1 REOLOGIA DE ASFALTOS 60/70 MODIFICADOS CON RESIDUO DE CERAMICA TATIANA ABIGAIL GONZALEZ GONZALEZ MARIA FERNANDA BELEÑO DURAN UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C 2015 1 2 REOLOGIA DE ASFALTOS 60/70 MODIFICADOS CON RESIDUO DE CERAMICA Presentado por: TATIANA ABIGAIL GONZALEZ GONZALEZ MARIA FERNANDA BELEÑO DURAN Proyecto de Grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil, bajo la dirección de: MSc. Ing. DANIELLA RODRIGUEZ URREGO Directora de Proyecto de Grado Ingeniero Civil BOGOTÁ D.C 2015 2 3 NOTA DE ACEPTACIÓN ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ 3 4 ______________________________________ Firma de Presidente del Jurado __________________________________ Firma del Jurado __________________________________ Firma del Jurado Bogotá D.C., Abril 2015 4 5 AGRADECIMIENTOS Ante todo le damos las gracias a Dios, por darnos la oportunidad de enfrentar este reto, y llevarnos siempre agarradas de su mano, recorriendo juntos cada uno de nuestros pasos. Gracias a EL por darnos la fuerza, valentía y constancia necesaria para logar nuestras metas. A nuestros padres; Adalgisa González Humanez y Gabriel González Esquivia; Magret Duran Castillo y Santander Beleño Pérez, quienes fueron nuestros pilares y nos brindaron su ayuda incondicional para hacer realidad cada uno de nuestros sueños. A ellos porque jamás perdieron sus esperanzas en nosotras y nos dieron la oportunidad de crecer profesional y personalmente. A cada uno de nuestros familiares; abuelos, primos y hermanos. Y también a nuestros amigos que con su apoyo y consejos en momentos difíciles hicieron parte de nuestro recorrido. A la Ingeniera Daniella Rodríguez, nuestra directora de tesis; que formo parte de nuestro proceso de aprendizaje y nos ayudó en este proceso de evolución. Gracias por su apoyo, por aceptar ser parte de este proyecto y por llevarnos exitosamente a la culminación de nuestra investigación y etapa académica. A todos los directivos y profesionales que hicieron parte de nuestro proceso de aprendizaje. Gracias a todos porque cada uno de ustedes hicieron parte de nuestro recorrido y aportaron en nuestro proceso de formación. 5 6 GLOSARIO AGREGADO RECICLADO: Material graduado según especificaciones resultante del procesamiento de materiales de construcción recuperados y complementados con otros faltantes. ASFALTENOS: La fracción de hidrocarburo de alto peso molecular, en el asfalto, que es precipitada por medio de un solvente parafínico de nafta, usando una proporción especifica en solvente-asfalto. ASFALTO: Material cementante, de color marrón oscuro a negro, constituido principalmente por betunes de origen natural u obtenidos por refinación del petróleo. El asfalto se encuentra en proporciones variables en la mayoría del crudo del petróleo. BETÚN O BITUMEN: Un tipo de sustancia cementante de color negro u oscuro (sólida, semi-sólida, o viscosa), natural o fabricada, compuesta principalmente de hidrocarburos de alto peso molecular, siendo típicos los asfaltos, las breas (o alquitranes), los betunes y los asfaltitos. 6 7 CEMENTO ASFÁLTICO: Los cementos asfalticos se presentan como una masa negra brillante, cuya consistencia varia con una temperatura proveniente de la fracción de asfaltos cortados y emulsiones CERAMICA: Tipo de material inorgánico, no metálico, buen aislante y que además tiene la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia muy elevada. DESECHOS: Término empleado para designar a un conjunto de material producido por los humanos y otros seres vivos, que generan un impacto sobre el medio ambiente y la sociedad. EMULSIÓN ASFALTICA: Emulsión de cemento asfáltico y agua que contiene una pequeña cantidad de agente emulsivo MEZCLA ASFÁLTICA: Combinación de asfalto y agregados minerales pétreos en proporciones exactas que se utiliza para construcción de firmes. Las proporciones relativas de estos minerales determinan las propiedades físicas de la mezcla, y eventualmente el rendimiento de la misma como mezcla terminada para un determinado uso. 7 8 PAVIMENTO: Estructura construida sobre la sub-rasante de la vía, para resistir y distribuir los esfuerzos originados por los vehículos y mejorar las condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito. Por lo general está conformada por las siguientes capas: sub-base, base y rodadura. RECICLAJE: Proceso cuyo objetivo es convertir desechos en nuevos productos para prevenir el desuso de materiales potencialmente útiles, reducir el consumo de nueva materia prima, reducir el uso de energía, reducir la contaminación del aire (a través de la incineración) y del agua (a través de los vertederos) por medio de la reducción de la necesidad de los sistemas de desechos convencionales. SOSTENIBILIDAD: Existencia de condiciones economías, ecologías, sociales y políticas que permitan su funcionamiento de forma armónica a lo largo del tiempo y de espacio. Consiste en satisfacer las necesidades de la actual generación sin sacrificar la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias necesidades. VÍA: Área destinada a la circulación de vehículos automotores. 8 9 Tabla de contenido RESUMEN ........................................................................................................................................ 13 ABSTRAC ......................................................................................................................................... 13 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 15 1. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................. 16 1.1 QUE ES EL PAVIMENTO................................................................................................................ 17 1.2 FUNCIONALIDAD BASICA DE LOS PAVIMENTOS .................................................................... 18 1.3 CERÁMICA COMO MATERIAL ALTERNATIVO PARA PAVIMENTOS .......................................... 18 1.4 FORMULACION DEL PROBLEMA ........................................................................................... 20 2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 20 3. OBJETIVOS................................................................................................................................ 21 3.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................... 21 3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ...................................................................................................... 22 4. ASFALTO................................................................................................................................... 22 4.1 ASFALTO 60/70 ........................................................................................................................... 24 4.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ASFALTOS ........................................................................................ 25 4.2.1 ASFALTOS NATURALES .................................................................................................. 26 4.2.2 ASFALTOS DESTILADOS DEL PETRÓLEO ................................................................. 26 4.3 ASFALTOS NATURALES O ASFALTITAS: ................................................................................. 26 4.4 COMPOSICION QUIMICA DEL ASFALTO ................................................................................ 27 4.5 REOLOGICO DEL ASFALTO .................................................................................................... 29 4.5.1 FACTORES QUE AFECTAN LA REOLOGIA DEL ASFALTO ..................................................................... 30 4.5.2 PROPIEDADES REOLOGICAS ..................................................................................................... 30 5. ASFALTO EN COLOMBIA ............................................................................................................... 31 5.1 INFRAESTRUCTURA VIAL EN COLOMBIA ...................................................................................... 32 6. PAVIMENTO FLEXIBLE ................................................................................................................... 33 7. ASFALTOS MODIFICADOS ............................................................................................................ 35 DEFINICIÓN ...................................................................................................................................... 35 7.1 MORFOLOGIA DE LOS ASFALTOS MODIFICADOS .......................................................................... 36 7.1.1 COMPATIBILIDAD ASFALTO – POLÍMEROS ........................................................................ 36 7.2 MODIFICACIÓN DE ASFALTOS ...................................................................................................... 37 7.3 ASFALTOS MODIFICADOS ............................................................................................................ 38 9 10 7.3.1 ASFALTO MODIFICADO CON LLANTA TRITURADA (GCR) ............................................. 38 7.3.2 ASFALTOS MODIFICADOS CON NO METALES PULVERIZADOS RESIDUOS SEPARADOS DE LAS PLACAS DE CIRCUITO IMPRESO .............................................................. 40 8. CERÁMICA ................................................................................................................................... 41 8.1 HISTORIA DE LA CERÁMICA ......................................................................................................... 41 8.2 GENERALIDADES DE LA CERÁMICA .............................................................................................. 42 8.3 PROPIEDADES COMUNES DE LA CERÁMICA .................................................................................. 43 8.3.1 ALGUNAS ESTRUCTURAS CERÁMICAS (COMPUESTOS IÓNICOS) ............................... 44 8.4 BALDOSAS CERAMICAS ............................................................................................................... 45 8.5 BALDOSAS CERAMICAS – IMPACTO AMBIENTAL .......................................................................... 45 9. METODOLOGIA Y MATERIALES ..................................................................................................... 47 9.1 ASFALTO .................................................................................................................................... 47 9.1.1 AGREGADO DE CERÁMICA ....................................................................................................... 48 9.2 MODIFICACION DEL ASFALTO ...................................................................................................... 48 9.2.1 CARACTERIZACION DEL MATERIAL CERAMICA ............................................................ 50 9.2.2 PROCEDIMIENTO ......................................................................................................................... 51 10. ENSAYOS .................................................................................................................................... 52 10.1. PENETRACIÓN ......................................................................................................................... 52 10.2 PUNTO DE ABLANDAMIENTO .................................................................................................... 54 10.3 VISCOSIDAD DE LOS MATERIALES ASFALTICOS ........................................................................... 56 11. ANÁLISIS Y RESULTADOS............................................................................................................. 58 11.1 PENETRACIÓN .......................................................................................................................... 58 11.2 PUNTO DE ABLANDAMIENTO .................................................................................................... 60 11.3 ÍNDICE DE PENETRACIÓN ........................................................................................................... 63 11.4 VISCOSIDAD ROTACIONAL DE BROOKFIELD ................................................................................ 64 12. CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 68 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................ 70 10