Diseño de mezcla asfáltica con cemento asfáltico 85/100 modificada con poliestireno expandido

Abstract

l presente Proyecto de Grado pasó primeramente por una etapa de compilación de toda la información necesaria, una segunda etapa de trabajo en laboratorio y una tercera etapa de gabinete y conclusiones finales. Estando compuesta la mezcla asfáltica en sí por asfalto, agregado y poliestireno expandido, se estudiaron las características de cada uno de ellos. Entendiéndose por agregado a la mezcla de arena y piedra de granulometría variable, se estudiaron sus propiedades de consenso, sus propiedades de origen y sus propiedades gravimétricas. Siendo el poliestireno expandido un polímero tipo plastómero, éste fue estudiado dentro de sus propiedades físicas, químicas y biológicas ya establecidas. Definiéndose asfalto a sustancias de color oscuro que pueden ser líquidas, semisólidas o sólidas, procedentes de yacimientos naturales u obtenidos por destilación, se estudiaron sus propiedades tanto en asfaltos convencionales y modificados. El tipo de mezcla estudiada y desarrollada fue en caliente además de cerrada o densa, para tráfico pesado, y se siguió el Método Marshall; además del estudio de Ahuellamiento para la determinación de la fisuración por fatiga de las capas asfálticas, y la acumulación de deformaciones permanentes. Siendo el agregado de origen de la población de Vilaque de granulometrías adecuadas, el asfalto de tipo convencional 85/100 y el Poliestireno Expandido de origen reciclado del Estadio Hernando Siles, del tipo EPS10, utilizado en los porcentajes de 0,5%, 1,0%, 1,5% y 2,0% para la modificación del asfalto en cuestión, cada uno de los materiales fueron caracterizados en laboratorio con ensayos respectivos estudiados y caracterizados cada uno de los materiales componentes de la mezcla asfáltica de acuerdo a sus respectivas normas, ensayos y parámetros de control; se realizó la evaluación de la mezcla misma en especímenes de prueba (briquetas) y con dosificaciones de asfalto de 4,5% a 7,0%. Se realizó el diseño de la mezcla asfáltica convencional siguiendo los procedimientos del método Marshall y método Marshall Zonas de Altura para poseer un parámetro de comparación de la mezcla asfáltica modificada para finalmente determinar el porcentaje óptimo de cemento asfáltico tanto convencional como modificado, estableciendo implícitamente también el porcentaje óptimo de Poliestireno Expandido para la modificación del cemento asfáltico convencional, y resultando ser éste óptimo según el método Marshall en todos los porcentajes de modificación estudiados además de presentar ciertas mejorar en sus parámetros con relación al convencional, y para Zonas de Altura podría ser utilizado en los porcentajes de modificación con Poliestireno Expandido de 1,5% y 2,0% únicamente. Se realizó también el estudio y análisis de ventajas y desventajas de los diseños, resultando de mayor beneficio el realizado según el Método Marshall no presentando inconvenientes a diferencia del realizado según el Método Marshall Zona de Altura que restringe los porcentajes de modificación del asfalto a 1,5% y 2,0% de EPS10 principalmente. Seguidamente se realizó el análisis de deformación permanente mediante el ensayo de Ahuellamiento, el cual se lo hizo en mezclas convencionales y modificadas, dichos diseños cumplen con las especificaciones técnicas AASHTO, NLT y ABC, donde se obtuvo que se cumple la especificación técnica requerida para una deformación máxima de 15 mm, ocurriendo todo lo contrario con la velocidad de ahuellamiento que sobrepasa el límite permitido de 0,015. Finalmente se realizó una comparación de los costos entre las mezclas convencional y modificadas al 1,5% y 2,0% con EPS10, concluyendo que éstas últimas tienen un incremento monetario de 0,67% y 3,92% respectivamente, con relación a las mezclas con asfalto convencional. Y las mismas también tienen una reducción monetaria de 2,72% y un incremento del 0,41% con relación a las mezclas con asfalto polimerizado. No obstante que la utilización del asfalto modificado en carpetas asfálticas puede incrementar o disminuir relativamente su costo, la mayor retribución son la conectividad y progreso con vías de comunicación en un intento de mejora en la salud y una mejor calidad ambiental con una pequeña tentativa de reducción de desechos humanos.