Análisis comparativo de las propiedades físico-mecánicas de una mezcla asfáltica modificada con nanosílice respecto a una mezcla asfáltica betutec pg 70-28

Abstract

La finalidad de la presente investigación fue analizar comparativamente las propiedades físicomecánicas de una mezcla asfáltica modificada con nanosílice, respecto a una mezcla asfáltica BETUTEC PG 70-28, mediante la adición de nanosílice al ligante asfáltico. Como componentes de las mezclas asfálticas, se utilizaron agregados finos (arena triturada y arena natural) provenientes de la cantera de Cunyac, agregado grueso (TMN ½”) proveniente de la cantera de Morroblanco y asfalto BETUTEC PG 70-28; todo esto, proporcionado por la planta de asfalto del Gobierno Regional del Cusco; así como también, el aditivo GAIA Nanosílice proporcionado por la empresa ULMEN. Los ensayos de calidad de los agregados (finos y gruesos), se realizaron en el Laboratorio de Suelos y Pavimentos de la Universidad Andina del Cusco y los ensayos correspondientes a la mezcla asfáltica, fueron realizados en el laboratorio INGEOMAT. El método utilizado para el diseño de las mezclas asfálticas en caliente, fue el Método Marshall. Como primer paso, se elaboraron briquetas de mezcla asfáltica BETUTEC PG 70-28, con contenidos de asfalto de 4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0% y 6.5%; siendo el contenido óptimo de asfalto calculado de 5.4%, con el cual se elaboraron las briquetas de mezcla asfáltica modificadas con nanosílice respecto al peso del contenido óptimo del ligante con los siguientes porcentajes: 0.5%, 1.5%, 3.0%, 4.5%, 6.0% y 7.5%; siendo el contenido óptimo de nanosílice calculado de 6.36%. Como paso final se elaboraron briquetas de mezcla asfáltica con contenidos óptimos de asfalto y nanosílice respectivamente, para analizar los parámetros volumétricos (VTM, VAM, VFA, Pba y Pbe), la Estabilidad y Flujo Marshall, y la Tracción Indirecta o Resistencia a la Compresión Diametral, con el fin de comparar las propiedades Físico-Mecánicas de las mezclas asfálticas. Finalmente se concluye que la Mezcla Asfáltica Modificada con Nanosílice respecto a a la mezcla asfáltica BETUTEC PG 70-28, presenta respecto a los parámetros volumétricos, un menor porcentaje de vacíos del tipo VTM, un menor porcentaje de vacíos de tipo VMA, un mayor porcentaje de vacíos del tipo VFA, un mayor porcentaje de absorción de asfalto Pba y un mayor porcentaje de asfalto efectivo Pbe, respecto a la Estabilidad incrementa su valor, lo mismo sucede con el de Flujo y disminuye el valor del esfuerzo en el ensayo de Tracción Indirecta, siendo estos resultados beneficiosos para las Mezclas Asfálticas.

The purpose of present investigation was to comparatively analyze the physical-mechanical properties of an asphalt mixture modified with nanosilica, with respect to an asphalt mixture BETUTEC PG 70-28, by adding nanosilica to the asphalt binder. As components of the asphalt mixtures, fine aggregates (crushed sand and natural sand) from the Cunyac quarry, coarse aggregate (TMN ½”) from the Morroblanco quarry and BETUTEC PG 70-28 asphalt were used; all this, provided by the asphalt plant of the Regional Government of Cusco; as well as the GAIA Nanosilica additive provided by the company ULMEN. The quality tests of the aggregates (fine and coarse) were carried out in the Laboratory of Soils and Pavements of the Universidad Andina del Cusco and the tests corresponding to the asphalt mixture were carried out in the INGEOMAT laboratory. The method used for the design of hot asphalt mixtures was the Marshall Method. To begin with, BETUTEC PG 70-28 asphalt mix briquettes were made with asphalt contents of 4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0% and 6.5%; being the optimum calculated asphalt content of 5.4%, with which the nanosilica-modified asphalt mixture briquettes was made with respect to the weight of the optimum content of the binder with the following percentages: 0.5%, 1.5%, 3.0%, 4.5% , 6.0% and 7.5%; being the optimum calculated nanosilica content of 6.36%. As a final point, asphalt mixture briquettes with optimal asphalt and nanosilica contents, respectively, were made to analyze the volumetric parameters (VTM, VAM, VFA, Pba and Pbe), Marshall Stability and Flow, and Indirect Traction or Compression Resistance Diametral, in order to compare the Physical-Mechanical properties of asphalt mixtures. Finally, it is concluded that the Modified Asphalt Mix with Nanosilica, compared to the BETUTEC PG 70-28 asphalt mixture, presents, with respect to the volumetric parameters, a lower percentage of air voids - VTM, a lower percentage of air voids - VMA, a higher percentage of air voids VFA, a higher percentage of asphalt absorption Pba and a higher percentage of effective asphalt Pbe, with respect to Stability increases its value,