UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

USO DE POLÍMEROS EN EL...
PRESENTACIÓN

Las necesidades y exigencias de las ciudades modernas, han procurado que las técnicas
actuales en la constru...
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
I.- DATOS GENERALES
1. Título:Uso de polímeros en el asfalto y su influencia en la variación de ...
3. Tipo de investigación:
3.1. Por su Finalidad
3.2. Por su Profundidad

: Aplicada.
: Experimental.

4. Línea de Investig...
9. Cronograma de trabajo:
TIEMPO

TIEMPO/ETAPAS
Agosto

Setiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

a. Planificación....
10. Recursos disponibles:

10.1 Recursos Humanos:
10.1.1.
10.1.2.
10.1.3.
10.1.4.

Asesor.
Especialista en estadística.
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II.- PLAN DE INVESTIGACIÓN
1. Formulación del Problema.
1.1. Realidad Problemática: Fundamentación Empírica.
Las carretera...
administrativo se observan en la falta de compromiso para la adecuada elección
del diseño de un pavimento así como la supe...
Bazán Serrano, Milagritos de Jesús y Vargas Hernández, Johan César (2009) en
la tesis titulada: Estudio de mejoramiento de...
Internacional:
Rodríguez Valdivia, Fernando Andrés. (2010) con la tesis titulada: “Análisis de
pavimento asfaltico modific...
2. Hipótesis y Variables
2.1. Hipótesis:
El uso de polímeros influye significativamente en la variación de un
pavimento, a...
4. Marco Teórico
4.1. Asfalto:
4.1.1. Definición:
Reyes Lizcano, Fredy Alberto (2003),“Diseño Racional de Pavimentos”: El
...
o Consistencia: Se refiere a la dureza del material, la cual depende de
la temperatura. A altas temperaturas se considera ...
4.2. Polímero:
Salgado Torres Mauricio (2002), “Tecnología del Asfalto:Los polímeros son
sustancias de alto peso molecular...
mezclas asfálticas a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos y por lo
tanto a la fatiga y reducen el agrieta...
ECONÓMICAS
El costo, depende básicamente de su proceso de polimerización y la
disponibilidad de los monómeros.
Fácilmente ...
Otras propiedades que el asfalto modificado mejora respecto del asfalto
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que producen fenómenos con solicitaciones adicionales a las propias cargas
estáticas del tránsito.
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6.6. Procedimiento de investigación:
6.6.1. Plan a seguir:
o Acopio de bibliografía
o Elaboración del modulo
o Aplicación ...
3. Se construirá un cuadro de doble entrada, registrando en la horizontal las
preguntas que contenga el instrumento (1 al ...
7. Referencias Bibliográficas
 Bazán Serrano, M. J. y Vargas Hernández, J. C. (2009). “Estudio de mejoramiento
de la carr...
8. NORMAS Y REGLAMENTOS.
ASSHTO (American Association of State Highway And Transportation
Officials).
ASTM (American Socie...
CUADRO DE OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
Variable

Polímeros en el
asfalto.

Variación del
asfalto en un
pavimento.

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ELABORACIÓN DEL INSTRUMENTO
CUESTIONARIO:
1) ¿Crees que la zona, clima y temperatura influyen en comportamiento de un pavi...
7) Si una de las desventajas de usar polímeros en los asfaltos es que para poder mezclarlos
se necesita altas temperaturas...
13) ¿El objetivo principal de la utilización de asfaltos modificados es mejorar las
características del pavimento?
a) SI
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20) Si usáramos asfaltos modificados con polímeros en las vías de Trujillo ¿Evitaríamos las
fallas en el pavimento?
a) SI
...
Trujillo, 05 de Octubre del 2013

Señor Ing. _________________________________________________________
Trujillo
Asunto: Va...
Trujillo, 05 de Octubre del 2013

Señor Ing. _________________________________________________________
Trujillo
Asunto: Va...
DEL
A LOS TESISTAS: Yontan Roy Herrada Barreto.
Harol James Chavez Pinedo.

TITULO DE LA TESIS:
“Uso de polímeros en el as...
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Metodologia de la invest. uso de polimeros en el asfalto

  1. 1. UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL USO DE POLÍMEROS EN EL ASFALTO Y SU INFLUENCIA EN LA VARIACIÓN DE UN PAVIMENTO AUTORES: Yontan Roy Herrada Barreto. James HarolChávez Pinedo. ASESOR: Ms. Santiago A. Castillo Mostacero. TRUJILLO – PERÚ 2013 1
  2. 2. PRESENTACIÓN Las necesidades y exigencias de las ciudades modernas, han procurado que las técnicas actuales en la construcción de caminos cumplan con las demandas de los usuarios y clientes, hoy en día los productos asfalticos han tenido un gran desarrollo y se cuenta con nuevas emulsiones asfálticas, producto del desarrollo obtenido de la realización de distintas pruebas en los diferentes materiales que conforman un asfalto. Las características de estas nuevas emulsiones permiten el empleo de casi todos los tipos de materiales pétreos, cualquiera que sea su composición química y su empleo para trabajar en condiciones atmosféricas anteriormente imposibles. Por eso ese motivo presente trabajo, fue realizado con el fin de evaluar las características de los asfaltos modificados y su uso para pavimentación de carreteras. Se evalúan las ventajas y desventajas, costo/beneficio, que representa el uso de un asfalto modificado; las propiedades físico-mecánicas de éste y cómo contribuyen a la reducción de la susceptibilidad térmica del asfalto, haciéndolo más rígido a temperaturas elevadas y más flexible a bajas temperaturas. Es necesario adecuarse a las demandas actuales de tráfico, pero también se deben prever las futuras, esto se logra mediante una mejor selección de materiales, es decir, es necesario caracterizarlo para poder evaluar sus propiedades físicas y mecánicas. En el mercado actual este producto se está dando a conocer por lo tanto no existen fuentes escritas de información sobre el tema; la mayoría de la información de este trabajo fue recopilada de páginas webs que contenían dicha información. 2
  3. 3. PROYECTO DE INVESTIGACIÓN I.- DATOS GENERALES 1. Título:Uso de polímeros en el asfalto y su influencia en la variación de un paviemnto. 2. Personal investigador: 2.1.1. Autores: Nombre :Yontan Roy Herrada Barreto Grado Académico :Pregrado Dirección Domiciliaria : Santos Chocano #567 Urb.Palermo. Correo electrónico :yherradab@upao.edu.pe Nombre :James HarolChávez Pinedo Grado Académico :Pregrado Dirección Domiciliaria : Los Claveles #193 Urb. San Andrés V Etapa. Correo electrónico : hchavezp@upao.edu.pe 2.1.2. Asesor: Nombre :Santiago A. Castillo Mostacero. Grados Académicos : Maestría en Educación. Correo electrónico : scastillom@upao.edu.pe. 3
  4. 4. 3. Tipo de investigación: 3.1. Por su Finalidad 3.2. Por su Profundidad : Aplicada. : Experimental. 4. Línea de Investigación: La línea de investiga el tráfico, movilidad y transporte de las poblaciones con el objetivo de aumentar confort, disminuir el tiempo de recorrido y aumentar la seguridad en los trayectos de personas. Es el área de la Ingeniería Civil encargada del diseño y mantenimiento de las vías y sus estructuras comprende:  Diseño geométrico de vías.  Diseño de pavimentos (tanto rígidos como flexibles) y su optimización. 5. Unidad Académica: Escuela Profesional de Ingeniería Civil. Facultad de Ingeniería. Universidad Privada Antenor Orrego. 6. Localidad e Institución donde se desarrollara el proyecto: 6.1.1. Departamento : La Libertad 6.1.2. Provincia : Trujillo 6.1.3. Distrito : Trujillo 7. Duración total del Proyecto: 4 meses. 7.1. Fecha de Inicio : 12 de Agosto del 2013. 7.2. Fecha de Termino : 7 de Diciembre del 2013. 8. Régimen de Investigación al Proyecto: Libre. 4
  5. 5. 9. Cronograma de trabajo: TIEMPO TIEMPO/ETAPAS Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero a. Planificación. b. Implementación. c. Recolección de datos. d. Analisis e interpretación de datos. e. Elaboración del informe. CODIGOS DETALLE 5101.01.01 RECURSOS HUMANOS 1 1 1 2 Asesor. Especialista en estadística. Digitador. Grupo de apoyo. 5301.05.01 MATERIAL 5102.01.01 BIENES 2 millares 5102.01.02 Papel y útiles de escritorio. Cuaderno de registro SERVICIOS Movilidad local y extrema Internet Teléfono Fotocopias Servicios de impresión Viáticos Impresiones: 20%R.H y 10% Bienes y Servicios. MONTOS s/.1,500.00 s/.800.00 s/.300.00 s/.300.00 s/.100.00 s/.2,000.00 s/.510.00 s/.500.00 s/.10.00 s/.1,640.00 s/.360.00 s/.200.00 s/.80.00 s/.100.00 s/.200.00 s/.300.00 s/.400.00 5
  6. 6. 10. Recursos disponibles: 10.1 Recursos Humanos: 10.1.1. 10.1.2. 10.1.3. 10.1.4. Asesor. Especialista en estadística. Digitador. Grupo de apoyo. 10.2. Bienes: 10.2.1. 10.2.2. 10.2.3. 10.2.4. Papel Útiles de escritorio Computadora Cámara 10.3. Servicios: 10.3.1. 10.3.2. 10.3.3. 10.3.4. 10.3.5. 10.3.6. Movilidad local y externa Internet Teléfono Fotocopias Servicio de impresión Viáticos. 11. Presupuesto: Consolidado de datos CODIGOS 5101.01.01 5301.05.01 5102.01.01 5102.01.02 DETALLE Recursos Humanos Material y Equipo Bienes Servicios TOTAL GENERAL MONTOS s/.1,500.00 s/.2,000.00 s/.510.00 s/.1,640.00 s/.5,650.00 Son cinco mil seiscientos cincuenta nuevos soles. 12. Financiamiento: Recursos propios. 6
  7. 7. II.- PLAN DE INVESTIGACIÓN 1. Formulación del Problema. 1.1. Realidad Problemática: Fundamentación Empírica. Las carreteras son muy importantes para la infraestructura de un país ya que ayudan al desarrollo económico y cultural, pero dentro del país en su gran mayoría, se encuentran deterioradas, presentando un bajo rendimiento y respuesta inadecuada ante las cargas vehiculares, las temperaturas y el ambiente. Por este motivo se busca la forma como mejorar estas características y lograr un mayor tiempo de vida. Hoy en día los productos asfalticos han tenido un gran desarrollo y se cuenta con nuevas emulsiones asfálticas, producto del desarrollo obtenido de la realización de distintas pruebas en los diferentes materiales que conforman un asfalto. Las características de estas nuevas emulsiones permiten el empleo de casi todos los tipos de materiales pétreos, cualquiera que sea su composición química y su empleo para trabajar en condiciones atmosféricas anteriormente imposibles. En nuestra región norteña de la Libertad, en el Distrito de La Esperanza, puede observarse fácilmente un creciente aumento en el volumen de tránsito así como el hecho de que los pavimentos flexibles, por un inadecuado cálculo en el diseño o por el uso de materiales de una calidad menor a la requerida, presentan fallas y deficiencias estructurales en muchas de sus vías en un periodo de tiempo menor al de su vida útil, además los agentes del intemperismo como las ocasionales lluvias y la falta de compromiso y buen manejo de recursos por parte del Gobierno regional crean un serio problema para la durabilidad de los pavimentos flexibles. Ante esta situación, en la gran mayoría de los casos las autoridades optan por la utilización de tratamientos superficiales, que de ser correctamente aplicados rehabilitarían los daños del pavimento, sin embargo generalmente se realiza un simple parcheo de espesor insuficiente que genera que a los pocos meses los daños vuelvan a surgir, asimismo en casos en el que el pavimento ya presenta fallas en su estructura y por lo cual necesitaría un rehabilitación completa se aplica mayormente medidas temporales en vez de una rehabilitación a partir de un nuevo diseño. Además las dificultades que se presentan son de orden económico y administrativo. Las dificultades económicas se pueden observar en que la elección de un diseño se basa en el de menor costo y las dificultades de orden 7
  8. 8. administrativo se observan en la falta de compromiso para la adecuada elección del diseño de un pavimento así como la supervisión en su ejecución y cumplimiento. De seguir manteniéndose esta situación en el pavimento tal y como se observa actualmente, es decir utilizando diseños escogidos por su bajo costo y sin una adecuada supervisión, entonces las fallas estructurales y deficiencias que se encuentran en los pavimentos seguirán existiendo ya que su comportamiento estructural no será el adecuado para resistir los daños, además como todos los fenómenos relativos a una vía está relacionado con el desarrollo y progreso de la comunidad en su entorno en consecuencia cuando el pavimento requiera obligatoriamente una reconstrucción completa por los deterioros, esto generará insatisfacción por la falta de la movilidad de personas y bienes así como efectos negativos en la promoción y ejecución de actividades económicas, la cultura y comunicación. Finalmente nos proponemos poner en práctica la aplicación de un diseño de pavimento flexible convencional de base granular teniendo en consideración un exhaustivo estudio de los factores de diseño para que el diseño sea el correcto y a su vez se obtenga como resultado un comportamiento estructural óptimo para que la vía sea resistente y duradera. 1.2. Enunciado del problema: ¿De qué manera el uso de polímeros en el asfalto y su influencia en la variación de un pavimento, analizado en el laboratorio de suelos y pavimentos de SENCICO en la ciudad de Trujillo, en el año 2013? 1.3 Antecedentes de estudio: Local: Vargas Maldonado, José. (2005) con la tesis titulada:“Utilización de asfaltos modificados en una vía para mejorar su rendimiento y resistencia Asfaltos”, para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad Cesar Vallejo, en la ciudad de Trujillo – Perú, concluye lo siguiente: “Los asfaltos modificados con polímeros tipo SBS o SB, tienden a ser más resistentes en cuando a volver a su posición original una vez que se retira el esfuerzo de tensión a que habían sido sujetos y se considera que la elasticidad es una energía almacenada al disiparse.” 8
  9. 9. Bazán Serrano, Milagritos de Jesús y Vargas Hernández, Johan César (2009) en la tesis titulada: Estudio de mejoramiento de la carretera Panamericana Norte (Km. 609), Cartavio – Santiago de Cao para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad César Vallejo, concluye lo siguiente: “El Distrito de Santiago de Cao y sus aledaños, cuenta con una buena producción agroindustrial, la misma que podrá ser bien aprovechada con la construcción de ésta carretera; mejorando los niveles de vida de la población, impulsando el comercio y el turismo, y generando empleo temporal a los pobladores de la zona. El terreno de fundación de la carretera está constituido en su mayoría por suelos de arcilla inorgánica de baja plasticidad, arcilla con grava, arcilla arenosa, de regular a mala calidad para carreteras con un CBR de 5.49 %. Se ha diseñado el pavimento, obteniendo una estructura de 0.30 m de espesor de afirmado usando el método de USACE (U.S. ARMY CORPS OD ENGINEERS) y el método del ROAD RESEARCH LABORATOEY.” Nacional: Marín Hernández, Alberto. (2008) con la tesis titulada: “Asfaltos modificados y pruebas de laboratorio para caracterizarlos”, para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad Nacional de Ingeniería, en la ciudad de Lima – Perú, concluye lo siguiente: “Aquí, se dieron a conocer los materiales que se pueden usar, para modificar los asfaltos convencionales. Como se hizo notar, estos materiales nombrados, logran un cambio significativo en el comportamiento mecánico de las mezclas asfálticas. El uso de cualquiera de estos depende en gran medida del juicio del proyectista, el cual debe basarse en un criterio objetivo, desde la perspectiva técnica.” 9
  10. 10. Internacional: Rodríguez Valdivia, Fernando Andrés. (2010) con la tesis titulada: “Análisis de pavimento asfaltico modificado con polímero”, para obtener el título de Ingeniero Civil, Universidad Austral de Chile, en la ciudad de Valdivia – Chile, concluye lo siguiente: “Al analizar los resultados obtenidos de estabilidad y fluencia queda demostrado que las mezclas asfálticas elaboradas con asfaltos modificados posee un mejorcomportamiento que las mezclas elaboradas con asfalto convencional, tal como se esperaba, ya que la finalidad de modificar los asfalto es mejorar sus propiedades.” 1.4 Justificación e Importancia: Las carreteras ocupan un lugar muy importante dentro de la infraestructura debido a que contribuyen al desarrollo del país, por ello es necesario darles el mantenimiento adecuado para alargar su vida útil, utilizando como muestra las vías de la ciudad de Trujillo. Cada polímero añadirá una propiedad diferente al asfalto de acuerdo a la finalidad del pavimento ya que la elección del polímero depende de las circunstancias tales como tráfico, temperatura, tipo de terreno, etc. El uso de estos polímeros en el asfalto tiene como fin mejorar las características mecánicas de estos; es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatológicos y del tránsito. 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 presente trabajo de investigación se realizó con el fin de evaluar las características físico-mecánicas de los asfaltos modificados con polímeros. Se realizó tomando en cuenta las Especificaciones Generales para Construcción de Carreteras y Puentes XXII año 2001 de la Dirección General de Caminos, específicamente la sección 411 (Asfaltos modificados). 10
  11. 11. 2. Hipótesis y Variables 2.1. Hipótesis: El uso de polímeros influye significativamente en la variación de un pavimento, analizado en el laboratorio de suelos y pavimentos de SENCICO en la ciudad de Trujillo, en el año 2013. 2.2. Variables: o VI: Polímeros. o VD: Variación del asfalto en un pavimento. 3. Objetivos 3.1. General: o Analizar el comportamiento de la carpeta asfáltica con el uso de polímeros para evaluar su comportamiento en comparación a una carpeta asfáltica convencional. 3.2. Específicos: o Evaluar las características físico-mecánicas de asfaltos modificados con polímeros, de acuerdo a las especificaciones aplicables. o Identificar ventajas y desventajas que tiene el asfalto polímeros con respecto al asfalto convencional. modificado con o Presentar información sobre asfaltos modificados con polímeros. o Utilizar las normas correspondientes para la construcción de pavimentos modificados. o Precisar los efectos de un correcto diseño de pavimento. 11
  12. 12. 4. Marco Teórico 4.1. Asfalto: 4.1.1. Definición: Reyes Lizcano, Fredy Alberto (2003),“Diseño Racional de Pavimentos”: El asfalto es un material bituminoso de color negro, constituido principalmente por asfaltenos, resinas y aceites, elementos que proporcionan características de consistencia, aglutinación y ductilidad; es sólido o semisólido y tiene propiedades cementantes a temperaturas ambientales normales. Al calentarse se ablanda gradualmente hasta alcanzar una consistencia líquida. Los materiales asfálticos se emplean en la elaboración de carpetas, morteros, riegos y estabilizaciones, ya sea para aglutinar los materiales pétreos utilizados, para ligar o unir diferentes capas del pavimento; o bien para estabilizar bases o sub bases. También se pueden usar para construir, fabricar o impermeabilizar otras estructuras, tales como algunas obras complementarias de drenaje, entre otras. 4.1.2. Composición: Reyes Lizcano, Fredy Alberto (2003), “Diseño Racional de Pavimentos”: El asfalto es considerado un sistema coloidal complejo de hidrocarburos. El modelo adoptado para configurar la estructura del asfalto se denomina modelo micelar, el cual provee de una razonable explicación de dicha estructura, en el cual existen dos fases; una discontinua (aromática) formada por dos asfáltenos y una continua que rodea y solubiliza a los asfáltenos, denominada maltenos. Las resinas contenidas en los maltenos son intermediarias en el asfalto, cumpliendo la misión de homogeneizar y compatibilizar a los de otras maneras insolubles asfáltenos. Los maltenos y asfáltenos existen como islas flotando en el tercer componente del asfalto, los aceites. 4.1.3. Características: Reyes Lizcano, Fredy Alberto (2003), “Diseño Racional de Pavimentos”: El asfalto es un líquido viscoso constituido esencialmente por hidrocarburos o sus derivados, a continuación enlistamos algunas de sus características: 12
  13. 13. o Consistencia: Se refiere a la dureza del material, la cual depende de la temperatura. A altas temperaturas se considera el concepto de viscosidad para definirla. o Durabilidad: Capacidad para mantener sus propiedades con el paso del tiempo y la acción de agentes envejecedores. o Susceptibilidad Térmica: Variación de sus propiedades con la temperatura. o Pureza: Definición de su composición química y el contenido de impurezas que posee. o Seguridad: Capacidad de manejar el asfalto a altas temperaturas sin peligros de inflamación. 4.1.4. Función: Texto Guía (2004)“Carreteras II”:Entre muchas otras, dos son las funciones más importantes ejercidas por el asfalto en un pavimento. o Aglomerante. o Impermeabilizante. Como aglomerante proporciona una íntima ligazón entre los agregados, capaz de resistir la acción mecánica producidas por las cargas de los vehículos. Como impermeabilizante garantiza al pavimento una acción eficaz contra la penetración del agua proveniente, tanto de las precipitaciones como del subsuelo por acción capilar. Ningún otro material garantiza mejor que el asfalto una ejecución económica y simultanea de estas funciones, al mismo tiempo que proporciona al pavimento características de flexibilidad que permite su acomodo sin fisuramiento, antes eventuales consolidación de las capas subyacentes, , naturalmente, para que el asfalto desempeñe satisfactoriamente estas funciones que le son inherentes, es necesario que sea de buena calidad, y por sobre todo, que en la ejecución del pavimento se respeten todas las especificaciones establecidas en el diseño. 13
  14. 14. 4.2. Polímero: Salgado Torres Mauricio (2002), “Tecnología del Asfalto:Los polímeros son sustancias de alto peso molecular formada por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas llamadas monómeros (compuestos químicos con moléculas simples). Se forman así moléculas gigantes que toman formas diversas: cadenas en forma de escalera, cadenas unidas o termo fijas que no pueden ablandarse al ser calentadas, cadenas largas y sueltas. Algunos modificadores poliméricos que han dado buenos resultados, se enlistan a continuación: o Homopolímeros: que tienen una sola unidad estructural (monómero). o Copolímeros: Tienen varias unidades estructurales distintas (EVA, SBS). o Elastómeros: Al estirarlos se sobrepasa la tensión de fluencia, no volviendo a su longitud original al cesar la solicitación. Tiene deformaciones seudoplásticas con poca elasticidad. Reyes Lizcano, Fredy Alberto (2003), “Diseño Racional de Pavimentos”: Son sustancias macromoleculares naturales o sintéticas, obtenidas a partir de moléculas más sencillas por reacciones poliméricas. Por consiguiente, un polímero es un compuesto con un elevado peso molecular, cuya estructura se representa por la repetición de pequeñas unidades. Los polímeros, una vez dispersos en el asfalto, llegan a formar verdaderas redes tridimensionales, creando un reticulado que le confiere propiedades relevantes de elasticidad al asfalto modificado. 4.3. Asfalto modificado con polímero: Salgado Torres Mauricio (2002), “Tecnología del Asfalto:Los materiales asfálticos modificados son el producto de la disolución o incorporación en el asfalto, de un polímero o de hule molido de neumáticos, que son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura, que se les añaden al material asfáltico para modificar sus propiedades físicas y mecánicas, y disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación. Los modificadores producen una actividad superficial iónica, que incrementa la adherencia en la interface entre el material pétreo y el material asfáltico, conservándola aun en presencia del agua. También aumentan la resistencia de las 14
  15. 15. mezclas asfálticas a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos y por lo tanto a la fatiga y reducen el agrietamiento, así como la susceptibilidad de las capas asfálticas a las variaciones de temperatura. Estos modificadores por lo general se aplican directamente al material asfáltico, antes de mezclarlo con el material pétreo. 4.4. Ventajas del Uso de Polímeros en el Asfalto. Ficha Técnica (2004),“Asfalto Modificado con Polímeros”:Ya que se conocen las diferencias más destacadas entre los asfaltos convencionales y los modificados con polímeros; se pueden deducir las ventajas y desventajas de añadir polímeros en los asfaltos. A continuación se clasifican las ventajas de los asfaltos modificados: MÉCANICAS Disminuyen la susceptibilidad a los tiempos de aplicación de carga. Aumentan la resistencia a la deformación permanente y a la rotura en un rango más amplio de temperaturas, tensiones y tiempo de carga. Tienen una elevada resistencia mecánica, gran resistencia a la tracción, buen poder humectante y adhesión los agregados. Los asfaltos modificados con látex, hule natural, SBS y SBR son más duros pero siguen siendo elásticos lo que evita la formación de roderas y agrietamiento de los mismos. El polímero elastómero se comprime al aplicar un esfuerzo, pero recobran su forma original al ser retirado. Se obtienen mezclas más flexibles a bajas temperaturas de servicio reduciendo el fisuramiento. Disminuye la exudación del asfalto: por la mayor viscosidad de la mezcla, su menor tendencia a fluir y su mayor elasticidad. TÉRMICAS Disminuyen la susceptibilidad térmica. Disminuyen la fragilidad en climas y aumentan la cohesión en tiempos de calor. Varía su comportamiento de acuerdo a la temperatura en que se encuentren. Los elastómeros son deformables a temperatura ambiente. 15
  16. 16. ECONÓMICAS El costo, depende básicamente de su proceso de polimerización y la disponibilidad de los monómeros. Fácilmente disponible en el mercado. TIEMPO DE VIDA Los asfaltos modificados con elastómeros se deteriora por la trituración o abrasión del agregado antes que por la falla del ligante (asfalto). El polímero elastómero proporciona una excelente resistencia al envejecimiento. Mejora la vida útil de las mezclas: menos trabajos de conservación. La rigidez de los asfaltos compuestos de látex, hule natural, SBS y SBR ayudan a soportar los largos tiempos de carga sin deformaciones. 4.5. Desventajas del Uso de Polímeros en el Asfalto Alto costo del polímero. Dificultades del mezclado: no todos los polímeros son compatibles con el asfalto base (existen aditivos correctores). Deben extremarse los cuidados en el momento de la elaboración de la mezcla. Los agregados no deben estar húmedos ni sucios. La temperatura mínima de distribución es de 145ºC por su rápido endurecimiento. En la siguiente grafica se muestra la diferencia económica entre los asfaltos convencional y modificado con polímeros. Gráfico Nº 1 16
  17. 17. Otras propiedades que el asfalto modificado mejora respecto del asfalto convencional son: Mayor intervalo de plasticidad(diferencia entre el punto de ablandamiento y el Fraass) Mayor cohesión. Mejora de la respuesta elástica. Mayor resistencia a la acción del agua. Mayor resistencia al envejecimiento. Las propiedades que estos imparten dependen de los siguientes factores: Tipo y composición del polímero incorporado. Característica y estructura coloidal del asfalto base. Proporción relativa de asfalto y polímero. 5. Definición de términos 5.1. Modificación de asfaltos: García Martínez, Alberto (1990), “Modificación de Cementos Asfalticos”: Los objetivos que persiguen con la modificación de los asfaltos con polímeros, es contar con ligantes mas viscosos a temperaturas elevadas para reducir las deformaciones permanentes, de las mezclas que componen las capas o superficie de rodamiento, aumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto térmico a bajas temperaturas y por fatiga, aumentando su elasticidad. 5.2. Periodo de Diseño: Cárdenas Grisales, James (2002), “Diseño Geométrico de Carreteras”: Generalmente el periodo de diseño será mayor al de la vida útil del pavimento, porque incluye en el análisis al menos una rehabilitación o recrecimiento, por lo tanto éste será superior a 20 años. Los periodos de diseño recomendados por la AASHTO y varían de acuerdo al tipo de carretera. 5.3. Resistencia ante cargas vehiculares: Cárdenas Grisales, James (2002), “Diseño Geométrico de Carreteras”:El tránsito tiene una gran influencia en la aplicación de las cargas en un pavimento y su caracterización es bastante compleja debido no solo a la variabilidad de los distintos vehículos existentes, sino también a las interacciones vehículo-pavimento 17
  18. 18. que producen fenómenos con solicitaciones adicionales a las propias cargas estáticas del tránsito. 6. Metodología Método 6.1. Método: Para el presente estudio se empleará el Método inductivo analítico; es decir, describir y analizar sistemáticamente lo que existe con respecto a las variaciones o las condiciones de la situación 6.2. Tipo de investigación: 6.2.1. De acuerdo al fin que persigue: 6.2.2. De acuerdo a la técnica de contrastación: Aplicada Experimental 6.3. Unidad de Observación: Los pavimentos asfalticos modificados usados para la construcción de vías en la ciudad de Trujillo por Ingeniero Civiles y Técnicos Especializados en Pavimentos. 6.4. Unidad de Análisis: Los pavimentos modificados con polímeros que modifiquen su respuesta a la fatiga y a las cargas vehiculares analizadas en el laboratorio para análisis de suelos y pavimentos de SENCICO. 6.5. Diseño de contrastación: GE: O1X O2 Dónde: GE :Grupo Experimental O1O2 : Pruebas a realizarse X :Módulo a desarrollarse. 18
  19. 19. 6.6. Procedimiento de investigación: 6.6.1. Plan a seguir: o Acopio de bibliografía o Elaboración del modulo o Aplicación del inicio, avance y final o Evaluación y procesamiento de datos. 6.6.2. Procedimiento estadístico: o Elaboración de cuadros estadísticos o Construcción de gráficos estadísticos o Determinación de medidas estadísticas: de posesión X, de dispersión, varianza, desviación estándar. 6.7. Técnicas: o Cuestionarios Se realizó un cuestionario de 20 preguntas a técnicos e ingenieros civiles sobre el uso de polímeros en el asfalto y su influencia en la variación de un pavimento. o Entrevistas Se entrevistó a ingenieros y técnicos civiles, para recolectar información sobre polímeros en el asfalto. 6.8. Validez y confiabilidad del instrumento: 6.8.1. Confiabilidad: 1. Se aplicara el instrumento elaborado para el estudio a una muestra piloto de 10 unidades muéstrales. 2. Para consolidar los datos obtenidos se asignara valores de SÍ=1 y NO=0. 19
  20. 20. 3. Se construirá un cuadro de doble entrada, registrando en la horizontal las preguntas que contenga el instrumento (1 al 20), en la vertical el número de cuestionados (1 al 10). 4. Se trasladara los valores de SÍ y NO a la matriz visualizando si es pregunta par o impar. 5. Se ampliara la matriz 6 columnas a la derecha agregando X, X2, Y, Y2, XY, X + Y. Siendo X=Impares y Y =Pares. Se calculó todas las columnas y se realizó sus sumatorias. 6. Se calculara el rip y rxx con la fórmula de PEARSON. 6.8.2. Validez: 1. Se construirá un cuadro similar al anterior, pero reducido a 6 casilleros horizontales y 7 filas verticales. 2. Se recogerá los datos de X+Y de los 10 cuestionados del paso anterior y se dividirá en mitades (SPEARMAN-BROWN) 5 arriba y 5, los valores de arriba son X y los de abajo son Y ubicándolos de forma ascendente. 3. Con X y Y se calcula X2, Y2 y XY y todas las sumatorias de columnas que se aplicaran en la fórmula de PEARSON del rip. Se Obtuvo rip = 0.935. 20
  21. 21. 7. Referencias Bibliográficas  Bazán Serrano, M. J. y Vargas Hernández, J. C. (2009). “Estudio de mejoramiento de la carretera Panamericana Norte (Km. 609), Cartavio – Santiago de Cao”, Tesis para obtener el título de Ingeniero Civil,Universidad César Vallejo, Perú.  Cárdenas Grisales, J. (2002),“Diseño Geométrico de Carreteras”, Primera Edición, Colombia, ECOE Ediciones.  Ficha Técnica (2004), “Asfalto Modificado con Polímeros”, Editada por Koch Material México, México.  García Martínez Alberto (1990), “Modificación de Cementos Asfalticos”, Editado por Proyectos, Asesoría y Control de calidad, México.  Ing. Alfonso Montejo Fonseca (2002), “Ingeniería de Pavimentos para Carreteras”, Segunda Edición, Colombia, Editado por Universidad Católica de Colombia Ediciones y Publicaciones.  Reyes Lizcano, Fredy Alberto (2003). “Diseño Racional de Pavimentos”,Primera Edición, Colombia, Editorial CEJA.  Rivera E. Gustavo (1987), “Emulsiones Asfálticas”, Tercera Edición, Editado por Representaciones y Servicios de ingeniería, S.A. México.  Rodríguez Rico y del Castillo Hermilo (1990), “La ingeniería de suelos en las vías terrestres”, Tercera Edición, Editorial Limusa.  Salgado Torres Mauricio (2002), “Tecnología del Asfalto”, Primera Edición, México.  Texto Guía (2004), “Carreteras II”, Editado por UMSS, Facultad de Ciencias y Tecnologías, Bolivia. 21
  22. 22. 8. NORMAS Y REGLAMENTOS. ASSHTO (American Association of State Highway And Transportation Officials). ASTM (American Society for Testing and Materials). AMAAC (Asociacion Mexicana del Asfalto, A.C.). NORMATIVA SCT (Secretaria de Comunicaciones y Transportes). 9. ANEXOS. Cálculo de validez. Matriz de consistencia Operalización de variables. Validación del instrumento. 22
  23. 23. CUADRO DE OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES Variable Polímeros en el asfalto. Variación del asfalto en un pavimento. Definición Conceptual 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. Una variación en las propiedades del asfalto que pudieran ser producto de reacciones o enlaces posteriores a la fabricación de la mezcla asfáltica. Indicador Influye el clima en el comportamiento de un pavimento. Tráfico vehicular. Resistencia del pavimento. Características físicomecánicas. Tipo de polímeros. Factores del transito vehicular. Desventajas de usar polímeros. Mezcla asfáltica. Costo de fabricación. Deformación del pavimento. Tiempo de vida del pavimento. Compatibilidad del material asfaltico. Mejorar la característica del pavimento. Mezcladores para elevar la temperatura. Medio ambiente. Tiempo de vida. Sitios de bajas temperaturas. Fallas estructurales. Propiedades funcionales. Vias de Trujillo. Escala de medición Fuente Cuestonario Documentos sobre Asfalto y Polímeros Cuestonario Documentos sobre Asfalto y Polímeros 23
  24. 24. ELABORACIÓN DEL INSTRUMENTO CUESTIONARIO: 1) ¿Crees que la zona, clima y temperatura influyen en comportamiento de un pavimento ante cargas vehiculares? a) SI b) NO 2) ¿La respuesta de un pavimento será igual cuando hay mucho o poco tráfico vehicular? a) SI b) NO 3) Si disminuimos el espesor de la carpeta asfáltica determinando el tipo de pavimento de una vía ¿La resistencia del pavimento será la misma? a) SI b) NO 4) ¿Crees que los polímeros modifiquen las características físico-mecánicas de los asfaltos? a) SI b) NO 5) ¿Cada tipo de polímero adiciona una característica diferente al pavimento? a) SI b) NO 6) Uno de los factores principales que se debe tener en cuenta es el tránsito vehicular ¿Sería conveniente utilizar asfaltos modificados para la construcción de una vía con poco tránsito vehicular? a) SI b) NO 24
  25. 25. 7) Si una de las desventajas de usar polímeros en los asfaltos es que para poder mezclarlos se necesita altas temperaturas ¿Crees que esta desventaja se refiere al aumento de costo de fabricación? a) SI b) NO 8) ¿El diseño de la mezcla asfáltica se realizará eligiendo el polímero correcto para la aplicación deseada? a) SI b) NO 9) Al hacer un diseño de pavimento modificado, ¿Crees que se podría disminuir el espesor de la carpeta asfáltica y así compensar el costo de fabricación? a) SI b) NO 10) Con la adición de polímeros ¿Mejoramos la resistencia del pavimento ante deformaciones? a) SI b) NO 11) Al usar asfaltos modificados con polímeros ¿Aumentamos el tiempo de vida del pavimento y a la vez alargaremos el tiempo de mantenimiento? a) SI b) NO 12) Para los asfaltos modificados con polímeros consigan las prestaciones optimas ¿Es necesario que los polímeros sean compatibles con el material asfaltico? a) SI b) NO 25
  26. 26. 13) ¿El objetivo principal de la utilización de asfaltos modificados es mejorar las características del pavimento? a) SI b) NO 14) ¿Para lograr la mezcla entre polímero y asfalto, es necesario utilizar mezcladores o agitadores de elevada temperatura? a) SI b) NO 15) ¿El medio ambiente influye en el resultado al utilizar dicha mezcla (polímeros en asfalto)? a) SI b) NO 16) ¿Al utilizar polímeros en mezclas asfálticas, lograremos prolongar el tiempo de vida de una estructura? a) SI b) NO 17) ¿Es recomendable utilizar polímeros en sitios donde existen bajas temperaturas? a) SI b) NO 18) ¿Con la implementación de polímeros evitamos fallas estructurales? a) SI b) NO 19) ¿Las mezclas asfálticas deben presentar propiedades funcionales para su utilización? a) SI b) NO 26
  27. 27. 20) Si usáramos asfaltos modificados con polímeros en las vías de Trujillo ¿Evitaríamos las fallas en el pavimento? a) SI b) NO 27
  28. 28. Trujillo, 05 de Octubre del 2013 Señor Ing. _________________________________________________________ Trujillo Asunto: Validar Instrumento de Investigación Mediante la presente le expresamos nuestro cordial saludo y reconocimiento a su calidad profesional, en mérito a la cual recurrimos a Ud. para hacerle llegar adjunto a la presente el Instrumento de Investigación que hemos construido para identificar la realidad problemática de nuestra investigación cuyo objetivo general se ha formulado de la siguiente manera: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Y validarlo en su calidad de experto. Adjuntamos: Cuadro de operacionalización de la variable dependiente Copia de Instrumento de Investigación y modelo del informe Sin otro particular le reiteramos nuestro reconocimiento y agradecimiento anticipado __________________________ Nombres y apellidos 28
  29. 29. Trujillo, 05 de Octubre del 2013 Señor Ing. _________________________________________________________ Trujillo Asunto: Validar Instrumento de Investigación Mediante la presente le expresamos nuestro cordial saludo y reconocimiento a su calidad profesional, en mérito a la cual recurrimos a Ud. para hacerle llegar adjunto a la presente el Instrumento de Investigación que hemos construido para identificar la realidad problemática de nuestra investigación cuyo objetivo general se ha formulado de la siguiente manera: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Y validarlo en su calidad de experto. Adjuntamos: Cuadro de operacionalización de la variable dependiente Copia de Instrumento de Investigación y modelo del informe Sin otro particular le reiteramos nuestro reconocimiento y agradecimiento anticipado __________________________ Nombres y apellidos INFORME DE VALIDACIÓN DEL EXPERTO 29
  30. 30. DEL A LOS TESISTAS: Yontan Roy Herrada Barreto. Harol James Chavez Pinedo. TITULO DE LA TESIS: “Uso de polímeros en el asfalto y su influencia en la variación de un pavimento”. Después de haber revisado y analizado el instrumento de investigación alcanzo a Uds. las modificaciones y razones del cambio a los ítems en el siguiente cuadro: Indicadores o Sub indicadores Ítem o pregunta Ítem o pregunta modificada Razones del cambio Recomendaciones Generales: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------Apellidos y Nombre del Experto Firma y Sello Fecha: ------------- 30

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