Estudio comparativo de mezclas asfálticas

Comparative study of asphaltic mixtures

La investigación cualitativa es una herramienta metodológica empleada por los Programas Nacionales de Formación, porque fomenta el trabajo en pro de las colectividades, promoviendo la conciencia social, crítica e investigativa. Por consiguiente, como gestores de proyecto se aplicó esta metodología en la comunidad del Sector San Antonio, con el propósito de conocer sus problemáticas, las cuales la refirieron al deterioro de las vías y acumulación de desechos. En ese sentido, a fin de presentar una solución integral se desarrolló un proceso correspondiente a la elaboración de una mezcla asfáltica utilizando vidrio molido proveniente del reciclaje, a la cual se le determinaron propiedades físico mecánicas, el cual represento el propósito general de la investigación.

Cabe destacar, que la investigación cualitativa por ser un proceso sometido a crítica, revisión y actualización soporta el estudio por permitir exponer argumentos inspirados, principalmente, en la etnografía, el diagnóstico, la observación del entorno, y la elaboración de las etapas o fases de la investigación a través del plan de acción, como principales herramientas para la validación y confiabilidad de la investigación. En este sentido, la misma, “basada en métodos y técnicas permitió que el trabajo de campo y el documental” (Sabino, 2000) orientaran el fin del proyecto, elaborar una mezcla asfalto vidrio con el fin de modificar las propiedades mecánicas de las mezclas actuales. Aplicándose para ello la investigación acción participante y como método la etnografía, con la cual se pudo conocer la historia cultural y política de la comunidad, asimismo se empleó el marco lógico para el análisis de la problemáticas presentes; fue a través de este que se planteó cual era el mayor requerimiento a ser abordado.

Es importante resaltar, que con este estudio se fomentó en la comunidad el proceso de reciclaje, específicamente todo material de vidrio, de esta manera se fortaleció en los habitantes del sector, el compromiso ambiental de una manera creativa, tecnológica e innovadora.

Cuadro 1

Continuando con el desarrollo del proceso, luego de haberse alcanzado las dos primeras metas planteadas en el plan de acción y las tres primeras actividades de la tercera meta, se procedió a considerar después de las indagaciones bibliográficas el siguiente argumento: 1. La mezcla asfáltica puede contener de 6% de asfalto (ligante asfaltico) y 94% de agregados como la piedra picada, arrocillo, polvillo; 2. El control de calidad de los agregados pétreos se debe seguir a través de una serie de normativas (Rodríguez, Castaño y Martínez, s/a). Esto nos condujo al diseño de la mezcla asfalto con vidrio, el cual a continuación se describe, los ensayos realizados:

1. 1. Ensayo de caras producidas por facturas: es aquel que posee igual o mayor al 60% de su área fracturada, se toma una muestra y se observa individualmente cada piedra. Los resultados obtenidos fueron del 93,4% la importancia de tener un alto porcentaje de agregado grueso con caras fracturadas es con el propósito de maximizar la resistencia al esfuerzo cortante con el incremento de la fricción entre las partículas. Ensayo de caras producidas por facturas: es aquel que posee igual o mayor al 60% de su área fracturada, se toma una muestra y se observa individualmente cada piedra. Los resultados obtenidos fueron del 93,4% la importancia de tener un alto porcentaje de agregado grueso con caras fracturadas es con el propósito de maximizar la resistencia al esfuerzo cortante con el incremento de la fricción entre las partículas.
2. 2. Ensayo de caras largas y aplanadas: según la NORMA COVENIN 2000:87 en su apartado 12-8.07 específica que el agregado debe estar limpio y no debe tener más del 5%, de su peso, de trozos alargados o planos, el agregado estudiado se obtuvo un 3,8%.
3. 3. Ensayo de granulometría: los agregados ocupan entre 93% y 96% del volumen total de la mezcla. Están constituidos por una parte fina (arrocillo-polvillo) y otra parte gruesa (piedra picada). Se utiliza una serie de tamices según la Norma COVENIN 2000; 87. Para la determinación de las variables: RET. ACUM; %RET. ACUM.; RET. PARCIAL y %PASA, se aplicaron las siguientes ecuaciones:

De igual manera, se debe evaluar la granulometría de la mezcla, actividad desarrollada en colaboración de la planta de Asfalto de FUNDAREGIÓN por parte del Ingeniero Edgar González, por cuanto para la fecha del estudio en la institución no se contaba con el instrumental y equipos necesarios. Como se observa la combinación de agregados se encuentra entre el límite superior (línea azul) e inferior (línea roja), por esta razón se clasifica como apto para su uso, ya que está dentro de la granulometría para el mezcla asfáltica tipo IV (línea negra) según la norma COVENIN 2000:87 apartado 12-10.11.Luego se procedió realizar el Cuadro 2 de proporciones para determinar las cantidades exactas que va a tener cada briqueta.

Cuadro 2
Pesadas según combinación de Diseño Marshall

Prosiguiéndose luego a seguir analizando las bases del proceso para ello se llevó a cabo lo siguiente estudios:

Ensayo de equivalente de arena: este asigna un valor a la cantidad del material fino que pasa el tamiz #4

Cuadro 3
Resultados del ensayo de equivalente de arena

Peso específico y absorción del material grueso: corresponde a la gravedad específica (GS), es útil para determinar la relación peso-volumen del agregado compactado y así calcular el contenido de vacíos de la mezcla tomando en cuenta la absorción.

Densidad Bulk de la mezcla asfáltica compactada: es una característica muy importante, constituye las partículas de la muestra, porque una alta densidad mejora las propiedades mecánicas y de resistencia de las mezclas. Es usada para el cálculo del volumen ocupado por el agregado y ligante asfaltico.

Estimación del contenido de vacíos totales (Vt): Son espacios de aire presentes en la mezcla compactada, según normativa ASTM D- 1559, este debe de estar entre 3 y 5%.La durabilidad de una mezcla está en función de esta entre menor sea la cantidad de estos, menor va a ser la permeabilidad. Un contenido demasiado alto de vacíos proporciona pasajes, por los cuales puede entrar el agua y el aire. Por consiguiente, la densidad y el contenido de vacíos están relacionados cuando más alta es la primera menor es el porcentaje de vacíos en la mezcla, y viceversa. Las especificaciones de una mezcla asfáltica para la pavimentación debe ser a una densidad que permita acomodar el menor número posible de vacíos preferiblemente menos del 8%.

Estimación del contenido de vacíos del agregado mineral (VAM): son los espacios de aire que existen entre las partículas de agregado en una mezcla compactada de pavimentación, incluyendo los espacios que están llenos de asfalto. El VMA representa el espacio disponible para acomodar el volumen efectivo de asfalto y el volumen de vacíos necesario en la mezcla.

Estimación del contenido de vacíos de asfalto llenados (VLL): Se determinan para asegurar que el porcentaje no sea demasiado pequeño como para producir una mezcla poco durable, o demasiado alto para obtener una mezcla demasiado inestable.

Estimación de la Estabilidad y Flujo: es la capacidad de resistir desplazamientos y deformación bajo las cargas del tránsito. Se debe tener en cuenta que la estabilidad depende de la fricción y la cohesión interna. En este sentido la fricción interna en las partículas de agregado está relacionada con sus características tales como forma y textura superficial, por esta razón se realiza el análisis de calidad de los agregados, mientras que la cohesión resulta de la capacidad ligante asfaltico para adherirse a las materias primas de la mezcla. A continuación se muestran los resultados obtenidos al determinar la fluencia y estabilidad de la briqueta patrón-

Las pruebas correspondientes a las mezclas obtenidas se ejecutan con la finalidad de examinar las propiedades físico-químicas de la mezcla tales como: características mecánicas mediantes las pruebas de control de calidad de la mezcla, con la adición del vidrio a distintos porcentajes (1%, 5%, 7% y 9%) según estándares y especificaciones de la Norma COVENIN 2000:87. Una vez elaboradas todas las experimentaciones se determinó la cantidad de ligante asfaltico satisfactorio para el diseño de la muestra patrón es el 5,7% de contenido asfaltico esto se comprueba al realizar un promedio de los valores máximos de la gráficas de los vacíos, estabilidad, flujo y peso unitario.

En la elaboración de briquetas con vidrio, se observa que el porcentaje correspondiente al 3% es el que posee un comportamiento ajustado a los parámetros establecidos por las normativas su aplicación no es sustentable para cantidades mayores debido al porcentaje de vacíos totales disminuyen lo cual se traduce en una mezcla muy rígida susceptible a un rápido deterioro.

En base a ello se tiene que la briquetas de 3% de vidrio posee esta característica muy recomendada para que los pavimentos sean resiliente al agua factor ventajoso debido a las vías de acceso quedan en su mayoría inundadas cuando llueve. Se concluye que en el diseño de la mezcla asfalto con vidrio esta cumple con los parámetros Marshall en relación a la densidad, estabilidad, flujo pero deben mejorarse los porcentajes de vacíos del agregado mineral y los de llenados con asfalto, al momento de ser utilizado para un tráfico alto.

Desde el punto de vista social en el proceso de producción de la mezcla asfalto-vidrio existió una sociabilización activa en la comunidad sobre los avances del estudio, permitiendo un intercambio de ideas de los beneficios generados con la aplicación del proyecto. Por otra parte, el estudio se orientó bajo los lineamientos de la nación enmarcados en la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela así como con Plan Patria de la nación principalmente que reflejan intereses a la integración social de la mano del desarrollo tecnológico. Por otra parte, es necesario mencionar los aspectos negativos en cuanto a la utilización del ligante asfaltico proveniente de la destilación del petróleo responsable de la contaminación del aire por ello se sugiere realizar otros estudios donde se determine si el vidrio podría sustituir algunos de estos elementos para disminuir este efecto.