Efecto de la arcilla calcinada en un asfalto 80 /100 modificado con grano de caucho reciclado

Abstract

El presente proyecto tiene como finalidad comparar las características físicas y reológicas de un asfalto 80/100, modificado con 18% P/P constante de grano de caucho reciclado*, y con adiciones de arcilla calcinada al 5%, 10%, 15%, 20% y 25% P/P respecto al ligante. En busca de lograr las condiciones óptimas del asfalto modificado, se demostró en esta investigación, cómo una mezcla asfáltica con grano de caucho reciclado aplicado en caliente por vía húmeda, alcanzó un mayor rendimiento adicionándole llenante mineral en diferentes proporciones, alterando algunas características del ligante. El asfalto 80/100 se modificó con grano de caucho, siguiendo la especificación ET-GE.002 v1.0 del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU), en la cual se estipula “que el grano de caucho reciclado podrá ser del troceado de llantas, deberá ser uniforme, libre de metal, fibras textiles u otros contaminantes, estará seco y tendrá un tamaño inferior a 595µ (pasante del tamiz No 30)”1. Siguiendo las especificaciones y condiciones establecidas, se implementó un GCR pasante al tamiz N°40 proporcionando mayor versatilidad al momento de mezclarlo. La llenante mineral fue obtenida como residuo en la fabricación del ladrillo. Este material cumplió con los parámetros establecidos en las especificaciones de INVIAS en el artículo 400-07, en donde se estipula que el tamaño de la “llenante mineral empleada en la elaboración de lechadas asfálticas, se deberá encontrar entre cinco y once décimas de gramo por centímetro cúbico (0.5 y 1.1 g/cm3). La llenante mineral total de la fórmula de trabajo obtenida aplica para diseños de mezclas asfálticas densas, semidensas y gruesas en proyectos con niveles de tránsito NT2 y NT3”2. La granulometría aquí mencionada corresponde al material pasante del tamiz N° 200. La modificación que obtuvo mejor comportamiento fue el asfalto caucho con 25% P/P de arcilla calcinada, considerada así como la modificación óptima obtenida. Las pruebas de laboratorio que se realizaron para la caracterización física fueron penetración, punto de ablandamiento, índice de penetración, stripping y adherencia en bandeja. Para el ensayo de penetración se denotó una reducción significativa en el resultado del 43,2% de la modificación óptima respecto al asfalto sin modificar. Así mismo para la temperatura del punto de ablandamiento se denotó un aumento del 25,84% de la modificación óptima respecto al ligante. De esta manera el índice de penetración del ligante para el asfalto sin modificar fue de -0,619 y para la modificación óptima fue de 0,93, aquí se pudo observar claramente una reducción eficiente de la susceptibilidad térmica. La adherencia en aumentó notablemente adicionando el porcentaje óptimo del filler y la acción del agua sobre la película que cubre el agregado fue menor respecto a la muestra sin modificar. A través de estos resultados se estableció que la modificación óptima presenta mejores condiciones de las propiedades físicas analizadas. Para las propiedades reológicas se realizó el ensayo de viscosidad rotacional Brookfield, se obtuvo un aumento considerable de viscosidad de la modificación óptima respecto a la del ligante. Por tal motivo la temperatura de compactación y de mezclado, también aumentaron considerablemente. Adicionalmente de haber comparado las propiedades físicas y reológicas, se tomaron fotografías microscópicas de barrido electrónico (SEM), y se realizó un estudio de las condiciones morfológicas y de composición química en las que se encontraban inicialmente los residuos sólidos utilizados en las modificaciones. Se recomienda realizar estudios que incluyan el análisis de las propiedades mecánicas con porcentajes de adición de arcilla calcinada de 25% P/P y mayores a los implementados en este proyecto, para un asfalto 80/100 modificado con 18% P/P de GCR, para seguir fortaleciendo el campo de la investigación a través del reciclaje de residuos sólidos, ya que es de vital importancia disminuir el impacto ambiental

This project aims to compare the physical and rheological characteristics of asphalt 80/100, modified with 18% P / P constant recycled rubber grain *, and calcined clay additions of 5%, 10%, 15%, 20% and 25% W/W regard to binder. In search to achieve the optimum conditions of modified asphalt, was demonstrated in this study, how an asphalt mixture with recycled rubber grain applied hot wet, achieved greater performance adding mineral filler in different proportions, altering some features of the binder. Asphalt 80/100 was modified with rubber grain, following ET-GE.002 specification v1.0 from Urban Development Institute (IDU), which provides "that the recycled rubber grain can be tire butchering , should be uniform, free of metal, textiles or other contaminants, will be dry and smaller than 595μ (intern sieve No. 30) ". Following the specifications and conditions, was implemented an intern at GCR sieve No. 40 providing greater versatility when mixing. The mineral filler was obtained as residue in the manufacture of bricks. This material met the parameters of INVIAS specifications in Article 400-07, which stipulates that the size of the "mineral filler used in the preparation of slurry seal, you must find between five and eleven tenths of a gram per cubic centimeter (0.5 to 1.1 g/cm3). The total mineral filler out working formula applied to dense asphalt mix designs, semi dense and thick on projects with traffic levels NT2 and NT3 ". The grain size corresponds to the material contained herein intern sieve No. 200. The modification to obtained improve behavior was the rubber asphalt with 25% P/P calcined clay, and considered as optimal modification obtained. Laboratory tests were performed for physical characterization were penetration, softening point, penetration, and adhesion stripping tray. For the penetration test is denoted a significant reduction in the output of 43.2% from the optimal modification compared to unmodified asphalt. Likewise for softening point temperature was denoted an increase of 25.84% of optimal modification respect to the binder. Hence the penetration index of the binder to the unmodified asphalt was -0.619 and the optimum modification was 0.93, was observed here clearly an efficient reduction of the thermal sensitivity. The adhesion increased significantly by adding the optimum level of filler and the action of water on the film covering the aggregate was lower for the sample

unchanged. Through these results, it was established that the optimal modification has better physical properties tested. For the rheological properties Brookfield rotational viscosity test was performed, a considerable increase in viscosity of the optimal modification was obtained with respect to of the binder. Therefore compaction temperature and mixing, also increased significantly. Additionally after the physical and rheological properties were compared, photographs were taken scanning electron microscopic (SEM), and a study of the morphological and chemical composition in which they were initially solid waste used in modifications. Studies are recommended to include the analysis of the mechanical properties with addition rates of 25% P/P calcined clay and higher than that implemented in this project, for an asphalt 80/100 modified with 18 W/W of GCR, to further strengthen the research field through recycling of solid waste, as it is vital to reduce the environmental impact