ESTUDIO EXPERIMENTAL EMPLEANDO LOS ENSAYOS FENIX Y MODULOS DE RESILIENCIA PARA MEZCLAS ASFALTICAS CERRADAS AC16 TIPO RAP MEDIANTE LA ADICION DE FIBRAS ACRILICAS MEXICANAS

Saúl Castillo Aguilar 1, Rodolfo Villalobos Dávila 2, Gilbert Fco. Morales Torres 3 1. Universidad Veracruzana, Facultad de Ingeniería Civil, Zona Universitaria, CP. 91500, Xalapa,

Veracruz, México, sacastillo@uv.mx, sacasa6@hotmail.com 2. Petrotekno SA. DE CV, Jerónimo Cardona 116-B, col. Burócratas del Estado, CP. 64380,

Monterrey, Nuevo León, México, rvd@petrotekno.com.mx 3. Universidad Veracruzana, Centro de Ciencias de la Tierra Zona Universitaria, CP. 91500,

Xalapa, Veracruz, México, giltorresmorales@gmail.com

RESUMEN Esta investigación se llevó a cabo durante una estancia sabática realizada en el Centro de Estudio del Transporte del CEDEX, en Madrid, España, en la que se analizaron las mezclas asfálticas diseñadas y estudiadas en el laboratorio con diferentes ensayos, dos de ellos que emplee de forma directa en el estudio es el ensayo Fénix y Módulos de Resilencia. En el presente trabajo se describe un estudio experimental realizado en el laboratorio, con la finalidad de conocer el efecto que tiene el uso de una fibra sintética Mexicana cuando se adiciona a unas mezclas elaboradas con diferentes porcentajes de material RAP de forma templada y en caliente empleando una mezcla AC16 adicionándoles una emulsión especial y un rejuvenecedor respectivamente, con el fin de conocer los parámetro de rigidez, resiliencia, deformación, su estabilidad, resistencia a la fisuración y energía de fractura. Se analizaron mezclas asfálticas; una templada y otra en caliente compactándolas con el compactador, donde el estudio se llevó a cabo empleando los ensayos correspondientes en cada una de las mezclas, con el fin de conocer el comportamiento mecánico y su proceso de fatiga cuando estas mezclas están en proceso de fisuración producto de las cargas cíclicas que producen los vehículos , lo cual nos permite tener una mejor idea que nos permita evaluar su efecto de estas tensiones en las mezclas para emplearlas como un criterio de diseño de mezclas asfálticas. Palabras Clave: Fénix, módulos de resiliencia, mezcla templada, calientes, fibras, Rap

1 Introducción En el marco de la construcción y mantenimiento de carreteras, la búsqueda de actuaciones que respeten el medio ambiente ha ido encaminada, fundamentalmente, a la optimización de los recursos disponibles y a la mejora de los procesos de fabricación.

En este sentido, durante los últimos años, se han realizado avances en el

estudio de la reutilización de los materiales de pavimentos existentes mediante el empleo de técnicas del reciclado, lo que supone la recuperación de los materiales para su incorporación en mezclas asfálticas nuevas. Este material procedente de un pavimento deteriorado y recuperado se denomina RAP (Reclaimed Asphalt Pavement).

Además, las técnicas de producción de las mezclas asfálticas, suponen un consumo energético elevado. Las mezclas asfálticas convencionales requieren, durante el proceso de fabricación y puesta en obra, alcanzar temperaturas mínimas de 150ºC. Igualmente, en este aspecto, se están haciendo grandes avances para mejorar las técnicas constructivas que reduzcan los consumos energéticos y supongan una menor afección al medio ambiente. En este sentido, han surgido las mezclas asfálticas templadas (denominadas en inglés como HWMA “Half- Warm Mix Asphalt”) que permiten reducir la temperatura de fabricación y puesta en obra por debajo de 100ºC, ya que se fabrican, se extienden y se compactan generalmente entre 70 y 95ºC. Estas mezclas pueden estar compuestas por áridos vírgenes y/o reciclados, graduados y calentados a temperaturas inferiores a 100 ºC y una emulsión adecuada para recubrir totalmente dichos áridos.

Por otro lado, desde hace bastantes años, se vienen realizando trabajos de investigación encaminados a la modificación de las características mecánicas de las mezclas asfálticas mediante la adición de productos, tales como fibras acrílicas, con objeto de mejorar su comportamiento a largo plazo frente a las cargas del tráfico y a las condiciones climatológicas, además el análisis del comportamiento mecánico de las mezclas asfálticas incluye la realización de ensayos de laboratorio para conocer su comportamiento a la fisuración, esfuerzo cortante y módulos de resiliencia. 2 Objetivo y fases del estudio

La finalidad de este estudio consiste en la valoración de las propiedades de una mezcla asfálticas con materiales tipo RAP, empleando dos tipos de mezclas, Las templadas y las calientes mediante la incorporación de una fibra de polímeros acrílicos modificados, proporcionada por una empresa mexicana. La investigación se realizo en deferentes pasos que se mencionan a continuación de forma general.

Primero se llevo a cabo la caracterización de los materiales, (RAP y ligantes asfalticos) posteriormente la fabricación de probetas de mezcla asfáltica con y sin fibra, de acuerdo a una granulometría fijada y aplicando diferentes contenidos de ligante. Después se midieron las dimensiones de todas probetas y se hallaron su densidad y contenido de huecos de aire por el método de la balanza hidrostática. Posteriormente una vez determinada la dosificación óptima del ligante, se realizaron los ensayos mecánicos diferentes con nuevas probetas fabricadas con este tipo de óptimo: método Fénix y módulos de resiliencia, además del ensayo de sensibilidad. Por último el análisis y el comportamiento mecanico de sus resultados obtenidos y finalmente llegar a una conclusión para cada mediante la

adición de la fibra mejora ligeramente las características de la mezcla asfáltica. Como complemento a esta investigación se menciona que ya existen algunas investigaciones realizadas por otros institutos, universidades o centros de investigación, pero ninguna de estas a empleado materiales RAP al 100 y 50%, con fibras y en mezclas templadas y en caliente.

La mezcla a estudiar está planteada para servir como capa intermedia, sobre la cual se va a extender una capa de rodadura, de otra manera la mezcla no soportaría bien los esfuerzos. También servirá para reforzar un firme en mal estado. Como material pétreo en una mezcla se va a utilizar un 50% de RAP; y 50% de árido virgen, la cual denominaremos Mezcla en Caliente, ya que incorpora betún rejuvenecedor. Otra mezcla se fabrica con 100% RAP, la cual denominaremos mezcla Templada, al emplear emulsión rejuvenecedora.

Para ello, la presente investigación se realizó con materiales tipo RAP, empleando una sola granulometría tipo AC16, según la normativa española, para una Mezcla Reciclada Templada, compactada con giratorio R100 (MRTg), y otra Mezcla Reciclada en Caliente R50 compactada con giratorio (MRCg), en ambas mezclas son con y sin fibras.

El estudio se realizó en dos etapas. La primera etapa, sin incorporación de fibras, servirá para obtener las fórmulas de trabajo y dosificación de los dos tipos de mezclas. La segunda etapa, se realizará con la dosificaciones óptimas obtenidas en la primera etapa, incluyendo un porcentaje fijo (0.3 %) de fibra acrílica. Finalmente sobre las nuevas probetas preparadas en la segunda etapa se procedio a la realización de los ensayos de caracterización mecánica: sensibilidad al agua, fisuración con el ensayo Fénix, y módulos de resiliencia.

3. Reciclado de pavimentos tipo RAP, mezcla templada

Se define como Mezcla asfáltica Templada con emulsión a la combinación homogénea de áridos ( en su caso, incluido el polvo mineral y/o el material procedente del fresado o demolición de mezclas asfálticas ), emulsión asfáltica como ligante y eventualmente aditivos, que es fabricada a una temperatura inferior a 100 ºC.

3.1. Mezclas templadas cerradas

Se define como Mezcla asfáltica Templada Cerrada a la combinación homogénea de, áridos y el polvo mineral con granulometría continua, emulsión asfáltica como ligante y eventualmente aditivos, que es fabricada a una temperatura inferior a 100 ºC. Las granulometrías correspondientes a este tipo de mezclas son equivalentes a las del tipo concreto asfaltico AC16 (Norma UNE-EN 13108-1). Para su fabricación se empleó material procedente de pavimentos de mezcla asfáltica en una proporción no mayor del 50% del total de la mezcla. 3.2. Características de los materiales en estudio RAP

El RAP se define como el pavimento asfáltico que al haber cumplido su

vida útil ha sido fresado o extraído y posteriormente triturado (McDaniel R et al.,

2000). Es de gran valor debido a que está constituido por áridos y ligante que aún conservan parte de sus propiedades mecánicas. El uso de RAP en mezclas asfálticas nace de la necesidad de dar solución a problemas relacionados con el medio ambiente, ya sea por la disminución de recursos naturales, las emisiones generadas, el elevado volumen de residuos que se generan en los procedimientos de conservación de carreteras o el incremento de precio de los derivados del petróleo como es el cemento asfáltico.

El aprovechamiento de material reciclado en capas asfálticas aporta varías ventajas a nuestro entorno; Se reduce la generación de residuos y la problemática de su gestión, ahorr recursos naturales, etc, también se generan unos gastos debidos al proceso de fresado y traslado del RAP, su tratamiento y almacenamiento y sobrecalentamiento de los áridos y del ligante para la preparación de la mezcla.

3.3. Granulometría obtenida del RAP

Una mezcla asfáltica está formada por una fase sólida compuesta por áridos y

filler y una fase de consistencia variable llamada asfalto que es de origen petroquímico. En las mezclas recicladas una parte del árido virgen y del asfalto de nueva aportación es substituida por material reciclado RAP que contiene asfalto envejecido. Para poder analizar las propiedades mecánicas de la mezcla es necesario conocer la procedencia y algunas características de los materiales que la forman.

El material reciclado utilizado procede de la empresa española ubicada en Madrid, aunque se conoce la procedencia del material, no se conocía la composición ni el porcentaje de asfalto que contiene la mezcla. Mediante la Norma NLT-164 se determina el contenido de ligante de la mezcla de RAP, obteniendo mediante este procedimiento se determina que el RAP presenta un porcentaje que oscila entre el 3.75 hasta el 4.04% de asfalto sobre árido, la tabla 1 se aprecia la granulometría empleada en el estudio para ambas mezclas con y sin fibra.

Tabla 1. Granulometría empleada en el estudio

TAMIZ 16 12,5 8 4 2 0,5 0,25 0,063 Pasa

%PASA 18 11 12 17,5 10,5 17 5 5 4

Figura 1. Granulometría empleada en el estudio para ambas mezclas.

Tabla 2. Características del asfalto para una mezcla en Caliente y Templada Anillo y bola

Caliente 62.0 61.1 60.3 61.5

Penetración Caliente

25.4 25.6 25.4 25.5

Anillo y bola Templada

70.3 70.9 70.5 70.6

Penetración Templada

14.7 14.6 13.9 14.4

3.4 Obtención del óptimo de emulsión en la Mezcla Templada

Para la obtención del óptimo de emulsión se toma en cuenta los valores de

Tracción Indirecta más elevados y que cumplan con el valor mínimo exigido en la Especificación Mexicana, de 24 kg/cm2 en seco y de 21 kg/cm2 en húmedo, teniendo una residencia conservada superior al 85%, por tal los valores que estén por arriba de este, se obtiene un valor medio para obtener el óptimo de la mezcla sin fibra.

En la figura 2 se analizan los valores obtenidos en el estudio de todas las series y probetas ensayadas donde se obtienen los siguientes resultados: 24.7 kg/cm2 en seco y en húmedo de 22.4 kg/cm2 y un porcentaje de emulsión de 5.92 y 5.42% en seco y húmedo.

Finalmente para la obtención del porcentaje óptimo de la emulsión, se realiza la suma de ambos porcentajes de emulsión y se obtiene una media, la cual es el óptimo final de 5.67% de emulsión en la mezcla templada sin fibras y con fibras

6.2% con respecto al peso de la mezcla en estudio. Posteriormente como se tiene un porcentaje de asfalto residual en el RAP de 4.04, se le resta el total de asfalto y nos queda 1.63% de emulsión a incorporar al RAP en la mezcla sin fibras, que equivale a incorporar 28.6 gramos de emulsión a probetas de 1200 gramos y finalmente 2.16% de emulsión en a la mezcla con fibras, con 30.5 gramos con fibras.

Figura 2. Curvas para la obtención del % óptimo de emulsión, mezcla templada

Optimo: 5,67% Emulsión Reciemul, equivalente 1.63% emulsión; 28.6 gr de Emulsión, probetas de 1200 gr. sin fibra. Optimo: 6,2 % Emulsión Reciemul, equivalente 2,16% emulsión; 38,5 gr de Emulsión, probetas de 1200 gr. con fibra.

3.5. Obtención del óptimo de emulsión en la mezcla Caliente

Para la obtención del óptimo de asfalto en la mezcla caliente se realiza la misma operación que la anterior mezcla, es decir, se toma en cuenta los valores de Tracción indirecta más elevados y que cumplan con el valor mínimo exigido en la Normatividad Mexicana que es el de 20 kg/cm2 en seco y de 16 kg/cm2 en húmedo, teniendo una residencia conservada superior al 85%, por tal los valores por encima de este se obtiene un valor medio para obtener el óptimo de la mezcla sin fibra. Analizando los valores de la figura 3 se obtienen los siguiente resultados: 20.75 kg/cm2 en seco y en húmedo de 17.55 kg/cm2 y un porcentaje de betún de 5.46 y 5.23% en seco y húmedo.

Finalmente para la obtención del porcentaje óptimo de la emulsión, se realiza la suma de ambos porcentajes de emulsión y se saca una media, la cual es el óptimo final de 5.34% de betún en la mezcla en caliente sin fibras y con fibras 5.47% con respecto al peso de la mezcla en estudio. Posteriormente como se tiene un porcentaje de betún residual en el RAP de 4.04, se le resta el total de betún y nos queda 1.3% de emulsión a incorporar al RAP en la mezcla sin fibras, que equivale a incorporar 35.8 gramos de emulsión a probetas de 1200 gramos y finalmente 1.43% de emulsión en a la mezcla con fibras, con 37.6 gramos con fibras.

Figura 3. Curvas para la obtención del % óptimo de emulsión, mezcla en caliente

Optimo: 5.34% Asfalto Regener; 35.8 gr de asfalto, probetas de 1200 gr. y 34.3 gr asfalto, probetas de 1150 gr. Sin Fibra Optimo: 5.47% asfalto Regener; 37.6 gr de asfalto, probetas de 1200 gr. y 36.0 gr asfalto, probetas de 1150 gr. Con fibra 3.6. Método de Ensayo Fénix

No se ha redactado aún una norma oficial para este ensayo, por lo que el

protocolo a aplicar ha sido dado por el Laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Cataluña, creadores del ensayo. Consiste en someter a las probetas a una fuerza de tracción directa, hallando tanto la energía que se ha disipado en el proceso de tracción a bajas velocidades de deformación, como la carga máxima necesaria para fracturar la probeta y el área total de la curva de rotura que se dibuja.

Se utiliza una prensa universal servo-hidráulica MTS para realizar la tracción directa que estipula el protocolo, unas placas, de acero, las cuales se pegan en la probeta, obtenida por corte de probetas cilíndricas en dos mitades y con una fisura inducida, centrada, de 6mm de profundidad, realizada con una cortadora eléctrica. Esta fisura es importante para que la probeta se fracture por la zona central donde se encuentra, facilitando las mediciones.

A cada lado de la fisura se pega una placa dejando la fisura sin tapar, por lo que queda en mitad. El pegamento utilizado es una resina epoxica de dos componentes, que se mezclan en la siguiente proporción: tres partes de la resina por una del endurecedor, que se combinan hasta que la mezcla quede homogénea y de un color grisáceo. Se presiona la probeta contra las placas para mejorar el extendido del pegamento y se retiran los excesos con una espátula fina. Después es necesario dejar las probetas 24 horas en reposo antes de ensayarlas.

Una vez el pegamento se ha endurecido se realizará el Fénix; antes de empezar con el ensayo se meten las probetas en la cámara de la prensa unas 2 o 3 horas para que se estabilice la temperatura. El ensayo se realizo a dos temperaturas diferentes, 20ºC y 5ºC. Al ensayar, cada probeta se sujeta a las dos fijaciones de la máquina con pasadores a través del orificio de cada placa, que deben permitir un movimiento rotacional con respecto a las fijaciones, tal como se

aprecia en la figura 4. Como la fase de relajación tras la rotura también tiene que ser medida y se

ha determinado el valor 0.1 kN como referencia para finalizar el ensayo y realizar los cálculos, se detendrá la tracción cuando la carga aplicada baje de este valor. Posteriormente se elimina el pegamento de las placas para reutilizarlas, introduciéndolas en un horno que alcanza altas temperaturas y a los 80ºC en pegamento se degrada.

Las probetas con y sin fibra que previamente se han utilizado en la medida de módulos, después se cortarán para realizar el Fénix. Se han fabricado con 65 giros. Los parámetros Fénix que se determinan son: Índice de rigidez a tracción, energía disipada por unidad de superficie, índice de energía e índice de tenacidad.

Figura 4. Colocación y preparación de las probetas para el ensayo Fénix

4.1 Resultados obtenidos en la Mezcla Templada

Se ensayaron 2 tipos de mezclas, las templadas con y sin fibra, ambas mezclas se sometieron a temperaturas de ensayo de 5 y 20ºC, en la cual se aplicó una velocidad de ensayo de 1,01 mm/min hasta la rotura total, obteniendo los siguientes resultados en la tabla 2 que es el resumen de 4 probetas por serie.

Tabla. 3. Resultados ensayo fénix templadas con y sin fibra; 5ºC

Probeta Densidad

(gr/m3)

Carga

Max. (kN)

RT

(MPa)

Dezp. Fza

Max (mm)

Energía Di

Gd J/m2

Ind. Ener.

IE J/m2

Ind. Ten.

IT J/m2

Probetas con fibra

Promedio 2,357 3085 1.07 0.33 479.25 214.5 17.75

Probetas sin fibra

Promedio 2,368 2800.5 0.96 0.28 293.25 100 5.25

En la tabla 3 se presentan los resultados promedio de los ensayos

realizados a 5ºC con y sin fibras para la mezcla templada, se aprecia claramente que la carga promedio para las mezclas con fibra es de 3085 kg y sin fibras de 2800.5 kg, ligeramente inferior, en cuanto RT es 1,052 Mpa mayor con fibra, al desplazamiento es de 0.331 mayor, Energía disipada de 480 J/m2 mayor, índice de energía de 215 J/m2 mayor e índice de tenacidad de 31 J/m2 también mayor, esto quiere decir que las mezcla templada con fibra en todos los casos tiene un mejor comportamiento.

Figura 5. Curvas de ensayo Fénix, mezcla templada sin y con fibra: 5ºC

Por otro lado en la figura 5 se aprecia el comportamiento de cada probeta

con y sin fibra, en ambas gráficas sin y con fibra, que el comportamiento de cada una de las curvas es muy similar, tienen la misma tendencia y sus resultados no varían notablemente a la temperatura de ensayo de 5ºC. También se aprecia que en las gráfica con fibra los valores de carga son ligeramente más elevado que en las gráficas sin fibra, ya que estas forman una red tridimensional entre agregados y el ligante.

Tabla 4. Resultados ensayo Fénix templadas con y sin fibra; 20ºc

Probet

a

Densidad

(gr/m3)

Carga Max.

(kN)

RT

(MPa)

Dezp. Fza

Max (mm)

Energía Di

Gd J/m2

Ind. Ener.

IE J/m2

Ind. Ten.

IT J/m2

Probetas con fibra

Prom. 2357. 5 1951 0.69 0.16 793.75 518.25 293

Probetas sin fibra

Prom. 2368.5 2210.75 0.75 0.37 509 256.75 92

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Fisuración FENIX 5ºC Mezcla Templada Sin Fibras

S1 A corr.

S2 A

S3 A

S4 A

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Fisuración FENIX 5ºC Mezcla Templada Con Fibras

F2 A

F3 A

F5 A

F9 A

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

En cuanto a los resultados promedio obtenidos de la tabla 4 para cada mezcla templada con y sin fibra ensayadas a 20ºC, se aprecia un comportamiento muy similar, es decir que no existe mucha discrepancia entre una mezcla y otra, ya que al ser estas ensayadas a temperatura de 20ºC no se aprecia claramente la diferencia de resultados sobre todo en carga, pero si hay diferencia en los demás parámetros, de igual forma son mayores los valores cuando la mezcla contiene fibra. Esto significa que la fibra ayuda a que la mezcla tenga mayor cohesión, mejor estabilidad y mayor resistencia a la fisuracion, modificando así la reología del asfalto y sus propiedades mecánicas.

En la figura 6, se aprecia claramente en las gráficas con y sin fibra, que el comportamiento de cada una de las curvas es muy parecido, se tiene una misma tendencia y sus resultados no cambian de forma brusca a la temperatura de ensayo de 20ºC. También se aprecia que en las gráficas con y sin fibra los valores de carga son ligeramente iguales a un valor de 2150 kg, pero con valores diferentes en los demás parámetros.

Figura 6. Curvas de ensayo Fénix, mezcla templada con y sin fibra: 20ºC

4.2 Resultados ensayo fénix mezclas en caliente con y sin fibra

De la misma forma, se ensayaron 2 tipos de mezclas con el ensayo Fénix, las mezclas en Caliente con y sin fibra, ambas mezclas se sometieron a temperaturas de ensayo de 5 y 20ºC, en la cual se aplicó una velocidad de ensayo de 1,01 mm/min hasta la ruptura total, obteniendo los siguientes resultados en las tablas resumen presentadas a continuación.

Los resultados del promedio de 6 probetas obtenidos a 5ºC para las mezclas en caliente con y sin fibra se presentan en la tabla 5, donde se aprecia de forma muy clara los valores,en cuanto a su resistencia promedio para las mezclas con fibra es del 2,892 kN y sin fibra de 3,358 kN, lo que existe un incremento de la mezcla sin fibra del orden 16.1%, Resistencia en Mpa un incremento del 24%, Desplazamiento Fuerza en mm incremento un 8.7%, Energía disipada, bajo el 23.7%, Índice de energía bajo hasta un 63.2% y finalmente el Índice de tenacidad bajo hasta el 81.9% con respecto a la mezcla en caliente con fibra.

Esto significa que la mezcla en caliente sin fibra tiene mayor resistencia pero mucho menor en lo que respecta a Energía y tenacidad, por tal se puede considerar que la mezcla en caliente con fibra se comporta mucho mejor como

0 1 2 3 4 5 6

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Fisuración FENIX 20ºC Mezcla Templada Sin Fibras

S1 B

S2 B corr

S3 B

S4 B

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

0 1 2 3 4 5 6

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Fisuración FENIX 20ºC Mezcla Templada Con Fibras

F2 B

F3 B corr.

F5 B

F9 B

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

capa de rodadura, también se puede decir que esta mezcla con fibra ayudara más al pavimento con RAP, ya que tiene mejor cohesión, mejorando los niveles de estabilidad, más resistencia, menor deformabilidad y sobre todo mayo flexibilidad a la mezcla puesta en obra.

Tabla 5. Resultados ensayo Fénix mezcla en caliente con y sin fibra; 5ºc

Probeta Densidad

(gr/m3)

Carga

Max. (kN)

RT

(MPa)

Dezp. Fza

Max (mm)

Energía Di

Gd J/m2

Ind. Ener.

IE J/m2

Ind. Ten.

IT J/m2

Probetas con fibra

Prom. 2346,14 2,89 0,94 0,36 522,29 240 34,76

Probetas sin fibra

Prom. 2398 3,36 1,17 0,39 398,57 88,39 6,87

En la figura 7 se aprecia claramente su comportamiento de cada una de las

probetas ensayadas y su comportamiento hasta llegara a la ruptura, la cual en algunos casos se necesita más tiempo para la ruptura, sin embargo su resistencia y desplazamiento es muy similar en todos los ensayos.

Figura 7. Curvas de ensayo Fénix, mezcla en caliente con y sin fibra: 5ºC

Finalmente los resultados obtenidos a 20ºC para las mezclas en caliente

con y sin fibra representados en la tabla 6, donde se aprecia de forma muy clara los valores: En cuanto todos su valores incrementan de forma notable, es decir las mezclas sin fibras son ligeramente superiores a las de la mezcla con fibra: Resistencia, 1,277 kN y sin fibra de 1,431 kN, lo que existe un incremento de la mezcla sin fibra del orden 12%, Resistencia en Mpa un incremento del 14,3%, Desplazamiento Fuerza en mm incremento de 26%, Energía disipada, incremento el 25%, Indice de energía subió hasta un 30% y finalmente el Indice de tenacidad incremento el 31,2% con respecto a la mezcla en caliente con fibra.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4Fisuración FENIX 5ºC Mezcla Caliente Sin Fibras

S24 A

S25 A

S27 A

S28 A

S29 A

S30 A

S32 A

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Fisuración FENIX 5ºC Mezcla Caliente Con Fibras

F25 B corr

F27 B corr

F28 B

F29 B

F31 B corr

F32 B corr

F34 B

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

Tabla 6. Resultados ensayo Fénix mezcla en caliente con y sin fibra; 20ºC

Probeta Densidad

(gr/m3)

Carga

Max. (kN)

RT

(MPa)

Dezp. Fza

Max (mm)

Energía Di

Gd J/m2

Ind. Ener.

IE J/m2

Ind. Ten. IT

J/m2

Probetas con fibra

Prom. 2346,14 1,28 0,42 0,41 496,71 278,19 257,66

Probetas sin fibra

Prom. 2398 1,43 0,48 0,52 622,67 362,21 338,21

Figura 8. Curvas de ensayo Fénix, mezcla en caliente con y sin fibra: 20ºC

Finalmente en la figura 8, se puede observar claramente su comportamiento de cada una de las probetas ensayadas a 20ºC con y sin fibra, en donde su comportamiento mecánico hasta llegar a la ruptura, la cual en algunos casos se necesita más tiempo para se ruptura, sin embargo su resistencia y desplazamiento es muy similar en todos los ensayos. Finalmente comentar que se tiene una mayor resistencia sobre las probetas que no contienen fibra, pero estas tiene mayor desplazamiento en cada caso. También se aprecia que los resultados de carga para la mezcla sin fibra tiene un 6% de incremento de resistencia con respecto a la que contiene fibra, pero también se observa que la mezcla que contiene fibra tiene un mejor comportamiento a la deformación, lo cual a través del tiempo absorbe mas carga. 4.3. Módulos de Resiliencia de la mezcla templada

Como segundo ensayo realizado a cada una de las mezclas en estudio, es el ensayo de módulos de resiliencia, según UNE 12697-26, en la que el ensayo se realiza a 20ºC con el equipo CRT-NU14 del CET-CEDEX. Obteniendo los siguientes resultados de la mezcla templada con y sin fibra de un promedio de 4 probetas ensayadas.

0 1 2 3 4 5 6 7

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Fisuración FENIX 20ºC Mezcla Caliente Sin Fibras

S24 B Corregida

S25 B

S27 B

S28 B Corregida

S29 B

S30 B

S32 B

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

0 1 2 3 4 5 6 7

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Fisuración FENIX 20ºC Mezcla Caliente Con Fibras

F25 A

F27 A corr

F28 A

F29 A

F31 A

F32 A

F34 A

posición (mm)

Fu

erz

a (

kN

)

Tabla 7. Módulos de Resiliencia, mezcla templada con fibra

Probeta Densidad

(gr/cm3)

Altura (mm) Modulo 1

(MPa)

Modulo 2

(MPa)

Modulo medio

(MPa)

Promedio 2,354 68,51 8291 8935 8941

Tabla 8. Módulos de resiliencia, mezcla templada sin fibra

Probeta Densidad

(gr/cm3)

Altura (mm) Modulo 1

(MPa)

Modulo 1

(MPa)

Modulo medio

(MPa)

Promedio 2,370 67,5 10321 10035 10234

Se aprecia en la gráfica 9, el comportamiento de probetas de una mezcla

templada con y sin fibras ensayadas a 20ºC, teniendo un comportamiento similar, pero con un ligero incremento del 22% de modulo en las mezclas que no tienen fibra con respecto a la mezcla que contiene fibra, es decir que es más dura.

Figura 9. Módulos de resiliencia mezcla templada con y sin fibra: 20ºC

4.4 Resultados de Modulos de Resiliencia de la mezcla en caliente con y sin fibra

Finalmente en este apartado se presenta los resultados de los módulos de resilienca de la mezcla en caliente en la que se emplearon fibras, obteniendo los siguientes resultados de la mezcla en Caliente con y sin fibra, en las tablas 8 y 9 se aprecia el comportamiento de ambas mezclas en Caliente, se tiene un comportamiento similar, pero con un ligero incremento del 5,4% de modulo en las mezclas que si tienen fibra con respecto a la mezcla que no contiene fibra, es decir que la que contiene fibra tiene más cohesión y es mas dura. También se aprecia que la fibra le da mas flexibilidad a la mezcla, sin embargo se puede comentar que la fibra actuá como un material flexible cuando se realiza este ensayo, pero cabe mencionar que los módulos para ambas mezclas son muy

1 2 3 4

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

8412 83807631

8741

103259693

10370 10234

Modulos de resiliencia: Mezcla TempladaCon Fibra

Sin Fibra

Probetas

Mo

du

lo (

MP

a)

bueno a pesar de ser un material que contienen 50% RAP y 50% de material virgen.

En cuanto a los módulos promedio con fibra es del orden de 6929 Mpa y sin fibra del orden de 6568 Mpa ligeramente inferior sin fibra, por tal se puede decir que en estas mezclas en caliente con fibra a 20ºC son mejores.

Tabla 8. Módulos de Resiliencia: caliente con fibra: 20ºc

Probeta Densidad

(gr/m3)

Altura (mm) Modulo 1

(MPa)

Modulo 2

(MPa)

Modulo medio

(MPa)

Promedio 2338,6 70,5 6936,6 6931,4 6929,2

Tabla 9. Módulos de Resiliencia: caliente sin fibra: 20ºc

Probeta Densidad

(gr/m3)

Altura (mm) Modulo 1

(MPa)

Modulo 2

(MPa)

Modulo medio

(MPa)

Promedio 2398 68,46 6783,57 6495,43 6568,29

Se aprecia claramente en la figura 10 un comportamiento de ambas

mezclas con y sin fibra muy similar, en donde la mezcla en caliente con fibra aparentemente tiene un comportamiento mejor, o mejor dicho un valor ligeramente mas elevado que las mezclas con fibra.

Figura 10. Módulos de resiliencia mezcla en caliente con y sin fibra: 20ºC

1 2 3 4 5 6 7

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000Modulos de resiliencia: mezcla en caliente

sin fibra

con fibra

Probeta

Mo

du

lo (

MP

a)

5. Conclusiones

5.1. Mezcla templada

La fibra en la mezcla templada mejora la cohesión sobre todo en el ensayo Fénix

La fibra en la mezcla templada, trabaja en conjunto con la emulsión, formando un mastico asfaltico, para trabajan en conjunto con los áridos.

Los módulos a tracción son más bajos, hasta un 22% que la mezcla sin fibra.

En cuanto a los módulos a flexotraccion en mezclas con fibra son un poco más altos.

En sensibilidad al agua cumple y con fibra sus valores son mejores, dicha resistencia conservada está por encima del 98%.

5.2. Mezcla en caliente

En el ensayo Fénix los valores son similares en ambas mezclas, con más betún en el núcleo de la probeta, físicamente se aprecian aglomeraciones de fibra.

Los módulos a tracción un poco más altos con fibra y a flexotraccion valores similares.

En sensibilidad al agua cumplen ambas mezclas., la resistencia conservada es superior al 85%, lo cual cumple con lo especificado en la norma.