efecto del uso de bioasfalto en las propiedades viscoelasticas de mezcla asfÁltica reciclada luis...
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EFECTO DEL USO DE BIOASFALTO EN LAS
PROPIEDADES VISCOELASTICAS DE MEZCLA ASFÁLTICA
RECICLADA
Luis Guillermo Loría Salazar, MSc, PhD
Jorge Arturo Castro Ortiz
¿Qué es el LanammeUCR?
LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a:
• Investigación aplicada• Docencia• Transferencia tecnológica• Cooperación técnica
• Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la región latinoamericana
• 80 ensayos acreditados
Áreas de Especialidad
• Ingeniería Sísmica y Gestión del Riesgo.
• Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia).
• Ingeniería Estructural.
• Ingeniería de Materiales de Construcción.
• Ingeniería Vial (Programa PITRA –
Ley 8114 y 8603).
• LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia
•LEY 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y Conservación de la Red Vial Costarricense
• LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios, evaluación de redes viales y puente especificación vial costarricense 1.0% Impuesto al combustible
Introducción
Uso de RAP en los últimos 5 años se ha incrementado
Limitado espacio en los rellenos
Cantidad limitada de materiales vírgenes
Aumento del precio del petróleo
IntroducciónUso de RAP expone a cambios en el diseño•Influencia de la rigidez del ligante RAP
• Uso de ligante menos rígido• Uso de un agente para reciclaje
Aditivo a base de aceites: Bioasfalto
Antecedentes
•Aditivo que no emite olor ni humo
•Proporciona mejores propiedades de compactación
•Aumento en el número de pasadas admisibles
BIO-ASFALTO
Antecedentes
•eEfectivo en el ablandamiento de ligantes oxidados del RAP
•Mejora en uno, dos o tres grados la temperatura alta del ligante (depende del caso)
•No se han realizado estudios que comparen las propiedades viscoelásticas y como se influencian por el daño por humedad
Diseño Experimental –Asphalt Research Consortium-
Módulo dinámico
E*
Con aditivo
0 Ciclos C- D15% RAP50% RAP
3 CiclosC - D15% RAP
50%RAP
Sin aditivo
0 Ciclos C - D
0% RAP 15% RAP50% RAP50% RAP con
ligante 200 – 300
100% RAP
3 Ciclos C - D
0% RAP 15% RAP50% RAP50% RAP con
ligante 200 – 300
Ensayo de Especímenes Restringidos por Esfuerzos
TSRSTCon aditivo
0 Ciclos C – D15% RAP 50% RAP
Sin aditivo
0 Ciclos C - D15% RAP 50% RAP
• Diseño Marshall
• Mezclas con aditivo tienen el mismo contenido de ligante que las control
• Ligante RAP extraído con centrifugado y recuperado con rotavapor
Diseño ExperimentalTramos con RAP en Manitoba (PTH8)
Carril con tránsito pesado
Nuevo: HMA/50% RAP 1ra capa
HMA/50% RAP 3ra capa
HMA/15% RAP 4ta capa
Nuevo: HMA/50% RAP 2da capa
3 km
HMA/15% RAP 3ra capa
3 km3 km
HMA/50% RAP 4ta capa
HMA/No RAP 3ra capa
HMA/No RAP 4ta capaHMA/50% RAP 4ta capa con cambio en PG
HMA/50% RAP 3ra capacon cambio en PG
1 - 3 km
Diagramas Cole-Cole
0 5,000 10,000 15,000 20,0000
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500Diagrama Cole-Cole, 0 Ciclos C-D L-0-150-0FT
L-15-150-0FTL-50-150-0FTL-50-200-0FTL-100-150-0FTHG-15-150-0FTHG-50-150-0FT
E', MPa
E",
MP
a
• Módulo de pérdida (E’’) para mezclas con aditivo significativamente mayor que para las que no tienen
• Es posible utilizar mezclas con altos porcentajes de RAP sin sacrificar desempeño
Curva Negra
• Respalda los resultados del diagrama de Cole-Cole
• Mezclas con RAP presentan mayores ángulos de fase que se debe al efecto de rigidización que confiere el ligante RAP
• Mezclas con aditivo ablandaron el ligante RAP disminuyendo los valores de los ángulos
0 5 10 15 20 25 30 35 40 4510
100
1,000
10,000
100,000 Curva negra, 0 Ciclos C-DL-0-150-0FTL-15-150-0FTL-50-150-0FTL-50-200-0FTL-100-150-0FTHG-15-150-0FT
Ángulo de fase, °
|E*|
, M
Pa
Curvas Maestras
1
10
100
1,000
10,000
1.E-07 1.E-05 1.E-03 1.E-01 1.E+01 1.E+03 1.E+05 1.E+07
Mod
ulus
at 7
0F,
ksi
Frequency, Hz
HG-L-50-150-0FT L-50-150-0FT
L-50-150-0FT Comparison
1
10
100
1,000
10,000
1.E-07 1.E-05 1.E-03 1.E-01 1.E+01 1.E+03 1.E+05 1.E+07
Mod
ulus
at 7
0F,
ksi
Frequency, Hz
HG-L-15-150-0FT L-15-150-0FT
L-15-150-0FT Comparison
50% RAP15% RAP
Módulo de almacenamiento (SMR) y
de perdida (LMR)
Sin aditivo RAP: ↓ SMR, ↓ LMR para 15% RAP y PG58-38
Con aditivo RAP: ↑ SMR ↑ LMR para 15% y 50% RAP, sin diferencia significativa
aditivo RAP puede ↑ resistencia al daño por humedad sin el uso de otro ligante mas blando
L-0-150 L-15-150 L-50-150 L-50-200 HG-15-150
HG-50-150
0
20
40
60
80
100
120
8389
67
90100 100
80 77
65
77
10195
SMRLMR
Tipo de mezcla
Mód
ulo
de A
lmacen
am
ien
to
y P
érd
ida (
SM
R y
LM
R)
%
Propiedades Termo-ViscoelásticasBajas temperaturas
TSRSTTransición vítrea
Iniciación de la grieta Fractura
Propiedades Térmicas Viscoelásticas
Bajas temperaturas
TSRST
• Agrietamiento térmico mayor conforme la cantidad de RAP aumenta
• El uso de aditivo reduce el agrietamiento térmico
Propiedades Térmicas Viscoelásticas
Bajas temperaturas
TSRST
• Propiedades mezcla para baja temperatura:• Adición de RAP
• Incremento de:• Esfuerzo de fractura• Módulo de iniciación del microagrietamiento
• Módulo de transición vítrea
• aditivo ablanda y reduce estos efectos
Y disminución de las temperaturas asociadas
