analisis de asfalto fresado

7/17/2019 Analisis de Asfalto Fresado

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ANLISIS DE LAS CARACTERISTICAS DE ASFALTO FRESADO DE CAPASEXISTENTES PARA SU USO COMO MATERIAL DE BASES GRANULARES

YERLY FABIAN MARTINEZ ESTUPIAN

RAUL ENRIQUE MORA ASCENCIO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIAS FISICOMECANICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVILBUCARAMANGA

2008


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ANLISIS DE LAS CARACTERISTICAS DE ASFALTO FRESADO DE CAPASEXISTENTES PARA SU USO COMO MATERIAL DE BASES GRANULARES

YERLY FABIAN MARTINEZ ESTUPIAN

RAUL ENRIQUE MORA ASCENCIO

Proyecto de Grado para optar al titu lo de Ingeniero Civil

Director

EDUARDO ALBERTO CASTAEDA PINZON

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIAS FISICOMECANICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVILBUCARAMANGA

2008


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A Dios artfice fundamental de esta vida.

A mis padres por su infinito cario, comprensin, sacrificio y entrega.

A mis hermanos Ivn y Jackeline por su apoyo silencioso.

A Andreita, Tata y Vernica por ser luz, alegra y sinceridad en todo momento.

A Manuel, siempre un amigo incondicional.

A Ral, Julio, Jos Miguel, Sneider y Wara, amigos y grandes compaeros que

con sus palabras y acciones contribuyeron a labrar este camino.

Cada paso que se da es una batalla que el coraje le ha ganado a nuestras

dudas.

YERLY F BI N


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A Dios,

Mis Padres,

Mi Hermana,

Mis Familiares,

Mis Amigos y Compaeros.

Ral Enrique


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AGRADECIMIENTOS

Los autores presentan sus agradecimientos a las siguientes personas:

Ing. EDUARDO CASTAEDA PINZON, director de proyecto, por su gua y apoyodurante la ejecucin de la investigacin.

A los laboratoristas JAIRO HERNANDEZ y GERMAN HERNANDEZ por lacolaboracin prestada durante el trabajo de laboratorio.

A las empresas contratistas las cuales colocaron a nuestra disposicin el materialnecesario para hacer los respectivos ensayos y a la planta de asfalto ASFALTAR

por prestarnos sus instalaciones y equipos cuando fue necesario.


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CONTENIDO

Pg.

INTRODUCCION ................................................................................................... 18

OBJETIVOS ........................................................................................................... 19

1. GENERALIDADES .......................................................................................... 20

1.1. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO ................................................................ 20

1.2. BASES DE PAVIMENTOS .......................................................................... 20

1.2.1. Requisitos de Especificaciones de bases granulares. ......................... 22

1.3. FRESADO DEL PAVIMENTO ASFLTICO ................................................ 24

1.3.1. Descripcin de la tcnica ..................................................................... 25

1.3.2. Ventajas de la tcnica de Reciclado en fro. ........................................ 26

2. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION...................................................... 28

3. CAMPAA EXPERIMENTAL Y ANALISIS DE RESULTADOS DE LAINVESTIGACION ................................................................................................... 29

3.1.SELECCIN DE MATERIA PRIMA................................................................................29

3.1.1. Material producto de fresado. .............................................................. 29

3.1.2. Agregado ptreo. ................................................................................. 30

3.2. CARACTERIZACION DE BASE GRANULAR CON MATERIAL FRESADO ... 30

3.2.1 Porcentaje de material formado por aglomerado de partculas ........... 31

3.2.2 Ensayo de anlisis granulomtrico por tamizado del material ............. 32

3.2.3 Ensayo de abrasin de agregados en la maquina de los ngeles. ..... 37

3.2.4 Ensayo de ndice de aplanamiento y alargamiento ............................. 39

3.2.5 Ensayo de Compactacin .................................................................... 39

3.2.6 Ensayo de Capacidad mecnica de la capa de base .......................... 413.2.7 Angularidad de las partculas .............................................................. 43

3.2.8 Evolucin de la porosidad ................................................................... 44

3.3. CUMPLIMIENTO DE REQUERIMIENTOS DE BASES GRANULARES ......... 53

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 55


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BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 57

ANEXOS ................................................................................................................ 58


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LISTA DE TABLAS

Pg.

Tabla 1.Franja granulomtrica para bases granulares. ......................................... 23

Tabla 2. Partculas formadas por aglomeracin de agregados con asfalto. .......... 31

Tabla 3. Resultados del ensayo de ndice de aplanamiento y alargamiento. ........ 39

Tabla 4. Caractersticas del molde utilizado en ensayo de relacin de soporte delsuelo en laboratorio. .............................................................................................. 42

Tabla 5. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica material

Caaveral. ............................................................................................................. 48

Tabla 6. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica material Carrera27. .......................................................................................................................... 48

Tabla 7. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica material VaPiedecuesta. .......................................................................................................... 49

Tabla 8. Resultados de los dems ensayos realizados a este material. ................ 51

Tabla 9. Densidades obtenidas despus de compactar. ....................................... 52

Tabla 10. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica materialtradicional de base granular. .................................................................................. 52

Tabla 11. Comparacin de resultados despus de ensayo de Evolucin deporosidad. .............................................................................................................. 53

Tabla 12. Normatividad usada para verificacin de resultados de ensayos. ......... 53


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LISTA DE FIGURAS

Pg.

Figura 1. Proceso de fresado - Detalle de rotor de fresado de la maquinarecicladora. ............................................................................................................ 24

Figura 2.Detalle del proceso de reciclado ............................................................. 26

Figura 3. Agregado extendido sobre bandeja durante el secado. .......................... 31

Figura 4. Tamices utilizados en la ejecucin de Ensayo de Anlisis Granulomtricopor tamizado. ......................................................................................................... 32

Figura 5. Comparacin de materiales formados por aglomeracin de asfalto ymaterial granular o esqueleto mineral. ................................................................... 33

Figura 6. Extractor centrifugo de asfalto. ............................................................... 33

Figura 7. Curvas Granulomtricas del material de tramo III de Metrolnea,Caaveral ajustadas a los limites de la BG 1 propuesta por INVIAS. .................... 34

Figura 8. Curvas Granulomtricas del material de tramo III de Metrolnea,Caaveral ajustadas a los limites de la BG 2 propuesta por INVIAS. .................... 35

Figura 9. Curvas Granulomtricas del material de rehabilitacin carrera 27 entrecalles 40 - 41 ajustadas a los limites de la BG 1 propuesta por INVIAS. ............... 35

Figura 10. Curvas Granulomtricas del material de rehabilitacin carrera 27 entrecalles 40 - 41 ajustadas a los limites de la BG 2 propuesta por INVIAS. ............... 36

Figura 11. Curvas Granulomtricas del material de va Bucaramanga -Piedecuesta ajustadas a los limites de la BG 1 propuesta por INVIAS. ................. 36

Figura 12. Curvas Granulomtricas del material de va Bucaramanga -Piedecuesta ajustadas a los limites de la BG 2 propuesta por INVIAS. ................. 37

Figura 13. Equipo utilizado en ensayo de abrasin de agregados......................... 38

Figura 14. Resultados del ensayo de abrasin de agregados en la maquina de losngeles. ................................................................................................................. 38

Figura 15. Calibradores utilizados en la ejecucin del ensayo. ............................. 39

Figura 16. Equipo utilizado para ensayo de relacin de peso unitario humedaden los suelos, proctor modificado. .......................................................................... 40

Figura 17. Resultados del ensayo Relacin peso unitario humedad en los suelos,proctor modificado. ................................................................................................ 41

Figura 18. Ensayo de relacin de soporte del suelo en laboratorio. ...................... 42


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Figura 19. Relacin de soporte, CBR de cada material. ........................................ 43

Figura 20. Porcentaje de partculas angulosas retenidas en cada tamiz. .............. 44

Figura 21. Probetas para simular carga dinmica. ................................................. 45

Figura 22. Discos colocados en parte superior de probeta. ................................... 45

Figura 23. Aplicacin de energa de compactacin. .............................................. 46

Figura 24. Medicin de deformacin de probeta. ................................................... 47

Figura 25. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialde Caaveral.......................................................................................................... 47

Figura 26. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialde Caaveral.......................................................................................................... 48

Figura 27. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialde Piedecuesta. ..................................................................................................... 49

Figura 28. Material tradicional de bases granulares utilizado para comparaciones................................................................................................................................ 50

Figura 29. Curva granulomtrica del material para base granular tradicionalajustado a las bandas granulomtricas dadas por Instituto Nacional de Vas. ...... 51

Figura 30. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialtradicional. ............................................................................................................. 52


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LISTA DE ANEXOS

ANEXO A. Ensayo de Anl is is Granulomtr ico por tamizado original .

ANEXO A1.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materialde Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.

ANEXO A2.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado lavado en solventedel material de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.

ANEXO A3.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materialde Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.

ANEXO A4.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado lavado en solventedel material de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.

ANEXO A5.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materialde Va Piedecuesta.

ANEXO A6.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado lavado en solventedel material de Va Piedecuesta.

ANEXO A7.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materialtradicional para bases granulares.

ANEXO B. Ensayo de abras in de agregados en la maquina de los ngeles.

ANEXO B1.Ensayo de Abrasin de Agregados en la Maquina de los ngeles delmaterial sin lavar en solvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.

ANEXO B2.Ensayo de Abrasin de Agregados en la Maquina de los ngeles delmaterial lavado en solvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.

ANEXO B3.Ensayo de Abrasin de Agregados en la Maquina de los ngeles delmaterial sin lavar en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.

ANEXO B4.Ensayo de Abrasin de Agregados en la Maquina de los ngeles delmaterial lavado en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.

ANEXO B5.Ensayo de Abrasin de Agregados en la Maquina de los ngeles delmaterial sin lavar en solvente de Va Piedecuesta.

ANEXO B6.Ensayo de Abrasin de Agregados en la Maquina de los ngeles delmaterial lavado en solvente de Va Piedecuesta.

ANEXO B7.Ensayo de Abrasin de Agregados en la Maquina de los ngeles delmaterial tradicional de base granular.


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ANEXO C. Ensayo de ind ice de ap lanamiento y alargamiento.

ANEXO C1.Ensayo de ndice de alargamiento y aplanamiento material tramo III deMetrolnea sin lavar en solvente.

ANEXO C2.Ensayo de ndice de alargamiento y aplanamiento material carrera 27entre calles 40 - 41 sin lavar en solvente.

ANEXO C3.Ensayo de ndice de alargamiento y aplanamiento material autopistaVa Bucaramanga - Piedecuesta sin lavar en solvente.

ANEXO D. Ensayo de relacin de peso unitario - humedad en los suelosproctor modificado.

ANEXO D1.Ensayo de Relacin de peso unitario Humedad en los suelos Proctor

Modificado del material sin lavar de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.

ANEXO D2.Ensayo de Relacin de peso unitario Humedad en los suelos ProctorModificado del material lavado en solvente de Tramo III de Metrolnea,CAAVERAL.

ANEXO D3.Ensayo de Relacin de peso unitario Humedad en los suelos ProctorModificado del material sin lavar de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.

ANEXO D4.Ensayo de Relacin de peso unitario Humedad en los suelos ProctorModificado del material lavado en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entrecalles 40 41.

ANEXO D5.Ensayo de Relacin de peso unitario Humedad en los suelos ProctorModificado del material sin lavar en solvente de Va Piedecuesta.

ANEXO D6.Ensayo de Relacin de peso unitario Humedad en los suelos ProctorModificado del material sin lavar en solvente de Va Piedecuesta.

ANEXO D7.Ensayo de Relacin de peso unitario Humedad en los suelos ProctorModificado del material tradicional de base granular.

ANEXO E. Ensayo de anl is is granulomtrico por tamizado somet ido acompactacin sencilla.

ANEXO E1.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materialde Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL, sometido a compactacin sencilla.

ANEXO E2.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado lavado en solventedel material de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL, sometido a compactacinsencilla.


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ANEXO E3.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materialde Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41, sometido a compactacinsencilla.

ANEXO E4.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materiallavado en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41, sometido acompactacin sencilla.

ANEXO E5.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materialde Va Piedecuesta, sometido a compactacin sencilla.

ANEXO E6.Ensayo de Anlisis Granulomtrico por tamizado original del materiallavado en solvente de Va Piedecuesta, sometido a compactacin sencilla.

ANEXO F. Ensayo de relacin de soporte en el laboratorio.

ANEXO F1. Ensayo de Relacin de soporte del suelo en el laboratorio del materialsin lavar en solvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.

ANEXO F2. Ensayo de Relacin de soporte del suelo en el laboratorio del materiallavado en solvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.

ANEXO F3. Ensayo de Relacin de soporte del suelo en el laboratorio del materialsin lavar en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.

ANEXO F4. Ensayo de Relacin de soporte del suelo en el laboratorio del materiallavado en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.

ANEXO F5. Ensayo de Relacin de soporte del suelo en el laboratorio del materialsin lavar en solvente de Va Piedecuesta.

ANEXO F6. Ensayo de Relacin de soporte del suelo en el laboratorio del materiallavado en solvente de Va Piedecuesta.

ANEXO F7. Ensayo de Relacin de soporte del suelo en el laboratorio del materialtradicional de base granular.


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RESUMEN

TITULO: ANLISIS DE LAS CARACTERISTICAS DE ASFALTO FRESADO DECAPAS EXISTENTES PARA SU USO COMO MATERIAL DE BASESGRANULARES*

AUTORES: MARTINEZ ESTUPIAN, Yerly Fabin, MORA ASCENCIO, RalEnrique**

PALABRAS CLAVES: Pavimento Fresado, Reciclado de Asfalto, BasesGranulares, Caracterizacin de Materiales Granulares.

DESCRIPCION

Actualmente, las tcnicas de reciclado de asfalto estn bastante adelantadas enmuchos pases, la maquinaria y equipos necesarios para el desarrollo de estatcnica son cada da ms eficientes y especializados, este procedimiento utilizadoen la construccin y rehabilitacin de carreteras es un buen camino para disminuirel consumo de materiales nuevos y al mismo tiempo reducir la explotacin decanteras, buscando con ello una economa en los procesos mediante unaprovechamiento mas optimo de los materiales y una conservacin mas eficientedel medio ambiente, es por ello que se hace necesario conocer las propiedadesfsicas y mecnicas tales como granulometra, desgaste, angularidad, capacidad

de soporte y densidad, que presentan los materiales provenientes de un procesode fresado.

Este documento recopila la informacin y resultados producto de una serie deensayos y pruebas de laboratorio realizados a diferentes materiales obtenidos porprocesos de fresado de capas asflticas existentes, analizando su posibilidad deuso como material para la conformacin de bases granulares, con base en lanormatividad y caracterizacin existente.

Se tiene en cuenta en estos anlisis el comportamiento del material en su estadonatural es decir tal cual como se obtiene del proceso de fresado y tambin al ser

sometido a un proceso de extraccin del asfalto con el fin de establecer el rangode variacin de las propiedades y ofrecer una gua para realizar los ensayos delaboratorio que permitan una caracterizacin adecuada.

*Trabajo de Investigacin**

Facultad de Ciencias Fsico mecnicas, Escuela de Ingeniera Civil, Director: Eduardo CastaedaPinzn


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ABSTRACT

TITLE: ANALYSIS OF THE CHARACTERISTICS OF ASPHALT MILLINGEXISTING LAYER FOR USE AS MATERIAL GRANULAR BASES *

AUTHORS: MARTINEZ ESTUPIAN, Yerly Fabin, MORA ASCENCIO, RalEnrique**

KEY WORDS: PAVEMENT MILLING, RECYCLING ASPHALT, GRANULARBASES, CHARACTERIZATION OF GRANULAR MATERIALS.

DESCRIPTION

Currently, the asphalt recycling techniques are quite advanced in many countries,machinery and equipment necessary for the development of this technique arebecoming more specialized and efficient, this procedure used in the constructionand rehabilitation of roads is a good way to decrease consumption of newmaterials, while reducing the exploitation of quarries, thereby seeking an economyin the processes through a more optimal use of materials and a more efficientconservation of the environment, which is why it is necessary to know theproperties physical and mechanical such as particle size, wear angularity, carryingcapacity, density, presenting material from a process of milling.

This document contains the information and results of product testing and a seriesof laboratory tests conducted at different materials obtained by the processes ofmilling existing asphalt layers, analysing its possible use as material for theformation of granular bases, based on standards and existing characterization.

It takes into account in these analyses the behaviour of the material in its naturalstate that is as it is obtained as the process of milling and also to be subjected to aprocess of extraction of asphalt in order to establish the range of variation of theproperties and provide a guide for conducting laboratory tests to allow for a propercharacterization.

*Work of investigation** Faculty of Physical-mechanical Sciences, School of Civil Engineering, Director: EduardoCastaeda Pinzn


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INTRODUCCION

En el mundo actual donde la proteccin del medio ambiente se ha vuelto un factordeterminante en todos los sectores productivos, lo cual ha llevado a la aparicin eimplementacin de procesos y tcnicas que permitan un mejor aprovechamiento yconservacin de los recursos, la industria de la construccin no ha sido ajena aesta tendencia, un claro ejemplo lo vemos en la utilizacin mas frecuente de latcnica conocida como fresado (Reciclado) de pavimentos con el fin de alargar elciclo de vida de los materiales que hacen parte de la conformacin de carreteras.

El fresado(reciclado) de pavimentos es una tcnica que se ha utilizado a lo largode los ltimos 15 aos y se puede decir que, en general, el 100% de los materiales

recuperados de pavimentos asflticos deteriorados son susceptibles de serreciclados, ya sea en la misma obra en la que son generados, en otro pavimento(prctica ms habitual) o con propsitos diferentes a la fabricacin de carreteras.

Durante este proceso se obtiene un material con una serie de caractersticasfsicas que hacen ver su posible capacidad para ser usado en la conformacin debases granulares. El Instituto Nacional de Vas INVIAS en el caso de Colombia,exige una serie de criterios y establece unos rangos que limitan las propiedadesque debe presentar un material para su utilizacin en dichas capas, como lo sonla granulometra, el desgaste, su capacidad de soporte medida por el ensayo deCBR, la densidad y energa de compactacin, lo cual hace necesario el anlisis dedichas propiedades en estos materiales, buscando con esto establecer un criteriode seleccin.

Esta investigacin con el fin de atender a la necesidad mencionada en el prrafoanterior rene informacin acerca de los resultados obtenidos de pruebas delaboratorio realizadas a tres tipos diferentes de materiales sometidos a procesosde fresado, de manera que proporcione a quienes estn interesados, una guabase que muestre un procedimiento adecuado para analizar las caractersticas demateriales productos del fresado de capas asflticas para su uso como material debases granulares mediante la realizacin de los ensayos de laboratorio adecuadosy su comparacin con las normas dadas por el INVIAS.


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OBJETIVOS

General

Analizar las caractersticas del material de asfalto fresado, para su uso comomaterial en construccin de bases granulares.

Especficos

Conocer la granulometra que presenta el material producto del fresado paracompararla con la gradacin que necesitan los agregados ptreos que se usan

como material de las bases granulares.

Ensayar el material producto del proceso de fresado tal y como se obtienedespus de dicho proceso para conocer la variacin y el comportamiento deeste.

Analizar los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio y determinaren base a ellos las ventajas o desventajas que puede presentar el materialutilizado.

Hacer comparaciones entre las caractersticas de una base granularconstruida con agregados ptreos tradicionales, con una hecha con materialfresado de asfalto.

Identificar de acuerdo al anlisis obtenido, las especificaciones necesariaspara obtener un material producto del fresado de capas existentes que seaadecuado para su uso como material de bases granulares.


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1. GENERALIDADES

Durante el proceso de fresado de capas asflticas se obtiene material con unaserie de caractersticas que hacen pensar en la posibilidad de ser usado en laconformacin de bases granulares, atendiendo a la idea de que dicha capa esparte fundamental en la conformacin de la estructura de pavimento, es por elloque los materiales que la conformen deben presentar una serie de propiedadestanto fsicas como mecnicas adecuadas y especificas que permitan su buencomportamiento.

1.1. ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

Un pavimento es una estructura cuya finalidad es soportar las cargas de transitodentro de unos limites de funcionalidad para un periodo de aos denominadoperiodo de proyecto.

Estructuralmente es muy parecido a una losa apoyada sobre el terreno, estacompuesta por una serie de capas horizontales, ms o menos unidas entre si, quese disean y construyen de manera tcnica con materiales apropiados.

1.2. BASES DE PAVIMENTOS

La base es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por losvehculos, es estructuralmente la capa ms importante de un pavimento flexiblepor su cercana con la capa de rodadura1. Esta capa tiene por finalidad absorberlos esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehculos y adems repartiruniformemente estos esfuerzos a la subbase y al terreno de fundacin.Las bases pueden ser granulares, o bien estar formadas por mezclas bituminosaso mezclas estabilizadas con cemento u otro material ligante2.

En general las especificaciones tcnicas que debe cumplir un material utilizadocomo base granular son:

1MONTEJO FONSECA, Alfonso. Ingeniera de Pavimentos para Carreteras. 2. Edicin. Santa Fde Bogot. Universidad Catlica de Colombia, 1998.2VALLE RODAS, Ral. Carreteras, calles y aeropistas; Principios generales de mecnica desuelos aplicados a la pavimentacin. Buenos Aires. El Ateneo, 1976.


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Resistir las alteraciones de humedad y temperatura que se presenten, lo queindica que las propiedades mecnicas del material deben ser independientes adichas condiciones.

Ofrecer una granulometra de manera que la friccin interna de las partculasproporcione alta resistencia a la aplicacin de esfuerzos.

No presentar cambios de volumen segn las condiciones a las que seencuentre sometido.

Presentar alto grado de compactacin.

Cumpliendo con dichas especificaciones se espera que el material presentecaractersticas ideales de resistencia, rigidez y durabilidad frente al sometimientode las cargas a las que se encuentra sujeta, dichas caractersticas son relevantes

por lo siguiente:

- La resistencia, es una de las caractersticas mas importantes que clasifica unmaterial como ideal para su uso como base granular, ya que es la encargadade resistir los esfuerzos inducidos por los vehculos y dar un soportehomogneo a la superficie de rodamiento, transmitiendo a las capas inferioresque las soportan una mnima porcin de la carga3.Teniendo en cuenta que para esto el material debe presentar una adecuadadistribucin de tamaos de partculas permitiendo una mayor acomodacin deellas y una mayor friccin interna entre las partculas, garantizando as unaapropiada resistencia estructural. Sin ignorar que las caractersticas de los

materiales dependen de los procesos de trituracin de las partculas quedefinen el tamao y la forma de estas.

Entre otras propiedades que hacen de un suelo mas resistente es una buenacompactacin ya que un suelo en estado sueltotiene mayor volumen de vaciosy es menos resistente, de ah que se recomiende compactar el suelo demanera que el volumen de vacios sea menor, obteniendo con dichacompactacin lo siguiente4:

Se establece un contacto mas firme entre las partculas.

Las partculas de menor tamao son forzadas a ocupar los vacios formadospor las de mayor dimensin.

3ARTICULO 330. Base Granular norma INVIAS. Pg. 1.4VALLE RODAS, Ral. Carreteras, calles y aeropistas; Principios generales de mecnica desuelos aplicados a la pavimentacin. Buenos Aires. El Ateneo, 1976.


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Cuando un suelo esta compacto, aumenta su valor de soporte y se hacems estable.

Como quiera que las partculas se hallan firmemente adheridas despus de

la compactacin, la masa de suelo ser ms densa y su volumen de vaciosquedara reducido a un mnimum. Por lo tanto, la capacidad absorbente (deagua) de un suelo, quedara grandemente reducida por efecto de lacompactacin.

- La rigidez,Es necesario que el material que estar bajo la accin de cargas nose fracture, se rompa o se deforme, provocando que la distribucin del tamaode las partculas se vea afectada y causando a la vez deformaciones en lascapas superiores, haciendo que la estructura en general se comporte demanera diferente y posiblemente desfavorable ya que no ofrecer la mismacapacidad de soporte inciales esperadas, por tales razones el material debe

ser rgido. Es por esto que un material es rgido cuando su desgaste es bajo.- Durabilidad, es la capacidad de soportar, durante su vida til, las condiciones

fsicas a las que se encuentra expuesta y que podran llevar a provocar sudegradacin como consecuencia de los efectos diferentes a las cargas ycondiciones consideradas en su estudio. Esta caracterstica se encuentra muyrelacionada con el desgaste entendiendo por esto que el material de basegranular debe conservar y mantener las propiedades fsicas y mecnicas alverse sometidos a las cargas abrasivas as como tambin mantener sudistribucin granulomtrica.

Pero hay que tener en cuenta que esos materiales en su vida til se puedencomportar diferente a como se estima que se comportaron en todos losestudios realizados en el laboratorio, sobre todo porque los materialesgranulares sufren cambios causados por la acumulacin de esfuerzos,provocando muchas veces fracturamiento alterando las caractersticas fsicas ymecnicas del material.La deformacin que experimenta un material granular queda definida por elesfuerzo mximo aplicado. Cualquier nmero de repeticiones adicionales de unesfuerzo menor posteriormente aplicado o cualquier secuencia de esfuerzoscrecientes que llegue al mximo previamente ejercido ya no inducendeformaciones posteriores.

1.2.1. Requisitos de Especificaciones de bases granulares. En Colombia lasespecificaciones para el diseo de pavimentos y los requisitos de los materiales


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utilizados estn estandarizados por el Instituto Nacional de Vas, INVIAS, el cualtiene en cuenta los siguientes requisitos para el material de las bases granulares5:

El material debe ajustarse dentro de una franja granulomtrica de manera que

se obtenga una alta densidad del material.Tabla 1.Franja granulomtrica para bases granulares.

TAMIZPORCENTAJE

QUE PASANormal Alterno BG-1 BG-2

37.5 mm 1 1/2" 100 -25.0 mm 1 70-100 10019.0 mm 3/4" 60-90 70-1009.5 mm 3/8" 45-75 50-80

4.75 mm No.4 30-60 35-652.0 mm No.10 20-45 20-45425 mm No.40 10-30 10-3075 mm No.200 5-15 5-15

Fuente:Artculo 330. Base Granular norma INVIAS.

El agregado grueso retenido en el tamiz No. 10, consistir de partculas ofragmentos duros y resistentes de piedra, grava o escoria. No deben

emplearse materiales que se fragmenten cuando son sometidos a ciclosalternos y deshieles o de humedad y secado.

El agregado grueso deber tener un desgaste, segn la prueba de los ngeles,del 40% como mximo.

El agregado fino, que pase el tamiz No. 10, deber componerse de arenanatural, u obtenida por trituracin.

La fraccin que pase el tamiz No. 200 no deber ser mayor de los dos terciosde la fraccin que pasa el tamiz No. 40.

El suelo deber estar libre de material vegetal y grumos de arcilla.

5VALLE RODAS, Ral. Carreteras, calles y aeropistas; Principios generales de mecnica desuelos aplicados a la pavimentacin. Apndice 11. Buenos Aires. El Ateneo, 1976.


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Cuando se compacten las mezclas de agregado debern tener una humedadigual, o ligeramente menor, a la humedad ptima necesaria para garantizar ladensidad de diseo.

El CBR del material no debe ser de menos de 80%.

1.3. FRESADO DEL PAVIMENTO ASFLTICO

Debido al aumento de exigencias de los usuarios de carreteras, cada da es msnecesaria la buena calidad de la rodadura, y ello no slo desde el punto de vistadel rozamiento, sino tambin del confort.Si la presencia de un coeficiente de rozamiento elevado y una alta capacidad deeliminacin del agua superficial son importantes, tambin lo es la regularidad

superficial, medida a travs del IRI. Por este motivo se han desarrollado una seriede procedimientos para mantener o restablecer la regularidad superficial, deaplicacin sencilla, contando con los medios adecuados y con mnima interrupcindel trfico, es por esto que la tcnica de fresado se ha empezado a imponer alofrecer todas estas posibilidades.

Figura 1. Proceso de fresado - Detalle de rotor de fresado de la maquinarecicladora.

Fuente: los autores - el mundo de las fresadoras en fro de Wirtgen. Articulo deInternet.

El fresado en fro o tambin llamado perfilado en fro es la solucin econmica enla construccin de carreteras, se realiza sobre materiales envejecidos y


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deteriorados que han perdido sus propiedades inciales, aunque tambin se puedeaplicar para mejorar las caractersticas de los ya instalados.

Veinte aos atrs, las carreteras se diseaban para un trnsito menor y para

vehculos ms livianos que los hallados hoy en da, en consecuencia muchascarreteras sufren deformaciones y fallas prematuras. Por esta razn, es importanteque los sistemas de carreteras satisfagan las crecientes exigencias. La modernatecnologa de fresado cumple todas las expectativas relacionadas con elsaneamiento econmico y ecolgico de carreteras.

Las fresadoras en fro eliminan las capas daadas para reemplazarla por una capaque presente condiciones adecuadas de funcionamiento6. El fresado puederestablecer el peralte y la pendiente correctos de la carretera y eliminar puntosaltos.

1.3.1. Descripcin de la tcnica7. Las mquinas fresadoras de pavimentosasflticos pequeas se introdujeron por primera vez alrededor de 1970. Sudesarrollo se haba extendido con rapidez para mediados de la dcada de losaos 70. Las mquinas originales tenan anchos de corte muy estrechos. Sinembargo, para 1976 las mquinas podan cortar un carril completo de 4 metros deancho. Las primeras mquinas necesitaban mucho mantenimiento y eran pocofiables, pero desde la dcada de 1970, las fresadoras han crecido en tamao ypotencia. Ahora son muy simples, confiables y de alta capacidad.

El equipo para la ejecucin de los trabajos deber ser una mquina fresadora cuyoestado, potencia y capacidad productiva garanticen el correcto cumplimiento delplan de trabajo.

Esta tcnica consiste en la disgregacin de las capas asflticas y parte de la basegranular de un pavimento existente, de acuerdo con las profundidades de cortesealadas. Es importante tener en cuenta que durante la manipulacin del materialfresado, deber evitarse su contaminacin con suelos u otros materialesextraos8.

Inmediatamente antes de las operaciones de fresado, la superficie de pavimentodeber encontrarse limpia y, por lo tanto, el Constructor deber adelantar lasoperaciones de barrido y/o soplado que se requieran para lograr tal condicin. Elfresado se efectuar sobre el rea preparada, a temperatura ambiente y sinadicin de solventes u otros productos ablandadores que puedan afectar la

6www.wirtgen.com. EL MUNDO DE LAS FRESADORAS EN FRIO WIRTGEN. Eliminar y granulareficientemente firmes de carreteras.7ARTICULO 460. Fresado de pavimento asfltico. Pg. 2.8ARTICULO 460. Fresado de pavimento asfltico. Pg. 1.


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granulometra de los agregados o las propiedades del asfalto existente y sedeber efectuar cuidando de no desgarrar ni romper el pavimento subyacente oadyacente.El material extrado deber ser transportado y acopiado en los lugares

establecidos para su almacenamiento y ser de propiedad del Instituto Nacionalde Vas; evitando la contaminacin con suelos u otros materiales extraos.

El trabajo de fresado se podr realizar en varias capas, hasta alcanzar el espesordel proyecto, de manera que quede una superficie nivelada y sin fracturas.

Figura 2.Detalle del proceso de reciclado

Fuente:Firmes ecolgicos SOLTEC. Articulo de Internet.

Los trabajos de fresado debern ser suspendidos en instantes de lluvia. As mismose deber adoptar las medidas adecuadas para garantizar el drenaje superficial enaquellas reas fresadas donde se puedan producir empozamientos.

La accin de fresado no deber implicar el impacto de martillos, usos desolventes, altas temperaturas ablandadores que pueden afectar la granulometrade los agregados ptreos y las propiedades del asfalto existente.

1.3.2. Ventajas de la tcnica de Reciclado en fro. Esta tcnica utilizada en larestauracin y mejora de carreteras debido al desgaste provocado por la accindel tiempo y por el aumento del peso de los vehculos en los ltimos aos,presenta las siguientes ventajas:

Es una tcnica que presenta costos de inversin reducidos.


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Este procedimiento, en el rea ambiental es importante debido a que hace usototal del material en el pavimento existente.

La cantidad de material que debe ser trado de canteras es mnimo, reduciendo

escarpas causadas por la excavacin del material.

Al tratarse de una tcnica en fro, ausencia de emisiones contaminantes ymnimas molestias al trafico durante la puesta en obra.

Permite una reestructuracin de capas degradadas que no se mejoraran conun refuerzo.

Tiempo de ejecucin es reducido si es comparado con otro mtodo derestauracin, generando un beneficio evidente para el usuario, ya que eltransito se interrumpe por un periodo de tiempo menor.

Ahorro en instalaciones.

Disminucin del transporte de ridos tanto por la obra como por las carreterascolindantes

Estas ventajas son las que han colocado a esta tcnica en un proceso atractivopara la restauracin de carreteras optimizando costos y tiempo de procesamiento.


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2. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

En sntesis, esta investigacin se realiza con el fin de establecer si el materialproducto de fresado de capas de asfalto es apto para utilizarlo como basesgranulares, planteando un conjunto de ensayos para verificar las especificacionesestablecidas por INVIAS, cumpliendo a lo largo de la ejecucin con los siguientespasos:

En primer lugar se documenta en todo lo referente al tema, para esto setienen en cuenta textos donde se habla sobre el tema, documentos yartculos publicados en internet, normas y sin olvidar, proyectos de grado

anteriores que contienen informacin relacionada con el tema. Se adquiere la materia prima necesaria para la ejecucin de los ensayos, la

cual es el material producto del fresado de capas granulares y agregadoptreo mineral.

Posterior a esto se identifican los ensayos de laboratorio necesarios paraestudiar las caractersticas del material producto de fresado de las capas deasfalto existentes para su uso como bases granulares de una estructura depavimento.

Una vez se identifican los ensayos a realizar a los materiales, se sigue consu ejecucin, teniendo en cuenta que para desarrollar este paso esnecesario hacer una previa preparacin del material como lo indica cadauna de las normas del Instituto Colombiano de Vas (INVIAS).

Anlisis de los resultados obtenidos en cada uno de los ensayos ycomparacin de los resultados obtenidos con cada uno de las muestrasensayadas.

Finalmente, se concluye de acuerdo a los resultados obtenidos.


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3. CAMPAA EXPERIMENTAL Y ANALISIS DE RESULTADOS DELA INVESTIGACION

El objetivo general de la investigacin es caracterizar el material de acuerdo conlas especificaciones de bases granulares de:

- Material fresado tal como va a ser empleado en la construccin de bases depavimento.

- Material granular o esqueleto mineral de la base a construir, porque laintencin de esta tcnica constructiva es reutilizar un material granular. Estematerial se obtiene al sumergir el material producto de fresado en solvente

con el fin de obtener el material mineral limpio.

3.1. SELECCIN DE MATERIA PRIMA

Para el estudio del material se utilizaron mezclas asflticas fresadas de diferenteslugares, se tuvo a disposicin solvente de manera que el material fuera lavadopara observar sus caractersticas y el agregado ptreo para hacer comparacionesnecesarias de este material con el fresado.

3.1.1. Material producto de fresado. El material producto de fresado esanalizado de tres obras diferentes las cuales fueron:

En el Municipio de Floridablanca la compaa encargada de la construccin deltramo III del Sistema de Transporte Masivo Metrolnea,XIE Ltda., suministrouna cantidad considerable de dicho material, el cual sirvi para la ejecucin delos ensayos necesarios para estudiar y analizar las caractersticas del material.

En el rea metropolitana de Bucaramanga se busc otro material, el cual fue elde la rehabilitacin de la carrera 27 especficamente entre calles 40 y 41, quefue suministrado por ESGAMO Ltda. INGENIEROS CONSTRUCTORES.

Y el otro material de fresado utilizado fue el recolectado en la autopista vaBucaramanga Piedecuesta.


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3.1.2. Agregado ptreo. Estos agregados se utilizan para comparar lascaractersticas que presentan con relacin a las del material producto de fresadode asfalto de capas existentes.

Pueden ser utilizados agregados tpicos de una zona determinada, o puede serobtenido de canteras, asumiendo que el material garantice presentar lassiguientes caractersticas:

Resistencia. Forma de partculas. Durabilidad.

3.2. CARACTERIZACION DE BASE GRANULAR CON MATERIAL FRESADO

Para llevar a cabo el proceso de caracterizacin de los materiales se realizan lossiguientes ensayos a cada material:

- Ensayo de anlisis granulomtrico por tamizado del material.

- Ensayo de Abrasin de Agregado en la maquina de los ngeles.

- Ensayo de ndice de aplanamiento y alargamiento de los agregados.

- Ensayo de Compactacin.

- Ensayo de capacidad mecnica de la capa de base.

- Otros.

Antes de comenzar con cada uno de los ensayos a realizar se prepara el materialsecando las muestras hasta alcanzar una humedad inferior al 1%, para darcumplimiento a las indicaciones dadas por las normas del Instituto Nacional deVas (INVIAS) en ensayos.


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Figura 3. Agregado extendido sobre bandeja durante el secado.

Fuente: los autores.

Como se tienen materiales de diferentes lugares los ensayos se realizan porciclos, ejecutando en primer lugar los ensayos del material fresado del tramo III deMetrolnea Caaveral, posterior a estos se lleva a cabo los ensayos para elmaterial de la Carrera 27 entre las calles 40 - 41 y finalizando con el material de laautopista va Bucaramanga - Piedecuesta. Esto por conveniencia y por lascondiciones de espacio y equipos de laboratorio.

Finalmente el procedimiento de caracterizacin del material es:

3.2.1 Porcentaje de material formado por aglomerado de partculas. Previo arealizar el ensayo de anlisis granulomtrico por tamizado del material se observoque fraccin de material retenido en determinados tamices esta formado poraglomeracin de partculas para cada uno de los materiales, obteniendo lossiguientes resultados.

Tabla 2. Partculas formadas por aglomeracin de agregados con asfalto.



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Lo anterior permite considerar que el desgaste producido en el material en sumayora se debe a la degradacin del porcentaje de partculas aglomeradas.

3.2.2 Ensayo de anlisis granulomtrico por tamizado del material. Tiene elpropsito de establecer la distribucin de tamao de partculas y compararlo connormas que permitan obtener materiales compactados de alta densidad.En este caso, en cada material se pueden encontrar partculas compuestas porotras mas pequeas que han sido ligadas con asfalto de manera que paracaracterizar el tamao de las partculas es necesario distinguir entre lagranulometra de las partculas minerales y del material fresado. Por tal razn sehicieron entonces cuatro ensayos de anlisis granulomtrico por tamizado a cadauno de los materiales teniendo en cuenta las especificaciones dadas por la normade INVIAS E 213.

Figura 4. Tamices utilizados en la ejecucin de Ensayo de Anlisis Granulomtricopor tamizado.

Fuente:los autores.

- Se realiza una separacin por tamaos (ensayo de anlisis granulomtrico portamizado) de las partculas sin importar si son granos de roca o aglomeradode rocas unidos con asfalto.


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Figura 5. Comparacin de materiales formados por aglomeracin de asfalto ymaterial granular o esqueleto mineral.


- Separacin de tamao de partculas minerales, por lo cual se somete elmaterial a la extraccin de asfalto en el extractor centrifugo con el fin dedesprender las partculas, este proceso de extraccin de asfalto se realiza atodos los materiales que se van a estudiar y en los diferentes ensayos a hacer.

Figura 6. Extractor centrifugo de asfalto.



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- Separacin de partculas por tamao sin importar si son granos de roca oaglomerado pero tratando de obtener la distribucin de las partculas despusde un proceso de compactacin.

- Por ultimo, se realiza la separacin de partculas minerales por tamaodespus del proceso de compactacin.

Los resultados obtenidos en el ensayo descrito anteriormente se muestran en lassiguientes figuras para cada uno de los materiales.

Figura 7. Curvas Granulomtricas del material de tramo III de Metrolnea,Caaveral ajustadas a los limites de la BG 1 propuesta por INVIAS.



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Figura 8. Curvas Granulomtricas del material de tramo III de Metrolnea,Caaveral ajustadas a los limites de la BG 2 propuesta por INVIAS.


Figura 9. Curvas Granulomtricas del material de rehabilitacin carrera 27 entrecalles 40 - 41 ajustadas a los limites de la BG 1 propuesta por INVIAS.



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Figura 10. Curvas Granulomtricas del material de rehabilitacin carrera 27 entrecalles 40 - 41 ajustadas a los limites de la BG 2 propuesta por INVIAS.


Figura 11. Curvas Granulomtricas del material de va Bucaramanga -Piedecuesta ajustadas a los limites de la BG 1 propuesta por INVIAS.



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Figura 12. Curvas Granulomtricas del material de va Bucaramanga -Piedecuesta ajustadas a los limites de la BG 2 propuesta por INVIAS.


Con los resultados representados en las figuras anteriores se observa que losmateriales formados por aglomerados de partculas presentan cantidades de fino

menores, lo que se ve representado en que el porcentaje que pasa las diferentesmallas es menor que para los materiales de esqueleto mineral como tambincuando es sometido a procesos de compactacin, indicando de esta manera queel material sufre una variacin en la distribucin de los tamaos. Tambin seobserva que el material formado de aglomerados de agregado y asfalto se ajusta alas bandas granulomtricas pero que debido a la variacin de tamao a causa dela extraccin de asfalto o a la compactacin este ajuste se ve afectado en lamayora de los casos de manera desfavorable.

3.2.3 Ensayo de abrasin de agregados en la maquina de los ngeles. Tienecomo objetivo determinar la rigidez de las partculas y el porcentaje dedegradacin que presenta el material al ser sometido al contacto con las cargasabrasivas bajo determinado nmero de revoluciones por un tiempo establecidosiguiendo la norma de ensayo INV E - 218.


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Figura 13. Equipo utilizado en ensayo de abrasin de agregados.

Fuente:los autores.

Este ensayo fue realizado tanto al material original sin importar si son granos deroca o aglomerados de roca unidos con asfalto y a las partculas minerales queson el material fresado sometido a la extraccin de asfalto, obteniendo losresultados observados en la siguiente figura.

Figura 14. Resultados del ensayo de abrasin de agregados en la maquina de losngeles.



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3.2.4 Ensayo de ndice de aplanamiento y alargamiento. El objetivo del ensayoes conocer el ndice de aplanamiento calculando el porcentaje de partculasretenidas en cada uno de los tamices con dimensin mnima (espesor) inferiora 3/5 de la dimensin media de la fraccin, de forma similar para el ndice

de alargamiento pero aquellas partculas cuya dimensin mxima (longitud)es superior a 9/5 de la dimensin media de la fraccin. Siguiendo lasespecificaciones dadas por la norma de INVIAS E-230.

Figura 15. Calibradores utilizados en la ejecucin del ensayo.


Este ensayo se realiza para los materiales formados por aglomerados departculas con asfalto, obteniendo los siguientes resultados.

Tabla 3. Resultados del ensayo de ndice de aplanamiento y alargamiento.


3.2.5 Ensayo de Compactacin. Para realizar la compactacin se bas en elensayo de relacin de peso unitario humedad en los suelos Proctor Modificadocon el fin de calcular la humedad optima de compactacin del material y a la vezconocer la densidad seca mxima que presenta, compactando en 5 capas cadauna con un espesor similar hasta llenar el molde aplicndole una energa decompactacin de 55 golpes con el correspondiente martillo compactador, haciendonecesario este procedimiento hasta el momento en que el peso de la muestra


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dentro del molde disminuyera y tomando pequeas muestras para medir lahumedad de cada uno de los moldes realizados, para as construir la grafica dedensidad seca en funcin de humedad la cual indica la humedad optima delmaterial y la densidad mxima de este, dicho procedimiento se realiza teniendo

en cuenta la norma del instituto nacional de vas I.N.V. E 141.

Figura 16. Equipo utilizado para ensayo de relacin de peso unitario humedaden los suelos, proctor modificado.


Este procedimiento fue realizado para el material original formado por aglomeradode partculas con asfalto y el material sometido a la extraccin de asfalto.

Los resultados obtenidos por este ensayo se muestran el la figura 16 que semuestra a continuacin.


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Figura 17. Resultados del ensayo Relacin peso unitario humedad en los suelos,proctor modificado.


De acuerdo a los resultados que se muestran en la figura anterior es importanteconsiderar que las diferencias entre las densidades de los dos diferentes tipos decada uno de los materiales significan mayor porosidad en la capa construida conmaterial fresado. Por lo que se centr en la manera en que evoluciona la

porosidad de la capa de material fresado a medida que se apliquen cargas y sipodran presentar mayores deformaciones por la recompactacin.

Se sugiere entonces una prueba en la que se trate de identificar esta evolucin,dicha prueba se describe mas adelante donde se observa el comportamientoobtenido por cada material.

3.2.6 Ensayo de Capacidad mecnica de la capa de base. Para determinar lacapacidad mecnica de la capa se sigui el ensayo de CBR en laboratorio, por loque se humedece o se deja secar el material hasta el punto en que presente la

humedad optima hallada en el ensayo de relacin de peso unitario humedad,proctor modificado, posterior a esto se compacta teniendo en cuenta que el moldeutilizado tiene dimensiones diferentes al usado en el ensayo de proctor modificadopor lo que se coloca en la parte inferior del molde un falso fondo de manera que laprobeta tenga las dimensiones deseadas, una vez hecho esto se procede acompactar en 5 capas con espesores iguales, se voltea el molde, se retira el falsofondo y se pesa la muestra mas molde con el objetivo de calcular su densidad y


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compararla con la densidad mxima obtenida en proctor modificado, despus deesto se coloca sobre la superficie de la muestra la placa perforada con vstago ysobre ella la sobrecarga necesaria de manera que se produzca una presinequivalente por las capas de materiales que vayan encima de este suelo, se

sumerge en agua por un periodo de 1 da para que se sature y se haga lapenetracin del pistn en la situacin menos favorable. Este ensayo se realizacomo indica la norma del instituto nacional de vas I.N.V. E 148 para suelosgranulares.

Tabla 4. Caractersticas del molde utilizado en ensayo de relacin de soporte delsuelo en laboratorio.

Peso (gr) 6795

Volumen probeta(cm) 2316.564

Fuente:los autores.

En la siguiente fotografa se muestra la probeta en el momento previo de hacer lapenetracin del pistn para calcular la presin necesaria para determinadapenetracin.

Figura 18. Ensayo de relacin de soporte del suelo en laboratorio.



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De la misma manera que para los otros ensayos este procedimiento se realizapara el material original el cual es el formado por aglomerado de partculas conasfalto como para el material mineral que es el fresado sometido a la extraccin deasfalto, obteniendo los siguientes resultados.

Figura 19. Relacin de soporte, CBR de cada material.


Se observa en la figura anterior que la capacidad mecnica de la capa es mayorpara el material formado por aglomerado de roca con asfalto que para el materialque se le realizo la extraccin de asfalto de cada uno de los lugares de los cualesse estudio el material.

Debido a los resultados obtenidos se realizaron ensayos en cuanto a la forma delas partculas (angularidad) con el propsito de explicar las diferencias de lascapacidades mecnicas.

3.2.7 Angularidad de las partculas.Esta es otra de las propiedades observadasen los agregados producto del fresado, teniendo en cuenta que las partculas

alargadas pueden romperse fcilmente durante la compactacin o despus bajo laaccin del trafico modificando con ello la granulometra inicial del material;mientras que entre mayor angularidad se presente beneficia la resistencia por elrozamiento interno que se genera entre las partculas provocando quepermanezcan en su lugar cuando la estructura entre en funcionamiento evitando


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que se produzcan desplazamientos y aumentando la capacidad mecnica de lacapa.

Esta determinacin de la angularidad de las partculas se realiza observando que

porcentaje de partculas con tamaos superiores al del tamiz No. 10 sonangulosas.

Figura 20. Porcentaje de partculas angulosas retenidas en cada tamiz.

Fuente:los autores.

3.2.8 Evoluc in de la porosidad. Con el propsito de simular una cargadinmica como la impuesta por los vehculos de manera que se obtenga elcomportamiento de la capa sometido a recompactacin se realizan tres probetasde cada uno de los tres materiales tanto sin lavar en solvente como lavndolo,compactndolas a un grado mayor del 95% de proctor modificadopara obtener ladensidad mxima de cada material y midiendo la deformacin que sufre el materialcomo resultado de la aplicacin de la carga.


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Figura 21. Probetas para simular carga dinmica.


Despus de tener las probetas listas para cada material el procedimiento que serealiza es el siguiente:

En la parte superior de la probeta se coloca una carga esttica la cual correspondea un disco con el mismo dimetro de la probeta y con una altura de 5 cm que tieneun peso de 6835 gr, despus de esta carga se coloca un disco de caucho con elobjetivo de simular el efecto de la llanta de los vehculos sobre la probeta aensayar.

Figura 22. Discos colocados en parte superior de probeta.



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Con lo anterior se sigue con la aplicacin de una energa de compactacin la cualse ejecuta en primer lugar con el martillo de compactacin de proctor el cual tieneun peso de 4 kilos midiendo la deformacin de la probeta cada determinadonumero de golpes hasta el punto en el cual la deformacin fuera mnimo, una vez

se obtiene dicha deformacin mnima se continua aplicando una mayor energa decompactacin que corresponde a un peso de 8 kilos, midiendo la deformacincada determinado numero de golpes y de la misma manera hasta el punto en elcual la deformacin fuera mnimo.

Determinando de tal manera que tanto se densifican las partculas y tratando conesto de eliminar por completo el volumen de vacios y los poros que presenta lamuestra compactada, haciendo comparaciones entre el material del mismo lugarpero con las respectivas extracciones de asfalto.

Figura 23. Aplicacin de energa de compactacin.


En la siguiente figura se muestra la manera como se mide la deformacin tras elimpacto de la carga aplicada.


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Figura 24. Medicin de deformacin de probeta.


A continuacin se muestran los resultados obtenidos por cada uno de losmateriales al someterlos a la aplicacin de carga dinmica tanto sin lavarlo ensolvente como lavndolo y que densidad llega a tener el material.

- Material Caaveral.

Figura 25. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialde Caaveral.


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Tabla 5. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica materialCaaveral.

- Material Carrera 27 calles 40 41.

Figura 26. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialde Caaveral.

Tabla 6. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica material Carrera27.


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- Material Autopista Va Piedecuesta.

Figura 27. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialde Piedecuesta.

Tabla 7. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica material VaPiedecuesta.

Fuente:los autores.

Se observa que para los diferentes materiales se obtienen porcentajes deaumento de densidad distintos, los cuales oscilan entre 2.12% a 6.52% pero que si

se mantienen para los materiales de un mismo lugar, teniendo en cuenta que parasaber si esta deformacin o aumento de densidad es normal es necesario hacer lomismo con un material tradicional de base granular de manera que se conozca laevolucin del material tras la aplicacin de la carga dinmica y hacercomparaciones con los resultados anteriormente obtenidos, los resultados de esteensayo para el material tradicional se presentan a continuacin.


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- Material Tradicional de base granular. Con el propsito de comparar comoevoluciona la porosidad entre el material fresado con un material tradicional debase granular que cumple con todos los requerimientos impuestos por la normasde INVIAS, se realiza este ensayo.

En la siguiente fotografa se muestra el material tradicional que se utiliza parahacer las diferentes comparaciones.

Figura 28. Material tradicional de bases granulares utilizado para comparaciones.


A continuacin se dan a conocer las diferentes propiedades mecnicas delmaterial utilizado para las comparaciones.


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Figura 29. Curva granulomtrica del material para base granular tradicionalajustado a las bandas granulomtricas dadas por Instituto Nacional de Vas.


Tabla 8. Resultados de los dems ensayos realizados a este material.


En la siguiente tabla se muestran las densidades obtenidas despus decompactado el material.


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Tabla 9. Densidades obtenidas despus de compactar.


Figura 30. Deformacin causada por la aplicacin de la carga dinmica en materialtradicional.


Tabla 10. Resultados obtenidos despus de aplicar carga dinmica materialtradicional de base granular.



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Dichos resultados permiten ver que la variacin de la densidad en un materialtradicional usado para base granular sometido a este tipo de ensayo no supera el2% de aumento con respecto a la densidad con que se compacto. En la siguientetabla se muestran de forma comparativa los diferentes resultados de aumento de

densidad de cada material despus del ensayo de evolucin de porosidad.

Tabla 11. Comparacin de resultados despus de ensayo de Evolucin deporosidad.


3.3. CUMPLIMIENTO DE REQUERIMIENTOS DE BASES GRANULARES

Los parmetros tenidos en cuenta para observar si los materiales estudiadoscumplen con los requerimientos adoptados por el Instituto Nacional de VasINVIAS son los mostrados en la siguiente tabla, teniendo en cuenta que losensayos realizados al material de estudio son los descritos anteriormente.

Tabla 12. Normatividad usada para verificacin de resultados de ensayos.

Fuente: Norma Instituto Nacional de Vas INVIAS.

Es importante mencionar que en la presente investigacin no se realizan lossiguientes ensayos:

- Perdidas en ensayos de solidez.

- Equivalente de arena.


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Estos ensayos no son sobresalientes para el anlisis que se esta teniendo encuenta debido a que el material producto de fresado en su mayora esta formadopor aglomeracin de partculas unidas entre si por asfalto, lo que indica que esano es la forma original de las partculas y que al ser sumergido en sulfatos se

pueden ver afectadas dichas aglomeraciones por la perdida de asfalto,provocando que se obtengan resultados no representativos para el fin de lainvestigacin. No se tiene en cuenta el ensayo de equivalente de arena ya que suobjetivo es encontrar la cantidad de arcillas que hay en el material la cual no sersobresaliente porque es un material producto de asfalto donde ya fue consideradoen el anlisis previo para el diseo de la mezcla asfltica.

Se observa con los resultados obtenidos que no todos los tipos de materiales delos diversos lugares presentan una granulometra que se ajusta correctamente alas bandas granulomtricas propuestas por INVIAS (Tabla 1), teniendo en cuenta

principalmente que cuando el material se somete a un proceso de compactacinsu curva granulomtrica sobrepasa en algunos casos el limite establecido por lanorma.

Presentan una resistencia al desgaste que podra ser aceptable ya que losmateriales se encuentran en el rango permitido por la norma, solo en un caso sesobrepaso por muy poco el valor recomendado de 40%, lo que indica que estosmateriales pueden presentar buena rigidez.

Observando los resultados obtenidos por los ndices de alargamiento yaplanamiento son aceptables debido a que no sobrepasan el valor dado porINVIAS el cual es del 35% mximo.

En cuanto a la relacin de soporte de los materiales (CBR), basados en losrequisitos pedidos por INVIAS, estos materiales producto del fresado como sepuede ver en los anlisis (figura 25) presentan un CBR mayor para el caso delmaterial sin lavar en solvente en comparacin con el material lavado, pero al hacerla comparacin con el requisito exigido, los primeros se encuentran muy cerca delvalor dado por esta, teniendo en cuenta que en ningn caso el valor de la relacinde soporte sobrepasa la exigencia, caso contrario para el material lavado(esqueleto mineral), que presentan unos valores de CBR muy por debajo del valorexigido.


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4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En la construccin de bases granulares con un material producto de fresado decapas de asfalto se genera un arreglo de partculas diferente al del material deesqueleto mineral original, lo que se evidencia en la granulometra, CBR y en laalta porosidad que se presenta tras la compactacin.

Los resultados obtenidos en el ensayo de desgaste son similares tanto para elmaterial fresado como para el esqueleto mineral, debido en gran parte a lacantidad de partculas formadas por aglomerados de asfalto y agregado que sedesintegran mas rpido con los primeros giros, mientras que las partculasfraccionadas ya no se desintegran a la misma velocidad, indicando que dichoensayo no es representativo para conocer la resistencia y durabilidad de laspartculas.

La resistencia a esfuerzos cortantes medida a travs del ensayo de CBR es mayoren el material fresado (aglomerado de asfalto y agregado), en relacin con elmaterial original (esqueleto mineral).

El ensayo de evolucin de porosidadpropuesto permite ver en comparacin con elmaterial tradicional de base granular, que al aplicar carga dinmica la deformacinque presenta el material fresado es mucho mayor debido a que hay un granincremento en su compacidad en relacin con el material tradicional, indicando lapresencia de gran cantidad de poros que pueden provocar deformaciones durantesu periodo de funcionamiento.

As se cumpla el CBR no se garantiza que el material sea apto para laconstruccin de bases granulares debido a la gran cantidad de vacos que sepueden presentar y a la variacin del tamao de las partculas evidenciada en elcambio de granulometra despus de someterlo a compactacin. Lo anteriorpodra generar mayor deformabilidad en las probetas.

Los estudios realizados tienden a indicar que el material fresado no debe serusado como base granular y que las caractersticas mecnicas de capasconstruidas con este material son inferiores a lo que requiere una base de

pavimento en la construccin de bases granulares con materiales reciclados demezclas asflticas, cumplir con los valores mnimos especificados por norma paralos diferentes ensayos no es garanta de la calidad de las capas obtenidas.


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Es necesario concebir ensayos mas apropiados para determinar las aplicacionescomo capas de pavimento que se pueda dar al material obtenido de fresado demezclas asflticas.


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BIBLIOGRAFIA

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ANEXOS


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ANEXO A1. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.


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ANEXO A2. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado lavado ensolvente del material de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.


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ANEXO A3. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.


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ANEXO A4. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado lavado ensolvente del material de Rehabili tacin Carrera 27 entre calles 40 41.


63/95

63

ANEXO A5. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial de Va Piedecuesta.


64/95

64

ANEXO A6. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado lavado ensolvente del material de Va Piedecuesta.


65/95

65

ANEXO A7. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial tradicional para bases granulares.


66/95

66

ANEXO B1. Ensayo de Abras in de Agregados en la Maquina de los ngelesdel material sin lavar en solvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.


67/95

67

ANEXO B2. Ensayo de Abras in de Agregados en la Maquina de los ngelesdel material lavado en solvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.


68/95

68

ANEXO B3. Ensayo de Abras in de Agregados en la Maquina de los ngelesdel material sin lavar en solvente de Rehabili tacin Carrera 27 entre calles 40

41.


69/95

69

ANEXO B4. Ensayo de Abras in de Agregados en la Maquina de los ngelesdel material lavado en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40

41.


70/95

70

ANEXO B5. Ensayo de Abras in de Agregados en la Maquina de los ngelesdel material sin lavar en solvente de Va Piedecuesta.


71/95

71

ANEXO B6. Ensayo de Abras in de Agregados en la Maquina de los ngelesdel material lavado en so lvente de Va Piedecuesta.


72/95

72

ANEXO B7. Ensayo de Abras in de Agregados en la Maquina de los ngelesdel material tradicional de base granular.


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73

ANEXO C1. Ensayo de nd ice de alargamiento y ap lanamiento material tramoIII de Metrolnea sin lavar en solvente.


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74

ANEXO C2. Ensayo de nd ice de alargamiento y aplanamiento materialcarrera 27 entre calles 40 - 41 sin lavar en solvente.


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75

ANEXO C3. Ensayo de nd ice de alargamiento y aplanamiento materialautopista Va Bucaramanga - Piedecuesta sin lavar en solvente.


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76

ANEXO D1. Ensayo de Relac in de peso unitario Humedad en los suelosProctor Modificado del material sin lavar de Tramo III de Metrolnea,

CAAVERAL.


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77

ANEXO D2. Ensayo de Relac in de peso unitario Humedad en los suelosProctor Modificado del material lavado en solvente de Tramo III de

Metrolnea, CAAVERAL.


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78

ANEXO D3. Ensayo de Relac in de peso unitario Humedad en los suelosProctor Modificado del material sin lavar de Rehabilitacin Carrera 27 entre

calles 40 41.


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79

ANEXO D4. Ensayo de Relac in de peso unitario Humedad en los suelosProctor Modificado del material lavado en solvente de Rehabilitacin Carrera

27 entre calles 40 41.


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80

ANEXO D5. Ensayo de Relac in de peso unitario Humedad en los suelosProctor Modifi cado del material sin lavar en solvente de Va Piedecuesta.


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81

ANEXO D6. Ensayo de Relac in de peso unitario Humedad en los suelosProctor Modifi cado del material sin lavar en solvente de Va Piedecuesta.


82/95

82

ANEXO D7. Ensayo de Relac in de peso unitario Humedad en los suelosProctor Modificado del material tradicional de base granular.


83/95

83

ANEXO E1. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL, sometido a compactacin

sencilla.


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84

ANEXO E2. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado lavado ensolvente del material de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL, sometido a

compactacin sencilla.


85/95

85

ANEXO E3. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41, sometido a

compactacin sencilla.


86/95

86

ANEXO E4. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial lavado en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41,

sometido a compactacin sencilla.


87/95

87

ANEXO E5. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial de Va Piedecuesta, sometido a compactacin sencilla.


88/95

88

ANEXO E6. Ensayo de Anlisis Granulomtr ico por tamizado or ig inal delmaterial lavado en solvente de Va Piedecuesta, sometido a compactacin

sencilla.


89/95

89

ANEXO F1. Ensayo de Relac in de soporte del suelo en el laboratorio delmaterial sin lavar en so lvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.


90/95

90

ANEXO F2. Ensayo de Relac in de soporte del suelo en el laboratorio delmaterial lavado en solvente de Tramo III de Metrolnea, CAAVERAL.


91/95

91

ANEXO F3. Ensayo de Relac in de soporte del suelo en el laboratorio delmaterial sin lavar en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40

41.


92/95

92

ANEXO F4. Ensayo de Relac in de soporte del suelo en el laboratorio delmaterial lavado en solvente de Rehabilitacin Carrera 27 entre calles 40 41.


93/95

93

ANEXO F5. Ensayo de Relac in de soporte del suelo en el laboratorio delmaterial sin lavar en so lvente de Va Piedecuesta.


94/95

94

ANEXO F6. Ensayo de Relac in de soporte del suelo en el laboratorio delmaterial lavado en solvente de Va Piedecuesta.


95/95

ANEXO F7. Ensayo de Relac in de soporte del suelo en el laboratorio delmaterial tradicional de base granular.

analisis de asfalto fresado

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