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Análisis comparativo de las propiedades físico – mecánicas de la mezcla asfáltica modificada con NTC (nanotubos decarbono) con respecto a una mezcla asfáltica convencional, según el método marshall
Fecha
2020-12-11Autor
Candia Ponce, Daisy Gabriela
Ccorahua Quispe, Vladimir Lenin
Institución
Resumen
La presente tesis tuvo por finalidad, realizar un análisis comparativo de las propiedades físico –
mecánicas (Estabilidad Marshall, Flujo, Porcentaje de vacíos de aire), de una mezcla asfáltica en
caliente convencional fabricada con asfalto PEN 85-100, respecto a una mezcla asfáltica en caliente
modificada con la adición de Nanotubos de Carbono (NTC). Para la elaboración de estos dos tipos
de mezclas asfálticas se utilizó la misma gradación y los mismos agregados pétreos, el agregado
grueso es de procedencia de la cantera de Morro Blanco (San Salvador), para el agregado fino se
usó material de dos canteras, Morro Blanco y Cunyac (Puente Cunyac), dichos agregados fueron
obtenidos de la planta de Asfalto COPESCO. Este análisis comparativo se realizó mediante el
método de diseño de mezclas asfálticas en caliente “Marshall”, cuyo objetivo es determinar el
porcentaje óptimo de Asfalto para una combinación específica de agregados; para lo cual se
fabricaron especímenes de mezcla asfáltica en caliente; los mismos que están compuestos por
distintos porcentajes de asfalto (5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5 %). Posteriormente se determinó el contenido
óptimo de asfalto que resulto ser del 6.3%, también se fabricaron especímenes de mezcla asfáltica
en caliente con dicho contenido óptimo de Asfalto; los mismos que fueron adicionados con
distintos porcentajes de Nanotubos de Carbono de entre 2%,3% y 4%. Estos especímenes fueron
sometidos a ensayos de laboratorio para determinar sus propiedades físicas (Porcentaje de vacíos
de aire) y mecánicas (Estabilidad, Marshall, Flujo). En función a estos resultados y la normativa
del manual de carreteras “Especificaciones Técnicas Generales para Construcción EG – 2013” del
Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú, se obtuvo un porcentaje de adición en peso
respecto al contenido óptimo de Asfalto de Nanotubos de Carbono (NTC) del 2.0% en una mezcla
asfáltica en caliente convencional fabricada con asfalto PEN 85-100. Se logró comparar las
propiedades físico - mecánicas estudiadas, llegando a la siguiente conclusión: La mezcla asfáltica
en caliente convencional fabricada con asfalto PEN 85-100 con adición de Nanotubos de Carbono
en porcentaje de 2.0% brinda mayores beneficios en sus propiedades físico - mecánicas tales como
el incremento de la Estabilidad de la mezcla asfáltica convencional de 1295 kg a 1362 kg; el Flujo
de la mezcla asfáltica convencional es de 3.35 mm, dicho valor para las mezclas modificadas con
NTC al 2% es de 3.25 mm, así mismo el Porcentaje de Vacíos de la mezcla convencional disminuye
de un 4.6% a 3.9%, similarmente los demás parámetros volumétricos mejoran considerablemente. The purpose of this thesis was to carry out a comparative analysis of the Physical - Mechanical
Properties (Stability, Flow, Percentage of air voids), of a Conventional Hot Asphalt Mix
manufactured with asphalt PEN 85-100, with respect to an Asphalt Mix in Hot modified with the
addition of Carbon Nanotubes (NTC). For the elaboration of these two types of asphalt mixtures
the same gradation and the same stone aggregates were used, the coarse aggregate is from the
Morro Blanco quarry (San Salvador), for the fine aggregate material from two quarries, Morro
Blanco and Cunyac (Puente Cunyac), these aggregates were obtained from the COPESCO Asphalt
plant. This comparative analysis was performed using the “Marshall” hot asphalt mix design
method, the objective of which is to determine the optimal percentage of asphalt for a specific
combination of aggregates; for which hot asphalt mix specimens were manufactured; the same ones
that are made up of different percentages of asphalt (5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5%). Subsequently, the
Optimal Asphalt Content was determined to be 6.3%, specimens of hot asphalt mix were also
manufactured with said Optimal Asphalt Content; the same ones that were added with different
percentages of Carbon Nanotubes of between 2%, 3% and 4%. These specimens were subjected to
laboratory tests to determine their physical (Percentage of air voids) and mechanical (Stability,
Flow) properties. Based on these results and the regulations of the highway manual “General
Technical Specifications for Construction EG - 2013“ of the Ministry of Transport and
Communications of Peru, an addition percentage by weight was obtained with respect to the
Optimal Content of Carbon Nanotube Asphalt (NTC) of 2.0% in a Conventional Hot Asphalt Mix
made with PEN 85-100 asphalt. It was possible to compare the studied physical-mechanical
properties, reaching the following conclusion: The Conventional hot asphalt mix made with PEN
85-100 asphalt with the addition of Carbon Nanotubes in a percentage of 2.0% provides greater
benefits in its Physical-Mechanical properties such such as increasing the stability of the
conventional asphalt mix from 1295 kg to 1362 kg; the flow of the conventional asphalt mix is
3.35 mm, said value for mixtures modified with 2% NTC is 3.25 mm, likewise the percentage of
voids in the conventional mix decreases from 4.6% to 3.9%, similarly the others Volumetric
parameters improve considerably.