Diseño de una mezcla asfáltica drenante con la adición de Fibra Acrílica como aditivo mejorador de adherencia entre el Cemento Asfáltico CA 60-70 mm/10 y el material pétreo.

Yung Vargas, Yee Wan; Rodriguez Lizcano, Adriana; Peña Soto, Carlos Alberto

dc.contributor.author	Yung Vargas, Yee Wan
dc.contributor.author	Rodriguez Lizcano, Adriana
dc.contributor.author	Peña Soto, Carlos Alberto
dc.date.accessioned	2025-05-29T15:50:01Z
dc.date.available	2025-05-29T15:50:01Z
dc.date.issued	2025
dc.identifier.uri	https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/9582
dc.description.abstract	Las mezclas asfálticas drenantes son conocidas en Colombia como (MD), y se encuentran bajo la normatividad del Instituto nacional de Vías (INVÍAS 2022), en el artículo 453-22. Ellas se caracterizan por contener un porcentaje de vacíos con aire entre el 20% y 25%, lo cual permite que el agua lluvia que cae sobre el pavimento entre a la capa de rodadura, manteniendo la superficie seca y segura para la circulación de los usuarios en las vías. Esta acción hace que el asfalto dentro de la mezcla asfáltica pueda desprenderse de los agregados pétreos con mayor facilidad. Por lo anterior en la norma INVIAS-22 se indica que debe utilizarse un aditivo mejorador de adherencia. La modificación del asfalto se deberá realizar generalmente con un polímero elastomérico que busque conseguir un incremento en la adherencia entre el asfalto y los materiales pétreos. Estas mezclas drenantes se colocan sobre las capas de rodadura que convencionalmente se tienen en los pavimentos flexibles (Asfálticos) con el objeto de impedir que el agua llegue hasta cada una de las capas de la estructura y al material de subrasante que existe como material de soporte. La revisión del estado del conocimiento indica diferentes usos de elastómeros, tales como fibras, plásticos, cauchos, entre otros, siendo la fibra un material que se comporta de forma adecuada en proyectos con temperatura ambiente baja y alta, reduciendo agrietamientos por temperatura y deformaciones permanentes, las cuales son patologías que se generan respectivamente en ambos tipos de proyectos. Por lo anterior, la siguiente investigación presenta la propuesta metodológica para obtener la fórmula de trabajo en la fabricación de una MD modificada con un aditivo mejorador de adherencia tipo fibra acrílica. Igualmente se plantea el uso de materiales pétreos de una fuente de la región de Norte de Santander y cemento asfáltico rígido, tipo CA 60-70.	spa
dc.description.sponsorship	Fondo de Investigaciones Universitarias - FINU - UFPS	spa
dc.format.extent	33 Páginas	spa
dc.format.mimetype	application/pdf	spa
dc.language.iso	spa	spa
dc.publisher	Universidad Francisco de Paula Santander	spa
dc.rights	Derechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander	eng
dc.rights.uri	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/	spa
dc.source	file:///C:/Users/ufps/Downloads/3.2.%20Propuesta%20de%20Investigacion%20FINU.pdf	spa
dc.title	Diseño de una mezcla asfáltica drenante con la adición de Fibra Acrílica como aditivo mejorador de adherencia entre el Cemento Asfáltico CA 60-70 mm/10 y el material pétreo.	spa
dc.type	Propuesta de investigación	spa
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dcterms.references	Figueroa, A., Fonseca, E., Reyes, F. (2008). Caracterización fisicoquímica y morfológica de asfaltos modificados con material reciclado Sistema de Gestión de Revistas Electrónicas Catálogo de Publicaciones en Línea 13 (1)	spa
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dc.contributor.researchgroup	GINFRAVIAL	spa
dc.contributor.supervisor	Luis Emilio Vera Duarte
dc.description.funder	Mediante la resolución 125 de 24 de mayo de 2011 se reglamenta los criterios y procedimientos para la financiación de los proyectos de investigación a través del fondo de investigaciones universitarias - finu – ufps	spa
dc.description.methods	La metodología para emplear en la propuesta de investigación se fundamenta a partir de un diseño de investigación experimental, en la cual el investigador controla los indicadores y variables inmersas en el estudio, con el propósito de caracterizarlos y finalmente poder controlar el comportamiento del producto diseñado. De la misma forma dentro del campo experimental se presenta una investigación de tipo aplicada, la cual tiene la capacidad de plantear un modelamiento practico a partir de las bases teóricas que engloban el estudio de las mezclas asfálticas, permite concebir un conocimiento nuevo a partir de la postulación de una teoría. Para el desarrollo de la investigación se llevarán a cabo las siguientes fases: Fase N°1: Caracterizar los agregados pétreos que serán utilizados en la fabricación de las mezclas asfálticas drenantes, para verificar el cumplimiento de la norma INV-2022. Actividades: Los materiales pétreos son origen natural, procederán de la fuente del río Pamplonita de la ciudad de San José de Cúcuta. Estos materiales son sometidos a procesos de trituración, donde se les disminuye en su tamaño y se les cambia la forma para que cumplan con las especificaciones estimadas en la normatividad del Instituto Nacional de Vías en el artículo 453-22 para el uso en mezclas asfálticas tipo drenante (MD). Los ensayos que se realizarán sobre el material pétreo y su correspondiente parámetro de medición se muestran en la Tabla N°3. Tabla N°3. Ensayos a realizar sobre el agregado pétreo. Fuente: Autores, tomada de INVIAS-22 Fase N°2: Determinar el porcentaje de aditivo a utilizar sobre el cemento asfáltico CA 60-70. En esta fase se fabricarán mezclas de Cemento Asfáltico tipo CA 60-70 con aditivo de Fibra acrílica, en porcentajes del 0,1%-0,2%-0,3%, tomando en cuenta recomendaciones del fabricante de la Fibra Acrílica. Se procederá a realizar sobre el Ensayo de Laboratorio Método Parámetro Gravedad específica/absorción de Ag. Fino AASHTO (2000) - Gravedad específica/absorción Ag. Grueso AASHTO (1991) - Partículas fracturadas (2 cara) ASTM (2001) 100% mínimo Índice de aplanamiento NLT (1991) 10% máximo Índice de alargamiento NLT (1991) 10% máximo Índice de platicidad ASTM (2000) No plastico 10% de finos (resistencia en seco) DNER (1998) 110 kN mínimo Micro-Deval AASHTO (2012) 20% máximo Abrasion en la maquina de los Ángeles(500 revoluciones) AASHTO (1991a) 25% máximo INVESTIGACIÓN CÓDIGO GI-IN-03 VERSIÓN 01 PRESENTACION DE PROYECTOS DE INVESTIGACION FINU – GRUPOS DE INVESTIGACION FECHA 05/05/2022 PÁGINA 15 de 33 ELABORÓ REVISÓ APROBÓ Líder de Investigación Equipo Operativo de Calidad Líder de Calidad Copia No Controlada asfalto modificado ensayos para determinar su rigidez con el equipo de penetración de asfaltos, y así definir el óptimo de aditivo a emplear en la investigación. Fase Nº 3: Evaluación del Cemento Asfáltico CA 60-70 mm/10 sin aditivo y con aditivo de Fibra Acrílica En esta fase se realizarán los ensayos de laboratorio para determinar propiedades del Cemento Asfáltico tipo CA 60-70 mm/10 sin modificar con aditivo. El cemento asfáltico para utilizar en la investigación será del tipo CA 60-70 (mm/10), procedente de Barrancabermeja y sobre él se determinarán los ensayos de caracterización que se señalan en la Tabla N°4. Igualmente, en esta tabla se puede observar los parámetros de medición para el cumplimiento de calidad del material. Tabla N°4. Ensayos por realizar sobre el Cemento asfáltico CA 60-70 normal Ensayo Método Unidad Valor (INV-22) Gravedad específica AASHTO (2004) - - Penetración (25°C. 100 g. 5 s) ASTM (2013) 0.1 mm 60-70 Índice de penetración NLT (1988) - -1.2/+0.6 Viscosidad (60°C) ASTM (2015) Poises 1500 mínimo Punto de ablandamiento ASTM (2006) °C 48-54 Ductilidad (25°C. 5cm/min) ASTM (1999) cm 100 mínimo Punto de inflamación ASTM (2001a) °C 230 mínimo Fuente: Autores, tomada de INVIAS-22 De la misma forma se realizarán ensayos de caracterización sobre el cemento asfáltico CA 60-70 mm/10 modificado con el aditivo de Fibra Acrílica, con el porcentaje óptimo de aditivo encontrado en la Fase 2 de esta investigación. Fase Nº 4: Diseño de la mezcla asfáltica drenante convencional para determinar el porcentaje óptimo de cemento asfáltico CA 60-70 mm/10 Actividades: La mezcla asfáltica elegida para diseñar y fabricar es drenante (MD). Esta mezcla se encuentra relacionada en la norma INV-2022 en el artículo 453-22. La gradación para utilizar en el diseño de la (MD) se muestra en la Tabla N°4. Para el diseño de la mezcla se utilizará la metodología del ensayo del Cántabro, con procedimiento de fabricación en el laboratorio de las briquetas del Marshall, donde se fabricarán briquetas por cada porcentaje de asfalto a utilizar, partiendo de un porcentaje de asfalto de 4,0%, incrementado cada 0,5%; en ese orden de ideas quedan definidos los siguientes porcentajes de asfalto (4,0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0%). Se calcularán los materiales de agregado pétreo y cemento asfáltico para cada porcentaje mencionado, para que posteriormente se pesen y precalienten a una temperatura aproximada de 110ºC. INVESTIGACIÓN CÓDIGO GI-IN-03 VERSIÓN 01 PRESENTACION DE PROYECTOS DE INVESTIGACION FINU – GRUPOS DE INVESTIGACION FECHA 05/05/2022 PÁGINA 16 de 33 ELABORÓ REVISÓ APROBÓ Líder de Investigación Equipo Operativo de Calidad Líder de Calidad Copia No Controlada Posteriormente se procederá a mezclarse los agregados pétreos con el CA 60-70, a una temperatura definida para el diseño del proyecto. El peso aproximado para cada briqueta compactada es de 1000 gr aproximadamente. Luego que se mezclen los materiales se procederá a colocarlos en el cilindro del Marshall, el cual tiene un diámetro de 4”. Allí se procederá a compactar a 50 golpes por cada cara del cilindro, ya que es el número de golpes recomendado para mezclas asfálticas drenantes por el proceso del Cántabro. Las mezclas asfálticas compactadas se pesan inicialmente y se llevarán a ensayar en estado seco y en estado Húmedo al ensayo del Cántabro, donde cada briqueta se coloca en el tambor de la máquina de los ángeles a desgaste por abrasión sin esferas, a 300 vueltas. Acabado el proceso se pesan las briquetas para determinar el porcentaje que se desgastó. En estado húmedo requiere que las briquetas se coloquen en el baño María a 60ºC durante 24 horas antes de colocarlas en el tambor de la Máquina de los Ángeles. La figura 6 muestra el proceso de mezcla de materiales pétreos y cemento asfáltico. La figura 7 muestra de forma consecutiva una briqueta antes y después de ser sometida al ensayo del Cántabro. Igualmente se muestra el tambor de la máquina de los Ángeles. Figura N°6. Fabricación mezcla MD. Fuente: Autores. Figura N° 7. Ensayo Desgaste de mezclas en Cántabro. Fuente: Autores. INVESTIGACIÓN CÓDIGO GI-IN-03 VERSIÓN 01 PRESENTACION DE PROYECTOS DE INVESTIGACION FINU – GRUPOS DE INVESTIGACION FECHA 05/05/2022 PÁGINA 17 de 33 ELABORÓ REVISÓ APROBÓ Líder de Investigación Equipo Operativo de Calidad Líder de Calidad Copia No Controlada Tabla 5: gradación de una mezcla drenante Tamiz % Que Pasa % Ret. Acumulado % Retenido LI LS LM 19.00 mm ¾” 100 100 100 0 0 12.50 mm 1/2 “ 70 100 85 15 15 9.50 mm 3/8” 50 75 62,5 37,5 22,5 4.75 mm Nº 4 15 32 23,5 76,5 39 2.00 mm Nº 10 9 20 14,5 85,5 9 425 um Nº 40 5 12 8,5 91,5 6 75 um Nº 200 3 7 5 95 3,5 Fondo 100 5 100 Fuente: Autores. Fase N°5: Diseño de una Mezcla Drenante modificada con aditivo de Fibra Acrílica. En esta etapa se procederá a fabricar las mezclas entre los agregados pétreos y el cemento asfáltico (CA 60-70 mm/10) modificado con Fibra Acrílica. El proceso de fabricación es igual que el descrito en la etapa 4 de esta investigación, con la diferencia que se utiliza el asfalto modificado con el aditivo de Fibra Acrílica. Fase 6: Evaluación del parámetro mecánico de Resistencia bajo carga Monotónica Marshall de las mezclas drenantes modificadas con fibra acrílica. Actividades: Definido el diseño de la mezcla asfáltica drenante para ambas condiciones: convencionales y modificadas, se procederá a fabricar briquetas para evaluar sobre ellas la resistencia bajo carga monotónica Marshall. La figura 8 muestra una briqueta en el ensayo Marshall. INVESTIGACIÓN CÓDIGO GI-IN-03 VERSIÓN 01 PRESENTACION DE PROYECTOS DE INVESTIGACION FINU – GRUPOS DE INVESTIGACION FECHA 05/05/2022 PÁGINA 18 de 33 ELABORÓ REVISÓ APROBÓ Líder de Investigación Equipo Operativo de Calidad Líder de Calidad Copia No Controlada Figura N° 8. Ensayo resistencia bajo carga monotónica Marshall. Fuente: Autores. Fase N°7: Análisis de los resultados obtenidos a partir de los parámetros de resistencia (bajo carga monotónica Marshall y desgaste) en las mezclas drenantes convencionales y modificadas con fibra acrílica. Elaboración de informe final. Actividades: Posterior a la evaluación de las mezclas se determinará la influencia que tiene la adición del aditivo sobre el asfalto, lo cual se reflejará en la disminución del desgaste por abrasión en el Cántabro para las mezclas que sean modificadas con el Asfalto-Fibra. Igualmente se determinará si influye el aditivo para incrementar la resistencia bajo carga monotónica Marshall.	spa
dc.description.researcharea	Vias, Transporte y Pavimentos	spa
dc.publisher.place	San José de Cúcuta	spa
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess	spa
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)	spa
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