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MEZCLA ASFÁLTICA PERMEABLE COMO PARTE DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO A PARTIR DEL USO Y MODIFICACIÓN DE UNA MEZCLA
DRENANTE APLICADO A VÍAS RURALES
JESSICA BRIGETH MENESES ROA DIEGO ALBERTO PÁEZ BOCANEGRA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERIA CIVIL BOGOTÁ
2017
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MEZCLA ASFÁLTICA PERMEABLE COMO PARTE DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO A PARTIR DEL USO Y MODIFICACIÓN DE UNA MEZCLA
DRENANTE APLICADO A VÍAS RURALES
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil
Director del Proyecto: I.C. MSc HERNANDO VILLOTA POSSO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERIA CIVIL
BOGOTÁ 2017
3
AGRADECIMIENTOS
Al Ingeniero Hernando Villota, por su decidido compromiso con el presente trabajo
de investigación. Por orientar de manera clara y paciente el desarrollo técnico de
cada una de las etapas de la investigación.
Al Ingeniero Wilson Vásquez, por su orientación y colaboración en la ejecución y
desarrollo de gran parte de los ensayos de laboratorio que lograron ser realizadas
en los laboratorios de la facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas.
A nuestras familias por el soporte moral y apoyo incondicional durante toda la
etapa de formación profesional. Sin ellos, esto no habría sido posible.
4
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 10
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN .................................................................................... 11
1.1 DESCRIPCIÓN ......................................................................................................... 11
1.2 FORMULACIÓN ...................................................................................................... 11
1.3 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES ............................................................................. 12
1.3.1 Variables Dependientes: .................................................................................... 12
1.3.2 Variables Independientes: ............................................................................. 12
2. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 13
2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... 13
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................ 13
3. JUSTIFICACIÓN............................................................................................................... 14
4.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................. 16
4.2 MARCO CONTEXTUAL ............................................................................................ 23
4.3 MARCO LEGAL O NORMATIVO .............................................................................. 23
4.4 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL ............................................................................ 24
5. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN ........................................................................................ 30
5.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ........................................................................................ 30
5.1.1 Experimental .................................................................................................. 30
5.1.2 Cuantitativo .................................................................................................... 30
5.2 DISEÑO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN ................................................. 30
5.2.1.1 Fase 1. Recolección de materiales pétreos, cemento asfáltico y aditivo. 30
5
5.2.2 Fase 2. Caracterización de los materiales granulares ................................... 31
5.2.3 Fase 3. Dosificación de la mezcla asfáltica. ................................................... 35
5.2.4 Fase 4. Análisis de resultados ........................................................................ 37
5.3 POBLACIÓN Y MUESTRA ........................................................................................ 38
5.4 INSTRUMENTOS ..................................................................................................... 39
6. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS .................................................................................. 43
6.1 RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA MEZCLA
PERMEABLE DE ESTUDIO .................................................................................................. 43
6.1.1 Caracterización y granulometría de los agregados....................................... 43
6.1.2 Caracterización del Cemento Asfáltico ......................................................... 48
6.1.3 Caracterización del aditivo Zycotherm. ........................................................ 48
6.2 Diseños de mezcla permeable Patrón, con Granulometría Bailey y con Adición del
aditivo Zycotherm: ............................................................................................................ 49
6.2.2 Diseño Mezcla Permeable ............................................................................. 49
6.2.3 Tablas de resultados de las tres mezclas permeables: Mezcla patrón,
mezcla Bailey y mezcla zycotherm. .............................................................................. 54
6.3 Resultados ensayo de permeabilidad .................................................................... 56
7 ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................................. 58
7.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS ............................................................... 58
7.2 ANÁLISIS DE PORCENTAJE DE VACÍOS ....................................................................... 58
7.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ......................................................................................... 59
7.4 VALORES DE FLUJO .................................................................................................... 60
7.5 PERMEABILDIAD DE LA MEZCLA ............................................................................ 61
8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................ 64
6
8.1 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 64
8.2 RECOMENDACIONES .............................................................................................. 66
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 68
7
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Marco Legal o Normativo ......................................................................... 23
Tabla 2 Ensayos a Material Granular Fuente: (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015) .. 32
Tabla 3 Instrumentos Fuente: (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015) ....................... 39
Tabla 4 Tabla comparativa de resultados caracterización de agregados. Fuente:
Elaboración propia. ............................................................................................... 44
Tabla 5 Franja Granulométrica para mezcla drenante. Fuente: (INVIAS, 2013) ... 45
Tabla 6 Resultados granulometría y especificación. Fuente: Elaboración propia. 46
Tabla 7 Granulometría bailey y especificación INVIAS 453-13 .............................. 50
Tabla 8 Porcentaje de asfalto para cada variación. Fuente: Elaboración propia ... 52
Tabla 9 Porcentaje de vacíos. Fuente: Elaboración Propia ................................... 54
Tabla 10 Bulk. Fuente: Elaboración Propia ........................................................... 54
Tabla 11 Estabilidad de las mezclas. Fuente: Elaboración propia ........................ 55
Tabla 12 Flujo de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia .................................. 55
Tabla 13 Permeabilidad mezcla central. Fuente: Elaboración propia. ................... 56
Tabla 14 Permeabilidad mezcla Bailey. Fuente: Elaboración propia. .................... 57
Tabla 15 Permeabilidad mezcla zycotherm. Fuente: Elaboración propia. ............. 57
Tabla 16 Especificación Estabilidad y Flujo. Fuente: INVIAS 450 (2013) ............. 60
8
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Concreto Poroso. Fuente: (Laura Portugal, 2009) ............................ 20
Ilustración 2 Funcionamiento de un Concreto Poroso. Fuente: (Arango, 2015) .... 22
Ilustración 3 Resultados Granulometría Fuente: Elaboración propia .................... 46
Ilustración 4 Clasificación del agregado Fuente: Elaboración Propia. ................... 46
Ilustración 5 Curva granulométrica. Fuente: Elaboración propia. .......................... 47
Ilustración 6 Curva granulométrica Bailey. Fuente: Elaboración propia. ............... 51
Ilustración 7 Especímenes en horno. Fuente: Elaboración Propia ........................ 53
Ilustración 8 Retiro de baño de María ................................................................... 53
Ilustración 9 Porcentaje de Vacíos. Fuente: Elaboración Propia ........................... 58
Ilustración 10 Estabilidad de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia ................. 59
Ilustración 11 Flujo de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia .......................... 61
Ilustración 12 Permeabilidad de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia ........... 62
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RESUMEN EJECUTIVO
La presente investigación se desarrolla con el objetivo de diseñar y adaptar una
mezcla asfáltica permeable, de tal manera que pueda ser utilizada como parte de
la estructura del pavimento flexible. Para tal fin se toma como referencia la
normatividad actual vigente del Instituto Nacional de Vías (INVIAS) en su capítulo
cuatro, donde se analizan cuatro variables en el comportamiento de la misma, de
la siguiente manera: En cuanto a la capacidad de drenaje se evalúan las variables
de permeabilidad y relación de vacíos de acuerdo con las especificaciones
técnicas descritas en el artículo número 453-13, el cual reglamenta la elaboración
y compactación de las mezclas asfálticas drenantes. En cuanto a la capacidad de
resistencia y deformación plástica se evalúan las variables de estabilidad y flujo
según el artículo 450-13 el cual reglamenta las mezclas asfálticas en caliente de
gradación continua por el método Marshall.
El análisis de las cuatro variables mencionadas se llevará a cabo mediante una
investigación experimental desarrollada por dos estudiantes de la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas, por medio de la realización de ensayos de
laboratorio a materiales pétreos y briquetas que logren cumplir las
especificaciones técnicas para implementar las mezclas asfálticas permeables
diseñadas. Del éxito del diseño depende su implementación en la infraestructura
vial de Bogotá y posteriormente en Colombia, para dar solución a diferentes
patologías que se vienen presentando en el pavimento asfáltico debido a la
pérdida de humedad natural de la subrasante.
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INTRODUCCIÓN
En la presente investigación se pretende adaptar una mezcla asfáltica permeable,
de tal manera que pueda ser utilizada como parte de la estructura del pavimento
flexible ya que en la actualidad existen las mezclas asfálticas drenantes que son
utilizadas únicamente como tratamiento superficial, para la evacuación del agua
generada por la lluvia o escorrentía evitando el hidroplaneo de los automóviles y
se implementan en espacios sometidos a poco tráfico como parqueaderos,
parques o andenes, pero estas no cuentan con capacidad estructural, por lo que
surge la necesidad de crear una mezcla asfáltica permeable capaz de
proporcionar resistencia a la capa de rodadura y por lo tanto a la estructura de
pavimento flexible.
Adicionalmente, en los últimos años se han venido registrando altas temperaturas
debido al cambio climático y olas de calor presentes en ciertas temporadas del
año, provocando que las especies arbóreas adyacentes a algunos segmentos
viales, profundicen sus raíces en busca de agua, afectando la humedad natural de
la subrasante generando una contracción de los materiales limo-arcillosos allí
contenidos, causando el agrietamiento de la estructura de los pavimentos locales,
estos casos se han venido presentando en las vías rurales Bogotá – Chía, Bogotá
– Melgar, Bogotá – Anapoima, entre otras, de tal manera que este es un motivo
más para el desarrollo de la presente investigación adelantada por dos estudiantes
de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, para optar al título de
ingenieros civiles.
.
11
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 DESCRIPCIÓN
Según registros del IDEAM, en la ciudad de Bogotá la temperatura promedio es de
14 °C, pero debido al fenómeno del niño, en el mes de enero del año 2016, se
registró que este mes ha sido el más caluroso en los últimos 5 años, alcanzando
temperaturas de hasta 23 °C, adicionalmente, se han reducido las precipitaciones,
provocando que se declare alerta roja por riesgo de incendio.
Estos cambios han afectado notablemente las condiciones de los suelos ya que
están perdiendo su humedad y las especies arbóreas con el objetivo de sobrevivir
a dichos cambios climáticos extienden sus raíces a mayor profundad en busca de
agua, absorbiendo la humedad natural del suelo provocando contracciones en los
materiales limo-arcillosos. Esto se ve reflejado en las superficies de los
pavimentos al observar diferentes patologías en la carpeta asfáltica, tales como
agrietamientos, piel de cocodrilo, y ondulaciones.
Esta problemática se observa a lo largo de varios segmentos viales, ocasionando
deficiencia en la movilidad y haciendo día a día más notorio el deterioro de la
infraestructura vial.
1.2 FORMULACIÓN
¿Es viable la implementación de una mezcla asfáltica permeable que cumpla con
características estructurales, a partir de la modificación de una mezcla asfáltica
drenante convencional, para ser utilizada en la capa de rodadura de pavimentos
flexibles para vías rurales?
12
1.3 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
1.3.1 Variables Dependientes:
Las variables dependientes para la presente investigación corresponden a dos
aspectos que no se encuentran considerados en la INV-453-13, los cuales son el
comportamiento mecánico y desgaste de la mezcla asfáltica drenante para que
estas hagan parte de la estructura de un pavimento flexible. Para determinarlo se
realizan los ensayos de cántabro y Marshall.
1.3.2 Variables Independientes:
Caracterización de los agregados pétreos, propiedades del asfalto Tipo II A y del
aditivo Zycotherm.
13
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar la posibilidad de adaptar una mezcla asfáltica permeable como parte de la
estructura del pavimento flexible, mediante ensayos experimentales, para
mejorar su resistencia, sin afectar sus propiedades de permeabilidad de
acuerdo con el capítulo 4 de la norma INV- 453–13 y la norma INV. E450-
13.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar ensayos de caracterización a los agregados e identificar si
cumplen con las especificaciones técnicas descritas en la norma INVIAS
Artículo 453-13, para ser utilizados en la elaboración de mezclas
asfálticas drenantes.
Establecer el contenido óptimo de asfalto y la dosificación apropiada que
permita cumplir con los parámetros fijados por la normatividad aplicable
para mezclas asfálticas drenantes.
Elaborar una muestra asfáltica drenante de control, que se ajunte a las
especificaciones técnicas requeridas para ser utilizada en la
comparación para dos tipos de mezclas modificadas: configuración en la
granulometría mediante el método bailey y adición de un aditivo
zycotherm.
Determinar una configuración a la granulometría utilizando el método
bailey, de tal manera que logre proporcionar acomodación entre
partículas otorgando mayor estabilidad a las muestras diseñadas sin
perder su capacidad de drenaje.
Realizar ensayos de permeabilidad a las mezclas drenantes diseñadas
en cada una de sus modificaciones, verificando la capacidad de drenaje
de las mismas, de tal manera que cumplan con lo dispuesto en la norma
INVIAS Artículo 453-13.
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Ejecutar ensayos de estabilidad, flujo y desgaste a las mezclas
diseñadas, determinando si pueden ser usadas en vías rurales.
3. JUSTIFICACIÓN
La necesidad de vincular nuevas alternativas de progreso y desarrollo tecnológico
en los mecanismos con los que se adelantan los trabajos de la red vial en
Colombia es inminente; motivación por la cual se adelanta la presente
investigación, permitiendo el análisis del comportamiento de las mezclas asfálticas
permeables que darían solución a la problemática descrita anteriormente en el
país.
Es de gran importancia mitigar los problemas de averías en los pavimentos rurales
ya que la mejoría de las vías representa desarrollo para una ciudad y la nación.
Con la presente investigación se pretende contribuir al mejoramiento de la
infraestructura de las vías rurales de Bogotá, mediante la implementación de una
mezcla asfáltica permeable que permita el paso de agua hacia la subrasante para
que esta recupere su humedad natural y de esta manera evitar diferentes
patologías en la carpeta asfáltica.
El uso de una mezcla asfáltica permeable se propone en lugar de implementar un
concreto poroso para drenaje de pavimentos, ya que las propiedades de confort
que ofrece una superficie terminada en asfalto son superiores las que proporciona
una superficie en concreto hidráulico, sin mencionar que los costos son superiores
y que el nivel de dificultad en el proceso constructivo de lozas en concreto poroso
es mayor. Por esta razón se hace necesaria la investigación para crear una
mezcla asfáltica permeable que cumpla con las propiedades de resistencia de una
mezcla densa en caliente y que además posea las propiedades de permeabilidad
de una mezcla drenante.
15
16
4. MARCO DE REFERENCIA
4.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
A continuación se presentan algunas referencias a documentos que han
contribuido con el tema de las mezclas porosas para el drenaje de pavimentos,
que principalmente son usadas para mitigar el fenómeno de hidroplaneo pero que
no son consideradas como capa estructural dentro de la estructura del pavimento.
Los pavimentos convencionales son diseñados soportar el paso de una cantidad
“X” de ejes equivalentes a vehículo de diseño para un periodo de diseño de “Y”
años. Por lo general, estos pavimentos se constituyen una o más capas de
material de pavimento compactado y sellado haciéndolo impermeable. Un aspecto
integral de diseño de pavimento convencional consiste en impedir la entrada de
agua en el suelo, a través del sello o las juntas de pavimentación, para proteger la
integridad de la capa base y sub-base (Lucke, Beecham, Boogaard, & Myers,
2013)
Los pavimentos son una parte esencial del desarrollo urbano, sin embargo son los
generadores de los excesos de caudal debido a su capa impermeable, que
normalmente vienen contaminados con metales pesados e hidrocarburos. Estos
excesos de caudal y de contaminantes se pueden evidenciar con mayor impacto,
aguas abajo o en ecosistemas naturales ya que se recibe la mayor cantidad de
agua y las propiedades que presenta (Lucke, Beecham, Boogaard, & Myers,
2013). Debido a esta acumulación de aguas contaminadas se debe buscar
técnicas alternativas al drenaje que logren filtrar y evitar la acumulación de aguas
sobre las calzadas de las vías.
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Uno de los sistemas de drenaje alternativos son los pavimentos porosos, los
cuales son básicamente una mezcla de agregados gruesos uniformemente
gradados, con muy bajo contenido de arena y un cementante, que puede ser una
mezcla bituminosa o cemento portland, logrando un porcentaje de vacíos entre
15% y 20% (Reyes & Torres, 2002). Los pavimentos permeables se dividen
principalmente en dos tipos: Pavimentos con revestimiento drenante y pavimentos
con revestimiento impermeable. Estos dos tipos de pavimentos porosos pueden
ser de evacuación distribuida (pavimentos drenantes de infiltración) y/o de
evacuación localizada (pavimentos drenantes de retención) (Azzout, Barraud,
Cres, & Alfakih, 1994).
Estos son una técnica de infiltración soportada por un material con alto contenido
de agregados gruesos los cuales proporcionan una mayor porosidad (Torres,
Ortega, & Daza, 2011). Lo anterior permite que la escorrentía de agua lluvia se
infiltre en la tierra a través de una superficie permeable de pavimento o de otro tipo
de superficie permeable (EPA, 1999).
Esta alternativa ha traído beneficios y resultados exitosos en cuanto al manejo de
aguas lluvias, ya que es posible reducir gastos en obras de drenaje y aumentar la
seguridad de los vehículos en circulación, proporcionando tiempos de
concentración más elevados que los pavimentos convencionales (Gómez
González, Rodríguez Benavides, & Torres, 2010). Por otro lado, estos ayudan a
reducir significativamente la cantidad y la calidad del agua superficial (Torres,
Ortega, & Daza, 2011), además de ayudar a mitigar los aumentos de temperatura
y de ahorrar agua mediante el reciclaje de esta (Miklas Scholz, 2006).
Las mezclas asfálticas drenantes son aquellas mezclas asfálticas cuyo porcentaje
de vacíos es lo suficientemente alto para permitir que a través de ellas se filtre el
18
agua con rapidez y pueda ser evacuada hacia las bermas, cunetas u otros
elementos de drenaje, evitando así su permanencia en la superficie de la vía (capa
de rodadura), incluso bajo precipitaciones intensas y prolongadas (Perez Cely &
Juyar Mora, 1998).
En cuanto a las investigaciones realizadas, para que una mezcla asfáltica pueda
ser considerada como drenante, esta debe tener un contenido inicial de vacíos del
16%, el cual permite una permeabilidad adecuada en este tipo de mezclas. Para
que la capacidad de drenaje mantenga durante un periodo de tiempo razonable,
lo aconsejable es partir de una mayor relación de vacíos de la mezcla con el fin de
aumentar la permeabilidad.
Las mezclas drenantes pueden construirse tanto en caliente como en frío,
empleando como ligantes betunes puros o las emulsiones asfálticas, modificadas
o no. De hecho, las mezclas en frio fabricadas tradicionalmente en España, con un
contenido nulo o casi nulo de arena, son drenantes en sentido estricto con
porcentajes de vacíos presentes en la mezcla asfáltica del orden del 25%, sin
embargo, la técnica de las mezclas drenantes ha adquirido un auge espectacular
en los últimos años debido al avance de sistemas de diseño e instalación en obra
como mezcla bituminosa en caliente (Perez Cely & Juyar Mora, 1998).
Adicional a lo anterior, en cuanto a mezclas porosas, tenemos el caso particular de
los concretos porosos para el drenaje de pavimentos, que de acuerdo con el ACI-
522R, el concreto permeable es un material de estructura abierta con revenimiento
cero, compuesto por cemento Portland, agregado grueso, poco o nada de finos,
aditivos y agua. La combinación de estos ingredientes produce un material
endurecido con poros interconectados, cuyo tamaño varía de 2 a 8 mm lo que
permite el paso de agua. El contenido de vacíos puede variar de un 18 a un 35 por
19
ciento, con resistencias a compresión típicas de 2.8 a 28 MPa. Su velocidad de
drenaje depende del tamaño del agregado y de la densidad de la mezcla, pero
generalmente varía en el rango de 81 a 730 L/min/m2.
En general, como ya se ha comentado, se emplean los mismos materiales que en
el concreto convencional; es decir, materiales cementantes, agregados grueso y
fino, aditivo y agua. Sin embargo, el agregado fino está limitado a pequeñas
cantidades o se elimina de la composición de la mezcla. Si bien, al añadir
agregado fino se incrementa la resistencia puede reducir el contenido de vacíos y
por lo tanto la permeabilidad del concreto, la cual es la principal característica de
estos concretos. (Aire, 2010)
Las mezclas drenantes tanto en concreto poroso como en asfalto, han tenido una
gran acogida en países desarrollados por sus principales ventajas de mantener
seca la superficie que está en contacto con los neumáticos de los vehículos. Se
obtiene una mayor resistencia al deslizamiento bajo la lluvia y se elimina o reduce
el fenómeno de hidroplaneo (aquaplaning): al presentarse el fenómeno de
hidroplaneo se produce una pérdida total del control sobre la dirección del
vehículo, al existir una película de agua entre los neumáticos y la capa de
rodadura. La capacidad de la mezcla para mantener el pavimento libre de agua
depende de su capacidad permeable y su espesor.
20
Ilustración 1 Concreto Poroso. Fuente: (Laura Portugal, 2009)
Adicionalmente, las mezclas drenantes producen una mejora en la macrotextura
del pavimento y así mismo en la adherencia entre el neumático y la carpeta de
rodadura.
En general, los pavimentos porosos pueden ser utilizados en los
estacionamientos, carreteras y otras áreas pavimentadas; son particularmente
útiles para las calles y calzadas de zonas residenciales y en áreas de
estacionamiento en áreas comerciales; no es efectivo en las áreas que reciben
escorrentía con altas cantidades de sedimentos debido a la tendencia de los poros
a obstruirse (Miklas Scholz, 2006)
Mientras que hay muchos materiales diferentes disponibles comercialmente, los
pavimentos permeables se pueden dividir en tres tipos básicos: asfalto poroso
bituminoso, concreto permeable, y pavimento de mortero permeable entrelazado.
Estos tipos de pavimentos se pueden clasificar como pavimentos porosos o
pavimentos permeables. Aunque la función de ambos tipos de pavimentos sea
alcanzar los mismos beneficios, difieren considerablemente en su forma de operar
y en su apariencia. (Miklas Scholz, 2006)
El principio general del sistema de pavimento permeable es simplemente para
recoger, tratar e infiltrar libremente cualquier escorrentía superficial para apoyar la
21
recarga de las aguas subterráneas. Tienen muchos beneficios potenciales, tales
como la reducción de la escorrentía, la recarga de las aguas subterráneas, el
ahorro de agua mediante el reciclaje y la prevención de la contaminación. Por otro
lado, los pavimentos porosos han sido desarrollados para reducir las tasas de
escorrentía y crecientes volúmenes de agua de lluvia recogida en las zonas
urbanizadas. Estos pavimentos deben cumplir con las demandas de agua de
eventos pico mientras proporcionan una superficie resistente para ser utilizado en
zonas urbanas (Miklas Scholz, 2006).
Las principales aplicaciones de los pavimentos porosos son las siguientes:
• Acceso vehicular: accesos residenciales, servicios y caminos
de acceso, cunetas, cruces y sendas de fuego.
• Estabilización de taludes y control de erosiones.
• Campos deportivos.
• Parqueaderos.
• Accesos peatonales.
• Senderos de bicicletas y ecuestres.
El uso de las mezclas drenantes en Chile tuvo su inicio el año 1996 cuando la
Unidad de Carreteras de la División El Teniente de Codelco Chile construyó un
tramo experimental de aproximadamente 1.500 [m2] (Campos Canessa, 2008)
Esta carpeta poseía 4 [cm] y fue confeccionada con cemento asfáltico modificado,
y se instaló sobre una capa de graduación densa nivelante y con un bombeo de
1,0%. Durante su vida útil, este tramo se comportó de muy buena forma en
términos funcionales y estructurales, por lo que se siguió experimentando con
estas mezclas y el año 2000 se realizó un tramo de 10.000 [m2], donde esta vez la
capa drenante aplicada fue de 5 [cm] de espesor y construida sobre un pavimento
22
existente, el cual fue tratado previamente por una capa de lechada asfáltica.
(Campos Canessa, 2008)
La Dirección de Vialidad, teniendo en cuenta los resultados de los tramos
mencionados previamente (tanto en el ámbito de su aplicación como su
comportamiento en servicio), decidió realizar más tramos experimentales con el
propósito de evaluar el comportamiento en distintas condiciones geográficas.
El año 1999 se introducen en los contratos de repavimentación de la Ruta S-20 y
207, ubicados en la Región de la Araucanía y Región de Los Ríos
respectivamente, donde se destinaron tramos con carpeta drenante, además de
un pequeño tramo de 300 [m] de longitud en Concón, Ruta 60-CH. Este último
desapareció debido a un nuevo proyecto que funcionará en poco tiempo en dicha
zona. (Campos Canessa, 2008)
Ilustración 2 Funcionamiento de un Concreto Poroso. Fuente: (Arango, 2015)
23
4.2 MARCO CONTEXTUAL
Este proyecto se desarrolló por el grupo de estudiantes de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas en su programa de formación de pregrado de Ingeniería
Civil, mediante la implementación de ensayos realizados en las instalaciones del
laboratorio de la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital y en préstamo,
colaboración, orientación y asistencia durante la realización de ensayos de
laboratorio de las instalaciones del laboratorio Concrescol y su personal.
4.3 MARCO LEGAL O NORMATIVO
Todos los ensayos requeridos en la investigación se realizaron de acuerdo a la
Normatividad Colombiana del Instituto Nacional de Vías INVIAS, como se muestra
en la siguiente tabla.
Tabla 1 Marco Legal o Normativo
MA
TE
RIA
L P
ÉT
RE
O
I.N.V. E-218 "Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños
menores de 37.5 mm (1 1/2") por medio de la máquina de los Ángeles"
I.N.V. E-238 “Determinación de la resistencia del agregado grueso al
desgaste por abrasión utilizando el aparato micro-deval”
I.N.V. E-224 “Evaluación de la resistencia mecánica de los agregados
gruesos por el método de 10% de finos”
I.N.V. E-220 “Sanidad de los agregados frente a la acción de las
soluciones de sulfato de sodio o de magnesio”
I.N.V. E-237 “Determinación de la limpieza superficial
de las partículas de agregado grueso”
I.N.V. E-133 “Equivalente de arena de suelos y agregados finos”
I.N.V. E-235 “Valor de azul de metileno en agregados finos y en
llenantes minerales”
I.N.V. E-240 “Método para determinar partículas planas, alargadas o
planas y alargadas en agregados gruesos”
I.N.V. E-227 “Porcentaje de caras fracturadas en los agregados”
I.N.V. E-757 “Efecto del agua sobre mezclas asfálticas sueltas (método
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4.4 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
A continuación se presentan los conceptos teóricos fundamentales requeridos
para la comprensión de del contexto temático de la investigación. Los conceptos
presentados fueron extraídos de la investigación que constituye el principal
antecedente que dio origen al presente proyecto de investigación. Estos conceptos
serán utilizados durante el desarrollo del proyecto, los cuales sirven como guía
para el buen entendimiento del mismo:
Adherencia: Es la resistencia del asfalto a despegarse del agregado pétreo, se
consigue cuando el agregado se encuentra impregnado del material asfaltico, para
lo cual debe existir una correlación que permite la unión entre los materiales que
participan en la adherencia. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Agregados: Son materiales granulares sólidos inertes que se emplean en los
firmes de las carreteras con o sin adición de elementos activos y con
rápido de campo)”
I.N.V. E-774 “ adhesividad de los ligantes bituminosos a los agregados
finos (Método Riedel-Weber)”
ME
ZC
LA
AS
FÁ
LT
ICA
I.N.V. E-748 "Estabilidad y Flujo de mezclas asfálticas en caliente
empleando el equipo Marshall"
I.N.V. E-734 "Gravedad específica Bulk y densidad de mezclas asfálticas
compactadas absorbentes empleando especímenes recubiertos con una
película de parafina"
INV E‐736 “Porcentaje de vacíos de aire en mezclas asfálticas
compactadas densas y abiertas”
INV E‐760 “Caracterización de las mezclas bituminosas abiertas por
medio del ensayo cántabro de pérdida por desgaste”
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granulometrías adecuadas; se utilizan para la fabricación de productos artificiales
resistentes, mediante su mezcla con materiales aglomerantes de activación
hidráulica (cementos, cales, etc.) o con ligante asfálticos. (Trujillo, Valero, &
Lozano, 2015)
Agregado Grueso: Deberá proceder de la trituración y clasificación de roca y/o
grava; sus fragmentos deberán ser limpios, resistentes y durables, sin exceso de
partículas planas, alargadas, blandas o desintegrables. Estará exento de polvo,
tierra terrones de arcilla u otras sustancias objetables que puedan impedir la
adhesión completa del asfalto. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Agregado Fino: Estará constituido por arena de trituración o una mezcla de ella
con arena natural. Los granos del agregado fino deberán ser duros, limpios y de
superficie rugosa y angular. El material deberá estar libre de cualquier sustancia
que impida la adhesión del asfalto. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Asfalto: Es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de
resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas permanentes,
se usa como aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras
o autopistas. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de
bitumen. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Densidad: Se realiza esta determinación para comprobar el grado de
compactación en rellenos compactados artificialmente. Es muy útil en el caso de
suelos sin cohesión (gravas y arenas), los cuales, por lo general no permiten
obtener muestras inalteradas, y por medio de la densidad in situ se puede
26
reproducir el suelo natural en la densidad natural a partir de una muestra alterada.
(Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Densidad Bulk: Es la masa de la mezcla asfáltica por metro cubico del material a
una determinada temperatura, generalmente a 25° C. Durabilidad: Es la forma de
cuantificar la capacidad de la mezcla asfáltica a soportar la degradación y
envejecimiento del que es víctima producto del intemperismo y las cargas a las
que se les somete por tráfico. Lo ideal es que las mezclas asfálticas posean una
durabilidad mayor o mínimo igual al periodo de diseño sin sufrir patologías
tempranas. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Ensayo Marshall: Es un método ideado para dosificar las mezclas asfálticas
empleando asfaltos sólidos y material granular que no supere un tamaño máximo
de 2.54 cm. Mediante la prueba, se obtiene la cantidad apropiada de asfalto para
poder garantizar la suficiente Estabilidad y así mismo las exigencias del servicio
sin desplazamientos o distorsiones, un buen recubrimiento de partículas para
obtener un pavimento durable incluyendo el factor de la compactación.
El propósito del método Marshall es determinar el contenido óptimo de asfalto para
una combinación específica en agregados. El método también provee información
sobre propiedades de la mezcla asfáltica en caliente, y establece densidades y
contenidos óptimos de vacío que deben ser cumplidos durante la construcción del
pavimento. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Estabilidad: Es la capacidad para resistir la deformación bajo las cargas del
tránsito. Un pavimento inestable presenta ahuellamientos, corrugaciones y otras
señas que indican cambios en la mezcla. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
27
La Estabilidad del espécimen de prueba es la máxima resistencia en N (lb) que un
espécimen estándar desarrollará a 60ºC cuando es ensayado. El valor de Flujo es
el movimiento total o deformación, en unidades de 0.25 mm (1/100”) que ocurre en
el espécimen entre estar sin carga y el punto máximo de carga durante la prueba
de Estabilidad. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Flujo: Deformación total en el espécimen en la determinación de la Estabilidad
(0.01 pulgadas). (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Granulometría: Este ensayo tiene por objeto determinar la granulometría de los
áridos de hasta 90 mm mediante su división y separación con una serie de
tamices en fracciones granulométricas de tamaño decreciente. (Trujillo, Valero, &
Lozano, 2015)
La norma se refiere a la determinación cuantitativa de la distribución de los
tamaños de las partículas mayores de 75 μm, retenidas en el tamiz No. 200, se
determina por tamizado, mientras que la distribución de los tamaños de partículas
menores de 75 μm, se determina por un proceso de sedimentación empleando un
hidrómetro. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Tamizado: Es un método físico para separar mezclas, el cual consiste en hacer
pasar una mezcla de partículas de diferentes tamaños por un tamiz, Las partículas
de menor tamaño pasan por los poros del tamiz atravesándolo y las grandes
quedan retenidas por el mismo. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
28
Llenante Mineral: Podrá provenir de los procesos de trituración y clasificación de
los agregados pétreos o podrá ser de aporte como producto comercial,
generalmente cal hidratada o cemento hidráulico. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Mezcla Densa en Caliente: Consiste en la combinación uniforme de agregados
gruesos triturados, finos y mineral con cemento asfáltico, en una planta
especializada, mediante métodos de control que permiten asegurar la correcta
dosificación de los componentes, o en laboratorio para determinar sus
características. (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
Mezclas Asfálticas Modificadas: Es la adición de polímeros a las mezclas
asfálticas convencionales con el fin de mejorar sus características mecánicas, es
decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatológicos y del tránsito.
Porcentaje de Vacíos: es el porcentaje de bolas de Aire que se encuentra entre las
partículas de agregados cubiertos con asfalto, en una mezcla asfáltica
compactada (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015).
Mezclas Asfálticas Drenantes: son aquellas mezclas asfálticas cuyo porcentaje
de vacíos es lo suficientemente alto para permitir que a través de ellas se filtre el
agua con rapidez y pueda ser evacuada hacia las bermas, cunetas u otros
elementos de drenaje, evitando así su permanencia en la superficie de la vía (capa
de rodadura), incluso bajo precipitaciones intensas y prolongadas (Perez Cely &
Juyar Mora, 1998).
Pavimentos permeables: Los pavimentos permeables nacen como una forma
alternativa de mitigación de la escorrentía superficial y los caudales pico
(generadores de inundaciones), en las zonas urbanizadas en las cuales la cuenca
29
ha perdido su permeabilidad. El objetivo de estos sistemas es generar zonas
donde el agua se infiltre o se almacene amortiguando la cantidad de agua lluvia
precipitada y aumentando los tiempos de concentración de la misma. Se
recomienda su uso en zonas de baja pendiente, con poco tráfico tales como
estacionamientos, vías con tráfico ligero u ocasional, y andenes, entre otros, en
los que su nivel freático se encuentre muy por debajo del fondo de la zona de
almacenamiento para que este no interfiera ni disminuya el volumen de acopio
(Legret et al., 1999; EPA, 1999).
30
5. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN
5.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
5.1.1 Experimental
Dentro de la investigación, se van a desarrollar ensayos para determinar las
características mecánicas y físicas de una mezcla drenante convencional para
posteriormente diseñar dos tipos de modificaciones a la misma, una mezcla
modificadas con aditivo Zycotherm y con la otra con granulometría Bailey, para
obtener así, una mezcla permeable resistente y con propiedades drenantes.
5.1.2 Cuantitativo
El enfoque de nuestra investigación será cuantitativo porque se van a calcular
numéricamente los valores con los ensayos planteados y que a su vez servirán de
información base para el análisis de datos, conclusiones y recomendaciones.
5.2 DISEÑO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN
El diseño metodológico se encuentra comprendido por 4 fases correspondientes a
recolección de materias primas, caracterización de materiales granulares,
dosificación de la mezcla asfáltica, ejecución de ensayos y análisis de resultados;
las cuales se llevaron a cabo según las normas INV-2013, dando cumplimiento a
cada una de las especificaciones técnicas requeridas.
5.2.1.1 Fase 1. Recolección de materiales pétreos, cemento asfáltico y
aditivo.
5.2.1.2 Material pétreo: El material pétreo a utilizar debe contar con las
especificaciones descritas en la norma INVIAS artículo 453-13 en su
numeral 453.2 de tal manera que su caracterización y granulometría se
ajusten a los requisitos mencionados allí, para proceder a la elaboración
de las mezclas asfálticas permeables.
31
5.2.1.3 Cemento asfáltico: El material bituminoso para elaborar la mezcla
drenante será cemento asfáltico modificado con polímeros, que
corresponda a los tipos I o II del Artículo 414 (INVIAS, 2013), cuya
caracterización debe contar con resultados en ensayos de penetración,
punto de ablandamiento, ductilidad y peso específico.
5.2.1.4 Aditivo:
5.2.2 Fase 2. Caracterización de los materiales granulares
5.2.2.1 Material Granular:
Se realizó la caracterización de los materiales pétreos en cuanto a los ensayos de
dureza, durabilidad, limpieza de agregados, degradación por abrasión, geometría
de partículas para los agregados gruesos y finos y Adhesividad, de acuerdo a la
normatividad vigente.
32
Tabla 2 Ensayos a Material Granular Fuente: (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
33
34
35
5.2.3 Fase 3. Dosificación de la mezcla asfáltica.
5.2.3.1 Temperatura de mezclado y compactación:
Teniendo en cuenta el rango de viscosidad establecido en las especificaciones
técnicas, la temperatura para mezclado de cemento asfáltico y agregados será
entre el rango de 160-169ºC, y la temperatura de compactación de briquetas
Marshall será de 144-150ºC.
5.2.3.2 Diseño de la mezcla asfáltica drenante: Diseño Marshall y Cántabro
Se utilizó el proceso estipulado por el método Marshall, definido de acuerdo a la
norma I.N.V.E-748/13 y el método Cántabro de la norma INVIAS 760/13, para
establecer el contenido óptimo de asfalto y la dosificación apropiada que permita
36
cumplir con todos los parámetros fijados por la normatividad aplicable para cada
tipo de mezcla.
La preparación de las briquetas se realizó en el laboratorio conforme a lo indicado
en la norma INV E-748/13 y 760/13.
La norma desgaste por Cántabro INVIAS 760/13 describe el procedimiento que se
debe seguir para la determinación del valor de la pérdida por desgaste de las
mezclas asfálticas empleando la máquina de Los Ángeles.
El procedimiento se aplica a las mezclas asfálticas fabricadas en caliente de
granulometría abierta, como mezclas drenantes, mezclas gruesas cuyo tamaño
máximo sea inferior a 25 mm.
El ensayo permite valorar directamente la cohesión, trabazón, así como la
resistencia a la disgregación de la mezcla, ante los efectos abrasivos y de succión
originados por el tráfico.
Se prepararon cuatro juegos de briquetas para cuatro diferentes contenidos de
cemento asfáltico, los cuales se sometieron a ensayo de acuerdo a las normas
INVIAS, encontrando un conjunto de resultados los cuales muestran valores
definidos y representativos estadísticamente; además, con base en la fórmula de
trabajo y los porcentajes retenidos, se procedió a definir las cantidades exactas de
cada uno de los materiales necesarios para producir 1050 gr. de mezcla asfáltica
por briqueta elaborada.
Se aplicó una energía de compactación de 50 golpes por cara, teniendo en cuenta
las especificaciones del método Marshall y el método cántabro INVIAS 760/13,
temperaturas y demás parámetros del ensayo.
La mezcla fue elaborada para una categoría de tráfico NT3.
Los incrementos en los porcentajes de asfalto se realizaron de 0,5%, de
acuerdo a la especificación con un valor mínimo fue de 4,5% hasta llegar a
6,0%.
37
Se realizaron las curvas de variación de asfalto requeridas por el método Marshall
y el método Cántabro, escogiendo el contenido de asfalto de manera que la
mezcla cumpla con los parámetros establecidos en la especificación IINVIAS
ARTICULO 453-13.
Con el análisis de los datos arrojados en los ensayos a las briquetas, se determinó
el porcentaje de cemento asfáltico óptimo, el cual cumple con todos los
requerimientos exigidos por la especificación INVIAS.
5.2.4 Fase 4. Análisis de resultados
Los resultados obtenidos de los ensayos de caracterización de los agregados, y a
la mezcla asfáltica se registraron en tablas en las cuales se puede verificar el
cumplimiento de las especificaciones técnicas INVIAS vigentes requeridas.
Para proceder con el análisis de los resultados obtenidos se toma como referencia
la muestra de control para desarrollar comparaciones con los dos tipos de
modificaciones que se llevaron a cabo, la primera es una modificación a la
granulometría mediante la implementación del método Bailey, y la segunda es una
modificación a la mezcla con la adición del aditivo zycotherm.
En esta fase se consultara la bibliografía existente para la interpretación de los
resultados que arrojen las pruebas de laboratorio con respecto a las variables
estudiadas, por lo que se compararan los resultados obtenidos de las dos mezclas
modificadas, con los obtenidos en la muestra control y de esta manera sacar
conclusiones y recomendaciones.
38
5.3 POBLACIÓN Y MUESTRA
POBLACIÓN: En total se realizaron 36 Probetas, una muestra corresponde a 3
especímenes, por cada grupo de mezcla permeable se elaboraron 4 muestras,
variando el porcentaje de asfalto para encontrar el óptimo, son 3 tipos de mezclas
permeables, el primero es la muestra de control que se elaboró centralizando la
granulometría de acuerdo con el capítulo 4 de la norma INV- 453–13, para el
segundo grupo se utilizó el método Bailey; el cual, hace una configuración a la
granulometría de tal manera que se puedan obtener mejores resultados a favor
de la estabilidad de la muestra, el tercer grupo fue elaborado con aditivo zicotherm
el cual en sus especificaciones técnicas, entre otras, dice aumentar en un 30% la
estabilidad Marshall.
39
5.4 INSTRUMENTOS
Tabla 3 Instrumentos Fuente: (Trujillo, Valero, & Lozano, 2015)
40
41
42
43
6. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
6.1 RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN DE LOS COMPONENTES DE
LA MEZCLA PERMEABLE DE ESTUDIO
Los criterios contemplados en la especificación para el diseño de una mezcla
asfáltica permeable, hacen referencia a la calidad y propiedades de los agregados,
propiedades del cemento asfáltico, composición de la mezcla y el comportamiento
drenante de la misma, colocada y compactada bajo las cargas de servicio.
6.1.1 Caracterización y granulometría de los agregados
Para la obtención del diseño Marshall, se clasificaron dos materiales mediante la
curva granulométrica, grava y arena provenientes del rio Coello en el Tolima.
6.1.1.1 Requisitos generales de caracterización
Respecto a la caracterización de los agregados, se llevó a cabo según la tabla
453–1 de la INV 453-13, donde se relacionan los requisitos de los agregados para
mezcla drenante, cuya especificación técnica está dada para los niveles de
transito NT2 Y NT3. Dicha caracterización se determinó a partir de la ejecución de
los siguientes ensayos:
Desgaste máquina de los ángeles, Norma INV E-218,
Resistencia por abrasión al degaste por medio del equipo de Micro-deval
Norma INV E-238,
Resistencia mecánica por medio del 10% de finos Norma INV E-224,
Pérdidas en ensayo de solidez en sulfato de sodio, agregados fino y grueso
Norma INV E-220,
Equivalente de arena, Norma INV E-133,
Valor de azul de metileno, Norma INV E-235,
Partículas planas y alargadas, relación 5:1, Norma INV E-240,
44
Limpieza superficial de las partículas de agregado grueso, I.N.V. E–237,
Caras fracturadas, Norma INV E-227, y
Angularidad de la fracción fina, método A, Norma E-239.
A continuación se relaciona una tabla donde se muestra la especificación
requerida y los resultados obtenidos en la presente investigación.
Tabla 4 Tabla comparativa de resultados caracterización de agregados. Fuente: Elaboración propia.
ENSAYO NORMA PARÁMETRO
ESPECIFICACIÓN RESULTADO
CRITERIO DE ACEPTACIÓN
AGREGADO GRUESO
Desgaste en la máquina de los ángeles en seco
500 Rev. I.N.V.E-218-13 ≤25% 25% CUMPLE
Micro Deval I.N.V.E-238-13 ≤20% 11% CUMPLE
10% Finos (valor en seco) (Relación húmedo/seco)
I.N.V.E-224-13 >110 KN
>75% 229.06KN
89 % CUMPLE CUMPLE
Solidez en sulfato de sodio
I.N.V.E-220-13 <18% 10,1% CUMPLE
Partículas fracturadas mecánicamente a 1/2
caras I.N.V.E-227-13 >100% 99% NO CUMPLE
Partículas planas y alargadas en agregados
gruesos. I.N.V.E-240-13 <10% 2,9% CUMPLE
Limpieza superficial de las partículas de
agregado grueso I.N.V. E–237-13 ≤0,5% 0,36 CUMPLE
AGREGADO FINO
Solidez en sulfato de magnesio
I.N.V.E-220-13 <18 11,7% CUMPLE
Índice de plasticidad % I.N.V.E-126-13 NP-NL NP-NL
Equivalente de arena I.N.V.E-133-13 >50% 63% CUMPLE
Azul de metileno I.N.V.E-235-13 <10 3,3 CUMPLE
LLENANTE EN TOLUENO
Peso unitario aparente, determinado por el
ensayo de sedimentación en tolueno, g/cm³
I.N.V.E-225-13 0,5-0,8 0,71 CUMPLE
Vacíos del llenante seco compactado INV E-229/13 >35% 40 CUMPLE
45
Como se puede apreciar, en cuanto a la caracterización de los agregados y lo
requerido por la Norma INVIAS-13, el único factor desfavorable para la
continuación de la investigación, es el porcentaje de caras fracturadas de los
agregados, cuyo ensayo de laboratorio, arrojo que el 99% del material granular
presenta caras fracturadas y la especificación requiere de un 100%. Dado que la
diferencia de porcentajes es mínima y que los recursos suministrados para la
presente investigación no son suficientes para realizar un cambio en el material
granular por tan insignificante valor, esta diferencia de porcentaje será
despreciable dentro del desarrollo del proyecto.
Finalmente, los agregados propuestos cumplieron con los requisitos de calidad
referidos a: Dureza, Limpieza, Durabilidad, Peso Unitario y Forma. El resultado de
los ensayos que evalúa cada una de las propiedades enunciadas se presenta de
manera detallada en los anexos del documento.
6.1.1.2 Granulometría
Para la selección de una curva granulométrica se utiliza una Figura
semilogarítmica donde las ordenadas representan el porcentaje de material que
pasa cierto tamiz y las abscisas indican las aberturas de las mallas en mm en
escala logarítmica. Para el caso de una mezcla drenante, se requieren los
siguientes intervalos:
Los resultados y curva granulométrica obtenidos en laboratorio con respecto a la
granulometría del material se relacionan a continuación:
Tabla 5 Franja Granulométrica para mezcla drenante. Fuente: (INVIAS, 2013)
46
Ilustración 3 Resultados Granulometría Fuente: Elaboración propia
Ilustración 4 Clasificación del agregado Fuente: Elaboración Propia.
Tabla 6 Resultados granulometría y especificación. Fuente: Elaboración propia.
PULG mm GRANULOMETRÍA MATERIAL Y ESPECIFICACIÓN INVIAS 453-13
%PASA mínimo máximo
1" 25 100 100 100
3/4" 19 100 100 100
1/2" 12.5 85 70 100
3/8" 9.5 62.5 50 75
No. 4 4.75 23.5 15 32
No. 10 2 14.5 9 20
No. 40 0.43 8.5 5 12
No. 200 0.075 5 3 7
47
Ilustración 5 Curva granulométrica. Fuente: Elaboración propia.
Con respecto a la anterior imagen, la línea punteada es la que corresponde a la granulometría del material usado
para la presente investigación, las líneas paralelas a esta corresponden a la franja granulométrica para mezcla
drenante según la especificación técnica relacionada en la anterior tabla número 5, como se puede observar, la
granulometría del material usado se encuentra de los límites de la franja, cumpliendo con la gradación requerida.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,010,1110100
Porc
enta
je q
ue P
asa
%
Abertura del tamiz (mm)
CURVA GRANULOMÉTRICA CENTRAL
19876543210
48
6.1.2 Caracterización del Cemento Asfáltico
La empresa proveedora del cemento asfaltico Tipo II A y la caracterización del
mismo, fue MPI (Manufacturas y Procesos Industriales) el cual cuenta con las
siguientes propiedades:
Peso específico del asfalto sólido (I.N.V. E-711/96): Cuenta con un valor de
1,007 gr/cm3; este dato es utilizado para el cálculo del ensayo Marshall.
Penetración de los materiales asfálticos (I.N.V. E-706/13): Teniendo en
cuenta las especificaciones técnicas del INVIAS de acuerdo a las
solicitaciones de carga del tráfico NT3 se toma un asfalto Tipo II A para la
ciudad de Bogotá, contando con un valor de 58 décimas de milímetro.
El valor obtenido cumple con la especificación que establece el rango de
mínimo 55 y máximo 70 décimas de milímetro para el asfalto Tipo II A.
Punto de ablandamiento de materiales bituminosos (aparato de anillo y
bola) (I.N.V E-712/13): El asfalto adquirido Tipo II A cuenta con un punto de
ablandamiento de 64,4°C, para la especificación de mínimo 58ºC.
Recuperación elástica por torsión a 25ºC: Cuenta con un dato de 50%
cumpliendo con la especificación de mínimo 40%.
6.1.3 Caracterización del aditivo Zycotherm.
El aditivo escogido fue Zycotherm, es un aditivo para asfalto de última generación,
a base de organsilanos a escala manométrica que proporciona una mayor
duración del concreto asfaltico al tiempo que mejora los procesos de fabricación,
extendido y compactado.
49
Los organosilanos son moléculas puente reactivas que modifican de forma
permanente la superficie del agregado (inorgánico) en una superficie alkyl que es
extremadamente compatible con el asfalto que queda unido mediante enlace
químico al mismo.
La nueva interacción entre asfalto y agregado expulsa el aire formando una unión
total, de modo que el agua en forma de vapor no es capaz de delaminar.
Entre sus beneficios se encuentran:
Incremento multiplicativo de adherencia agregado-asfalto.
Fabricación de mezclas semicalientes.
Mejora la durabilidad del concreto asfaltico.
Reduce la oxidación de la mezcla.
Mejora la trabajabilidad.
Reducción del contenido de filler de aportación.
Compatible con polímeros, SBS, Elvaloy, NFU.
Permite reducir temperatura de fabricación entre 10 – 15 °C.
Mejor compactación incluso a baja temperatura (hasta 90°C).
Permite aumentar las distancias en la obra.
Mezcla más homogénea y sin segregación térmica.
Permite incrementar en contenido de RAP.
Mantiene la planta, equipo extendido y compactador más limpios.
Asfalto más negro y resistente al agua.
Su dosificación es de 0.025 - 0.1% sobre el ligante bituminoso. (OPTIMA SOIL ,
2016).
6.2 Diseños de mezcla permeable Patrón, con Granulometría Bailey y con
Adición del aditivo Zycotherm:
6.2.2 Diseño Mezcla Permeable
La metodología escogida para el diseño de la mezcla asfáltica consistió en la
preparación de los especímenes según la especificación INVIAS en su artículo
453, donde todos los materiales propuestos deben garantizar la granulometría
50
(agregados gruesos y finos) y los porcentajes óptimos de mezcla (contenido de
asfalto) para así establecer el peso unitario, el porcentaje de vacíos y los valores
de estabilidad y flujo, necesarios para la obtención y comparación de resultados
con las especificaciones y valores mínimos de una mezcla asfáltica en caliente de
gradación continua en cuanto a estabilidad y flujo en el Articulo 450-13. Por lo
anterior, se explica a continuación el procedimiento y ensayos realizados en esta
investigación para el diseño de la mezcla asfáltica permeable.
6.2.2.A Distribución Granulométrica:
La Granulometría creada para la elaboración de las probetas de mezcla
permeable, fue la siguiente:
Para la mezcla asfáltica permeable de control y la mezcla permeable con
aditivo zycotherm, se utilizó la granulometría mostrada en el numeral
6.1.1.2.
Para una de las mezclas asfálticas permeables, llamada mezcla asfáltica
permeable bailey se utilizó una configuración a la granulometría utilizando
un método de dosificación Bailey. Esta se relaciona a continuación con su
respectiva curva granulométrica.
Tabla 7 Granulometría bailey y especificación INVIAS 453-13
GRANULOMETRÍA BAILEY Y ESPECIFICACIÓN INVIAS 453-13
PULG mm %PASA GRANULOMETRIA mínimo máximo
1" 25 100 100 100
3/4" 19 100 100 100
1/2" 12.5 82 70 100
3/8" 9.5 60 50 75
No. 4 4.75 31 15 32
No. 10 2 19 9 20
No. 40 0.43 8 5 12
No. 200 0.075 4 3 7
51
Ilustración 6 Curva granulométrica Bailey. Fuente: Elaboración propia.
Con respecto a la anterior imagen, la línea punteada es la que corresponde a la granulometría del material con el
método de dosificación Bailey, las líneas paralelas a esta corresponden a la franja granulométrica para mezcla
drenante, como se puede observar, la granulometría Bailey entre los límites de la franja, cumpliendo con la
gradación requerida.
19
3/4"
12,5
1/2"
9,5
3/8"
4,75
No. 4
2,00
No. 10
0,43
No. 40
0,18
No. 80
0,075
No. 200
25,0
1"
37,5
1 1/2"
1,18
No.16
0,3
No.50
0,15
No.100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Porc
enta
je q
ue P
asa
%
Abertura del tamiz (mm)
CURVA GRANULOMÉTRICA BAILEY
19876543210
52
6.2.2.B Porcentaje de contenido de asfalto:
Para el desarrollo de la investigación, se trabajó con 4 contenidos de asfalto para
cada modificación a la mezcla, y se tomó el mejor contenido de asfalto para
comprar entre sí con cada una de las modificaciones y con la mezcla patrón.
Se realizó los ensayos como se muestra en la siguiente Tabla:
Tabla 8 Porcentaje de asfalto para cada variación. Fuente: Elaboración propia
Mezcla Drenante Mezcla con
Gradación Bailey
Mezcla con
Zycotherm
Contenido de
Asfalto
4,5% 4,5% 4,5%
5,0% 5,0% 5,0%
5,5% 5,5% 5,5%
6,0% 6,0% 6,0%
Tanto para la mezcla patrón, como para las modificaciones realizadas, se llevó un
estricto control del procedimiento tal como se describe en la metodología Marshall;
control de las temperaturas tanto de la mezcla de los agregados como la del
cemento asfaltico y la compactación hecha a los especímenes de prueba fue de
75 golpes por cada cara según artículo I.N.V. - 450-13 para el tráfico de mayor
exigencia tipo NT3, manteniendo en óptimas condiciones los equipos y
herramientas utilizados de acuerdo a como se especifican en la norma I.N.V. E
748-13. Elaboradas las briquetas se procedió con las pruebas de laboratorio
iniciando con la determinación de la densidad Bulk y el porcentaje de vacíos para
cada serie de muestras asfálticas, mediante el cálculo y análisis de los diferentes
pesos y volúmenes (Normas INV E -734, 735 y 736 del 2013). Seguido se
realizaron las pruebas de Estabilidad y Flujo en la prensa Marshall, no sin antes
someterlas al baño de María por un periodo de 30 minutos a una temperatura de
60 °C y de inmediato aplicar la carga a una velocidad de 50 ± 5 mm/min hasta
llegar a la carga máxima (se produce la rotura) y también determinar la medida de
deformación en que se dio a dicha carga (Norma INV E-748-13).
53
Ilustración 7 Especímenes en horno. Fuente: Elaboración Propia
Ilustración 8 Retiro de baño de María
54
6.2.3 Tablas de resultados de las tres mezclas permeables: Mezcla patrón,
mezcla Bailey y mezcla zycotherm.
El porcentaje de vacíos con aire en una mezcla asfáltica es uno de los criterios
utilizados tanto en los métodos de diseño, como en la evaluación de la
compactación alcanzada en proyectos de pavimentos asfálticos. En las siguientes
figuras se presentan los gráficos de los valores resultantes de % de vacíos vs. %
de asfalto.
Aplicando la norma INV E-736-13 – “Porcentaje de vacíos en mezclas asfálticas
compactadas densas y abiertas”, se determinó para cada condición el porcentaje
de vacíos con aire de las mezclas asfálticas, obteniendo los siguientes resultados:
Tabla 9 Porcentaje de vacíos. Fuente: Elaboración Propia
% VACÍOS EN LAS MEZCLAS
Patrón Bailey Zycotherm Porcentaje asfalto
23,14% 20,33% 22,74% 4,5%
21,98% 18,75% 21,87% 5,0%
20,42% 17,69% 20,31% 5,5%
19,90% 16,89% 19,75% 6,0%
Asociado con el anterior parámetro volumétrico se encuentra el criterio mecánico
(resistencia) de la adecuada combinación de los mismos y con la ayuda de las
Figuras se adopta una primera aproximación al porcentaje óptimo de asfalto. En
las siguientes figuras se presentan los gráficos de los valores resultantes de
densidad bulk vs. % de asfalto.
Tabla 10 Bulk. Fuente: Elaboración Propia
DENSIDAD BULK DE LAS MEZCLAS
Patrón (gr/cm3)
Bailey (gr/cm3)
Zycotherm (gr/cm3)
Porcentaje asfalto
1,90 1,97 1,92 4,5%
1,92 1,99 1,92 5,0%
1,94 2,00 1,95 5,5%
1,94 2,01 1,95 6,0%
55
Del ensayo de Estabilidad se obtiene uno de los parámetros más relevantes para
el diseño y selección de la mezcla asfáltica, como lo es la resistencia bajo carga
monotónica.
Aplicando la norma INV E-748 “Estabilidad y Flujo de mezclas asfálticas en
caliente empleando el equipo de Marshall”, se obtuvo para cada condición el valor
de la Estabilidad de la mezclas en referencia a una mezcla asfáltica densa en
caliente convencional.
Tabla 11 Estabilidad de las mezclas. Fuente: Elaboración propia
ESTABILIDAD DE LAS MEZCLAS
Patrón (Kg) Bailey (Kg) Zycotherm (Kg) Porcentaje asfalto
593 847 789 4,5%
598 861 863 5,0%
619 943 863 5,5%
608 953 842 6,0%
Aplicando la norma INV E-748 “Estabilidad y Flujo de mezclas asfálticas en
caliente empleando el equipo de Marshall”, se determinó para cada condición el
valor de Flujo de las mezclas.
A continuación se muestran los valores de deformación (Flujo) que se presentaron
antes de la falla con las cargas del ensayo de Estabilidad presentados en las
figuras anteriores respectivamente:
Tabla 12 Flujo de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia
FLUJO
Patrón (mm) Bailey (mm) Zycotherm (mm) Porcentaje asfalto
4,1 4,4 4,4 4,5%
4,2 5,2 5,2 5,0%
4,3 5,6 5,6 5,5%
5,1 6,6 6,6 6,0%
56
Aplicando la norma INV E-748 “Estabilidad y Flujo de mezclas asfálticas en
caliente empleando el equipo de Marshall”, se determinó para cada condición el
valor de la relación Estabilidad/Flujo de las mezclas.
A continuación se muestran los valores de la relación Estabilidad/Flujo que se
obtuvieron analíticamente producto de los ensayos de estabilidad y flujo
presentados en las figuras anteriores respectivamente:
Tabla 13 Relación Estabilidad/Flujo. Fuente: Elaboración Propia
RELACIÓN ESTABILIDAD/FLUJO
Patrón (KN/mm)
Bailey (KN/mm)
zycotherm (KN/mm)
Porcentaje asfalto
1,40 1,89 1,66 4,5%
1,39 1,64 1,67 5,0%
1,41 1,66 1,59 5,5%
1,17 1,42 1,25 6,0%
6.3 Resultados ensayo de permeabilidad
El ensayo de permeabilidad se realizó para medir la capacidad de drenaje de las
mezclas asfálticas diseñadas en cada una de sus modificaciones, esta se llevó a
cabo siguiendo la especificación técnica de la norma INV 453-13, utilizando 100 ml
de agua que se vertieron sobre cada una de las probetas para calcular el tiempo
que tarda el agua en atravesar la muestra, el cual no debe exceder de 15
segundos. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
Tabla 14 Permeabilidad mezcla central. Fuente: Elaboración propia.
Granulometría central MD-UNICA con Asfalto tipo II-a
Porcentaje de asfalto
Masa Inicial
Diámetro cm
Espesor cm
Densidad Tiempo
(s)
4.5 1031.8 10.16 6.68 1.905 8
5 1045.9 10.16 6.74 1.914 11
5.5 1053.6 10.16 6.66 1.951 10
6 1049.6 10.16 6.69 1.935 18
57
Tabla 15 Permeabilidad mezcla Bailey. Fuente: Elaboración propia.
Granulometría Bailey MD-UNICA con Asfalto tipo II-a
Porcentaje de asfalto
Masa Inicial
Diámetro cm
Espesor cm
Densidad Tiempo
(s)
4.5 1033.6 10.16 6.49 1.964 10
5 1025.9 10.16 6.39 1.980 8
5.5 1052.3 10.16 6.46 2.009 12
6 1044.6 10.16 6.42 2.007 20
Tabla 16 Permeabilidad mezcla zycotherm. Fuente: Elaboración propia.
Granulometría Centrada MD-UNICA con Asfalto tipo II-a con aditivo Zycotherm
Porcentaje de asfalto
Masa Inicial
Diámetro cm
Espesor cm
Densidad Tiempo (s)
4.5 1053.6 10.16 6.78 1.917 11
5 1040.9 10.16 6.65 1.931 12
5.5 1045.5 10.16 6.64 1.942 11
6 1033.5 10.16 6.53 1.952 15
Figura 1 Ensayo de permeabilidad. Fuente: Elaboración propia.
58
7 ANÁLISIS DE RESULTADOS
7.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
Como se pudo observar en el capítulo anterior, las granulometrías utilizadas para
las mezclas asfálticas permeables que se diseñaron en la presente investigación
cumplieron con la especificación técnica descrita en la norma INVIAS 453-13, ya
que la curva granulométrica central y bailey se encontraban dentro de la franja
granulométrica para mezcla drenante.
7.2 ANÁLISIS DE PORCENTAJE DE VACÍOS
A partir de las tabla anteriores se elaboró la siguiente gráfica la cual representa los
valores arrojados para las mezclas asfálticas con los diferentes porcentajes de
asfalto trabajados, según cada condición comparada con los rangos aceptados
por las especificaciones de la norma INVIAS y los resultados obtenidos para la
mezclas.
Ilustración 9 Porcentaje de Vacíos. Fuente: Elaboración Propia
Al presentar los resultados agrupándolos por contenido de asfalto dentro de las
briquetas de mezcla patrón, mezcla con granulometría Bailey y mezcla adicionada
15,00%
17,00%
19,00%
21,00%
23,00%
25,00%
4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5%
Porcentaje de Asfalto
% de Vacios
Patrón Bailey zycotherm Norma Norma
59
con Zycotherm, podemos inferir que las muestras con porcentajes de asfalto
superior, tienden a tener un porcentaje de vacíos inferior al permitido según la
normatividad INVIAS (% de vacíos entre el 20 y 25 %).
Teniendo en cuenta que las muestras que fueron adicionadas con Zycotherm
tuvieron un comportamiento similar al de la mezcla patrón, y que la mezcla con
granulometría tipo Bailey fue la que menor porcentaje de vacíos tuvo entre los
grupos, se descarta el uso de una granulometría tipo Bailey para formar una
mezcla porosa que permita el paso del agua.
7.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
A partir de los resultados se presentan en capitulo anterior, se presenta
gráficamente los valores alcanzados para las mezclas para cada condición
comparados con los rangos de aceptación de las especificaciones INVIAS al igual
que con el resultado obtenido para la mezcla patrón.
Ilustración 10 Estabilidad de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia
500
600
700
800
900
1000
4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5%
Kilo
gram
os
porcentaje de asfalto
Estabilidad
Patrón (Kg) Bailey (Kg) zycotherm (Kg)
Norma NT1 Norma NT2 Norma NT3
60
Los mejores valores de Estabilidad se obtuvieron con las mezclas asfálticas con
una granulometría configurada con el método Bailey, sin embargo y teniendo en
cuenta que la granulometría configurada con el método Bailey no cumple con el
porcentaje mínimo de vacíos requeridos para que la mezcla sea drenante, se
descarta la implementación de la misma dentro de una capa de rodadura
permeable.
En cuanto a la mezcla adicionada con zycotherm, la cual presenta valores
favorables de porcentajes de vacíos y de resistencia, esta solo podría ser
implementada máximo para una categoría de trafico NT2, ya que su estabilidad
promedio máxima para un porcentaje de asfalto de 5,5% equivale a 8466N.
Teniendo en cuenta que los valores de estabilidad entre espécimen varían de
acuerdo a sus condiciones de fabricación y error humano, sólo es conveniente
afirmar que la mezcla permeable con porcentajes de asfalto entre 4,5% y 5,5%
adicionada con zycotherm cumple con los valores de estabilidad para implementar
en una categoría de transito NT1.
Tabla 17 Especificación Estabilidad y Flujo. Fuente: INVIAS 450 (2013)
7.4 VALORES DE FLUJO
A partir de las tablas del anterior capitulo, se elaboró la siguiente gráfica la cual
representa los valores de flujo arrojados para las mezclas asfálticas con los
diferentes porcentajes de asfalto trabajados, según cada condición comparada
61
con los rangos aceptados por las especificaciones de la norma INVIAS y los
resultados obtenidos para la mezclas.
Ilustración 11 Flujo de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia
Los mejores valores de flujo se obtuvieron con las mezclas asfálticas con un
porcentaje de asfalto del 4,5%, teniendo en cuenta que el valor máximo del flujo
permitido para mezclas asfálticas modificadas es de 5mm según el artículo 450 de
la norma INVIAS.
En cuanto a la mezclas permeables modificadas con porcentajes de asfalto
superiores a 4,5%, no cumplen con el orden de magnitud mínimo requerido por la
norma, por esta razón, se descartan par ser implementadas como mezclas
permeables.
7.5 PERMEABILDIAD DE LA MEZCLA
A partir de las tablas del anterior capitulo, se elaboró la siguiente gráfica la cual
representa los valores de permeabilidad arrojados para las mezclas asfálticas con
los diferentes porcentajes de asfalto trabajados, según cada condición comparada
4,04,24,44,64,85,05,25,45,65,86,06,26,46,66,8
4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5%
mili
met
ros
porcentaje de asfalto
Flujo
Patrón (mm) Bailey (mm) zycotherm (mm) Norma Max
62
con los rangos aceptados por las especificaciones de la norma INVIAS y los
resultados obtenidos para la mezclas
Ilustración 12 Permeabilidad de las mezclas. Fuente: Elaboración Propia
Según el artículo 453-13 de la norma INVIAS, de acuerdo a los resultados
obtenido en la prueba de permeabilidad y relacionados anteriormente en el
numeral 6,3 del presente documento y las tablas 6, 7 y 8. Se puede afirmar que
todos los especímenes drenaron el agua de forma satisfactoria exceptuando a los
que su contenido de asfalto era del 6,0%. En este orden de ideas, los dos tipos de
modificaciones a las mezclas implementados en la investigación, no afectaron su
propiedad de permeabilidad.
7.6 RELACIÓN ESTABILIDAD/FLUJO
A partir de las tablas del anterior capitulo, se elaboró la siguiente gráfica la cual
representa la relación de estabilidad / flujo arrojados para las mezclas asfálticas
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5%
Segu
nd
os
porcentaje de asfalto
Permeabilidad
Patrón (gr/cm3) Bailey (gr/cm3)
zycotherm (gr/cm3) Norma Max
63
con los diferentes porcentajes de asfalto trabajados, según cada condición
comparada con los rangos aceptados por las especificaciones de la norma INVIAS
y los resultados obtenidos para la mezclas
Ilustración 13 Relación estabilidad/flujo. Fuente: Elaboración Propia
Según el artículo 450-13 de la norma INVIAS, de acuerdo a los resultados
obtenidos en la prueba de estabilidad y flujo y comparándolos con los valores
mínimos y máximos exigidos por la norma para un NT1, Se puede afirmar que
ninguno de los especímenes cumplió de forma satisfactoria la relación. En este
orden de ideas, los dos tipos de modificaciones a las mezclas implementados en
la investigación, no alcanzaron a cumplir con el requerimiento mínimo de la norma.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5%
Segu
nd
os
porcentaje de asfalto
Relación Estabilidad/ Flujo
Patrón (KN/mm) Bailey (KN/mm) zycotherm (KN/mm)
Norma NT1 Norma NT1
64
8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1 CONCLUSIONES
La estabilidad de las mezclas permeables modificadas fue mejorada entre un 40%
y 50% con respecto a la mezcla de control. La granulometría por el método bailey
fue la que obtuvo resultados más favorables en cuanto a esta variable, sin
embargo el acomodamiento de partículas que se realiza con este método, a pesar
de que redujo los vacíos de la mezcla en un 15%, no afectó la capacidad de
drenaje, toda vez que cumplió con la prueba de permeabilidad. Al evaluar la
relación estabilidad/flujo, ninguno de los especímenes cumplió con los
requerimientos mínimos exigidos por la norma, causando que aún no se apruebe
el uso de la mezcla asfáltica permeable como parte de la estructura de pavimento.
En cuanto a la mezcla modificada con el ligante Zycotherm, se obtuvo resultados
favorables y mejorados con respecto a la mezcla patrón, pero no fueron lo
suficientemente altos y certeros para lograr implementar dicha mezcla en niveles
de trafico NT1, NT2 o NT3.
Las modificaciones realizadas a las mezclas drenantes, no afectaron la capacidad
de drenaje de las muestras, logrando así que se cumpliera con una de las
expectativas del proyecto que fue crear una mezcla con capacidad estructural que
permitiera el paso del agua a las capas granulares que soportan la carpeta
asfáltica y así mismo la recuperación de la humedad natural de la subrasante. Sin
embargo, el contenido de asfalto juega un papel fundamental en la capacidad de
drenaje de una mezcla permeable ya que las mezclas evaluadas con porcentajes
altos de asfalto mayores al 5,5% no drenaron el fluido satisfactoriamente. Esto
también se puede evidenciar en el contenido de vacíos de las mezclas; entre
mayor contenido de asfalto presente la mezcla, menor será su contenido de vacíos
y así mismo será su capacidad drenante, como se muestra en el análisis de
resultados para mezclas con contenido de asfalto del 6,0%.
65
El flujo de las mezclas permeables, es la variable que, en la mayoría de los casos,
no cumplió con los requerimientos exigidos para un diseño Marshall de las
mezclas asfálticas en caliente según el artículo 450 de la normatividad INVIAS
vigente. Ya que los valores máximos de flujo exigidos son de 5,0 mm y en los
ensayos realizados a estas muestras, solamente las mezclas con contenido de
4,5% cumplieron con el requerimiento. No obstante, las mezclas con contenido de
asfalto de 4,5% no obtuvieron un valor alto de estabilidad reduciendo así las
opciones para implementar una mezcla asfáltica permeable como parte de la
estructura del pavimento.
El ligante zycotherm, es un aditivo que mejoró sustancialmente las propiedades de
la mezcla, siendo este la mejor opción y la que más se acercó al objetivo buscado
en el desarrollo de la investigación, en cuanto a la mejoría de la propiedad de
estabilidad, sin alterar sus propiedades de permeabilidad y así mismo su
capacidad de drenaje.
A pesar de que los resultados de la investigación desarrollada no fueron
completamente satisfactorios, el objetivo de la investigación fue cumplido a
cabalidad ya que la estabilidad de las mezclas drenantes convencionales fue
mejorada considerablemente en el diseño de mezclas asfálticas permeables
elaboradas en sus dos diferentes modificaciones; con aditivo Zycotherm y
dosificación Bailey, esto en lo que concierne a la resistencia de las mismas. Sin
embargo, la variable de relación estabilidad/flujo, la cual mide la resistencia vs
deformación plástica de los especímenes cilíndricos que reglamentan las mezclas
asfálticas en caliente empleando el aparato Marshall, no alcanza el valor de
especificación requerido para un tránsito mínimo NT1.
Finalmente se afirma que las modificaciones realizadas a la mezcla drenante
convencional tuvieron mejorías significativas y se acercaron a lograr la invención
de una mezcla asfáltica permeable que forme parte de la estructura del pavimento
flexible, lo que motiva a continuar con esta investigación en el futuro ya que los
resultados alcanzados son argumentos suficientes que prueban que se puede
66
lograr la creación de estas nuevas mezclas asfálticas permeables que contribuyan
a suplir la necesidad de vincular nuevas alternativas en los mecanismos de
construcción y conservación de la red vial en Colombia.
8.2 RECOMENDACIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos en las dos modificaciones propuestas y
utilizadas, aditivo Zycotherm y dosificación Bailey, es viable y se recomienda la
continuación de la presente investigación en la búsqueda de una mezcla asfáltica
permeable que forme parte de la estructura del pavimento flexible, mediante la
unión de estos dos parámetros llevados al laboratorio para observar y analizar el
funcionamiento y comportamiento de los mismos.
Las resistencia de las mezclas asfálticas drenantes convencionales es una
variable que se comprobó se puede mejorar significativamente pero se sugiere el
estudio e investigación del comportamiento de la variable flujo en este tipo de
mezclas para lograr una aproximación y control sobre la deformación plástica de
las mismas, con el objetivo de alcanzar los requerimientos para la implementación
de las mezclas asfálticas permeables como parte de la estructura del pavimento
flexible.
Teniendo en cuenta que la investigación se desarrolló uniendo especificaciones
reglamentadas para dos tipos de mezclas asfálticas diferentes se propone como
iniciativa la reglamentación a profundidad de las mezclas asfálticas permeables
donde se evalúe no sólo su capacidad de drenaje sino también su capacidad
estructural, ya que pueden ser la solución a diferentes patologías en el pavimento
67
causadas por la pérdida de humedad de la subrasante y en la mitigación del efecto
de hidroplaneo en la infraestructura vial.
Se recomienda que para investigaciones futuras, el análisis desarrollado en la
presente investigación, se compare, y sea tomado como referencia para la
aplicación de mezclas asfálticas permeables para vías urbanas, dado que el
alcance del presente proyecto fue estructurado para la implementación de mezclas
permeables en vías rurales.
68
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70