Evaluación comparativa de las características físicas y comportamiento mecánico de una mezcla asfáltica en caliente adicionada con polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado con respecto a una muestra patrón utilizando cemento asfaltico pen 85/100, con agregados de la Región Cusco2022

Abstract

La presente investigación “EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE ADICIONADA CON POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE) RECICLADO CON RESPECTO A UNA MUESTRA PATRÓN UTILIZANDO CEMENTO ASFALTICO PEN 85/100, CON AGREGADOS DE LA REGION CUSCO-2022” tiene como objetivo principal realizar un análisis comparativo mediante ensayos de las características físicas y comportamiento mecánico ( Densidad, Porcentaje de vacíos, Estabilidad, Flujo y Daño inducido por humedad) de una mezcla asfáltica convencional frente a una mezcla asfáltica adicionada con polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado, haciendo uso de agregados de la región cusco y cemento asfáltico (PEN 85/100) proveniente de la planta de asfalto de COPESCO de la región Cusco. Se realizó el control de calidad de los agregados mediante ensayos normalizados por el Manual de ensayo de Materiales, Manual de Especificaciones Técnicas Generales para Construcción de Carreteras EG-2013 y el Reglamento Nacional de Edificaciones CE.010 de Pavimentos Urbanos, para luego diseñar una mezcla asfáltica en caliente y determinar su contenido óptimo de asfalto mediante el diseño Marshall para mezclas asfálticas en caliente, considerando 6 porcentajes (4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0% y 6.5%) respecto al peso total de la mezcla; una vez determinado el contenido óptimo de cemento asfáltico se procedió a determinar el contenido óptimo de polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado utilizando 6 porcentajes (1.0%, 2.0%, 3.0%, 4.0%, 5.0% y 6.0%) respecto al peso total de la mezcla. Para una mejor evaluación comparativa, realizamos mezclas asfálticas en caliente adicionales con 4 porcentajes de cemento asfaltico (5.50%, 6.0%, 6.5% y 7.0%) añadiéndole polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado en los 6 porcentajes ya mencionados, teniendo en cuenta que los 4 porcentajes de cemento asfálticos fueron tomados en función del porcentaje óptimo de cemento asfáltico determinado (6.33%). Finalmente se realizó el análisis comparativo entre la mezcla asfáltica en caliente convencional y la mezcla asfáltica en caliente adicionada con polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado en sus porcentajes óptimos, concluyendo que respecto a la estabilidad Marshall se tiene un incremento de 123.845 kg y respecto al daño inducido por humedad presenta una mejora de 5.7% en el porcentaje de TSR. Sin embargo, respecto a la densidad no se presenta incremento por lo cual no se tendría mayor rendimiento de duración, respecto al porcentaje de vacíos se tiene un incremento de 0.405 gr/cm3 que se encuentra dentro del parámetro establecido y respecto al flujo Marshall se presenta un incremento de 0.307 mm por lo cual no cumple con los requerimientos del Manual de Carreteras “Especificaciones Generales para la Construcción EG-2013”. Además, se concluyó también que al adicionar polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado a mezclas asfálticas de 5.5% y 6.0% de cemento asfáltico, cumplen con algunos requerimientos establecidos pero las mezclas asfálticas de 6.5% y 7.0% de cemento asfáltico no cumplen con las verificaciones de gravedad por lo cual no se consideró en las comparaciones.

The present research "COMPARATIVE EVALUATION OF THE PHYSICAL CHARACTERISTICS AND MECHANICAL BEHAVIOR OF A HOT ASPHALTIC MIX ADDED WITH RECYCLED HIGH DENSITY POLYETHYLENE (HDPE) WITH RESPECT TO A PATTERN SAMPLE USING ASPHALTIC CEMENT PEN 85/100, WITH AGGREGATES FROM THE CUSCO REGION-2022" has as main objective to carry out a comparative analysis by means of tests of the physical characteristics and mechanical behavior (Density, Percentage of voids, stability, flow and moisture induced damage) of a conventional asphalt mix versus an asphalt mix added with recycled high density polyethylene (HDPE), using aggregates from the Cusco region and asphalt cement (PEN 85/100) from the COPESCO asphalt plant in the Cusco region. Quality control of the aggregates was carried out by means of standardized tests according to the Materials Testing Manual, the General Technical Specifications Manual for Road Construction EG-2013 and the National Building Regulation CE.010 of Urban Pavements, to then design a hot asphalt mix and determine its optimum asphalt content by means of the Marshall design for hot asphalt mixes, considering 6 percentages (4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0% and 6. Once the optimum asphalt cement content was determined, the optimum recycled high-density polyethylene (HDPE) content was determined using 6 percentages (1.0%, 2.0%, 3.0%, 4.0%, 5.0% and 6.0%) with respect to the total weight of the mixture. For a better comparative evaluation, we made additional hot asphalt mixtures with 4 percentages of asphalt cement (5.50%, 6.0%, 6.5% and 7.0%) adding recycled high density polyethylene (HDPE) in the 6 percentages already mentioned, taking into account that the 4 percentages of asphalt cement were taken based on the optimal percentage of asphalt cement determined (6.33%). Finally, a comparative analysis was made between the conventional hot mix asphalt and the hot mix asphalt added with recycled high-density polyethylene (HDPE) in its optimum percentages, concluding with respect to Marshall stability, there is an improvement of 123.845 kg and with respect to moisture-induced damage, there is an improvement of 5.7% in the percentage of TSR. However, with respect to the density, there is no increase in the percentage of TSR, so there would not be a higher durability performance, with respect to the percentage of voids, there is an increase of 0.405 gr/cm3 which is within the established parameter and with respect to the Marshall flow, there is an increase of 0.307 mm, so it does not meet the requirements of the Highway Manual "General Specifications for Construction EG-2013". In addition, it was also concluded that by adding recycled high-density polyethylene (HDPE) to asphalt mixtures of 5.5% and 6.0% of asphalt cement, they comply with some established requirements, but the asphalt mixtures of 6.5% and 7.0% of asphalt cement do not comply with the gravity verifications, so it was not considered in the comparisons.