Plan de Tesis Polimeros

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

Facultad DeDe Ingeniería Carrera Profesional Ingeniería Civil

PLAN DE TESIS ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS EN PAVIMENTOS

PLAN DE TESIS PRESENTADO POR: Barreda Agüero Mayte Enríquez Pinedo Jhim Pascual Álvarez Oscar Rojas Vicuña Walter

Huancayo –  Perú  Perú 1

 

 

2013 ÍNDICE DE TITULOS CAPITULO I: 1.1. 

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………..4

1.2. 

RESUMEN …………………………………………………………………… .5

1.3. 

FORMULACION DEL PROBLEMA ……………………………………...... .6 1.3.1.  Participación Común……………………………………………………6   1.3.2.  Estadística Estratégica…………………………………………………..6 1.3.3.  Criterio Profesional…………………………………………………….. 7

1.4. 

DEFENICION DEL PROBLEMA……………………………………………..8  

1.5. 

IDENTIFICACION DE VARIABLE…………………………………………..8  

1.6. 

OBJETIVOS…………………………………………………………………....9   1.6.1.  Objetivo General………………………………………………………...9   1.6.2.  Objetivos Específicos…………………………………………………… 9

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Í NDI CE DE CUADRO CUADROS S

1.  Cuadro Nª 1 tipos de vehículos que circulan en la Sierra 2.   Cuadro Cuadro Nª Nª 32 Normas Normas AASHTO AASHTO yy ASTM ASTM aplicables aplicables de de asfalto asfalto modificados 3.

Í ND DII CE DE GR ÁFI COS COS

1.  2.  3.  4. 

Grafico Nª 1- Comportamiento Del Asfalto Consistencia Vs Temperatura  Grafico Nª 2- Tipos De Cemento Y Su Comportamiento Ante La Temperatura  –  Penetración  Penetración Grafico Nª 3- Tipos De Cemento Y Su Comportamiento Ante La Temperatura  –  Elasticidad  Elasticidad Grafico Nª 4- Comportamiento del asfalto convencional / asfalto modificado

5.  Grafico Nª 5- Deterioro De Las Carreteras En El Tiempo

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1.1. 

INTRODUCCIÓN

Las carreteras principales de la Sierra del Perú ocupan un lugar muy importante dentro de su infraestructura debido a que contribuye al desarrollo de la zona centro del Perú, por ello es necesario darles el mantenimiento adecuado para alargar su vida útil. Existen diferentes tratamientos, entre los que se encuentra: el uso de mezclas asfálticas en caliente y en frío. Actualmente, el uso de cemento asfáltico modificado es una técnica usada en varios países con el fin de aprovechar los asfaltos en la pavimentación de vías. Éste consiste en la adición de polímeros a los asfaltos convencionales con el fin de mejorar sus características mecánicas; es decir, su resistencia a las deformaciones  por factores climatológicos y del tránsito (peso vehicular); además, incrementan la adherencia adher encia en la interface interfac e entre el material pétreo y el material asfáltico, conservándola aún en presencia del agua. Estas mezclas aumentan la resistencia a la deformación, a los esfuerzos de tensión repetida y, por lo tanto a la fatiga, reducen el agrietamiento, así como la susceptibilidad de las capas asfálticas a las variaciones de temperatura. El empleo de asfaltos modificados con polímeros tiene un costo adicional sobre la mezcla asfáltica (según de hasta un 25%), pero a su vez reduce los costos de mantenimiento. MÉTODOS EVIDENCIAS

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1.2. 

RESUMEN

El presente trabajo de investigación lleva por título ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS EN PAVIMENTOS de la Sierra del Perú, que se realiza con el fin de evaluar y mejorar las características de los asfaltos modificados y su uso para pavimentación de carreteras para que cumpla su horizonte de proyecto.

La deformación y fallas en pavimentos de carpeta asfáltica es un inconveniente para los que circulan por ella, generando un malestar antes de concluir su vida útil. La visualización inicial a esta vía fue general para ver de dónde a donde abarca el problema y la visualización detallada fue la caminata a lo largo del tramo y viendo los defectos de la vía en forma directa, ya que la  presentación de ahuellamiento, baches, agrietamiento en forma de piel de cocodrilo o mapeo, son el inicio de un problema común para aquellos que circulan por ella. EVIDENCIAS El uso de cemento asfáltico modificado ante las situaciones mencionadas, mejoran enormemente a su durabilidad, resistencia, las propiedades del asfalto modificado son mejores que las convencionales y de bajo costo. Además de apelar a nuevas tecnologías constructivas y del resto de los materiales, una solución evidente fue modificar el asfalto, tal es el caso del uso de polímeros, logrando de esta manera mejorar el comportamiento de los pavimentos con el consecuente beneficio al obtener periodos de diseño y de vida útil mayores que el de los pavimentos convencionales. Las ventajas, costo/beneficio, que representa el uso de un asfalto modificado como las propiedades físicomecánicas contribuyen a la reducción de la susceptibilidad térmica térmica del asfalto, haciéndolo más rígido a temperaturas elevadas y más flexible a bajas temperaturas por lo cual es recomendable usar este nuevo método de asfalto modificado en pavimento.

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1.3. 

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

La incomodidad de los usuarios de la vía y los vecinos de las principales carreteras del centro del Perú que directamente viven paralelos a esta, enfrentan incomodidad ante la prematura vida útil de la obra.

1.3.1.  Participación Común Los Baches, surcos o cavidades son un problema para los conductores, ya que al pasar por ella tiene que ser lento e indirectamente el vehículo se deteriora. Los vehículos pesados con cargas que salen de las zonas de producción también son afectados por que al llevar carga tienen que circular por esta vía en forma lenta. Los pobladores que viven paralelo a la vía de transporte, sufren de incomodidad por el problema de los vehículos que se trasladan en forma lenta y adicionalmente por el polvo que ocasiona ya que los agrietamientos o baches son grandes y en algunas zonas no tiene berma. La desintegración prematura de la autopista causa incomodidad a los pobladores o a los que circulan o viven  paralela a ella, ya que el presupuesto en las municipalidades son suficientes para la ejecución, es más los ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS EN PAVIMENTOS son una alternativa para alargar la vida útil a un bajo costo a cambio de estar demoliendo y construyendo una nueva vía. La presentación de ahuellamientos, baches, agrietamiento en forma de piel de cocodrilo o mapeo, son el inicio de la desintegración de las carpetas asfálticas y de la base por la mala calidad que genera un malestar general a los usuarios, vecinos, transeúntes, peatones, pasajeros, conductores, dueños de los vehículos y la población en general.

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1.3.2.  Estadística Estrategia -

Los huecos también afectan el recorrido que hace ya que el tiempo que recorre por esta vía es mayor a lo que se estima. Los pasajeros que utilizan esta red vial son afectados directamente ya que se demoran en llegar a su destino.  

-

Un 95 % de la población del Centro del Peru utilizan esta vía de acceso a Huancayo, por lo cual esta vía es de mayor circulación.  

-

Un 30 % de los vehículos de carga utilizan esta vía para llevar sus productos al mercado de Huancayo. 

1.3.3.  Criterio Profesional -

Según la experiencia y los estudios en el campo de la construcción de carreteras y asfaltos, Se  puede concluir que el proceso de ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS EN PAVIMENTOS es un método viable para la Rehabilitación del pavimento asfaltico tanto en la Sierra del Perú como también en otras vías construidas con pavimento asfaltico.

-

Es viable debido al amplio campo de aplicación, al corto Tiempo de ejecución, la minimización del impacto ambiental y el bajo costo por metro cuadrado comparado con los métodos no convencionales de Rehabilitación ASFALTOS MODIFICADOS EN PAVIMENTOS y se podría adjuntar el siguiente comentario profesional.

a)  El primero se relaciona con el servicio a prestar a los usuarios (circulación segura, fluida y cómoda), llevando los costes del transporte a un mínimo posible.  b)  El segundo incluye la preservación patrimonial de la carretera que forma parte de la riqueza (capital fijo) de una Nación o de un particular. c)  El Tercero al pasar los tiempos la tecnología fue desarrollando al igual que la ingeniería, que ha desarrollado Asfaltos Modificados Con Polímeros En Pavimentos. 7

 

 

1.4. 

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

La deformación y fallas en pavimentos de la carpeta asfáltica es un inconveniente para los que circulan por ella, generando un malestar antes de concluir su horizonte de proyecto o vida útil de la obra.

1.5. 

IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES

Independiente:    Los pasajeros

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  Los peatones

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  Los pobladores que viven paralelo a las vías- vecinos 



Dependiente:   Los conductores



  Los agricultores que sacan sus productos al mercado



  Los turistas

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1.6. 

OBJETIVOS

1.6.1.  Objetivo General Proponer el método de ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS EN PAVIMENTOS Como una alternativa viable para la restauración de pavimentos asfalticos de la zona centro del Perú, realizando un análisis comparativo entre el asfalto convencional versus el asfalto modificado.

1.6.2.  Objetivos Específicos   Realización de un estudio y análisis de la zona del proyecto, para determinar las Alternativas de



Asfaltos Modificados Con Polímeros En Pavimentos.   Descripción y realización del diseño de las Alternativas convencionales para la rehabilitación de



Asfaltos Modificados Con Polímeros En Pavimentos.

  Realización del diseño de espesores y mezclas asfálticas recicladas.



  Realización de un análisis para la determinación de la alternativa más viable, ya que cuenta con una



condición de pavimento pobre, es decir, que posee una superficie de rodadura con reparaciones o  parchados, grietas e imperfecciones, causando a si molestias a los conductores. conductor es.   El asfalto, Al verse afectado, Necesita de una solución rápida y eficiente, La cual se pretende dar con



la utilización del método de Asfaltos Modificados Con Polímeros En Pavimentos.

1.7. 

APLICACIÓN METODOLÓGICA

La aplicación de la metodológica es la PROBLEMOLOGIA

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1.8. 

JUSTIFICACIÓN

1.8.1.  A nivel científico Los Asfaltos Modificados Con Polímeros En Pavimentos muestran características físico- mecánicas del asfalto convencional son muy bajas a comparación de los asfaltos modificados, además de los agregados utilizados para elaplicables diseño de indicados mezcla asfáltica modificada, de acuerdo a los procedimientos y especificaciones por ASSHTO y ASTM.

1.8.2.  A nivel tecnológico Se puede justificar sus cualidades y características como:

Durabilidad: Los Asfaltos Modificados Con Polímeros muestran una medida mayor de retener un asfalto sus características originales cuando es expuesto a procesos normales de degradación y envejecimiento. Susceptibilidad a la temperatura: Los Asfaltos Modificados con Polímeros tienen un material termoplástico, que se vuelve más viscoso (duro) a medida que su temperatura disminuye y menos viscoso (blando) conforme su temperatura aumenta. Esta característica es conocida como susceptibilidad a la temperatura.

Endurecimiento: Los Asfaltos Modificados con Polímeros tienden a endurecerse en la mezcla asfáltica durante la construcción, y también en el pavimento terminado. Adhesión y cohesión: la adhesión de Los Asfaltos Modificados puede adherirse fácilmente al agregado en la mezcla de pavimentación dando una cohesión por otro lado, es la capacidad del asfalto de mantener firmes las  partículas del agregado en el pavimento terminado. La modificación de los asfaltos:  Es contar con ligantes más viscosos a temperaturas elevadas para reducir las deformaciones permanentes (ahuellamiento), de las mezclas las mezclas que componen las capas de rodamiento, aumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto térmico a bajas temperaturas y por fatiga, aumentando su elasticidad. su elasticidad. Finalmente  Finalmente contar con un ligante de mejores características adhesivas. 1.8.3.  A nivel organizacional Como organismo municipal: Las ventajas, costo/ beneficio, que representa el uso de un asfalto modificado, es una gran alternativa, ya ya que al pedir el presupuesto para su ejecuci ejecución ón no será rechazado por la Región, que  posteriormente el expediente técnico será aceptado aceptad o y aprobado.

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1.8.4.  A nivel personal

La modificación de asfalto es una nueva técnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la  pavimentación de vías, reduciendo las deformaciones. deformaciones .

1.8.5.  A nivel social La vida útil del proyecto se optimizara y el tiempo de recorrido por esas vías será menor, ya que el asfalto modificado no tendrá imperfecciones prematuras, y el polvo se reducirá considerablemente. Los agricultores sacaran sus productos sin ninguna incomodidad y los vehículos no se deterioran rápidamente y no abra incomodidad en los pasajeros.

1.9. 

MARCO DE REFERENCIA   En lo que concierne al aspecto histórico de la modificación de ligantes hidrocarbonatos con polímeros,



la idea de modificar asfalto con polímeros se remonta a 1960 en Italia, Francia y Alemania, donde se llevaron a cabo los primeros proyectos de prueba. En esta época en Estados Unidos también surgió la inquietud llevándose a cabo los primeros proyectos de construcción en 1960. En Italia se construyeron más de 1000 Km. de carreteras con este tipo de asfalto, poniendo capas de rodamiento con asfaltos modificados con polímeros ya sea base seca o látex.

  Para llevar a cabo la modificación de asfalto, se debe conocer la compatibilidad de este con el

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modificador para que coexistan como sistema, es decir debe ser miscible, lo que indica una mezcla monofásica. Un polímero es compatible con el asfalto cuando la heterogeneidad de la mezcla no se  puede apreciar por un examen visual. Los asfaltos más ricos en fracciones aromáticas y resinas serán los más compatibles, ya que estas fracciones son las que permiten que el polímero se disuelva.

  El trabajo de investigación no tiene ningún antecedente, ya que el Asfaltos Modificados En



Pavimentos es una nueva tecnifica de asfalto, que en el Perú es poco aplicable por la falta conocimiento, mientras que en otros países desarrollados es más aplicado.

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1.10.  EXPRESIONES CONCEPTUALES

  Agregado Material granular duro de composición mineralógica como la arena, la grava, la escoria o la

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roca triturada, usado para ser mezclado en diferentes tamaños.   Agregado grueso Agregado retenido en el tamiz de 4.75 mm (# 4).



  Agregado fino Agregado que pasa el tamiz de 4.75 mm (# 4).



  Ahuellamiento Surcos que se desarrollan en el pavimento, en los carriles de las ruedas. Puede ser

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resultado de una consolidación por movimiento lateral de una o más capas del pavimento bajo efectos del tráfico o, pueden ser generados por un desplazamiento de la superficie misma del pavimento. Ocurren como resultado del movimiento plástico de una mezcla que tiene muy poca estabilidad para resistir el tráfico.   Hulla mediante la destilación destructiva del carbón bituminoso de piedra.

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  Asfalto Material cementante, de color entre carmelito oscuro y negro, en el cual los constituyentes

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 predominantes son bitúmenes que aparecen en la naturaleza o se obtienen en el pr procesamiento ocesamiento del  petróleo. El asfalto es un constituyente, en proporciones proporc iones variables, de la mayoría de petróleos crudos.   Asfalto Producto resultante de la incorporación en el asfalto de un modificado polímero o de hule

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molido.   Bitumen Sustancia cementante de color negro (sólida, semi- sólida o viscosa), natural o fabricada,

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compuesta principalmente de hidrocarburos de alto peso molecular, siendo típicos los asfaltos, las  breas o alquitranes, los betunes y las asfálticas. asf álticas.   Consistencia Describe el grado de fluidez o plasticidad de un cemento asfáltico a determinada

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temperatura. La consistencia de un cemento asfáltico varia con la temperatura: por lo tanto es necesario usar una temperatura patrón cuando se está comparando la consistencia de un cemento asfáltico con   XIII la de otro. La temperatura utilizada para este propósito es 60°C (140°F).

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  Deformación Cualquier cambio que presente un pavimento respecto a su forma original.



  Densidad Grado de solidez que puede alcanzarse en una mezcla dada. Está limitada por la eliminación



total de los vacíos que se encuentran entre las partículas de la mezcla.   Desintegración Separación progresiva de las partículas del agregado en el pavimento desde la

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superficie hacia abajo, o desde los bordes hacia el interior. Puede ser causada por falta de compactación, construcción de una capa de rodaura muy delgada en periodos fríos, agregado sucio o desintegrable, muy poco asfalto en la mezcla o sobrecalentamiento de la mezcla asfáltica. 12

 

 

  Ductilidad Capacidad de una sustancia para ser estirada o estrechada en forma delgada.

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  Estabilidad Capacidad de una mezcla asfáltica de resistir deformación bajo las cargas impuestas. La

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estabilidad está en función de la cohesión y la fricción interna del material.   Flexibilidad Capacidad del pavimento asfáltico de ajustarse a los asentamientos en la fundación.

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

  Grietas Fracturas en la superficie del pavimento asfáltico. XIV   Impermeabilidad Capacidad de un pavimento asfáltico de resistir el paso de aire y agua dentro o a

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través del mismo.   Mezcla asfáltica Mezclas de planta que deben ser colocadas y compactadas en caliente a

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temperaturas elevadas.   Ondulaciones Deformación en el pavimento, dando origen a un movimiento plástico caracterizado por

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ondas en lasuperficie del pavimento.   Penetración Consistencia de un material bituminoso, se expresa como la distancia, en décimas de

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milímetro (0.1 mm), que una aguja patrón penetra verticalmente una muestra del material bajo condiciones específicas de carga, tiempo y temperatura.   Polímero Sustancia que consiste en grandes moléculas formadas por muchas unidades pequeñas que

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se repiten.   Resistencia a Capacidad de un pavimento asfáltico para resistir flexión la fatiga repetida causada por

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cargas móviles. Entre mas alto contenido de asfalto, mayor será la resistencia a la fatiga.   Resistencia Propiedad de la superficie asfáltica de resistir el deslizamiento deslizamiento,

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 particularmente cuando esta mojado.   Stoke Unidad de viscosidad cinemática igual a la viscosidad de un fluido en poises dividida entre la

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densidad del fluido en gramos por centímetro cúbico.   Tamiz Aparato de aberturas cuadradas, utilizado para separar tamaños de material.

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  Trabajabilidad Facilidad con que las mezclas de pavimentación pueden ser colocadas y compactadas.

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  Vacíos Espacios de aire en una mezcla compactada rodeados de partículas cubiertas de asfalto.



  Viscosidad Medida de la resistencia al flujo. Método usado para medir la consistencia del asfalto.



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1.10.1. LISTA DE SÍMBOLOS

  AASHTO American Association of State Highway And Transportation Officials



  ASTM American Society for Testing and Materials



  AC-20 : Cemento asfáltico convencional

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  AC-20E: Cemento asfáltico modificado con polímeros de tipo elastómero



  AC-20P: Cemento asfáltico modificado con polímeros de tipo plastómeros



  ºC : Grados centígrados

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  dmm: Décimas de milímetro % Porcentaje



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