Caracterización de Matrices Asfálticas Finas Modificadas

Caracterización de Matrices Asfálticas Finas Modificadas con Polvo

de Caucho

Andrea Carolina Delgado Aparicio

Asesora:

Silvia Caro Spinel

Ingeniera civil, M. Sc, PhD.

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental

Proyecto de Grado

Junio de 2016

Caracterización de Matrices Asfálticas Finas Modificadas

con Polvo de Caucho

Agradecimientos

Le agradezco a Dios por guiarme y acompañarme a lo largo de mi vida, por ser mi fortaleza en

momentos de debilidad y por brindarme sabiduría para afrontar las dificultades.

A la Ingeniera Silvia Caro Spinel por compartir sus conocimientos y por su asesoría, apoyo y

ejecución de este proyecto.

Le doy gracias a mi familia por su constante e incondicional apoyo en cada momento de mi vida.

Especialmente a mi abuela Isabel Galeano, a mis padres Verónica Aparicio y Nelson Delgado y a

mi hermana Katherine Lizcano quienes con su amor, confianza y esfuerzo me han forjado como

la persona que soy.

A Billy Revelo, por su amor y apoyo constante durante mi formación como profesional.

A todo el personal de los laboratorios de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de los

Andes por su asesoría técnica, colaboración y calidad humana brindada a lo largo del semestre en

el que se desarrolló este trabajo.

A Humberto Quintero O y Cía. SCA en nombre de su Gerente de Planta Alfredo Torres, por

facilitar el asfalto y la información complementaria, necesarios para llevar a cabo este trabajo.


con Polvo de Caucho

Contenido

Introducción ................................................................................................................................................ 7

Objetivos ...................................................................................................................................................... 9

General ..................................................................................................................................................... 9

Específicos ................................................................................................................................................ 9

1. Diseño del Proceso Experimental .................................................................................................... 10

1.1 Materiales .................................................................................................................................. 10

1.2 Especímenes de Ensayo ............................................................................................................ 16

1.2.1 Preparación de matriz asfáltica fina ............................................................................... 16

1.2.2 Obtención de los especímenes DMA a partir de las probetas de FAM ........................ 18

1.3 Acondicionamiento de los especímenes de ensayo .................................................................. 20

1.4 Ensayos DMA ............................................................................................................................ 21

1.4.1 Montaje del especimen en el reómetro ............................................................................ 21

1.4.2 Procedimiento del Ensayo DMA ...................................................................................... 22

2. Resultados y Análisis de Resultados ................................................................................................ 24

3. Conclusiones y Recomendaciones .................................................................................................... 37

4. Bibliografía ........................................................................................................................................ 38

5. Anexos ................................................................................................................................................ 39

Asfalto 40/50 .......................................................................................................................................... 39

Especimen 2 ....................................................................................................................................... 39

Especimen 3 ....................................................................................................................................... 43

Asfalto – Caucho ................................................................................................................................... 47

Especimen 1 ....................................................................................................................................... 47

Especimen 2 ....................................................................................................................................... 52

Especimen 3 ....................................................................................................................................... 56


con Polvo de Caucho

Índice de Figuras

Figura 1. Representación de la Matriz Asfáltica Fina a partir de una mezcla asfáltica completa

(Hernández, 2013) ....................................................................................................................................... 10

Figura 2. Mezcla de Asfalto con Caucho usando el Mezclador Mecánico ................................................. 12

Figura 3. Curva Reológica Asfalto 40/50 (Quintero, 2016) ........................................................................ 13

Figura 4. Curva Reológica Asfalto – Caucho ............................................................................................. 13

Figura 5. Preparación de mezcla FAM y separación manual de partículas de la mezcla ........................... 14

Figura 6. Picnómetro con mezcla suelta FAM y agua a 25°C, aplicación de presión de vacío y agitación

manual de picnómetro. ................................................................................................................................ 15

Figura 7. Definición de zona para extracción de núcleos. .......................................................................... 19

Figura 8. Procedimiento de corte de núcleos .............................................................................................. 19

Figura 9. Procedimiento de pegado de soportes metálicos a los especímenes DMA ................................. 21

Figura 10. Montaje del Especimen en el reómetro. .................................................................................... 22

Figura 11. Respuesta emitida por el software del reómetro al durante el ensayo. ...................................... 23

Figura 12. |G*| vs. Frecuencia en especímenes elaborados con asfalto 40/50 para diferentes temperaturas.

.................................................................................................................................................................... 24

Figura 13. Ángulo de fase vs. Frecuencia en especímenes elaborados con asfalto 40/50 para diferentes

temperaturas. ............................................................................................................................................... 25


.................................................................................................................................................................... 25

Figura 15. Módulo complejo vs. Frecuencia para el especimen 1. ............................................................. 28

Figura 16. |G*| vs. Frecuencia en especimen 1 elaborado con asfalto 40/50 para diferentes temperaturas.

.................................................................................................................................................................... 29

Figura 17. Correlación de WLF – Especimen 1 .......................................................................................... 30

Figura 18. Curvas maestras ajustada y sin ajustar – Especimen 1 .............................................................. 31

Figura 19. Curvas Maestras de las FAM elaboradas con Asfalto 40/50 ..................................................... 32

Figura 20. Curvas Maestras de las FAM elaboradas con Asfalto- Caucho ................................................. 33

Figura 21. Curvas Maestras de los tres tipos de FAM ................................................................................ 34

Figura 22. Ángulo de Fase ∂ vs. Frecuencia en especimen 1 elaborado con asfalto 40/50 para diferentes

temperaturas. ............................................................................................................................................... 35

Figura 23. |G*| vs. Frecuencia en especimen 2 elaborado con asfalto 40/50 para diferentes temperaturas 41

Figura 24. Curva maestra- Especimen 2 ..................................................................................................... 41


Figura 26. Curvas maestras ajustada y sin ajustar – Especimen 2 .............................................................. 43


.................................................................................................................................................................... 45


Figura 29. Curvas Maestras Ajustada y sin Ajustar – Especimen 3 ........................................................... 47


con Polvo de Caucho

Figura 30. |G*| vs. Frecuencia en especimen 1 elaborado con asfalto caucho para diferentes temperaturas.

.................................................................................................................................................................... 49

Figura 31. Curva Maestra Asfalto Caucho- Especimen 1 ........................................................................... 50




.................................................................................................................................................................... 54





.................................................................................................................................................................... 58





con Polvo de Caucho

Índice de Tablas

Tabla 1. Gradación de la matriz asfáltica fina (Hernández, 2013) .............................................................. 11

Tabla 2. Resultados del ensayo de gravedad especifica .............................................................................. 15

Tabla 3. Resultados de gravedad especifica de bulk (Gmb) ......................................................................... 16

Tabla 4. Distribución de masa para la mezcla FAM con asfalto - caucho .................................................. 17

Tabla 5. Gradación y distribución de masa para la mezcla FAM con Asfalto-Caucho. ............................. 17

Tabla 6. Distribución de masa para la mezcla FAM con asfalto 40/50 ...................................................... 17

Tabla 7. Gradación y distribución de masa para la mezcla FAM con Asfalto 40/50. ................................. 18

Tabla 8. Descripción de los especímenes con asfalto sin caucho ............................................................... 19

Tabla 9. Descripción de los especímenes con asfalto caucho ..................................................................... 20

Tabla 10. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas. .............................. 26

Tabla 11. Constantes definidas mediante ajuste de la curva ....................................................................... 30

Tabla 12. Ajuste de Parámetros de Entrada a la Ecuación de WLF con relación al EMC ......................... 30

Tabla 13. Caída del módulo dinámico del asfalto caucho con respecto a los especímenes elaborados con

asfalto de penetración 40/50 y 60/70 .......................................................................................................... 35

Tabla 14. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas ............................... 39

Tabla 15. Constantes definidas mediante ajuste de la curva – Especimen 2 .............................................. 42

Tabla 16. Ajuste de Parámetros de Entrada a la Ecuación de WLF con relación al EMC – Especimen 2 . 42

Tabla 17. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas ............................... 43



Tabla 20. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas – Especimen 1 ...... 47










con Polvo de Caucho

Introducción

El Foro Económico Mundial mide la competitividad de un país a través de doce pilares. Uno de

ellos es la infraestructura, la cual comprende la calidad y disponibilidad de infraestructura de

transporte, telecomunicaciones y electricidad. De acuerdo al último reporte elaborado por el foro

económico mundial, Colombia ocupa el puesto número 126 entre 144 países en infraestructura vial

(Schwab, 2016). El país no es ajeno a esta realidad y en los últimos años han ido implementando

nuevas técnicas que permitan mejorar la planeación y ejecución de proyectos viales, con el objetivo

de alcanzar una infraestructura vial adecuada que, además, apoye a mejorar su competitividad. En

consecuencia, uno de los frentes recientes de trabajo ha sido el desarrollo de investigaciones acerca

de la modificación de asfaltos como una forma de mejorar su desempeño en campo.

Por otro lado, los altos costos en la generación del asfalto y la contaminación causada por las

llantas usadas son problemas que actualmente aquejan al país. El precio del asfalto depende

principalmente del precio internacional del crudo y actualmente en Colombia son desechadas

aproximadamente dieciocho mil de toneladas de neumáticos al año y cada uno de estos neumáticos

demora en degradarse cerca de 100 años (Colfecar, 2015). Asimismo, los pavimentos asfálticos

presentan principalmente daños ocasionados por la generación de fatiga y el desarrollo de

deformaciones permanentes, los cuales se manifiestan a través de fisuras y ahuellamiento

respectivamente. De acuerdo con lo anterior, surge la necesidad de buscar de mejores materiales

para la elaboración de mezclas asfálticas que, además, contribuyan con el medio ambiente.

Como resultado de uno de estos esfuerzos, en el año 2002 el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU)

junto a la Universidad de los Andes realizaron un estudio acerca de las mejoras técnicas que tiene

la mezcla asfáltica al incluir el grano de caucho de llantas recicladas, conocido comúnmente como

asfalto caucho, concluyendo que se aumenta la vida útil del pavimento, la resistencia a altas y bajas

temperaturas y se disminuye el desgaste de las llantas al contacto con la superficie (Instituto de

Desarrollo Urbano, 2002). Igualmente, el Departamento de Transporte de California (Caltrans)

concluyó en su artículo “Caltrans use of scrap tires in asphalt rubber products: a comprehensive

review” que el asfalto caucho puede ser más durable y aumentar la vida útil del pavimento si son

diseñados, fabricados y construidos adecuadamente (Caltrans, 2014). Además, en el artículo

“Laboratory Evaluation of Crumb Rubber Modified Asphalt Mixes” los autores encontraron que

este tipo de mezclas tienen menor susceptibilidad térmica y una mayor resistencia a daños por

humedad comparado con las mezclas convencionales (Palit, Reddy, & Pandey, 2004).

El presente trabajo investigativo, busca comprender el comportamiento de las mezclas asfálticas

modificadas con asfalto caucho, mediante la caracterización de sus propiedades usando la técnica

Dynamic Mechanical Analysis (DMA) en matrices asfálticas finas (FAM). Esta técnica suministra

información sobre el comportamiento reológico del material, mediante la aplicación cíclica de


con Polvo de Caucho

carga torsional en un reómetro de corte dinámico (DSR) a pequeños especímenes cilíndricos, bajo

diferentes condiciones de temperatura y frecuencia y empleando un bajo nivel de deformación.

En el presente documento se describe el proceso experimental que se llevó a cabo a lo largo de la

investigación y se presentará una serie de análisis de acuerdo a los resultados obtenidos.


con Polvo de Caucho

Objetivos

General

Caracterizar el comportamiento reológico de matrices asfálticas finas modificadas con polvo de

caucho mediante la técnica Dynamic Mechanical Analysis (DMA).

Específicos

Determinar las propiedades reológicas de las mezclas asfálticas finas elaboradas con asfalto de

penetración 40/50 y asfalto 40/50 modificado con polvo de caucho.

Analizar los resultados obtenidos para cada una de las mezclas y con esto determinar el impacto

de emplear asfalto 40/50, asfalto 40/50 modificado y asfalto 60/70 en el comportamiento y

desempeño de la mezcla.

Contribuir mediante un estudio con una solución económica y ambientalmente sostenible, por

medio del empleo de nuevos materiales en las estructuras de pavimentos.


con Polvo de Caucho

1. Diseño del Proceso Experimental

A continuación, se presenta una descripción detallada del proceso experimental llevado a cabo

durante el trabajo de investigación, con el fin de determinar la influencia del grano de caucho en

las propiedades mecánicas y reológicas de una matriz asfáltica fina (FAM) compuesta por asfalto

de penetración 40/50 (1/10 mm). Es de destacar que este asfalto es nuevo en el país, puesto que el

asfalto con penetración más baja empleado hasta este año en la preparación de mezclas asfálticas

era el asfalto 60/70 (1/10 mm). Las siguiente secciones incluyen información sobre los materiales

utilizados en la FAM y las características de los especímenes que fueron sometidos a un ensayo

de aplicación de carga cíclica a deformación controlada mediante la técnica Dynamic Mechanical

Analysis (DMA).

1.1 Materiales

La matriz asfáltica fina (FAM) se compone de una mezcla de cemento asfáltico y agregados finos

que pasan el tamiz No. 16 o 1.18 mm. La FAM corresponde a la parte fina de la mezcla asfáltica

completa (Figura 1). El diseño de la FAM fue realizado por la ingeniera Sonia Hernández como

parte de su investigación de tesis de maestría (Hernández, 2013). A continuación, se presenta en

detalle el diseño de las probetas de mezcla asfáltica.

Figura 1. Representación de la Matriz Asfáltica Fina a partir de una mezcla asfáltica completa

(Hernández, 2013)

El diseño de la mezcla asfáltica fina, se realizó a partir de una mezcla asfáltica completa, siguiendo

la metodología de Calvacanti de Sousa (Hernández, 2013).

- Determinación de la granulometría para la FAM: La matriz asfáltica fina está compuesta

por agregados finos de tamaño máximo igual a 1.18 mm (pasa tamiz No 16) incluyendo el filler

(pasa tamiz No. 200). Con las mismas proporciones de la granulometría utilizada en la mezcla

completa, se determinó la gradación de la FAM, pero normalizando sus valores de acuerdo con


con Polvo de Caucho

el porcentaje de material que pasa el tamiz No. 16 en toda la mezcla (Hernández, 2013). En la

Tabla 1 se puede observar la granulometría de la FAM, en la cual el tamaño máximo de

agregados es 0.43 mm y su tamaño máximo nominal es 0.18 mm.

Tabla 1. Gradación de la matriz asfáltica fina (Hernández, 2013)

Tamiz Tamiz

(mm)

Porcentaje que

pasa de FAM (%)

Porcentaje

Retenido de FAM

(%)

No. 16 1.18 100.0 0.0

No. 40 0.43 66.0 34.0

No. 80 0.18 42.3 23.7

No. 200 0.08 20.3 22.0

Fondo - - 20.3

- Determinación del contenido de asfalto: El contenido de asfalto se determinó a partir de los

resultados obtenidos en el trabajo de Hernández 2013, en el cual realizó un proceso de

extracción de asfalto de la fracción fina de la mezcla completa, siguiendo los criterios de la

Norma INVIAS I.N.V. E – 732 – 07 “Extracción Cuantitativa del Asfalto en Mezclas en

Caliente para Pavimentos”. Finalmente, se obtuvo que el porcentaje de asfalto era igual a

11.53%.

- Determinación del contenido de caucho: El caucho utilizado durante el proceso de

modificación del ligante es proveniente de una empresa recicladora de llantas, por lo que el

grano de caucho es generado mediante un proceso de molienda de llantas. Por otro lado, el

grano de caucho reciclado en forma bruta fue sometido a un tamizado para garantizar la

uniformidad del material. Por tanto, el material fue clasificado como pasa 40. De acuerdo al

estudio realizado por el IDU y la Universidad de los Andes, se determinó que se obtienen

buenos resultados cuando la mezcla se realiza por vía húmeda (i.e., el grano de caucho se

adiciona al ligante antes de la mezcla con los agregados) con un porcentaje de caucho igual

15% (Instituto de Desarrollo Urbano, 2002).

- Proceso de mezclado del asfalto caucho: En el proceso por vía húmeda, el grano de caucho

reciclado (GCR) se mezcló con el cemento asfáltico para producir una mezcla modificada

asfalto-caucho. Dicha mezcla es el resultado de la interacción del GCR con el ligante, donde la

reacción que ocurre entre los dos no es una reacción de tipo química (Instituto de Desarrollo

Urbano, 2002). Cuando el cemento asfáltico y GCR son mezclados, el GCR reacciona con el


con Polvo de Caucho

cemento asfáltico hinchándose y ablandándose por la absorción de aceites aromáticos (Instituto

de Desarrollo Urbano, 2002).

Para el proceso de modificación, se usó el equipo Mezclador Mecánico RW 20 Digital a una

velocidad de 2000 rpm (Figura 2). La temperatura fue controlada con ayuda de una plancha de

calentamiento a 200 °C. La incorporación del grano de caucho se llevó a cabo de manera

continua cuando el asfalto se encontraba a una temperatura de 200 °C, durante 20 minutos.

Figura 2. Mezcla de Asfalto con Caucho usando el Mezclador Mecánico

- Determinación de las temperaturas de Mezcla y Compactación: La temperatura a la cual el

asfalto tiene una viscosidad de 170 ± 20 cP y 280 ± 30 cP son normalmente escogidas para la

temperatura de mezclado y compactación, respectivamente (Highway Research Program

National Cooperative, 2011). La viscosidad fue medida usando el viscosímetro de Brookfield,

con un spindle SC4-28. La variación de la viscosidad a diferentes temperaturas para el asfalto

40/50 y el asfalto modificado con caucho se pueden observar en la Figura 3 y Figura 4. La

curva del asfalto 40/50 fue proporcionada por la compañía Humberto Quintero. En la Figura 3

se observa que la temperatura de mezcla del asfalto 40/50 es de 160°C y la de compactación de

150°C. Asimismo, la temperatura de mezcla del asfalto – caucho es de 200°C y la de

compactación de 185°C.


con Polvo de Caucho

Figura 3. Curva Reológica Asfalto 40/50 (Quintero, 2016)

Figura 4. Curva Reológica Asfalto – Caucho

100

1000

10000

100000

1000000

60 80 100 120 140 160 180

ŋ (

cP)

T (°C)

Curva Reológica Asfalto 40/50

ŋ (cP)

Compactación

Mezcla

100

1000

10000

125 145 165 185 205

ŋ (

cP)

T (°C)

Curva Reológica Asfalto - Caucho

ŋ (cP)

Compactación

Mezcla


con Polvo de Caucho

- Porcentaje de vacíos: El valor de densidad máxima teórica (Gmm) reportada generalmente en

la literatura para este tipo de materiales se encuentra entre 2.3 y 2.4 g/cm3, la cual corresponde

a porcentajes de vacíos de 10% y 12% cuando el porcentaje de asfalto es igual a 9.5%

(Cavalcanti de Sousa, 2010). De acuerdo a esta información, se decidió realizar el ensayo

“Gravedad Específica Máxima Teórica (Gmm) y Densidad de Mezclas Asfálticas para

Pavimentos” de la norma INVIAS I.N.V. E – 735 – 07 y de esta manera conocer el valor de

densidad máxima teórica de la FAM a diseñar.

De acuerdo a esta norma, se elaboraron dos muestran de FAM una con asfalto 40/50 y otra con

asfalto – caucho con pesos de 938.75 g y 1011.24 g, respectivamente. A continuación, se

llevaron las dos mezclas al horno durante dos horas a una temperatura de 160°C para la mezcla

que contiene asfalto sin modificar y 195°C para la mezcla con asfalto modificado con caucho.

Luego, se retiró del horno y se extendió en una bandeja realizando una separación manual para

obtener la FAM suelta (Figura 5). Posteriormente, se introdujo la mezcla en el picnómetro y se

determinó su peso seco; en seguida, se adicionó agua a una temperatura de 25°C, garantizando

que la FAM quedara totalmente sumergida. Adicionalmente, se procedió a tapar el picnómetro

y se le aplicó vacío para reducir la presión residual. Durante 15 minutos se realizó una agitación

manual en intervalos de 2 minutos (Figura 6). Seguidamente, se activó la válvula de escape para

disminuir gradualmente el vacío aplicado al picnómetro, se terminó de llenar con agua y se

determinó su peso.

Figura 5. Preparación de mezcla FAM y separación manual de partículas de la mezcla


con Polvo de Caucho

Figura 6. Picnómetro con mezcla suelta FAM y agua a 25°C, aplicación de presión de vacío y

agitación manual de picnómetro.

Finalmente, mediante la Ecuación 1 se calculó la gravedad específica máxima teórica. Los

resultados pueden ser observados en la Tabla 2.

Ecuación 1

Tabla 2. Resultados del ensayo de gravedad especifica

Variables Asfalto

40/50

Asfalto -

Caucho

Peso seco de la mezcla suelta

(WFAM) (gr) 938.75 1011.24

Peso del picnómetro lleno de agua

(WAgua) (gr) 11219 11219

Peso de picnómetro con el material

saturado (WAgua+FAM) (gr) 11732 11760

Gmm 2.20 2.15

Gmm =WFAM

WFAM + WAgua − WAgua +FAM


con Polvo de Caucho

Con los valores obtenidos de Gmm para las FAM, se seleccionó un porcentaje de vacíos igual a 10%,

con el cual se procedió a realizar la fabricación de los especímenes de ensayo.

1.2 Especímenes de Ensayo

Luego de definir el diseño de la mezcla de la matriz fina, se elaboraron probetas cilíndricas de 150

mm de diámetro y altura aproximada de 9 cm, de las cuales posteriormente se obtuvieron los

especímenes cilíndricos para el ensayo DMA.

1.2.1 Preparación de matriz asfáltica fina

Se elaboraron 2 probetas de diámetro igual a 150 mm y, teniendo en cuenta que los especímenes

DMA deben tener una altura de 50 mm, se calculó el volumen de las probetas para una altura total

de 90 mm con la Ecuación 2, lo cual permite cortar los extremos del núcleo y garantizar el nivel

de compactación, la altura deseada y las superficies de los extremos sean lisas.

Ecuación 2

A partir del volumen y la gravedad especifica bulk de la probeta, se calculó la masa total de la

mezcla necesaria para la fabricación de los especímenes. Con este valor se determinó la cantidad

de asfalto y el contenido de agregados de la mezcla. La gravedad especifica bulk (Gmb) se halló

mediante la Ecuación 3 para las dos probetas (asfalto 40/50 y asfalto - caucho) con un porcentaje

de vacíos de 10% (Tabla 3).

Ecuación 3

Tabla 3. Resultados de gravedad especifica de bulk (Gmb)

Probeta Gmb (g/cm3)

Asfalto 40/50 1.98

Asfalto - Caucho 1.94

Vprobeta = πr2h = π ∗ 7.52 ∗ 9 = 1590.4 cm3

Gmb = 100% − %Va ∗ Gmm

100


con Polvo de Caucho

El peso de las FAM a elaborar corresponde al producto entre el volumen y el Gmb de cada probeta.

De este modo, el peso total de la probeta con asfalto 40/50 es igual a 3156.05 g y para la mezcla

con asfalto caucho es de 3078.11 g.

En las Tabla 4, 5, 6 y 7 se puede observar la granulometría y la distribución de material necesario

cada una de las mezclas a elaborar con asfalto 40/50 y asfalto - caucho.

Tabla 4. Distribución de masa para la mezcla FAM con asfalto - caucho

Ítem Contenido

Porcentual (%)

Peso

(g)

Asfalto sin

caucho 9.80 301.70

Caucho 1.73 53.20

Agregados 88.47 2723.20

Total FAM 100.00 3078.11

Tabla 5. Gradación y distribución de masa para la mezcla FAM con Asfalto-Caucho.

Tamiz Tamiz

(mm)

Porcentaje que

pasa de FAM

(%)

Porcentaje

Retenido de FAM

(%)

Peso

(g)

No. 16 1.18 100.0 0.0 0.0

No. 40 0.43 66.0 34.0 925.89

No. 80 0.18 42.3 23.7 645.40

No. 200 0.08 20.3 22.0 599.10

Fondo - - 20.3 552.81

Total 2723.20

Tabla 6. Distribución de masa para la mezcla FAM con asfalto 40/50

Ítem Contenido

Porcentual (%) Peso (g)

Asfalto 11.53 363.89

Agregados 88.47 2792.16

Total FAM 100.00 3156.05


con Polvo de Caucho

Tabla 7. Gradación y distribución de masa para la mezcla FAM con Asfalto 40/50.

Tamiz Tamiz

(mm)

Porcentaje que

pasa de FAM

(%)

Porcentaje

Retenido de FAM

(%)

Peso (g)

No. 16 1.18 100.0 0.0 0.00

No. 40 0.43 66.0 34.0 949.33

No. 80 0.18 42.3 23.7 661.74

No. 200 0.08 20.3 22.0 614.27

Fondo - - 20.3 566.81

Total 2792.16

Con los valores calculados en las tablas anteriores, se elaboraron las probetas siguiendo el

procedimiento descrito a continuación.

En primer lugar, se colocó el asfalto y los agregados en cazuelas metálicas y posteriormente se

llevaron durante 2 horas al horno a una temperatura de 160°C para la mezcla con asfalto no

modificado y 200°C para la mezcla con asfalto-caucho. Después de este tiempo, se incorporaron

los materiales en el mezclador hasta obtener una mezcla homogénea de color negro.

Posteriormente, se realizó la compactación usando el compactador giratorio Superpave “SGC” en

un molde metálico de 150 mm de diámetro. Para llevar a cabo esta compactación, fue necesario

que el molde y el material estuvieran a una temperatura de 150 °C para la mezcla con asfalto 40/50

y 185 °C para la mezcla con asfalto-caucho, por tanto, se llevó nuevamente al horno durante 2

horas. Seguidamente, se llevó el molde con la mezcla en su interior al compactador estipulando

una altura final de 90 mm. Finalmente, se retiró el molde del equipo y se dejó enfriar durante 24

horas, luego se extrajo la probeta.

1.2.2 Obtención de los especímenes DMA a partir de las probetas de FAM

Para realizar los ensayos en el reómetro los especímenes requieren de una geometría característica.

Por lo tanto, se hizo una extracción de núcleos a partir de las probetas FAM anteriormente

elaboradas, mediante un taladro de árbol. Los núcleos se extrajeron de la zona media de la probeta

(Figura 7) , debido a que esto garantiza que la compactación sea superior a la de la zona externa e

inferior en la zona interna de la probeta (Hernández, 2013). Dichos núcleos, deben tener un

diámetro de 13 mm y una altura de 50 mm, por tanto, se usó una broca de ½” de diámetro interno

para su extracción.


con Polvo de Caucho

Figura 7. Definición de zona para extracción de núcleos.

Una vez extraídos, fue necesario cortar 20 mm en cada uno de sus extremos, para realizar este

corte, se marcó cada uno con una cinta blanca (Figura 8), de tal forma que la longitud interna entre

los bordes fuera de 50 mm. Con una cortadora industrial se realizó el corte del especimen.

Figura 8. Procedimiento de corte de núcleos

En la Tabla 8 se presentan las geometrías, peso, densidad especifica (Gmb) y contenido de vacíos

de cada uno de los núcleos fabricados para acondicionar y luego ensayar.

Tabla 8. Descripción de los especímenes con asfalto sin caucho

Altura

(mm)

Diámetro

(mm) Peso (g)

Volumen

(cm3)

Gmb

(g/cm3) Va (%)

50.03 13.27 14.58 6.9 1.97 10.44

50.71 13.44 14.76 7.2 1.96 10.73

50.11 13.49 14.59 7.2 1.96 10.82

50.26 13.37 14.88 7.1 1.97 10.29

49.36 13.25 14.25 6.8 1.97 10.65

Promedio 50.09 13.36 14.61 7.04 1.97 10.57

Coeficiente de

Variabilidad 1.0% 0.8% 1.6% 2.6% 0.3% 2.3%


con Polvo de Caucho

Tabla 9. Descripción de los especímenes con asfalto caucho

Altura

(mm)

Diámetro

(mm) Peso (g)

Volumen

(cm3)

Gmb

(g/cm3) Va (%)

50.13 13.48 12.98 7.2 1.92 10.7

50.74 13.59 13.32 7.4 1.91 11.16

49.71 13.44 12.83 7.1 1.93 10.23

50.1 13.45 13.84 7.1 1.93 10.23

50.09 13.42 12.87 7.1 1.93 10.23

Promedio 50.15 13.48 13.17 7.18 1.92 10.58

Coeficiente de

Variabilidad 0.7% 0.5% 3.2% 1.8% 0.5% 4.2%

1.3 Acondicionamiento de los especímenes de ensayo

Para que el especimen pueda ser instalado en el reómetro, es necesario que en sus extremos se

adhiera un holder metálico. Por tanto, se pegó un holder en cada extremo del núcleo utilizando un

adhesivo epóxico marca Pegadit, el cual está compuesto por una resina y un endurecedor los cuales

se mezclaron en igual proporción. Las superficies de los extremos de los especímenes y los holders

deben estar totalmente lisas, limpias y secas para garantizar la adherencia entre los elementos. Se

colocó el adhesivo epóxico en la superficie de los extremos del especimen y ésta se insertó en los

holders haciendo presión con los dedos para garantizar su adherencia. Finalmente, se dejó secar

durante 24 horas, garantizando que las pestañas de los holders quedaran paralelas (Figura 9).


con Polvo de Caucho

Figura 9. Procedimiento de pegado de soportes metálicos a los especímenes DMA

1.4 Ensayos DMA

El ensayo de DMA se llevó a cabo en el equipo AR 2000 de la empresa TA, el cual permite que

los núcleos de matriz fina sean sometidos a la aplicación de carga cíclica torsional a un nivel de

deformación constante. Los resultados de estos ensayo permiten obtener una caracterización

completa del comportamiento viscoelástico lineal del especimen, al ser sometido a una carga

dinámica en condiciones de baja amplitud.

1.4.1 Montaje del especimen en el reómetro

La configuración del reómetro permite insertar las pestañas de los holders en la geometría superior

e inferior. Estas geometrías poseen unos tornillos los cuales deben ajustarse con un torqueleader

hasta su máximo torque, así la muestra quedará fija en el equipo.


con Polvo de Caucho

Figura 10. Montaje del Especimen en el reómetro.

1.4.2 Procedimiento del Ensayo DMA

Los especímenes fueron sometidos a la aplicación de una carga torsional con un nivel de

deformación constante para conocer las propiedades visco-elásticas lineales. Se escogió un nivel

de deformación pequeño de γ = 0.0065% y para cada nivel de temperatura (25°C, 35°C, 45°C,

55°C, 65°C y 75°C) se realizó un barrido de frecuencias entre 0.1 Hz y 30 Hz. El ensayo a cada

nivel de temperatura tuvo una duración de aproximadamente 30 minutos y entre cada cambio de

temperatura, el especimen se sometió a un estado de equilibrio durante 3 minutos, tiempo en el

cual el especimen no experimenta la aplicación de carga cíclica. Durante los ensayos se observó

que el módulo complejo |G*| tiende a crecer y el ángulo de fase decrece en cada temperatura a

medida que se incrementa la frecuencia, tal como era de esperarse (Figura 11).


con Polvo de Caucho

Figura 11. Respuesta emitida por el software del reómetro al durante el ensayo.


con Polvo de Caucho

2. Resultados y Análisis de Resultados

De acuerdo con el ensayo DMA realizado a los especímenes con un nivel de deformación

γ=0.0065%, la Figura 12, la Figura 13 y la Figura 14Figura 14 muestran los resultados de las

propiedades viscoelásticas lineales de los especímenes elaborados con asfalto de penetración 40/50

y asfalto con caucho, en escala logarítmica. Así, estas figuras presentan la tendencia del módulo

complejo (G*) y el ángulo de fase para cada uno de los 3 especímenes ensayados. Los detalles de

los resultados de las curvas maestras se encuentran compilados en el capítulo de Anexos del

presente documento.


Asimismo, en la Figura 13 se muestra la tendencia del ángulo de fase (δ) para cada uno de los tres

especímenes ensayados. En esta figura se observó que los valores del ángulo de fase presentaban

altas inconsistencias, puesto que, cuando se incrementa la temperatura el ángulo de fase disminuye

y al aumentar la frecuencia el ángulo de fase aumenta para todas las temperaturas.

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

1,00E+10

0,1 1 10 100

G*[P

a]

Frecuencia [Hz]

Asfalto 40/50

25°C

35°C

45°C

55°C

65°C

75°C


con Polvo de Caucho

Figura 13. Ángulo de fase vs. Frecuencia en especímenes elaborados con asfalto 40/50 para diferentes

temperaturas.


10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,1 1 10 100

Án

gu

lo d

e fa

se δ

[°]

Frecuencia [Hz]

Asfalto 40/50

25°C

35°C

45°C

55°C

65°C

75°C

1,E+06

1,E+07

1,E+08

1,E+09

0,1 1 10 100

G*[P

a]

Frecuencia [Hz]

Asfalto - Caucho

25°C

35°C

45°C

55°C

65°C

75°C


con Polvo de Caucho

En la Figura 12 es posible observar que los resultados obtenidos en el ensayo de DMA para los

tres especímenes son muy similares. Asimismo, en la Figura 14 muestra que los resultados tienen

variaciones entre el 1% y el 15% entre réplicas. Estas diferencias se deben a la heterogeneidad de

los especímenes.

Con base en esta información, se procedió a realizar las curvas maestras de los dos materiales. Las

curvas maestras permiten sintetizar en una gráfica el comportamiento visco-elástico lineal de un

material asfáltico; éstas, a su vez, ayudan a predecir las propiedades del material incluso en rangos

de temperaturas y frecuencias diferentes a las ensayadas, pero teniendo en cuenta que estas

frecuencias y temperaturas se encuentren en los rangos de temperatura y frecuencias de la curva.

En otras palabras, esta predicción solo funciona para temperaturas entre 25°C y 75°C, y

frecuencias entre 0,0001 Hz y 1000 Hz.

Como ejemplo para la elaboración de la curva maestra, se tomaron los datos obtenidos para el

especimen 1 elaborado con asfalto 40/50. En primer lugar, se debió organizar los datos tal como

se muestra en la Tabla 10.

Tabla 10. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas.

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

0,10 6,22E+07 1,74E+07 8,94E+06 7,17E+06 6,58E+06 5,63E+06

0,71 1,46E+08 3,74E+07 1,59E+07 1,08E+07 8,64E+06 6,63E+06

1,32 1,94E+08 4,93E+07 1,94E+07 1,25E+07 9,59E+06 7,05E+06

1,93 2,30E+08 5,90E+07 2,23E+07 1,38E+07 1,02E+07 7,49E+06

2,54 2,60E+08 6,70E+07 2,46E+07 1,49E+07 1,07E+07 7,82E+06

3,15 2,87E+08 7,40E+07 2,67E+07 1,57E+07 1,11E+07 8,08E+06

3,76 3,11E+08 8,02E+07 2,87E+07 1,66E+07 1,15E+07 8,32E+06

4,37 3,33E+08 8,60E+07 3,04E+07 1,74E+07 1,19E+07 8,53E+06

4,982 3,50E+08 9,15E+07 3,26E+07 1,82E+07 1,23E+07 8,70E+06

5,592 3,69E+08 9,67E+07 3,42E+07 1,89E+07 1,28E+07 8,90E+06

6,202 3,85E+08 1,02E+08 3,54E+07 1,94E+07 1,30E+07 9,07E+06

6,812 3,98E+08 1,07E+08 3,71E+07 2,01E+07 1,34E+07 9,24E+06

7,422 4,16E+08 1,11E+08 3,86E+07 2,08E+07 1,36E+07 9,38E+06

8,033 4,32E+08 1,15E+08 3,98E+07 2,14E+07 1,39E+07 9,56E+06

8,643 4,48E+08 1,20E+08 4,10E+07 2,19E+07 1,41E+07 9,70E+06

9,253 4,60E+08 1,24E+08 4,25E+07 2,25E+07 1,45E+07 9,79E+06

9,863 4,72E+08 1,27E+08 4,37E+07 2,28E+07 1,46E+07 9,96E+06


con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

10,47 4,84E+08 1,31E+08 4,49E+07 2,33E+07 1,48E+07 1,01E+07

11,08 4,96E+08 1,34E+08 4,64E+07 2,37E+07 1,52E+07 1,03E+07

11,69 5,09E+08 1,37E+08 4,74E+07 2,42E+07 1,54E+07 1,03E+07

12,3 5,21E+08 1,39E+08 4,87E+07 2,46E+07 1,55E+07 1,04E+07

12,91 5,32E+08 1,43E+08 4,98E+07 2,51E+07 1,58E+07 1,06E+07

13,52 5,42E+08 1,46E+08 5,09E+07 2,55E+07 1,61E+07 1,07E+07

14,14 5,54E+08 1,49E+08 5,22E+07 2,59E+07 1,63E+07 1,08E+07

14,74 5,64E+08 1,53E+08 5,30E+07 2,63E+07 1,63E+07 1,08E+07

15,35 5,72E+08 1,56E+08 5,42E+07 2,66E+07 1,65E+07 1,09E+07

15,97 5,84E+08 1,59E+08 5,51E+07 2,71E+07 1,69E+07 1,10E+07

16,57 5,94E+08 1,62E+08 5,60E+07 2,74E+07 1,69E+07 1,11E+07

17,19 6,03E+08 1,64E+08 5,71E+07 2,78E+07 1,72E+07 1,12E+07

17,8 6,12E+08 1,67E+08 5,80E+07 2,82E+07 1,74E+07 1,13E+07

18,41 6,22E+08 1,70E+08 5,93E+07 2,85E+07 1,76E+07 1,14E+07

19,02 6,31E+08 1,73E+08 6,03E+07 2,89E+07 1,78E+07 1,14E+07

19,63 6,39E+08 1,75E+08 6,13E+07 2,92E+07 1,80E+07 1,15E+07

20,24 6,48E+08 1,79E+08 6,23E+07 2,96E+07 1,81E+07 1,16E+07

20,85 6,57E+08 1,81E+08 6,33E+07 2,99E+07 1,83E+07 1,17E+07

21,46 6,65E+08 1,84E+08 6,42E+07 3,03E+07 1,85E+07 1,18E+07

22,07 6,72E+08 1,86E+08 6,51E+07 3,06E+07 1,86E+07 1,18E+07

22,68 6,80E+08 1,89E+08 6,60E+07 3,09E+07 1,88E+07 1,19E+07

23,29 6,88E+08 1,91E+08 6,70E+07 3,13E+07 1,90E+07 1,20E+07

23,9 6,95E+08 1,94E+08 6,77E+07 3,15E+07 1,91E+07 1,21E+07

24,51 7,02E+08 1,96E+08 6,85E+07 3,18E+07 1,93E+07 1,21E+07

25,12 7,12E+08 1,99E+08 6,95E+07 3,22E+07 1,92E+07 1,22E+07

25,73 7,17E+08 2,01E+08 7,03E+07 3,25E+07 1,94E+07 1,23E+07

26,34 7,24E+08 2,04E+08 7,11E+07 3,28E+07 1,95E+07 1,24E+07

26,95 7,32E+08 2,07E+08 7,17E+07 3,30E+07 1,97E+07 1,25E+07

27,56 7,38E+08 2,09E+08 7,28E+07 3,33E+07 1,99E+07 1,26E+07

28,17 7,45E+08 2,11E+08 7,37E+07 3,37E+07 2,00E+07 1,27E+07

28,78 7,52E+08 2,15E+08 7,45E+07 3,39E+07 2,02E+07 1,26E+07

29,39 7,58E+08 2,17E+08 7,51E+07 3,43E+07 2,03E+07 1,27E+07

30 7,67E+08 2,19E+08 7,60E+07 3,46E+07 2,05E+07 1,28E+07


con Polvo de Caucho

Con estos resultados, se realizó una gráfica de Módulo complejo vs. Frecuencia para cada

temperatura en escala logarítmica Figura 15.

Figura 15. Módulo complejo vs. Frecuencia para el especimen 1.

Posteriormente, con la Figura 15 se realizó la curva maestra de la mezcla asfáltica para una

temperatura de referencia de 35°C, desplazando horizontalmente los valores de módulo de todas

las curvas que no corresponden a la temperatura de referencia, empleando los factores de

translación (shift factors). En otras palabras, para una curva a cierta temperatura todos los valores

del eje de frecuencia de esa curva son multiplicados por una escalar mayor o menor a 1,

dependiendo de la temperatura. Es decir, para temperaturas menores a 35 °C las frecuencias se

amplificarán por un factor de translación aT mayor a 1 y para las temperaturas mayores a 35 °C

por un factor aT menor a 1. Este proceso se realiza hasta que la curva se ajuste a la curva de

temperatura de referencia. Adicionalmente, es importante aclarar que el módulo complejo no se

modifica bajo ninguna circunstancia.

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,10 1,00 10,00 100,00

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]

Asfalto 40/50 - Especimen 1

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C


con Polvo de Caucho


Por otro lado, se realizó un ajuste de los factores de translación aT por medio de la ecuación WLF

(Ecuación 4). Además, usando la herramienta solver de Excel y considerando un análisis de

mínimos cuadrados, se calculó las constantes c1 y c2 de dicha ecuación.

Ecuación 4

T: Temperatura (variable)

Tr: Temperatura de referencia (35 °C)

C1, C2: Constantes definidas mediante ajuste de la curva

En las siguientes figuras se muestran los datos y el ajuste por medio de la ecuación WLF de los

factores de translación aT en función de la temperatura, en escala semi - logarítmica.

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,0100 1,0000 100,0000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]


25°C

35°C

45°C

55°C

65°C

75°C

log 𝑎𝑇 =−𝑐1 𝑇 − 𝑇𝑟

𝑐2 + 𝑇 − 𝑇𝑟


con Polvo de Caucho

Tabla 11. Constantes definidas mediante ajuste de la curva

Constantes

c1 7,12

c2 64,72

Tabla 12. Ajuste de Parámetros de Entrada a la Ecuación de WLF con relación al EMC

Temperatura

[°C] aT log(aT)

log(aT)

ajuste aT ajuste EMC

25 20,05 1,302 1,30 20,05 0,000000

35 1,00 0,000 0,00 1,00 0,000000

45 0,11 -0,959 -0,95 0,11 0,000002

55 0,023 -1,638 -1,68 0,021 0,000005

65 0,007 -2,187 -2,26 0,0055 0,000001

75 0,0014 -2,854 -2,72 0,0019 0,000000

Total 0,000008

Figura 17. Correlación de WLF – Especimen 1

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

100,000

20 30 40 50 60 70 80

a T

Temperatura [°C]

log (aT) vs Temperatura

aT

aT ajuste


con Polvo de Caucho

Para encontrar un ajuste de la curva maestra con temperatura de referencia de 35°C se usó el

software 2Rdata. A continuación, se muestra la curva maestra original y la curva maestra ajustada

en escala logarítmica junto a su ecuación de ajuste:

|𝐺∗| = 𝑎 + 𝑏 ∗ 𝐹0.5 + 𝑐 ∗ exp −2.0 ∗ 𝐹 + 𝑑 ∗ 𝐹0.5 ∗ ln 𝐹 + 𝑒 ∗ ln 𝐹 2.0

Dónde:

|G*|: Módulo Complejo

F: Frecuencia

a = -5.844.792,17

b = 47.953.484,43

c = 6.296.889,16

d = -2.621.508,46

e = 108.049,97

Figura 18. Curvas maestras ajustada y sin ajustar – Especimen 1

Para encontrar el módulo complejo a diferentes temperaturas y diferentes frecuencias se considera

la curva maestra con los ajustes realizados y la ecuación aT=fr/f donde f es la frecuencia real a la

cual se quiere encontrar el valor del módulo, fr es la frecuencia reducida y aT corresponde al factor

1,E+06

1,E+07

1,E+08

1,E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]

Curvas Maestras - Especimen 1

Curva Maestra sin Ajustar


con Polvo de Caucho

de translación a la temperatura dada. Asimismo, para encontrar la frecuencia reducida es necesario

encontrar el valor del factor de translación por medio del ajuste WLF.

A continuación, se puede observar la totalidad de las curvas maestras construidas a una

temperatura de referencia de 35°C de las muestras elaboradas con asfalto 40/50. Analizando la

Figura 19 y la Figura 20 , se puede concluir que el comportamiento es representativo de un material

visco-elástico, puesto que el módulo complejo es mayor cuando se tiene bajas temperaturas y altas

frecuencias.

Figura 19. Curvas Maestras de las FAM elaboradas con Asfalto 40/50

Asimismo, se elaboraron las curvas maestras para las matrices finas elaboradas con asfalto –

caucho, obteniendo como resultado la Figura 20.

.

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]

Curvas Maestras - Asfalto 40/50

Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3


con Polvo de Caucho

Figura 20. Curvas Maestras de las FAM elaboradas con Asfalto- Caucho

Para comparar las curvas maestras de las mezclas con asfalto 40/50 y con asfalto caucho, se decidió

promediar los datos de los tres especímenes y así obtener una sola curva. Adicionalmente, se

compararon estas dos curvas maestras con la curva maestra de un mezcla fina elaborada con los

mismos materiales pétreos y la misma granulometría pero con asfalto de penetración 60/70

elaborada por Camilo Perico en su trabajo de grado (Perico, 2014). En la Tabla 13 se pueden

observar algunos módulos escogidos para comparar las tres curvas maestras presentadas. A su vez,

se calculó la variación porcentual existente entre la FAM modificada con asfalto – caucho y las

FAM elaboradas con asfalto de penetración 40/50 y 60/70.

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

G*[P

a]

Frecuencia [Hz]

Curvas Maestras - Asfalto Caucho

Espécimen 1 Espécimen 2 Espécimen 3


con Polvo de Caucho

Figura 21. Curvas Maestras de los tres tipos de FAM

Adicionalmente, se elaboró la curva maestra del ángulo de fase para el asfalto 40/50. en la Figura

22 se observa que para frecuencias inferiores a 100 Hz el ángulo de fase aumenta, lo cual contradice

la teoría del comportamiento de los materiales viscoelásticos, por tanto no se tuvieron en cuenta

los resultados asociados a esta variable, ya que posiblemente se encuentran alterados por algún

error del equipo de medición. Asimismo, es importante mencionar que este comportamiento se ha

presentado en los trabajos de investigación realizados por Camilo Perico (Perico, 2014) y Vanessa

González (González, 2014).

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

1,00E+10

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*|[

Pa]

Frecuencia [Hz]

Curvas Maestras

Asfalto 40/50 Asfalto-Caucho Asfalto 60/70


con Polvo de Caucho

Figura 22. Ángulo de Fase ∂ vs. Frecuencia en especimen 1 elaborado con asfalto 40/50 para diferentes

temperaturas.

Tabla 13. Caída del módulo dinámico del asfalto caucho con respecto a los especímenes elaborados con

asfalto de penetración 40/50 y 60/70

Frecuencia

[Hz]

Asfalto

40/50

Asfalto-

Caucho

Asfalto

60/70

Asfalto 40/50 –

Asfalto Caucho

Asfalto 60/70 –

Asfalto Caucho

0,001 7,88,E+06 4,57,E+06 7,26,E+06 42% 37%

0,01 9,02,E+06 6,05,E+06 8,30,E+06 33% 27%

0,1 1,77,E+07 1,06,E+07 1,96,E+07 40% 46%

1 4,39,E+07 2,32,E+07 5,44,E+07 47% 85%

10 1,35,E+08 5,72,E+07 1,59,E+08 58% 88%

100 3,82,E+08 1,39,E+08 4,89,E+08 64% 72%

En la Tabla 13 se puede observar como la presencia del caucho produce un impacto negativo,

representado en una caída del módulo entre el 33% y el 64% con respecto al valor del módulo de

la mezcla de FAM con asfalto 40/50. Asimismo, al comparar el módulo dinámico de la FAM

elaborada con asfalto - caucho con la FAM fabricada con asfalto 60/70, el módulo decae entre el

27% y el 88%. Sin embargo, a pesar de que la curva maestra de la FAM elaborada con asfalto

60/70 presenta un comportamiento visco- elástico, no tiene una tendencia similar a las curvas

10

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000

Án

gu

lo d

e F

ase

δ[°

]

Frecuencia [Hz]

Asfalto 40/50


con Polvo de Caucho

elaboradas con asfalto 40/50. Esta observación se obtiene al comparar la curva maestra de la FAM

elaborada con asfalto 60/70 con la curva maestra de la FAM con asfalto 40/50, donde se tiene que,

para frecuencias mayores a 0,1 Hz el módulo complejo es superior y para frecuencias menores a

0,1 Hz el módulo es menor. Adicionalmente, en la Figura 21 se puede observar que la curva

maestra de la FAM hecha con asfalto – caucho siempre está por debajo de las otras dos curvas, lo

cual quiere decir que su módulo dinámico siempre es inferior a los módulos de las FAM elaboradas

con asfalto sin modificar.

Este resultado es inesperado puesto que se espera que una mezcla tipo FAM fabricada con un

asfalto de menor penetración presenta mayores valores de módulo. Esto se puede deber al hecho

de que la curva maestra para la FAM con asfalto 60/70 fue tomada de otra trabajo en el cual,

aunque la granulometría y los vacíos son los mismos, puede haber diferencias en la fabricación de

los especímenes.

Estas diferencias se deben, parcialmente, al proceso constructivo empleado en la fabricación de

las probetas, puesto que, al realizar el ensayo de gravedad especifica de Bulk, el porcentaje de

vacíos para los especímenes elaborados con asfalto 60/70 fue inferior al 10% mientras que el

porcentaje de vacíos para los núcleos elaborados con asfalto 40/50 fue superior al 10%. Asimismo,

las curvas maestras de las probetas elaboradas con asfalto 40/50 tienen un mayor número de puntos

(300 puntos) lo cual hace que la variabilidad de los resultados obtenidos disminuya.

Adicionalmente, este estudio se hizo solo con un nivel de modificación, es decir, un solo porcentaje

de asfalto. Por tanto, menores valores en la modificación podrían indicar menores diferencias en

las curvas. Por estas razones, no es posible comparar con certeza las curvas maestras de los

especímenes elaborados con asfalto 60/70 con las curvas maestras elaboradas en este trabajo de

investigación.

Por otro lado, al comparar el módulo complejo de la matriz elaborada con asfalto modificado y las

matrices fabricadas con asfalto sin modificar, se observa una disminución entre 27% y 88%, por

tanto, esto permite explicar que las mezclas elaboradas con asfalto caucho son más resistentes a la

fatiga, puesto que, la ecuación de resistencia a la fatiga es inversa al módulo dinámico. Es decir,

que las mezclas asfálticas con menor módulo complejo tienen mayor resistencia a la fatiga.

Finalmente, en el trabajo de grado “Caracterización de Mezclas Asfálticas por su Resistencia a

Fatiga por Reflexión” se observó que al modificar las mezclas asfálticas con caucho presentan una

reducción del módulo dinámico entre el 1% y el 40% (Vera, 2012) . Por tanto, al comparar estas

reducciones en el módulo dinámico con las obtenidas en el presente trabajo de investigación, es

posible observar que la diferencia de porcentajes es mayor en este trabajo.


con Polvo de Caucho

3. Conclusiones y Recomendaciones

El estudio experimental realizado en este trabajo de grado permitió constatar que la viscosidad

Brookfield del asfalto modificado con polvo de caucho es mayor al asfalto sin modificar, lo

anterior se debe a que el polvo de caucho cambia las propiedades del material ya que, de acuerdo

a la literatura, durante el proceso de mezclado el polvo de caucho absorbe parte de los Maltenos

del cemento asfáltico.

La caracterización de las propiedades viscoelásticas lineales de las muestras de FAM a diferentes

temperaturas y frecuencias y a una baja deformación torsional, permitieron elaborar las curvas

maestras para mezclas asfálticas finas elaboradas con asfalto de penetración 40/50 y asfalto

modificado con polvo de caucho.

Las curvas maestras obtenidas sugieren que cuando se adiciona el polvo de caucho a la matriz fina

se genera una reducción en el módulo dinámico de la matriz fina de entre 33% y 64% con respecto

a la mezcla con asfalto 40/50, mientras que al compararlo con la mezcla con asfalto 60/70 obtenida

en un trabajo anterior, el módulo se reduce entre 27% y 88%. No obstante, se debe evaluar la

posibilidad de realizar los mismos ensayos con porcentajes de caucho diferentes a los empleados

en este trabajo, con el fin de determinar si con otros porcentajes de modificación se reduce el

impacto sobre los valores de módulo de la mezcla. Esto es especialmente importante, puesto que

la modificación del asfalto con caucho es una buena alternativa ambiental en la utilización

desechos de llantas.

Al emplear caucho en las mezclas asfálticas se observa una disminución entre el 27% y 88% del

módulo dinámico, por tanto, esto permite explicar que las mezclas elaboradas con asfalto caucho

son más resistentes a la fatiga, ya que la ecuación de resistencia a la fatiga es inversa al módulo.

Adicionalmente, los resultados de módulos dinámicos indican que la susceptibilidad térmica es

menor en la mezcla asfáltica modificada, lo cual podría contribuir a que el comportamiento de esta

no sea afectado por la existencia de gradientes térmicos.

Debido a que la calidad de los asfaltos cambia constantemente, se recomienda realizar los ensayos

de laboratorio para determinar el comportamiento de éstos cuando se adiciona polvo de caucho.

Por tanto, se sugiere seguir el procedimiento desarrollado en esta investigación pero con nuevas

muestras del asfalto base.

Asimismo, es conveniente estudiar las propiedades mecánicas y reológicas del asfalto caucho

cuando el tamaño del grano es más pequeño al utilizado en este trabajo


con Polvo de Caucho

4. Bibliografía

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para pavimentos. Bogotá D.C.

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Vera, J. (2012). Caracterización de Mezclas Asfálticas por su Resistencia a Fatiga por Reflexión. Bogotá.


con Polvo de Caucho

5. Anexos

Asfalto 40/50

Especimen 2

Tabla 14. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

0,10 6,12E+07 1,83E+07 9,05E+06 7,24E+06 7,46E+06 6,39E+06

0,71 1,46E+08 3,97E+07 1,66E+07 1,11E+07 9,59E+06 7,69E+06

1,32 1,94E+08 5,19E+07 2,07E+07 1,30E+07 1,07E+07 8,28E+06

1,93 2,30E+08 6,16E+07 2,39E+07 1,44E+07 1,15E+07 8,75E+06

2,54 2,60E+08 6,91E+07 2,67E+07 1,56E+07 1,21E+07 9,12E+06

3,15 2,86E+08 7,60E+07 2,92E+07 1,67E+07 1,27E+07 9,47E+06

3,76 3,10E+08 8,24E+07 3,14E+07 1,76E+07 1,31E+07 9,74E+06

4,37 3,31E+08 8,86E+07 3,34E+07 1,85E+07 1,36E+07 1,00E+07

4,982 3,49E+08 9,43E+07 3,53E+07 1,93E+07 1,40E+07 1,03E+07

5,592 3,66E+08 9,96E+07 3,70E+07 2,01E+07 1,44E+07 1,05E+07

6,202 3,82E+08 1,05E+08 3,85E+07 2,08E+07 1,49E+07 1,07E+07

6,812 3,99E+08 1,10E+08 4,05E+07 2,15E+07 1,53E+07 1,09E+07

7,422 4,17E+08 1,14E+08 4,21E+07 2,21E+07 1,56E+07 1,10E+07

8,033 4,27E+08 1,18E+08 4,33E+07 2,28E+07 1,59E+07 1,12E+07

8,643 4,45E+08 1,22E+08 4,48E+07 2,34E+07 1,61E+07 1,14E+07

9,253 4,54E+08 1,26E+08 4,61E+07 2,39E+07 1,65E+07 1,16E+07

9,863 4,68E+08 1,30E+08 4,76E+07 2,45E+07 1,68E+07 1,18E+07

10,47 4,80E+08 1,34E+08 4,90E+07 2,49E+07 1,70E+07 1,19E+07

11,08 4,92E+08 1,37E+08 5,03E+07 2,55E+07 1,73E+07 1,21E+07

11,69 5,06E+08 1,41E+08 5,15E+07 2,60E+07 1,75E+07 1,22E+07

12,3 5,14E+08 1,45E+08 5,27E+07 2,65E+07 1,78E+07 1,24E+07

12,91 5,26E+08 1,49E+08 5,39E+07 2,70E+07 1,80E+07 1,25E+07

13,52 5,37E+08 1,53E+08 5,53E+07 2,74E+07 1,82E+07 1,26E+07

14,14 5,48E+08 1,56E+08 5,63E+07 2,80E+07 1,84E+07 1,28E+07

14,74 5,56E+08 1,58E+08 5,75E+07 2,85E+07 1,86E+07 1,29E+07

15,35 5,65E+08 1,62E+08 5,87E+07 2,88E+07 1,89E+07 1,30E+07


con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

15,97 5,75E+08 1,66E+08 5,95E+07 2,93E+07 1,91E+07 1,31E+07

16,57 5,84E+08 1,68E+08 6,06E+07 2,98E+07 1,93E+07 1,32E+07

17,19 5,93E+08 1,71E+08 6,18E+07 3,02E+07 1,95E+07 1,33E+07

17,8 6,03E+08 1,74E+08 6,29E+07 3,06E+07 1,97E+07 1,34E+07

18,41 6,10E+08 1,77E+08 6,40E+07 3,10E+07 1,99E+07 1,35E+07

19,02 6,19E+08 1,80E+08 6,50E+07 3,14E+07 2,01E+07 1,36E+07

19,63 6,28E+08 1,83E+08 6,60E+07 3,18E+07 2,03E+07 1,37E+07

20,24 6,36E+08 1,86E+08 6,70E+07 3,22E+07 2,04E+07 1,38E+07

20,85 6,43E+08 1,89E+08 6,80E+07 3,26E+07 2,06E+07 1,39E+07

21,46 6,52E+08 1,92E+08 6,89E+07 3,30E+07 2,08E+07 1,40E+07

22,07 6,59E+08 1,94E+08 6,98E+07 3,34E+07 2,10E+07 1,41E+07

22,68 6,68E+08 1,96E+08 7,08E+07 3,38E+07 2,11E+07 1,42E+07

23,29 6,74E+08 1,99E+08 7,15E+07 3,42E+07 2,13E+07 1,43E+07

23,9 6,82E+08 2,01E+08 7,26E+07 3,46E+07 2,15E+07 1,44E+07

24,51 6,89E+08 2,04E+08 7,34E+07 3,49E+07 2,16E+07 1,44E+07

25,12 6,96E+08 2,06E+08 7,44E+07 3,53E+07 2,18E+07 1,46E+07

25,73 7,01E+08 2,10E+08 7,52E+07 3,56E+07 2,19E+07 1,45E+07

26,34 7,08E+08 2,12E+08 7,61E+07 3,60E+07 2,21E+07 1,47E+07

26,95 7,17E+08 2,14E+08 7,69E+07 3,64E+07 2,23E+07 1,48E+07

27,56 7,22E+08 2,16E+08 7,79E+07 3,66E+07 2,24E+07 1,49E+07

28,17 7,29E+08 2,19E+08 7,89E+07 3,70E+07 2,26E+07 1,50E+07

28,78 7,36E+08 2,22E+08 7,96E+07 3,74E+07 2,28E+07 1,51E+07

29,39 7,42E+08 2,25E+08 8,02E+07 3,76E+07 2,29E+07 1,52E+07

30 7,50E+08 2,27E+08 8,12E+07 3,80E+07 2,31E+07 1,53E+07


con Polvo de Caucho

Figura 23. |G*| vs. Frecuencia en especimen 2 elaborado con asfalto 40/50 para diferentes temperaturas

Figura 24. Curva maestra- Especimen 2

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,1 1 10 100

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]


25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

G*[P

a]

Frecuencia [Hz]

Curva Maestra- Especimen 2

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C


con Polvo de Caucho


Tabla 15. Constantes definidas mediante ajuste de la curva – Especimen 2

Constantes

c1 6,68

c2 63,44

Tabla 16. Ajuste de Parámetros de Entrada a la Ecuación de WLF con relación al EMC – Especimen 2

Temperatura

[°C] aT log(aT)

log(aT)


25 17,80 1,25 1,25 17,80 0,00000

35 1,00 0,00 0,00 1,00 0,00000

45 0,12 -0,92 -0,91 0,12 0,00001

55 0,023 -1,64 -1,60 0,025 0,00000

65 0,0085 -2,07 -2,15 0,0072 0,00000

75 0,0030 -2,52 -2,58 0,0026 0,00000

Total 0,00002

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

100,000

20 30 40 50 60 70 80

aT

Temperatura [°C]

log (aT) vs Temperatura

aT

aT ajuste


con Polvo de Caucho

Figura 26. Curvas maestras ajustada y sin ajustar – Especimen 2

Especimen 3

Tabla 17. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

0,10 6,12E+07 1,83E+07 9,05E+06 7,24E+06 7,46E+06 6,39E+06

0,71 1,46E+08 3,97E+07 1,66E+07 1,11E+07 9,59E+06 7,69E+06

1,32 1,94E+08 5,19E+07 2,07E+07 1,30E+07 1,07E+07 8,28E+06

1,93 2,30E+08 6,16E+07 2,39E+07 1,44E+07 1,15E+07 8,75E+06

2,54 2,60E+08 6,91E+07 2,67E+07 1,56E+07 1,21E+07 9,12E+06

3,15 2,86E+08 7,60E+07 2,92E+07 1,67E+07 1,27E+07 9,47E+06

3,76 3,10E+08 8,24E+07 3,14E+07 1,76E+07 1,31E+07 9,74E+06

4,37 3,31E+08 8,86E+07 3,34E+07 1,85E+07 1,36E+07 1,00E+07

4,982 3,49E+08 9,43E+07 3,53E+07 1,93E+07 1,40E+07 1,03E+07

5,592 3,66E+08 9,96E+07 3,70E+07 2,01E+07 1,44E+07 1,05E+07

6,202 3,82E+08 1,05E+08 3,85E+07 2,08E+07 1,49E+07 1,07E+07

1,E+06

1,E+07

1,E+08

1,E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]




con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

6,812 3,99E+08 1,10E+08 4,05E+07 2,15E+07 1,53E+07 1,09E+07

7,422 4,17E+08 1,14E+08 4,21E+07 2,21E+07 1,56E+07 1,10E+07

8,033 4,27E+08 1,18E+08 4,33E+07 2,28E+07 1,59E+07 1,12E+07

8,643 4,45E+08 1,22E+08 4,48E+07 2,34E+07 1,61E+07 1,14E+07

9,253 4,54E+08 1,26E+08 4,61E+07 2,39E+07 1,65E+07 1,16E+07

9,863 4,68E+08 1,30E+08 4,76E+07 2,45E+07 1,68E+07 1,18E+07

10,47 4,80E+08 1,34E+08 4,90E+07 2,49E+07 1,70E+07 1,19E+07

11,08 4,92E+08 1,37E+08 5,03E+07 2,55E+07 1,73E+07 1,21E+07

11,69 5,06E+08 1,41E+08 5,15E+07 2,60E+07 1,75E+07 1,22E+07

12,3 5,14E+08 1,45E+08 5,27E+07 2,65E+07 1,78E+07 1,24E+07

12,91 5,26E+08 1,49E+08 5,39E+07 2,70E+07 1,80E+07 1,25E+07

13,52 5,37E+08 1,53E+08 5,53E+07 2,74E+07 1,82E+07 1,26E+07

14,14 5,48E+08 1,56E+08 5,63E+07 2,80E+07 1,84E+07 1,28E+07

14,74 5,56E+08 1,58E+08 5,75E+07 2,85E+07 1,86E+07 1,29E+07

15,35 5,65E+08 1,62E+08 5,87E+07 2,88E+07 1,89E+07 1,30E+07

15,97 5,75E+08 1,66E+08 5,95E+07 2,93E+07 1,91E+07 1,31E+07

16,57 5,84E+08 1,68E+08 6,06E+07 2,98E+07 1,93E+07 1,32E+07

17,19 5,93E+08 1,71E+08 6,18E+07 3,02E+07 1,95E+07 1,33E+07

17,8 6,03E+08 1,74E+08 6,29E+07 3,06E+07 1,97E+07 1,34E+07

18,41 6,10E+08 1,77E+08 6,40E+07 3,10E+07 1,99E+07 1,35E+07

19,02 6,19E+08 1,80E+08 6,50E+07 3,14E+07 2,01E+07 1,36E+07

19,63 6,28E+08 1,83E+08 6,60E+07 3,18E+07 2,03E+07 1,37E+07

20,24 6,36E+08 1,86E+08 6,70E+07 3,22E+07 2,04E+07 1,38E+07

20,85 6,43E+08 1,89E+08 6,80E+07 3,26E+07 2,06E+07 1,39E+07

21,46 6,52E+08 1,92E+08 6,89E+07 3,30E+07 2,08E+07 1,40E+07

22,07 6,59E+08 1,94E+08 6,98E+07 3,34E+07 2,10E+07 1,41E+07

22,68 6,68E+08 1,96E+08 7,08E+07 3,38E+07 2,11E+07 1,42E+07

23,29 6,74E+08 1,99E+08 7,15E+07 3,42E+07 2,13E+07 1,43E+07

23,9 6,82E+08 2,01E+08 7,26E+07 3,46E+07 2,15E+07 1,44E+07

24,51 6,89E+08 2,04E+08 7,34E+07 3,49E+07 2,16E+07 1,44E+07

25,12 6,96E+08 2,06E+08 7,44E+07 3,53E+07 2,18E+07 1,46E+07

25,73 7,01E+08 2,10E+08 7,52E+07 3,56E+07 2,19E+07 1,45E+07

26,34 7,08E+08 2,12E+08 7,61E+07 3,60E+07 2,21E+07 1,47E+07

26,95 7,17E+08 2,14E+08 7,69E+07 3,64E+07 2,23E+07 1,48E+07

27,56 7,22E+08 2,16E+08 7,79E+07 3,66E+07 2,24E+07 1,49E+07


con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

28,17 7,29E+08 2,19E+08 7,89E+07 3,70E+07 2,26E+07 1,50E+07

28,78 7,36E+08 2,22E+08 7,96E+07 3,74E+07 2,28E+07 1,51E+07

29,39 7,42E+08 2,25E+08 8,02E+07 3,76E+07 2,29E+07 1,52E+07

30 7,50E+08 2,27E+08 8,12E+07 3,80E+07 2,31E+07 1,53E+07

Figura 27. |G*| vs. Frecuencia en especimen 3 elaborado con asfalto 40/50 para diferentes

temperaturas.

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,1 1 10 100

G*[P

a]

Frecuencia [Hz]


25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C


con Polvo de Caucho



Constantes

c1 7,30

c2 68,94


Temperatura

[°C] aT log(aT)

log(aT)


25 17,30 1,24 1,24 17,30 0,00000

35 1,00 0,00 0,00 1,00 0,00000

45 0,11 -0,96 -0,92 0,119 0,00008

55 0,02 -1,70 -1,64 0,023 0,00001

65 0,007 -2,15 -2,21 0,006 0,00000

75 0,002 -2,70 -2,68 0,002 0,00000

Total 0,00009

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

100,000

20 30 40 50 60 70 80

a T

Temperatura [°C]

aT vs Temperatura

aT

aT ajuste


con Polvo de Caucho

Figura 29. Curvas Maestras Ajustada y sin Ajustar – Especimen 3

Asfalto – Caucho

Especimen 1

Tabla 20. Resultados del ensayo DMA para Barrido de Frecuencias y Temperaturas – Especimen 1

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

0,10 2,98E+07 1,14E+07 6,61E+06 5,06E+06 4,42E+06 4,03E+06

0,71 6,23E+07 2,19E+07 1,10E+07 7,27E+06 5,64E+06 4,79E+06

1,32 7,90E+07 2,73E+07 1,31E+07 8,36E+06 6,23E+06 5,14E+06

1,93 9,16E+07 3,14E+07 1,48E+07 9,18E+06 6,70E+06 5,40E+06

2,54 1,02E+08 3,51E+07 1,61E+07 9,87E+06 7,06E+06 5,61E+06

3,15 1,11E+08 3,83E+07 1,73E+07 1,04E+07 7,36E+06 5,79E+06

3,76 1,18E+08 4,10E+07 1,83E+07 1,11E+07 7,64E+06 5,96E+06

4,37 1,25E+08 4,35E+07 1,93E+07 1,15E+07 7,89E+06 6,07E+06

4,982 1,31E+08 4,56E+07 2,01E+07 1,17E+07 8,09E+06 6,23E+06

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

G*[P

a]

Frecuencia [Hz]




con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

5,592 1,36E+08 4,74E+07 2,10E+07 1,21E+07 8,27E+06 6,34E+06

6,202 1,43E+08 4,97E+07 2,18E+07 1,25E+07 8,47E+06 6,48E+06

6,812 1,47E+08 5,11E+07 2,26E+07 1,28E+07 8,69E+06 6,58E+06

7,422 1,51E+08 5,35E+07 2,32E+07 1,32E+07 8,79E+06 6,68E+06

8,033 1,57E+08 5,51E+07 2,39E+07 1,35E+07 9,00E+06 6,71E+06

8,643 1,61E+08 5,68E+07 2,45E+07 1,38E+07 9,19E+06 6,80E+06

9,253 1,65E+08 5,80E+07 2,52E+07 1,41E+07 9,31E+06 6,91E+06

9,863 1,69E+08 5,98E+07 2,58E+07 1,44E+07 9,45E+06 6,98E+06

10,47 1,73E+08 6,14E+07 2,63E+07 1,46E+07 9,62E+06 7,07E+06

11,08 1,77E+08 6,26E+07 2,69E+07 1,49E+07 9,72E+06 7,16E+06

11,69 1,81E+08 6,43E+07 2,74E+07 1,52E+07 9,86E+06 7,22E+06

12,3 1,84E+08 6,57E+07 2,80E+07 1,54E+07 9,96E+06 7,32E+06

12,91 1,87E+08 6,70E+07 2,84E+07 1,57E+07 1,01E+07 7,35E+06

13,52 1,90E+08 6,81E+07 2,91E+07 1,59E+07 1,02E+07 7,42E+06

14,14 1,93E+08 6,99E+07 2,95E+07 1,61E+07 1,03E+07 7,48E+06

14,74 1,96E+08 7,10E+07 3,00E+07 1,64E+07 1,04E+07 7,56E+06

15,35 2,00E+08 7,21E+07 3,04E+07 1,66E+07 1,05E+07 7,57E+06

15,97 2,02E+08 7,30E+07 3,09E+07 1,68E+07 1,06E+07 7,67E+06

16,57 2,05E+08 7,43E+07 3,13E+07 1,70E+07 1,07E+07 7,71E+06

17,19 2,08E+08 7,53E+07 3,17E+07 1,72E+07 1,08E+07 7,75E+06

17,8 2,11E+08 7,65E+07 3,22E+07 1,74E+07 1,10E+07 7,83E+06

18,41 2,13E+08 7,78E+07 3,27E+07 1,76E+07 1,10E+07 7,85E+06

19,02 2,16E+08 7,88E+07 3,30E+07 1,78E+07 1,12E+07 7,85E+06

19,63 2,19E+08 7,99E+07 3,35E+07 1,80E+07 1,13E+07 7,91E+06

20,24 2,21E+08 8,05E+07 3,39E+07 1,82E+07 1,14E+07 7,97E+06

20,85 2,24E+08 8,17E+07 3,43E+07 1,83E+07 1,14E+07 8,02E+06

21,46 2,26E+08 8,28E+07 3,47E+07 1,85E+07 1,15E+07 8,08E+06

22,07 2,29E+08 8,38E+07 3,51E+07 1,87E+07 1,16E+07 8,14E+06

22,68 2,31E+08 8,48E+07 3,55E+07 1,89E+07 1,17E+07 8,20E+06

23,29 2,33E+08 8,56E+07 3,58E+07 1,90E+07 1,17E+07 8,18E+06

23,9 2,35E+08 8,66E+07 3,62E+07 1,92E+07 1,18E+07 8,24E+06

24,51 2,37E+08 8,75E+07 3,66E+07 1,94E+07 1,19E+07 8,37E+06

25,12 2,40E+08 8,84E+07 3,69E+07 1,95E+07 1,20E+07 8,42E+06

25,73 2,42E+08 8,91E+07 3,73E+07 1,97E+07 1,21E+07 8,48E+06

26,34 2,44E+08 9,02E+07 3,76E+07 1,99E+07 1,22E+07 8,55E+06


con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

26,95 2,45E+08 9,11E+07 3,80E+07 2,00E+07 1,23E+07 8,60E+06

27,56 2,48E+08 9,18E+07 3,84E+07 2,02E+07 1,24E+07 8,67E+06

28,17 2,50E+08 9,27E+07 3,88E+07 2,04E+07 1,23E+07 8,73E+06

28,78 2,52E+08 9,35E+07 3,91E+07 2,05E+07 1,24E+07 8,78E+06

29,39 2,53E+08 9,43E+07 3,94E+07 2,07E+07 1,25E+07 8,82E+06

30 2,55E+08 9,51E+07 3,97E+07 2,08E+07 1,28E+07 8,88E+06


1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,1 1 10 100

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]

Asfalto Caucho - Especimen 1

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C


con Polvo de Caucho

Figura 31. Curva Maestra Asfalto Caucho- Especimen 1


1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]

Curva Maestra Asfalto Caucho- Especimen 1

25°C

35°C

45°C

55°C

65°C

75°C

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

100,000

20 30 40 50 60 70 80

a T

Temperatura [°C]

aT vs Temperatura

aT

at ajustado


con Polvo de Caucho


Constantes

c1 9,02

c2 86,71


Temperatura

[°C] aT log(aT)

log(aT)


25 15 1,18 1,18 15,00 0,00000

35 1 0,00 0,00 1,00 0,00000

45 0,11 -0,96 -0,93 0,12 0,00005

55 0,022 -1,66 -1,69 0,0204 0,00000

65 0,005 -2,30 -2,32 0,0048 0,00000

75 0,0014 -2,85 -2,85 0,0014 0,00000

Total 0,00005


1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

G*[P

a]

Frecuencia [Hz]


Curva Maestra sin Ajustar Curva Maestra Ajustada


con Polvo de Caucho

Especimen 2


Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

0,10 2,67E+07 1,06E+07 5,99E+06 4,66E+06 4,02E+06 3,79E+06

0,71 5,63E+07 2,07E+07 1,01E+07 6,73E+06 5,11E+06 4,49E+06

1,32 7,19E+07 2,58E+07 1,22E+07 7,76E+06 5,68E+06 4,81E+06

1,93 8,36E+07 2,96E+07 1,39E+07 8,52E+06 6,08E+06 5,04E+06

2,54 9,33E+07 3,26E+07 1,52E+07 9,11E+06 6,41E+06 5,24E+06

3,15 1,02E+08 3,53E+07 1,64E+07 9,68E+06 6,73E+06 5,39E+06

3,76 1,09E+08 3,80E+07 1,74E+07 1,02E+07 7,02E+06 5,57E+06

4,37 1,16E+08 4,04E+07 1,83E+07 1,06E+07 7,15E+06 5,70E+06

4,982 1,21E+08 4,25E+07 1,91E+07 1,10E+07 7,36E+06 5,82E+06

5,592 1,27E+08 4,44E+07 1,98E+07 1,14E+07 7,55E+06 5,95E+06

6,202 1,33E+08 4,63E+07 2,06E+07 1,18E+07 7,74E+06 6,01E+06

6,812 1,38E+08 4,82E+07 2,12E+07 1,20E+07 7,91E+06 6,11E+06

7,422 1,42E+08 5,03E+07 2,22E+07 1,24E+07 8,12E+06 6,20E+06

8,033 1,46E+08 5,21E+07 2,26E+07 1,27E+07 8,24E+06 6,28E+06

8,643 1,50E+08 5,33E+07 2,33E+07 1,29E+07 8,43E+06 6,36E+06

9,253 1,54E+08 5,53E+07 2,39E+07 1,31E+07 8,52E+06 6,44E+06

9,863 1,58E+08 5,67E+07 2,45E+07 1,34E+07 8,70E+06 6,51E+06

10,47 1,62E+08 5,83E+07 2,51E+07 1,37E+07 8,79E+06 6,59E+06

11,08 1,65E+08 5,97E+07 2,55E+07 1,39E+07 8,92E+06 6,65E+06

11,69 1,69E+08 6,11E+07 2,61E+07 1,41E+07 9,04E+06 6,72E+06

12,3 1,72E+08 6,22E+07 2,67E+07 1,44E+07 9,16E+06 6,79E+06

12,91 1,76E+08 6,37E+07 2,71E+07 1,46E+07 9,27E+06 6,85E+06

13,52 1,79E+08 6,50E+07 2,76E+07 1,48E+07 9,39E+06 6,95E+06

14,14 1,82E+08 6,62E+07 2,80E+07 1,51E+07 9,48E+06 6,96E+06

14,74 1,86E+08 6,75E+07 2,86E+07 1,53E+07 9,62E+06 7,03E+06

15,35 1,88E+08 6,86E+07 2,89E+07 1,55E+07 9,70E+06 7,09E+06

15,97 1,91E+08 6,96E+07 2,93E+07 1,57E+07 9,79E+06 7,11E+06

16,57 1,93E+08 7,08E+07 2,99E+07 1,59E+07 9,90E+06 7,17E+06

17,19 1,96E+08 7,19E+07 3,03E+07 1,61E+07 9,99E+06 7,22E+06

17,8 1,99E+08 7,31E+07 3,07E+07 1,62E+07 1,01E+07 7,27E+06

18,41 2,02E+08 7,40E+07 3,11E+07 1,64E+07 1,02E+07 7,32E+06


con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

19,02 2,04E+08 7,50E+07 3,15E+07 1,66E+07 1,02E+07 7,33E+06

19,63 2,07E+08 7,60E+07 3,19E+07 1,68E+07 1,04E+07 7,38E+06

20,24 2,08E+08 7,68E+07 3,23E+07 1,69E+07 1,04E+07 7,41E+06

20,85 2,11E+08 7,79E+07 3,26E+07 1,71E+07 1,05E+07 7,47E+06

21,46 2,14E+08 7,88E+07 3,30E+07 1,73E+07 1,06E+07 7,53E+06

22,07 2,16E+08 7,97E+07 3,34E+07 1,74E+07 1,07E+07 7,59E+06

22,68 2,18E+08 8,07E+07 3,38E+07 1,76E+07 1,08E+07 7,58E+06

23,29 2,20E+08 8,14E+07 3,41E+07 1,77E+07 1,09E+07 7,63E+06

23,9 2,22E+08 8,23E+07 3,45E+07 1,79E+07 1,10E+07 7,75E+06

24,51 2,24E+08 8,31E+07 3,48E+07 1,81E+07 1,11E+07 7,82E+06

25,12 2,27E+08 8,41E+07 3,52E+07 1,82E+07 1,11E+07 7,87E+06

25,73 2,29E+08 8,49E+07 3,54E+07 1,84E+07 1,13E+07 7,94E+06

26,34 2,31E+08 8,57E+07 3,58E+07 1,85E+07 1,13E+07 7,98E+06

26,95 2,33E+08 8,66E+07 3,61E+07 1,87E+07 1,14E+07 8,03E+06

27,56 2,35E+08 8,74E+07 3,65E+07 1,88E+07 1,14E+07 8,09E+06

28,17 2,37E+08 8,80E+07 3,68E+07 1,90E+07 1,15E+07 8,13E+06

28,78 2,39E+08 8,89E+07 3,71E+07 1,91E+07 1,15E+07 8,18E+06

29,39 2,40E+08 8,98E+07 3,74E+07 1,93E+07 1,18E+07 8,23E+06

30 2,42E+08 9,05E+07 3,77E+07 1,94E+07 1,19E+07 8,30E+06


con Polvo de Caucho



1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,1 1 10 100

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]


25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]


25°C

35°C

45°C

55°C

65°C

75°C


con Polvo de Caucho



Constantes

c1 9,17

c2 86,69


Temperatura

[°C] aT log(aT)

log(aT)


25 15,7 1,20 1,20 15,70 0,0000

35 1,00 0,00 0,00 1,00 0,0000

45 0,105 -0,98 -0,95 0,113 0,0001

55 0,018 -1,74 -1,72 0,019 0,0000

65 0,0033 -2,48 -2,36 0,0044 0,0000

75 0,00083 -3,08 -2,90 0,0013 0,0000

Total 0,0001

0,000

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

100,000

20 30 40 50 60 70 80

a T

Temperatura [°C]

aT vs Temperatura

aT

at ajustado


con Polvo de Caucho


Especimen 3


Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

0,10 2,47E+07 9,65E+06 5,51E+06 4,31E+06 3,71E+06 3,43E+06

0,71 5,35E+07 1,86E+07 9,36E+06 6,21E+06 4,75E+06 4,08E+06

1,32 6,87E+07 2,38E+07 1,13E+07 7,15E+06 5,26E+06 4,37E+06

1,93 7,99E+07 2,76E+07 1,29E+07 7,87E+06 5,64E+06 4,59E+06

2,54 8,89E+07 3,06E+07 1,41E+07 8,43E+06 5,96E+06 4,75E+06

3,15 9,66E+07 3,33E+07 1,51E+07 8,92E+06 6,22E+06 4,90E+06

3,76 1,04E+08 3,56E+07 1,61E+07 9,37E+06 6,42E+06 5,07E+06

4,37 1,10E+08 3,77E+07 1,70E+07 9,76E+06 6,67E+06 5,17E+06

4,982 1,15E+08 3,96E+07 1,77E+07 1,01E+07 6,83E+06 5,27E+06

5,592 1,21E+08 4,14E+07 1,85E+07 1,04E+07 6,98E+06 5,39E+06

6,202 1,26E+08 4,32E+07 1,92E+07 1,08E+07 7,21E+06 5,48E+06

6,812 1,30E+08 4,45E+07 1,99E+07 1,11E+07 7,36E+06 5,57E+06

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]




con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

7,422 1,34E+08 4,66E+07 2,04E+07 1,13E+07 7,46E+06 5,66E+06

8,033 1,38E+08 4,77E+07 2,10E+07 1,16E+07 7,60E+06 5,75E+06

8,643 1,43E+08 4,96E+07 2,16E+07 1,19E+07 7,74E+06 5,82E+06

9,253 1,46E+08 5,09E+07 2,22E+07 1,22E+07 7,86E+06 5,89E+06

9,863 1,50E+08 5,23E+07 2,27E+07 1,24E+07 7,99E+06 5,96E+06

10,47 1,53E+08 5,38E+07 2,34E+07 1,26E+07 8,13E+06 6,02E+06

11,08 1,56E+08 5,52E+07 2,39E+07 1,28E+07 8,24E+06 6,08E+06

11,69 1,60E+08 5,65E+07 2,44E+07 1,31E+07 8,34E+06 6,15E+06

12,3 1,63E+08 5,80E+07 2,48E+07 1,33E+07 8,46E+06 6,23E+06

12,91 1,66E+08 5,92E+07 2,53E+07 1,35E+07 8,54E+06 6,28E+06

13,52 1,69E+08 6,04E+07 2,58E+07 1,37E+07 8,68E+06 6,32E+06

14,14 1,71E+08 6,15E+07 2,62E+07 1,39E+07 8,77E+06 6,33E+06

14,74 1,74E+08 6,27E+07 2,65E+07 1,41E+07 8,85E+06 6,44E+06

15,35 1,77E+08 6,36E+07 2,70E+07 1,43E+07 8,94E+06 6,48E+06

15,97 1,79E+08 6,49E+07 2,75E+07 1,45E+07 9,05E+06 6,51E+06

16,57 1,82E+08 6,60E+07 2,79E+07 1,46E+07 9,20E+06 6,55E+06

17,19 1,85E+08 6,71E+07 2,83E+07 1,48E+07 9,21E+06 6,60E+06

17,8 1,87E+08 6,82E+07 2,87E+07 1,50E+07 9,29E+06 6,64E+06

18,41 1,89E+08 6,90E+07 2,91E+07 1,51E+07 9,45E+06 6,65E+06

19,02 1,92E+08 7,01E+07 2,94E+07 1,53E+07 9,47E+06 6,70E+06

19,63 1,94E+08 7,10E+07 2,98E+07 1,55E+07 9,53E+06 6,76E+06

20,24 1,96E+08 7,20E+07 3,01E+07 1,56E+07 9,61E+06 6,82E+06

20,85 1,98E+08 7,30E+07 3,05E+07 1,58E+07 9,72E+06 6,85E+06

21,46 2,01E+08 7,39E+07 3,08E+07 1,59E+07 9,81E+06 6,84E+06

22,07 2,02E+08 7,47E+07 3,12E+07 1,61E+07 9,88E+06 6,95E+06

22,68 2,04E+08 7,55E+07 3,15E+07 1,62E+07 9,97E+06 7,00E+06

23,29 2,07E+08 7,64E+07 3,19E+07 1,64E+07 1,01E+07 7,05E+06

23,9 2,08E+08 7,73E+07 3,22E+07 1,66E+07 1,01E+07 7,12E+06

24,51 2,10E+08 7,80E+07 3,25E+07 1,67E+07 1,02E+07 7,16E+06

25,12 2,12E+08 7,90E+07 3,28E+07 1,68E+07 1,03E+07 7,21E+06

25,73 2,14E+08 7,97E+07 3,31E+07 1,70E+07 1,03E+07 7,25E+06

26,34 2,15E+08 8,06E+07 3,35E+07 1,71E+07 1,03E+07 7,31E+06

26,95 2,18E+08 8,13E+07 3,37E+07 1,73E+07 1,04E+07 7,35E+06

27,56 2,20E+08 8,19E+07 3,40E+07 1,74E+07 1,06E+07 7,39E+06

28,17 2,21E+08 8,28E+07 3,43E+07 1,76E+07 1,07E+07 7,44E+06


con Polvo de Caucho

Frecuencia

[Hz]

Módulo [Pa]

25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C

28,78 2,23E+08 8,37E+07 3,46E+07 1,77E+07 1,08E+07 7,49E+06

29,39 2,25E+08 8,41E+07 3,49E+07 1,79E+07 1,09E+07 7,54E+06

30 2,26E+08 8,51E+07 3,52E+07 1,80E+07 1,10E+07 7,58E+06


1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,1 1 10 100

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]


25°C 35°C 45°C 55°C 65°C 75°C


con Polvo de Caucho



1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,0100 1,0000 100,0000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]


25°C

35°C

45°C

55°C

65°C

75°C

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

100,000

20 30 40 50 60 70 80

a T

Temperatura [°C]

aT vs Temperatura

aT

aT ajuste


con Polvo de Caucho


Constantes

c1 9,32

c2 92,48


Temperatura

[°C] aT log(aT)

log(aT)


25 13,50 1,13 1,13 13,50 0,00000

35 1,00 0,00 0,00 1,00 0,00000

45 0,12 -0,92 -0,91 0,123 0,00001

55 0,024 -1,62 -1,66 0,022 0,00000

65 0,0056 -2,25 -2,28 0,0052 0,00000

75 0,00165 -2,78 -2,81 0,0015 0,00000

Total 0,00001


1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

|G*| [P

a]

Frecuencia [Hz]



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Caracterización de Matrices Asfálticas Finas Modificadas