 100.00
2.36 99.94
2.00 99.85
1.10 99.43
0.60 95.24
0.30 69.94
0.15 35.24
0.075 5.94
Figura 8. Curva granulométrica del polvo de PVC
De acuerdo a los datos de la tabla y la curva granulométrica del polvo de PVC (figura 8), se infiere
que hay ausencia relativa de tamaños desde 0.60 a 4.75 mm, por lo que el material utilizado para
modificar el asfalto tiene partículas de tamaño comprendido entre 0.075 y 0.60 mm. El PVC
pertenece al grupo de polímeros termoplásticos y tiene una densidad teórica de 1.4 Kg/m3.
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
0.010.1110
% P
asa
Diámetro (mm)
Polvo de PVC
37
3.3. Comparación de los cementos asfálticos
En este capítulo no se verifican las propiedades de los cementos asfálticos modificados, ya que no existen parámetros de referencia o
requisitos de calidad que especifiquen las propiedades de asfaltos modificados con polímeros, específicamente PVC en el capítulo 4.1
de las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras. El análisis de las propiedades del asfalto modificado se realiza
mediante comparación de los cementos asfálticos convencional y modificados con los porcentajes especificados de PVC, exponiendo
aquellos asfaltos que experimenten el mejor comportamiento mecánico (reológico), determinando así el contenido óptimo de PVC.
Adicionalmente se determinan y comparan las temperaturas de mezclado y compactación de los cementos asfálticos convencional y
modificados.
La modificación del cemento asfáltico se lleva a cabo adicionando un contenido de PVC en función del contenido de asfalto de acuerdo
a los porcentajes de modificante establecidos en la metodología (1.0%, 1.5%, 2.0%, y 2.5%). El contenido de PVC se calcula mediante
la siguiente ecuación:
%𝑃𝑉𝐶 =𝑃𝑉𝐶
𝐶𝐴
En la siguiente tabla se resumen los resultados obtenidos de la evaluación y los métodos de ensayo empleados para caracterizar las
propiedades de los cementos asfálticos modificados con los contenidos de PVC especificados (1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%) de PVC y
asfalto base o convencional CA 60-70:
Tabla 5. Propiedades de los cementos asfálticos modificados con PVC
Propiedad Método Unidad CA Base Porcentaje de PVC
1.0 1.5 2.0 2.5
Penetración (25 °C, 100 g, 5 s) INV E-706 0.1 mm 63 59 55 53 50
Punto de ablandamiento INV E-712 °C 44 44 46 47 49
índice de penetración INV E-724 -2.5 -2.5 -2.2 -2.0 -1.6
Viscosidad (60°C) INV E-717 P - - - - -
Adherencia en bandeja INV E-740 % 77 86 69 65 87
Densidad relativa (25°C) INV E-707 1.024 1.026 1.027 1.029 1.032
38
La caracterización de cada una de las propiedades de los asfaltos modificados es registrada
discriminadamente en el capítulo de los anexos. De igual forma en el capítulo del registro
fotográfico se evidencia la realización de cada uno de los ensayos. La evidencia fotográfica del
ensayo de Stripping por tratarse de un ensayo visual se anexa en el presente capítulo.
La figura 9 muestra gráficamente los resultados del ensayo de penetración realizado sobre el CA
convencional y modificado:
Figura 9. Evolución de la penetración en relación con el % de PVC
40
45
50
55
60
65
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Pen
etra
ció
n (
0.1
mm
)
% PVC
CA Mod CA Conv
39
En la figura 9 se observa que el asfalto modificado presenta una resistencia a la penetración,
superior con respecto al convencional (CA 60-70 sin modificar) para cualquier porcentaje de PVC.
El cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC posee la mayor resistencia a la penetración o
menor valor de penetración (50 dmm) indicando que ese CA posee también la mayor rigidez. Con
este porcentaje de modificante se observa una disminución de 20.63% en el valor de la penetración
del CA convencional. Al reducir la penetración hace que la mezcla asfáltica sea más rígida
ocasionando que el comportamiento mecánico mejore ante posibles mecanismos de daño.
La figura 10 muestra gráficamente los resultados del ensayo de punto de ablandamiento realizado
sobre el CA convencional y modificado:
Figura 10. Evolución del punto de ablandamiento en relación con el % de PVC
43
44
45
46
47
48
49
50
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Pu
nto
de
ab
lan
da
mie
nto
(°C
)
% PVC
CA Mod CA Conv
40
En la figura 10 se observa que los asfaltos modificados con (1.5%, 2.0% y 2.5% de PVC presentan
valores de punto de ablandamiento superiores al convencional (CA 60-80 sin modificar). El asfalto
convencional y modificado con 1.0% de PVC exhiben la misma temperatura máxima de servicio.
El cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC posee el mayor punto de ablandamiento (49°C)
indicando una temperatura máxima de servicio mayor que los otros asfaltos modificados. Con este
porcentaje de modificante se observa un incremento de 11.36% en el valor del punto de
ablandamiento del CA convencional. El incremento del punto de ablandamiento es deseable, al
reducir la susceptibilidad de la mezcla asfáltica a sufrir deformaciones permanentes y presentar un
mejor comportamiento ante el ahuellamiento. También, el punto de ablandamiento cambia de
manera similar a la viscosidad, estas dos propiedades están estrechamente relacionadas puesto que
es lógico que el cemento asfáltico con mayor punto de ablandamiento sea más viscoso. La anterior
situación hace alusión al cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC. Esta afirmación también
se puede comprobar comparando la evolución de la viscosidad con respecto a la temperatura de
los cementos asfálticos (Figura 12).
La figura 11 muestra gráficamente los resultados del cálculo del índice de penetración IP del
asfalto convencional y modificado:
Figura 11. Evolución del índice de penetración en relación con el % de PVC
-3.0000
-2.0000
-1.0000
0.0000
1.0000
2.0000
3.0000
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
índ
ice
de
pen
etra
ció
n
% PVC
CA Mod CA Conv
41
El cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC presenta un valor de IP (-2.4745) similar al CA
convencional (-2.4779). El IP depende de la penetración y del punto de ablandamiento. Del análisis
de estas propiedades se infiere que la razón de cambio del IP y por lo tanto de la susceptibilidad
térmica depende en mayor medida de la variación del punto de ablandamiento de un cemento
asfáltico que indica la temperatura a la cual un CA comienza a fluir. De acuerdo al punto de
ablandamiento y penetración del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC, es evidente que
con este porcentaje de modificante se obtiene un cemento asfáltico con mayor índice de
penetración (-1.6). Sin embargo, el mejoramiento del punto de ablandamiento y la resistencia a la
penetración no es suficiente para que el asfalto modificado tenga una susceptibilidad térmica
aceptable y pueda utilizarse en la fabricación de mezclas asfálticas que conformen una capa de
pavimento, es decir el IP -1.6<1, se refiere a cementos asfálticos con mayor susceptibilidad
térmica; ricos en resinas y con comportamiento algo viscoso lo que podría ocasionar que las mezcla
asfálticas preparadas con este asfalto sufran mecanismos de daño como el ahuellamiento y
agrietamiento durante el servicio.
De acuerdo a los referentes teóricos, la compatibilidad del asfalto y el polímero del tipo plástomero
es crítica lo que podría influenciar negativamente las propiedades de adherencia del asfalto con el
agregado. De hecho, Zhu, Birgisson, & Kringos (2014) recomiendan mayor investigación sobre
asfaltos modificados con polimeros, especialmente en el desarrollo de la función que mejora la
adhesión con agregados.
La adherencia en bandeja y el stripping miden directamente la adhesión entre el aglutinante y
agregado e intenta predecir su comportamiento ante mecanismos de daño por humedad. De
acuerdo al enfoque de repetitividad (Anexo 5) no es posible asegurar la correlación entre la adición
del modificante y el mejoramiento de la adhesión entre el ligante asfáltico y agregado. Para ilustrar
mejor, en el ensayo de adherencia en bandeja, se reporta el 86 y 87% de partículas del agregado
cubiertas con los cementos asfálticos modificados con 1.0% y 2.5% de PVC respectivamente,
mejorando en un 9 y 10% la adhesión observada entre el agregado pétreo y el cemento asfáltico
convencional (77%). Las peores prestaciones de adherencia entre el agregado y cemento asfáltico
las aporta el aglutinante modificado con 1.5% y 2.0% de PVC, pues, disminuye en 8 y 12% la
adhesión observada entre el agregado y el ligante asfáltico convencional (77%).
Ahora veamos el ensayo de stripping, de acuerdo al enfoque de repetitividad (Anexo 6), en las
cuatro repeticiones o 100% de los ensayos realizados, al final del periodo de inmersión con la
mezcla bajo el agua, se estima visualmente (ver Foto 2), que el área de agregado que no presenta
desprendimiento de ligante convencional supera el 95%. Con respecto a los asfaltos modificados,
el agregado no evidencio desprendimiento de ligante modificado (área de recubrimiento > 95%)
en el 75% y 50% de los ensayos realizados, cuando el asfalto se modifica adicionando 2.5% (Foto
3) y (1.0, 1.5 y 2.0% de PVC) respectivamente.
Avanzando en este razonamiento, si bien es cierto que la mayor adherencia entre agregado y
aglutinante se observa cuando se adiciona 2.5% de PVC, y el mejor comportamiento ante el
42
fenómeno de stripping, lo exhibe la mezcla entre agregado y aglutinante convencional. Para
concluir, mediante los ensayos de adherencia en bandeja y stripping, no se evidencia una
correlación clara entre la adición de modificante y el mejoramiento de las prestaciones de adhesión
del aglutinante con el agregado para prevenir mecanismos de daño ocasionados por la humedad.
Hunter et al. (2015) explican que el problema fundamental con tales métodos es su naturaleza
subjetiva y la reproducibilidad deficiente resultante. Un operador experimentado puede ser capaz
de clasificar los agregados en relación con su desempeño in situ, pero se debe reconocer que, en
algunos casos, un agregado con un buen desempeño de laboratorio puede tener un desempeño
deficiente en la carretera y aquellos con resultados de pruebas de inmersión estática deficientes
puede desempeñarse satisfactoriamente en la práctica. En resumen, aunque tales métodos pueden
indicar qué combinaciones de agregados y bitumen muestran grados de sensibilidad al agua, es
dudoso que el potencial a largo plazo del stripping sea predicho adecuadamente, y la prueba de
inmersión estática se suspendió como norma ASTM en 1993.
Figura 12. Evolución de la adhesión entre el agregado y cemento asfáltico en relación con el % de PVC
50%
55%
60%
65%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Pa
rtìc
ula
s cu
bie
rta
s (%
)
% PVC
CA Mod CA Conv
43
Foto 2. Ensayo de stripping CA convencional
Foto 3. Ensayo de stripping cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC
44
La viscosidad de los cementos asfálticos modificados con (1.0%, 1.5%, 2.0% y 2.5%) de PVC es
evaluada en un rango de temperaturas comprendido entre 90ºC y 170ºC. En el (Anexo 4) se
presenta el comportamiento de la viscosidad en función de la temperatura de los asfaltos
específicados y se calcula las temperaturas de mezclado y compactación a partir de los valores de
viscosidad de (0.17±0.02 Pa.s) y (0.28±0.03 Pa.s) respectivamente.
Rondón y Reyes (2015) argumentan que el método de equiviscosidad puede ser utilizado de
manera confiable para el caso de los asfaltos tradicionales, pero no es confiable para el caso de
asfaltos modificados debido a que experimentan el comportamiento de un fluido no newtoniano y
las temperaturas de mezclado y compactación reportadas son muy altas, degradando las
propiedades originales del ligante al oxidarlo. Por lo tanto, estas temperaturas no deben asumirse
como valores representativos en la fabricación y compactación en campo de la mezcla asfáltica.
A continuación, se presentan las temperaturas de mezclado y compactación de los cementos
asfálticos convencional y modificados:
Tabla 6. Temperaturas de mezcla y compactación para CA 60-70 y modificado con PVC
PVC/CA (%) Temperatura de
mezcla (°C)
Temperatura de
compactación (°C)
0.0 115.4 102.0
1.0 116.2 103.6
1.5 119.8 108.2
2.0 123.8 111.2
2.5 127.5 115.9
De la (Tabla 6) y la (Figura 13) se infiere que el aumento en la viscosidad del CA al ser modificado
con PVC genera incremento en las temperaturas de fabricación de las mezclas, y de extensión y
compactación. Lo anterior significa un consumo energético mayor durante la fabricación de la
mezcla asfáltica y por consiguiente genera mayores costos de producción y un impacto negativo
al medio ambiente.
Por otro lado, la literatura de referencia Hunter et al. (2015) y Robinson (2004) advierte que la
compatibilidad polímero-asfalto es crítica resultando en la dispersión de las propiedades del asfalto
modificado durante el almacenamiento. Sumado a esto se debe considerar la necesidad de tanques
de almacenamiento especiales y periodos prolongados de almacenamiento debido a la fluctuación
de la demanda del mercado para el asfalto modificado con polímeros. Las condiciones especiales
de almacenamiento suponen mayores un problema y mayores costos para los productores de
asfalto modificado con polímeros, al tener que disponer de instalaciones específicas para el
almacenamiento y controlar las propiedades especificadas del aglutinante asfáltico modificado.
45
Además, durante la fabricación y colocación también se deben controlar las propiedades de
especificación del asfalto para evitar la divergencia de propiedades entre tramos colocados de
mezcla asfáltica, que más adelante estarán inutilizados y los costos de su reparación serán altos.
En conclusión, es importante supervisar las propiedades y temperatura del asfalto modificado con
para garantizar que los productos cumplan las especificaciones objetivo durante la fabricación,
almacenamiento, transporte y colocación (Hunter et al., 2015).
El cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC presenta mayor resistencia a fluir e
indirectamente tiene mayor consistencia y rigidez entre 90°C y 170°C a comparación de los otros
asfaltos. Sin embargo, la adición de ese porcentaje de modificante es insuficiente para garantizar
un adecuado comportamiento del cemento asfáltico durante la construcción y servicio de la carpeta
asfáltica. Como se expuso anteriormente, el CA modificado con 2.5% tiene un IP bajo (-1.6) que
advierte de la susceptibilidad del asfalto a temperaturas de servicio, y limita su utilización en
carreteras. En el proceso de construcción de la carretera, en primer lugar, durante la fabricación de
la mezcla asfáltica, los agregados no lograran un buen secado debido a que la temperatura de
secado depende de la temperatura de mezcla del asfalto; durante la colocación y compactación el
asfalto presentará excesiva movilidad y un rango de temperaturas más corto para compactarse por
lo tanto se debería realizar el proceso de mezclado y compactación rápidamente; a altas
temperaturas de servicio, aunque las características del asfalto modificado con 2.5% de PVC
podrían influir en el mejoramiento del comportamiento de la mezcla asfáltica ante deformaciones
permanentes (ahuellamiento) a bajas temperaturas es más susceptible a sufrir mecanismos de daño
como el agrietamiento térmico.
En la figura 13 se representa la comparación de las curvas de viscosidad de los asfaltos con
respecto a la temperatura (rango de temperatura: 90 ºC a 170ºC), observándose una tendencia y/o
susceptibilidad térmica similar en todos los cementos asfálticos suponiendo inconvenientes
durante la construcción (fabricación-mezcla, colocación-compactación) de una capa asfáltica. Lo
anterior, no se puede reafirmar mediante el índice de penetración IP, porque este parámetro evalúa
la susceptibilidad térmica a temperaturas diferentes, pero de aquí, se infiere que todos los asfaltos
evaluados tienen un IP<-1, lo que significa que todos los cementos asfálticos son susceptibles al
ahuellamiento a altas temperaturas y agrietamientos a bajas temperaturas de servicio.
46
Figura 13. Comparación de las curvas de viscosidad de los cementos asfálticos
0.0010
0.0100
0.1000
1.0000
80 100 120 140 160 180V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA 60-70 conv. CA mod. 1.0% PVC CA mod 1.5% PVC CA mod 2.0% PVC CA mod. 2.5% de PVC
47
Figura 14. Comparación de la densidad relativa de los cementos asfálticos
La gravedad específica (densidad relativa) aumenta con el incremento del contenido de PVC
debido a la alta densidad del PVC. De manera que el asfalto modificado con 2.5% de PVC presenta
mayor densidad relativa.
1.020
1.025
1.030
1.035
1.040
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Den
sid
ad
rela
tiv
a
% PVC
CA Mod CA Conv
48
Finalmente se determina el porcentaje optimo de PVC, de acuerdo al comportamiento mecánico
(reológico) exhibido por el asfalto al adicionar diferentes porcentajes de modificante (PVC). De
acuerdo a los análisis realizados, al adicionar un 2.5% de PVC al cemento asfáltico CA base, se
mejora el comportamiento mecánico (reológico) durante el servicio. Cuando se adiciona un
porcentaje de 2.5% de PVC en relación con el contenido de asfalto se mejora en mayor medida el
grado de penetración del CA base e indirectamente indica que el CA modificado con 2.5% de pvc
tiene una rigidez mayor que los otros cementos asfálticos evaluados. El CA modificado con 2.5%
de PVC comienza a fluir a mayor temperatura y señala que tiene una temperatura máxima de
servicio más holgada. De acuerdo a estos parámetros se infiere que el cemento asfáltico modificado
con 2.5% de PVC tiene mayor IP, aún así, el cemento asfáltico es susceptible térmicamente,
imposibilitando su utilización en la construcción de carreteras. Una mezcla asfáltica fabricada a
partir de este asfalto podria presentar un comportamiento poco satisfactorio a bajas temperaturas
durante el servicio y experimentar agrietamientos. A altas temperaturas de servicio se mejora la
resistencia al ahuellamiento. Las temperaturas de fabricación y compactación aumentaron 11% y
14% suponiendo un impacto negativo al medio ambiente. En cuanto a las propiedades de adhesión,
no hay certidumbre entre la relación del porcentaje del modificante y el mejoramiento de la
adherencia entre el aglutinante y el agregado pétreo, en consecuencia no se tienen elementos
suficientes para predecir el comportamiento del asfalto modificado ante mecanismos de daño por
humedad.
49
4. Conclusiones
1. Al adicionar por vía húmeda polvo de PVC (2.5%) se mejora el grado de penetración, punto
de ablandamiento y viscosidad del cemento asfáltico mejorando comportamiento mecánico
del asfalto ante el ahuellamiento.
2. Por su parte el índice de penetración y viscosidad son parámetros que permiten predecir el
efecto de la temperatura en las propiedades reológicas del cemento asfáltico. Al adicionar
polvo de PVC (2.5%) se incrementa el IP o mejora la susceptibilidad térmica a altas
temperaturas mejorando el comportamiento o la resistencia ante el ahuellamiento. Sin
embargo, a bajas temperaturas de servicio el cemento asfáltico podría sufrir agrietamiento
térmico debido al incremento indirecto de la rigidez (resistencia a la penetración) solo si
experimentase un comportamiento frágil a bajas temperaturas de servicio. Por todo esto
resulta ventajoso implementar la utilización de asfaltos modificados con PVC en zonas
donde predominen climas cálidos sin fluctuaciones bruscas de la temperatura o variabilidad
climática.
3. Durante la fabricación y colocación de mezclas asfálticas modificadas por vía húmeda con
PVC, se incrementan las temperaturas de mezcla y compactación, aumentando el consumo
energético en la planta, generando mayores costos económicos e impactando
negativamente al medio ambiente.
4. Las fases de fabricación, almacenamiento, transporte y colocación de los asfaltos
modificados requieren una supervisión especial de las propiedades objetivo del asfalto
modificado debido a la separación de las propiedades ricas asfalto-polímero durante el
enfriamiento del cemento asfáltico modificado. Esta situación representa mayores costos
al productor de asfaltos modificados con polímeros, en el caso práctico de esta
investigación: PVC.
5. No hay correlación entre las propiedades de adhesión y el porcentaje de modificante
adicionado al cemento asfáltico. No se observó una tendencia especifica entre el porcentaje
y área cubierta de ligante asfáltico con el porcentaje de PVC en los ensayos de adherencia
en bandeja y Stripping respectivamente. Por lo tanto, estas pruebas de inmersión estática
no son concluyentes para determinar las propiedades de adhesión agregado-ligante
asfáltico y su comportamiento ante mecanismos de daño por humedad.
50
5. Recomendaciones
1. Es recomendable utilizar una mezcladora mecánica en el proceso de modificación por
vía húmeda del asfalto para incorporar homogéneamente las propiedades del
modificante al cemento asfáltico. De igual forma es deseable ampliar los tiempos de
mezcla para la preparación de las muestras de ensayo. Por ejemplo, Reyes, Guáqueta,
Porras, y Rondón (2013) analizaron la evolución de la penetración y el punto de
ablandamiento de un cemento asfáltico modificado con respecto al contenido de PVC
y al tiempo de mezclado (20 y 40 min), concluyendo que a 40 minutos se obtiene un
mejor comportamiento del asfalto modificado.
2. Aunque la Norma INV E 707-13 especifica que el ensayo de penetración puede
realizarse bajo otras combinaciones de carga, temperatura y tiempo de carga, Forde
(2009) sugiere que una comparación significativa de la penetración del cemento
asfáltico en un rango de temperaturas solo es posible si se usan la misma carga y los
mismos tiempos de carga de manera consistente.
3. Aunque los datos de penetración y el punto de ablandamiento son parámetros empíricos
para predecir el comportamiento de las mezclas en servicio, y los valores del índice de
penetración y la viscosidad podrían reflejar el efecto de la temperatura en el
comportamiento reológico. Estos parámetros no pueden describir con precisión el
efecto del tiempo de carga y la temperatura en la respuesta de tensión-deformación del
asfalto (Hunter et al., 2015). Por lo tanto, se recomienda respaldar cualquier
aseveración acerca del comportamiento que experimente los cementos asfálticos
realizando otros ensayos en las temperaturas cuestionadas (temperaturas intermedias y
altas de servicio) en concreto una prueba de fluencia y recuperación para predecir
deformaciones permanentes (ahuellamiento) o roderas, y mediciones dinámicas
oscilatorias utilizando un reómetro dinámico de corte (DSR) para predecir
agrietamientos por fatiga.
4. Para analizar a profundidad el comportamiento del cemento asfáltico a bajas
temperaturas de servicio, es recomendable realizar un ensayo de tensión directa con el
reómetro de viga en flexión (BRB).
51
5. Se recomienda sustituir el aparato de anillo y bola por uno equipo que garantice la
temperatura de iniciación y la rata de crecimiento de la temperatura del ensayo para
determinar con mayor certidumbre el punto de ablandamiento de los cementos
asfáltico.
6. Se recomienda calibrar el viscosímetro rotacional Brookfield ensayando un líquido de
referencia (liquido newtoniano), de viscosidad conocida a diferentes temperaturas.
7. Se recomienda medir la ductilidad del cemento asfáltico para predecir su
comportamiento a bajas temperaturas de servicio.
8. Se recomienda caracterizar la adherencia mediante el ensayo de tracción indirecta y
Riedel Webber.
9. Se recomienda evaluar el comportamiento de mezclas asfálticas fabricadas a partir de
las muestras de asfalto ensayadas: CA 60-70 convencional y modificados con 1.0%,
1.5%, 2.0% y 2.5% de PVC.
52
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http://www.runt.com.co/cifras?field_fecha_de_la_norma_value%5Bvalue%5D%5Byear
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53
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cambio climático. Semana.
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asfáltico modificado con un desecho de PVC. Revista Ingenierías Universidad de Medellín,
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Zhu, J., Birgisson, B., & Kringos, N. (2014). Polymer modification of bitumen: Advances and
challenges. European Polymer Journal.
54
Anexos
Anexo 1. Ensayos de penetración
Tabla 7. Penetración del cemento asfáltico convencional CA 60-70
Penetración (25 °C, 100 g, 5 s): CA 60-70 convencional
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Valor 3 Resultado
1 0.1 mm 61.5 61.6 62 62
2 0.1 mm 62.8 62.0 62.5 62
3 0.1 mm 62 61.6 61.5 62
4 0.1 mm 63.4 66.4 65.9 65
Tabla 8. Penetración del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC
Penetración (25 °C, 100 g, 5 s): CA modificado con 1.0% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Valor 3 Resultado
1 0.1 mm 58.4 57.3 57.6 58
2 0.1 mm 59.2 59.3 59.6 59
3 0.1 mm 58.8 59.7 61.2 60
4 0.1 mm 59.5 57.6 57.2 58
Tabla 9. Penetración del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC
Penetración (25 °C, 100 g, 5 s): CA modificado con 1.5% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Valor 3 Resultado
1 0.1 mm 55.8 55.5 54.6 55
2 0.1 mm 53.5 53.0 55.6 54
3 0.1 mm 54.5 54.6 54.4 55
4 0.1 mm 56.1 54.4 54.5 55
Tabla 10. Penetración del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC
Penetración (25 °C, 100 g, 5 s): CA modificado con 2.0% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Valor 3 Resultado
1 0.1 mm 52.7 52.3 53.5 53
2 0.1 mm 52.8 51.4 53.7 53
3 0.1 mm 52.5 53.5 52.3 53
4 0.1 mm 51.8 51.2 53.8 52
55
Tabla 11. Penetración del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC
Penetración (25 °C, 100 g, 5 s): CA modificado con 2.5% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Valor 3 Resultado
1 0.1 mm 50 50 50.7 50
2 0.1 mm 50.5 50.8 50.3 51
3 0.1 mm 50 49.4 49.6 50
4 0.1 mm 50.2 50.1 50 50
Anexo 2. Ensayo de punto de ablandamiento
Tabla 12. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico convencional CA 60-70
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Resultado
1 °C 42 43 43
2 °C 42 43 43
3 °C 44 44.5 44
4 °C 43 44 44
Tabla 13. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Resultado
1 °C 42 43 43
2 °C 42 43 43
3 °C 44 45 45
4 °C 44 45 45
Tabla 14. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Resultado
1 °C 44 45 45
2 °C 44 45 45
3 °C 45 46 46
4 °C 45 46 46
Tabla 15. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Resultado
1 °C 45 46 46
2 °C 45 46 46
3 °C 46 47 47
4 °C 46 47 47
56
Tabla 16. Punto de ablandamiento del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC
No. Ensayo Unidad Valor 1 Valor 2 Resultado
1 °C 47 48 48
2 °C 47 48 48
3 °C 48 49 49
4 °C 48 49 49
Anexo 3. Cálculo del índice de penetración
Tabla 17. índice de penetración del cemento asfáltico convencional CA 60-70
Ensayo No. 1 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 62
Punto de ablandamiento °C 43
Cálculos
F 3.0853
IP -2.7
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 62
Punto de ablandamiento °C 43
Cálculos
F 3.0853
IP -2.7
Ensayo No. 3 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 62
Punto de ablandamiento °C 44
Cálculos
F 2.9229
IP -2.4
Ensayo No. 4 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 65
Punto de ablandamiento °C 44
Cálculos
F 2.8689
IP -2.2
57
Tabla 18. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con
1.0% de PVC
Ensayo No. 1 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 58
Punto de ablandamiento °C 43
Cálculos
F 3.1657
IP -2.8
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 59
Punto de ablandamiento °C 43
Cálculos
F 3.1451
IP -2.8
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 60
Punto de ablandamiento °C 45
Cálculos
F 2.8123
IP -2.1
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 58
Punto de ablandamiento °C 45
Cálculos
F 2.8492
IP -2.2
Tabla 19. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con
1.5% de PVC
Ensayo No. 1 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 55
Punto de ablandamiento °C 45
Cálculos
F 2.9068
IP -2.3
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 54
Punto de ablandamiento °C 45
Cálculos
F 2.9267
IP -2.4
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 55
Punto de ablandamiento °C 46
Cálculos
F 2.7684
IP -2.0
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 55
Punto de ablandamiento °C 46
Cálculos
F 2.7684
IP -2.0
58
Tabla 20. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con
2.0% de PVC
Ensayo No. 1 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 53
Punto de ablandamiento °C 46
Cálculos
F 2.8067
IP -2.1
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 53
Punto de ablandamiento °C 46
Cálculos
F 2.8067
IP -2.1
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 53
Punto de ablandamiento °C 47
Cálculos
F 2.6791
IP -1.8
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 52
Punto de ablandamiento °C 47
Cálculos
F 2.6979
IP -1.9
Tabla 21. índice de penetración del cemento asfáltico modificado con
2.5% de PVC
Ensayo No. 1 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 50
Punto de ablandamiento °C 48
Cálculos
F 2.6177
IP -1.7
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 51
Punto de ablandamiento °C 48
Cálculos
F 2.5990
IP -1.7
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 50
Punto de ablandamiento °C 49
Cálculos
F 2.5086
IP -1.4
Ensayo No. 2 Unidad Resultado
Penetración (25°C) 0.1 mm 50
Punto de ablandamiento °C 49
Cálculos
F 2.5086
IP -1.4
59
Anexo 4. Ensayo de viscosidad
Material de ensayo: CA 60-70 Convencional
Fecha: 12/07/2018
Hora: 4:04:00 p. m.
Tabla 22. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA convencional
Ensayo 1
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 57.1 90 0.3654
20 92.8 100 0.2969
20 66.6 110 0.2130
20 39.1 120 0.1389
20 26.1 130 0.0834
20 15.6 140 0.0500
20 9.8 150 0.0314
20 5.3 160 0.0169
20 1.6 170 0.0050
Ensayo 2
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 59.6 90 0.3814
20 95.0 100 0.3040
20 70.5 110 0.2256
20 44.4 120 0.1421
20 32.9 130 0.1053
20 20.2 140 0.0646
20 12.7 150 0.0406
20 7.1 160 0.0227
20 1.9 170 0.0061
Ensayo 3
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 55.4 90 0.3546
20 90.9 100 0.2909
20 58.1 110 0.1859
20 38.3 120 0.1226
20 16.5 130 0.0528
20 9.1 140 0.0291
20 5.7 150 0.0182
20 2.8 160 0.0090
20 1.0 170 0.0032
60
Material de
ensayo: CA Mod. 1.0% PVC
Fecha: 13/07/2018
Hora: 10:06:00 a. m.
Tabla 23. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con 1.0% de PVC
Ensayo 1
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 75.1 90 0.4803
20 75.8 100 0.2425
20 50.7 110 0.1623
20 31.7 120 0.1016
20 19.0 130 0.0609
20 11.2 140 0.0358
20 7.6 150 0.0242
20 5.6 160 0.0180
20 1.2 170 0.0037
Ensayo 2
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 63.8 90 0.4082
10 58.6 100 0.3750
20 79.4 110 0.2541
20 54.3 120 0.1738
20 32.2 130 0.1030
20 16.9 140 0.0541
20 12.1 150 0.0387
20 6.0 160 0.0192
20 2.0 170 0.0064
Ensayo 3
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 58.2 90 0.3725
10 53.1 100 0.3398
20 74.0 110 0.2368
20 49.4 120 0.1581
20 29.7 130 0.0950
20 19.3 140 0.0618
20 10.6 150 0.0339
20 5.0 160 0.0160
20 1.8 170 0.0058
61
Figura 15. Curva de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC
0.0010
0.0100
0.1000
1.0000
80 100 120 140 160 180V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA mod. 1.0% de PVC
62
Figura 16. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con 1.0% de PVC
El procedimiento de cálculo de las temperaturas de mezclado y compactación puede realizarse
gráficamente o matemáticamente como a continuación se muestra:
𝑇𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑒0.17−4.7349
−0.96 = 116.176 ≅ 𝟏𝟏𝟔°𝑪
𝑇𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑒0.28−4.7349
−0.96 = 103.598 ≅ 𝟏𝟎𝟒°𝑪
y = -0.96ln(x) + 4.7349
0.1000
1.0000
80 100 120 140
Vis
cosi
da
d (
Pa
.s)
Temperatura (°C)
CA mod. 1.0% de PVC Logarítmica (CA mod. 1.0% de PVC)
63
Material de ensayo: CA Mod. 1.5% PVC
Fecha: 24/07/2018
Hora: 3:17:00 p. m.
Tabla 24. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con 1.5% de PVC
Ensayo 1
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 80.6 90 0.5158
10 49.2 100 0.3149
20 81.0 110 0.2592
20 53.7 120 0.1718
20 28.0 130 0.0896
20 15.3 140 0.0490
20 9.9 150 0.0317
20 3.9 160 0.0125
20 1.0 170 0.0032
Ensayo 2
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 82.8 90 0.5299
10 59.7 100 0.3821
20 78.0 110 0.2496
20 52.1 120 0.1667
20 35.2 130 0.1126
20 20.6 140 0.0659
20 12.3 150 0.0394
20 7.8 160 0.0250
20 2.0 170 0.0064
Ensayo 3
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 84.6 90 0.5414
10 61.6 100 0.3942
20 83.3 110 0.2666
20 51.3 120 0.1642
20 33.9 130 0.1085
20 20.1 140 0.0643
20 12.1 150 0.0387
20 6.5 160 0.0208
20 2.6 170 0.0083
64
Figura 17. Curva de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC
0.0010
0.0100
0.1000
1.0000
80 100 120 140 160 180V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA mod. 1.5% de PVC
65
Figura 18. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con 1.5% de PVC
El procedimiento de cálculo de las temperaturas de mezclado y compactación puede realizarse
gráficamente o matemáticamente como a continuación se muestra:
𝑇𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑒0.17−5.3197
−1.076 = 119.817 ≅ 𝟏𝟐𝟎°𝑪
𝑇𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑒0.28−5.3197
−1.076 = 108.173 ≅ 𝟏𝟎𝟖°𝑪
y = -1.076ln(x) + 5.3197
0.1000
1.0000
80 100 120 140V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA mod. 1.5% de PVC Logarítmica (CA mod. 1.5% de PVC)
66
Material de ensayo: CA Mod. 2.0% PVC
Fecha: 24/07/2018
Hora: 4:10:00 p. m.
Tabla 25. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con 2.0% de PVC
Ensayo 1
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
10 55.5 90 0.3552
18 90.7 100 0.3226
18 85.8 110 0.3051
18 56.7 120 0.2017
18 34.2 130 0.1217
18 20.2 140 0.0717
18 11.7 150 0.0417
18 5.4 160 0.0191
18 1.6 170 0.0057
Ensayo 2
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
5 55.1 90 0.7053
5 34.2 100 0.4378
20 86.3 110 0.2762
20 60.7 120 0.1942
20 35.8 130 0.1146
20 22.6 140 0.0723
20 15.2 150 0.0486
20 9.1 160 0.0291
20 3.4 170 0.0109
Ensayo 3
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
5 60.9 90 0.7795
5 39.7 100 0.5082
20 92.3 110 0.2954
20 65.4 120 0.2093
20 40.1 130 0.1283
20 21.6 140 0.0691
20 10.0 150 0.0320
20 6.5 160 0.0208
20 1.5 170 0.0048
67
Figura 19. Curva de viscosidad del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC con respecto a la temperatura
0.0010
0.0100
0.1000
1.0000
80 100 120 140 160 180V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA mod. 2.0% de PVC
68
Figura 20. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con 2.0% de PVC
El procedimiento de cálculo de las temperaturas de mezclado y compactación puede realizarse
gráficamente o matemáticamente como a continuación se muestra:
𝑇𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑒0.17−5.095−1.022 = 123.839 ≅ 𝟏𝟐𝟒°𝑪
𝑇𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑒0.28−5.095−1.022 = 111.202 ≅ 𝟏𝟏𝟏°𝑪
y = -1.022ln(x) + 5.095
0.1000
1.0000
80 100 120 140V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA mod. 2.0% de PVC Logarítmica (CA mod. 2.0% de PVC)
69
Material de ensayo: CA 60-70 Mod. 1.0%
PVC
Fecha: 31/07/2018
Hora: 4:08:00 p. m.
Tabla 26. Ensayos de viscosidad rotacional mediante el equipo Brookfield del CA modificado con 2.5% de PVC
Ensayo 1
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
5 68.0 90 0.8704
5 50.5 100 0.6464
18 97.7 110 0.3474
18 70.8 120 0.2517
18 45.4 130 0.1614
18 26.2 140 0.0932
18 18.1 150 0.0644
18 9.4 160 0.0334
18 2.4 170 0.0085
Ensayo 2
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
5 54.6 90 0.6989
5 42.4 100 0.5427
18 95.8 110 0.3406
18 66.2 120 0.2354
18 41.1 130 0.1461
18 22.3 140 0.0793
18 12.5 150 0.0444
18 6.9 160 0.0245
18 2.2 170 0.0078
Ensayo 3
Velocidad Torque Temperatura Viscosidad
(Rpm) (%) (°C) (Pa)
5 53.8 90 0.6886
5 41.9 100 0.5363
18 92.5 110 0.3289
18 63.7 120 0.2265
18 37.1 130 0.1319
18 20.6 140 0.0732
18 10.4 150 0.0370
18 5.5 160 0.0196
18 2.0 170 0.0071
70
Figura 21. Curva de viscosidad con respecto a la temperatura del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC
0.0010
0.0100
0.1000
1.0000
80 100 120 140 160 180V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA mod. 2.5% de PVC
71
Figura 22. Recta superpuesta de viscosidad con respecto a la temperatura del CA modificado con 2.5% de PVC
El procedimiento de cálculo de las temperaturas de mezclado y compactación puede realizarse
gráficamente o matemáticamente como a continuación se muestra:
𝑇𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑒0.17−5.7551
−1.152 = 125.508 ≅ 𝟏𝟐𝟔°𝑪
𝑇𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑒0.28−5.095−1.152 = 115.896 ≅ 𝟏𝟏𝟔°𝑪
y = -1.152ln(x) + 5.7551
0.1000
1.0000
80 100 120 140V
isco
sid
ad
(P
a.s
)
Temperatura (°C)
CA mod. 2.5% de PVC Logarítmica (CA mod. 2.5% de PVC)
72
Anexo 5. Adherencia en bandeja
Tabla 27. Grupo de partículas, característica y equivalencia en adherencia en bandeja
Grupo de partículas Característica Valor
Completamente descubiertas Superficie de contacto cubierta con el ligante < 25% Se cuentan como 0
Parcialmente descubiertas 25% ≤ Superficie de contacto cubierta con el ligante ≤ 75% Se cuentan como 0.5
Cubiertas Superficie de contacto cubierta con el ligante > 75% Se cuentan como 1
Tabla 28. Información de ensayo adherencia en bandeja CA convencional
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"
Procedencia agregado Rio
Cucuana
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70
Procedencia Ecopetrol
Observaciones
Desmenuzamiento Si
73
Tabla 29. Resultados adherencia en bandeja CA convencional
Ensayo No.1
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 1 0 0%
Parcialmente descubiertas 18 9 18%
Cubiertas 31 31 62%
Resultado 50 40 80%
Ensayo No.2
Grupo de partículas Cantidad
Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 26 13 26%
Cubiertas 24 24 48%
Resultado 50 37 74%
Ensayo No.3
Grupo de partículas Cantidad
Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 1 0 0%
Parcialmente descubiertas 18 9 18%
Cubiertas 31 31 62%
Resultado 50 40 80%
Ensayo No.4
Grupo de partículas Cantidad
Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 4 0 0%
Parcialmente descubiertas 20 10 20%
Cubiertas 26 26 52%
Resultado 50 36 72%
74
Tabla 30. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 1.0% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70 mod. 1.0% pvc
Procedencia
Observaciones
Desmenuzamiento Si
Tabla 31. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 1.0% de PVC
Ensayo No.1
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 20 10 20%
Cubiertas 30 30 60%
Resultado 50 40 80%
Ensayo No.2
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 8 4 8%
Cubiertas 42 42 84%
Resultado 50 46 92%
Ensayo No.3
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 17 8.5 17%
Cubiertas 33 33 66%
Resultado 50 41.5 83%
Ensayo No.4
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 11 5.5 11%
Cubiertas 39 39 78%
Resultado 50 44.5 89%
75
Tabla 32. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 1.5% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70 mod. 1.5% pvc
Procedencia
Observaciones
Desmenuzamiento Si
Tabla 33. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 1.5% de PVC
Ensayo No.1
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 29 14.5 29%
Cubiertas 21 21 42%
Resultado 50 35.5 71%
Ensayo No.2
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 35 17.5 35%
Cubiertas 15 15 30%
Resultado 50 32.5 65%
Ensayo No.3
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 30 15 30%
Cubiertas 20 20 40%
Resultado 50 35 70%
Ensayo No.4
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 29 14.5 29%
Cubiertas 21 21 42%
Resultado 50 35.5 71%
76
Tabla 34. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 2.0% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70 mod. 2.0% pvc
Procedencia
Observaciones
Desmenuzamiento Si
Tabla 35. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 2.0% de PVC
Ensayo No.1
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 33 16.5 33%
Cubiertas 17 17 34%
Resultado 50 33.5 67%
Ensayo No.2
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 1 0 0%
Parcialmente descubiertas 36 18 36%
Cubiertas 13 13 26%
Resultado 50 31 62%
Ensayo No.3
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 34 17 34%
Cubiertas 16 16 32%
Resultado 50 33 66%
Ensayo No.4
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 1 0 0%
Parcialmente descubiertas 35 17.5 35%
Cubiertas 14 14 28%
Resultado 50 31.5 63%
77
Tabla 36. Información de ensayo adherencia en bandeja CA modificado con 2.5% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70 mod. 2.5% pvc
Procedencia
Observaciones
Desmenuzamiento Si
Tabla 37. Resultados adherencia en bandeja CA modificado con 2.5% de PVC
Ensayo No.1
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 10 5 10%
Cubiertas 40 40 80%
Resultado 50 45 90%
Ensayo No.2
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 18 9 18%
Cubiertas 32 32 64%
Resultado 50 41 82%
Ensayo No.3
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 11 5.5 11%
Cubiertas 39 39 78%
Resultado 50 44.5 89%
Ensayo No.4
Grupo de partículas Cantidad Valor en
número Valor en %
Completamente descubiertas 0 0 0%
Parcialmente descubiertas 15 7.5 15%
Cubiertas 35 35 70%
Resultado 50 42.5 85%
78
Anexo 6. Ensayo de Stripping
Tabla 38. Ensayo de stripping del CA convencional
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"-1/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cantidad 5.5 g
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70
Procedencia Ecopetrol
Cantidad 100 g
¿Recubrimiento del área del agregado mayor o menor a 95%?
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4
>95% >95% >95% >95%
Tabla 39. Ensayo de stripping del CA modificado con 1.0% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"-1/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cantidad 5.5 g
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70
Procedencia Ecopetrol
Cantidad 100 g
¿Recubrimiento del área del agregado mayor o menor a 95%?
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4
<95% >95% <95% >95%
79
Tabla 40. Ensayo de stripping del CA modificado con 1.5% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"-1/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cantidad 5.5 g
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70
Procedencia Ecopetrol
Cantidad 100 g
¿Recubrimiento del área del agregado mayor o menor a 95%?
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4
<95% <95% >95% >95%
Tabla 41. Ensayo de stripping del CA modificado con 2.0% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"-1/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cantidad 5.5 g
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70
Procedencia Ecopetrol
Cantidad 100 g
¿Recubrimiento del área del agregado mayor o menor a 95%?
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4
<95% >95% <95% >95%
Tabla 42. Ensayo de stripping del CA modificado con 2.5% de PVC
Agregado
Tipo agregado Grava 3/4"-1/4"
Procedencia agregado Rio Cucuana
Cantidad 5.5 g
Cemento asfáltico
Tipo cemento asfáltico CA 60-70
Procedencia Ecopetrol
Cantidad 100 g
¿Recubrimiento del área del agregado mayor o menor a 95%?
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4
>95% <95% >95% >95%
80
Anexo 7. Densidad de los cementos asfálticos
Tabla 43. Densidad del cemento asfáltico CA convencional
Datos Valor 1 Valor 2 Valor 3 Valor 4 Unidad
A: Masa picnómetro (incluido tapón) 37.58 37.58 37.58 37.58 g
B: Masa del picnómetro lleno de agua 86.1 86.1 86.1 86.1 g
C: Masa del picnómetro parcialmente lleno con asfalto 50.85 52.25 51.36 51.47 g
D: Masa del picnómetro con asfalto y agua 86.5 86.4 86.35 86.45 g
Resultado
Densidad relativa 25°C 1.031 1.021 1.018 1.026
Densidad 25°C 1027.987 1017.814 1015.422 1022.772 Kg/m3
Tabla 44. Densidad del cemento asfáltico modificado con 1.0% de PVC
Datos Valor 1 Valor 2 Valor 3 Valor 4 Unidad
A: Masa picnómetro (incluido tapón) 37.69 37.68 37.68 37.68 g
B: Masa del picnómetro lleno de agua 86.1 86.1 86.1 86.1 g
C: Masa del picnómetro parcialmente lleno con asfalto 51.47 54.7 51.48 51.46 g
D: Masa del picnómetro con asfalto y agua 86.35 86.57 86.39 86.6 g
Resultado
Densidad relativa 25°C 1.018 1.028 1.021 1.038
Densidad 25°C 1015.422 1025.314 1018.401 1034.538 Kg/m3
81
Tabla 45. Densidad del cemento asfáltico modificado con 1.5% de PVC
Datos Valor 1 Valor 2 Valor 3 Valor 4 Unidad
A: Masa picnómetro (incluido tapón) 36.96 36.96 36.96 36.96 g
B: Masa del picnómetro lleno de agua 85.83 85.83 85.83 85.83 g
C: Masa del picnómetro parcialmente lleno con asfalto 51.58 50.88 51.46 52.1 g
D: Masa del picnómetro con asfalto y agua 86.04 86.33 86.3 86.15 g
Resultado
Densidad relativa 25°C 1.015 1.037 1.033 1.022
Densidad 25°C 1011.529 1034.146 1030.399 1018.528 Kg/m3
Tabla 46. Densidad del cemento asfáltico modificado con 2.0% de PVC
Datos Valor 1 Valor 2 Valor 3 Valor 4 Unidad
A: Masa picnómetro (incluido tapón) 36.96 36.96 36.96 36.96 g
B: Masa del picnómetro lleno de agua 85.83 85.83 85.83 85.83 g
C: Masa del picnómetro parcialmente lleno con asfalto 51.46 50.11 52.6 52.9 g
D: Masa del picnómetro con asfalto y agua 86.24 86.22 86.27 86.24 g
Resultado
Densidad relativa 25°C 1.029 1.031 1.029 1.026
Densidad 25°C 1026.011 1027.473 1025.861 1023.321 Kg/m3
Tabla 47. Densidad del cemento asfáltico modificado con 2.5% de PVC
Datos Valor 1 Valor 2 Valor 3 Valor 4 Unidad
A: Masa picnómetro (incluido tapón) 36.96 36.96 36.96 36.96 g
B: Masa del picnómetro lleno de agua 85.83 85.83 85.83 85.83 g
C: Masa del picnómetro parcialmente lleno con asfalto 53 52.05 51.75 50.98 g
D: Masa del picnómetro con asfalto y agua 86.21 86.23 86.33 86.41 g
Resultado
Densidad relativa 25°C 1.024 1.027 1.035 1.043
Densidad 25°C 1021.193 1024.148 1031.885 1040.025 Kg/m3
82
Registro fotográfico
Foto 4. Cemento asfáltico convencional CA 60-70
Foto 5. Tubos de PVC
Foto 6. Cemento asfáltico modificado
Foto 7. Polvo de PVC
83
Foto 8. Pulverización mediante torno
Foto 9. Ensayo de penetración
Foto 10. Pulverización mecánica con taladro y lija No 60
Foto 11. Laboratorio Asfaltemos S.A.S.
84
Foto 12. Ensayo de Punto de ablandamiento
Foto 13. Preparación de muestras, ensayo de viscosidad
Foto 14. Viscosímetro rotacional Brookfield
Foto 15. Ensayo de viscosidad rotacional
85
Foto 16. Preparación muestra asfalto para ensayo de adherencia en bandeja
Foto 17. Ensayo de Stripping
Foto 18. Ensayo de adherencia en bandeja
Foto 19. Ensayo de Densidad de los cementos asfálticos