Caracterización de RAP e identificación de su influencia en el comportamiento mecánico de mezclas asfálticas en caliente

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Resumen

In recent years we have sought the implementation of methods that reduce costs and environmental damage generated by different techniques of construction and road rehabilitation, within which can be found recycled asphalt pavement (RAP). The RAP is a material that daily is used in new asphalt mixes but their management has been made empirically, considering that are not known for certain properties of this because it is a highly variable material and has different characteristics depending on different factors that influence their behavior and management to obtain a specific new asphalt mix. Currently it lacks depth studies on the properties and characteristics of this material, why is not possible to unify the way of working and handling.
In this research the characterization of RAP found in the city of Bogotá D.C. is made, its properties are identified and the main variations occurring between different samples is established. Later the influence of the content and degree of aging of the asphalt present in the recycled material in new asphalt hot mix with different percentages of addition thereof is identified. 6 samples of RAP were taken, 3 gathering in plant and 3 sections of different routes were taken, and the extraction of asphalt, the granulometric analysis of extracted stone aggregates, recovery asphalt by distillation with a rotary evaporator was performed and tests were applied to determine the degree of oxidation. Later RAP was manufactured in the laboratory by controlling the content of asphalt and was two degrees of aging different so similar to those obtained in the initial characterization results are represented. an optimal mix MDC-19 control by the Marshall method was designed and mixtures were prepared with addition of RAP simulated in different percentages. Finally behavior was evaluated in comparison with the optimal mixture. The characterization made shows a high degree of heterogeneity in the RAP and influence the content of asphalt and its significant degree of aging on the behavior of hot mix asphalt that it would be added, getting that hot mix asphalt with added RAP contents of high or close to that used in the optimal mix asphalt, do not meet the INVIAS standard, whereas with asphalt content in close to the average obtained in the characterization made to RAP (6.74%), all requirements are met and They presented the best mechanical conditions. Also in this research it demonstrates that methylene chloride (solvent allowed for recovery INVIAS asphalt) has effects on reclaimed asphalt, reducing its stiffness and increasing its fluidity. It also shows that procedures STOA (Short Term Aging Oven) and LTOA (Long Term Aging Oven) allow to obtain aged mixtures similar to the actual conditions. In conclusion the results of this research serve as a guide for based on certain properties of the RAP, can select appropriate new materials and recycling proportions, to obtain resulting blends with good mechanical behavior and comply with the INVIAS requirements of the standard.

Descripción

En los últimos años se ha buscado la implementación de métodos que reduzcan los costos y los daños ambientales que generan las diferentes técnicas de construcción y rehabilitación vial, dentro de los cuales se puede encontrar el reciclado de pavimentos asfalticos (RAP). El RAP es un material que día a día es más usado en mezclas asfálticas nuevas pero su manejo se ha hecho de forma empírica, teniendo en cuenta que no se conocen a ciencia cierta las propiedades de este, ya que es un material muy variable y presenta diferentes características que dependen de diferentes factores que influyen en su comportamiento y manejo para la obtención de una determinada mezcla asfáltica nueva. Actualmente se carece de estudios que profundicen en las propiedades y características de este material, razón por la cual no es posible unificar la forma de trabajo y manejo del mismo. En esta investigación se realiza la caracterización del RAP encontrado en la ciudad de Bogotá D.C., se identifican sus propiedades y se establece las principales variaciones que se presenta entre diferentes muestras. Posteriormente se identifica la influencia del contenido y grado de envejecimiento del asfalto presente en el material reciclado, en una mezcla asfáltica nueva en caliente con diferentes porcentajes de adición del mismo. Se tomaron 6 muestras de RAP, 3 del acopio en planta y 3 de tramos de diferentes vías, y se realizó la extracción de asfalto, el análisis granulométrico de los agregados pétreos extraídos, la recuperación del asfalto por destilación con el rotavapor y se aplicaron ensayos para conocer el grado de oxidación del mismo. Posteriormente se fabricó RAP en el laboratorio controlando el contenido de asfalto y se llevó a dos grados de envejecimiento diferentes de forma que se representaran resultados similares a los obtenidos en la caracterización inicial. Se diseñó una mezcla óptima MDC-19 de control por el método Marshall y se elaboraron mezclas con adición del RAP simulado en diferentes porcentajes. Finalmente se evaluó su comportamiento en comparación con la mezcla óptima. La caracterización realizada muestra un alto grado de heterogeneidad en el RAP y una influencia del contenido de asfalto y su grado de envejecimiento significativo en el comportamiento de la mezcla asfáltica en caliente en que se adicione, obteniendo que mezclas asfálticas en caliente con adición de RAP con contenidos de asfalto elevados o cercanos al usado en la mezcla óptima, no cumplen con la norma INVIAS, mientras que con contenidos de asfalto en el RAP cercanos al promedio obtenido en la caracterización realizada al RAP (6.74%) se cumplen todos los requisitos y se presentan las mejores condiciones mecánicas. Además en esta investigación se demuestra que el cloruro de metileno (disolvente permitido por el INVIAS para recuperación de asfalto) presenta efectos sobre el asfalto recuperado, disminuyendo su rigidez y aumentando su fluidez. Se demuestra también que los procedimientos STOA (Short Term Oven Aging) y LTOA (Long Term Oven Aging) permiten obtener mezclas envejecidas con condiciones similares a las reales. En conclusión los resultados obtenidos en este trabajo de investigación sirven como guía para que basados en determinadas propiedades del RAP, se puedan elegir las proporciones adecuadas de materiales nuevos y de reciclado, con el fin obtener mezclas resultantes con buenos comportamientos mecánicos y que cumplan con los requisitos de la norma INVIAS.

Palabras clave

RAP, Influencia, Comportamiento, Mecánico, Mezclas, Asfálticas, Caliente, Caracterización

Citación