Análisis comparativo de las propiedades físicomecánicas de la mezcla asfáltica en caliente pen 85/100, con respecto a la mezcla asfáltica en caliente pen 85/100 adicionando grafito

Abstract

El objetivo de esta tesis es realizar un análisis comparativo de las propiedades físico – mecánicas (Porcentaje de vacíos de aire, Cántabro, Estabilidad y Flujo Marshall, Daño Inducido por Humedad), de una mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 en comparación con una mezcla asfáltica en caliente PEN 85/100 adicionando grafito. Para la preparación de estos dos tipos de mezclas bituminosas se utilizó el mismo nivel de clasificación o gradación y adicionándole grafito con relación al peso del agregado fino; el agregado grueso ¾” fue obtenida de la cantera de Huambutio (Lucre), para el agregado grueso de ½” y agregado fino se usó material de la Planta de Asfalto Caicay COPESCO. Este análisis se realiza utilizando parámetros volumétricos, cuyo objetivo es determinar el porcentaje óptimo de asfalto para una combinación particular de agregados para hacer muestras de mezcla asfáltica en caliente, las mismas incluyen diferentes porcentajes de asfalto (6.0%, 6.5%, 7.0%, 7.5%), obteniendo el 6.5% de asfalto óptimo, para luego preparar especímenes que fueron adicionados con distintos porcentajes de grafito (5%, 10%, 15% y 20 %) con relación al peso del agregado fino, obteniendo así 15% de grafito óptimo. Todas las muestras han sido ensayadas en laboratorio para determinar sus propiedades mecánicas tales como parámetros volumétricos, estabilidad Marshall y flujo, cántabro y daño inducido por humedad. Además, en base a estos resultados y a lo establecido en el manual de Carreteras “Especificaciones Generales para la Construcción EG – 2013” del Ministerio de Transporte del Perú, es posible comparar las propiedades físico-mecánicas de las normas que se han estudiado, se llega a la conclusión que en la mayoría de las propiedades físico mecánicas de las mezclas asfálticas adicionadas con grafito no tienen mejores resultados ni son similares para cada tipo de ensayo como se muestra en la Tabla N°98 (pág. 187), y teniendo como únicos valores más similares el ensayo de cántabro, obteniendo como resultados para mezclas asfálticas sin grafito un % desgaste = 4.53% y mezclas asfálticas con grafito un % desgaste = 4.68%. Así mismo, se tiene en consideración que los valores de % VCAmezcla sin grafito y con grafito son 56.51% y 56.21% respectivamente, estos valores se aproximan entre ellos y son menores al valor de VCADRC = 56.60%; no obstante, la mezcla asfáltica con grafito es mejor. Como los resultados de las mezclas asfálticas adicionadas con grafito no se asemejan ni cumplen a los resultados de mezclas asfálticas PEN 85/100 por lo que fruto de la presente investigación no se recomienda el uso de grafito como un agente estabilizante para las mezclas asfálticas en caliente PEN 85/100.

The objective of this thesis is to perform a comparative analysis of the physical - mechanical properties (Percentage of air voids, Cantabrian, Stability and Marshall Flow, Moisture-Induced Damage), of a hot asphalt mixture PEN 85/100, compared to a hot asphalt mixture PEN 85/100 adding graphite. For the preparation of these two types of bituminous mixtures, the same level of classification or gradation was used and graphite was added in relation to the weight of the fine aggregate; the 3/4“ coarse aggregate was obtained from the Huambutio (Lucre) quarry, for the 1/2“ coarse aggregate and fine aggregate material from the Caicay COPESCO Asphalt Plant was used. This analysis is performed using volumetric parameters, whose objective is to determine the optimal percentage of asphalt for a particular combination of aggregates to make samples of hot asphalt mixture, they include different percentages of asphalt (6.0%, 6.5%, 7.0%, 7.5%), obtaining 6.5% of optimal asphalt, and then prepare specimens that were added with different percentages of graphite (5%, 10%, 15% and 20%) in relation to the weight of the fine aggregate, thus obtaining 15% of optimal graphite. All samples have been tested in the laboratory to determine their mechanical properties such as volumetric parameters, Marshall stability and flow, Cantabrian and moisture-induced damage. In addition, based on these results and the provisions of the Road Manual “General Specifications for Construction EG – 2013“ of the Ministry of Transport of Peru, it is possible to compare the physical-mechanical properties of the standards that have been studied, it is concluded that in most of the physical mechanical properties of the asphalt mixtures added with graphite do not have better results or are similar for each type of test as is shown in Table N°98 (p. 187), and having as the only more similar values the Cantabrian test, obtaining as results for asphalt mixtures without graphite a % wear = 4.53% and asphalt mixtures with graphite a % wear = 4.68%. Likewise, it is taken into consideration that the values of % VCAmezcla without graphite and with graphite are 56.51% and 56.21% respectively, these values approximate each other and are lower than the value of VCADRC = 56.60%; however, asphalt mixing with graphite is better. As the results of the asphalt mixtures added with graphite do not resemble or comply with the results of PEN 85/100 asphalt mixtures, so as a result of this research the use of graphite as a stabilizing agent for PEN 85/100 hot asphalt mixtures is not recommended.