Influencia de la adición de caucho reciclado en forma de fibras y granos en el comportamiento de los ligantes asfálticos modificados

Abstract

La problemática ambiental producida por la cantidad de neumáticos fuera de servicio, que se genera a nivel mundial y su difícil disposición final, ha causado que el consumo de caucho de llantas recicladas se convierta en una práctica común en la construcción de carreteras y produzcan mejoras en el desempeño de la carpeta asfáltica. Esta investigación, tiene como objetivo principal evaluar la influencia de la adición de caucho reciclado en forma de fibras y granos en el comportamiento de los ligantes asfálticos modificados; para esto, se ensayaron seis tipos de muestras con las siguientes características: asfalto 60-70 convencional, que fue el asfalto que se escogió por su uso común en la región; asfalto-caucho Tipo 1 (comercial), producido en planta con adición de caucho en forma de granos pasante del tamiz N° 30, con un porcentaje de caucho del 15 % y 4 mezclas de asfalto-caucho realizadas en laboratorio con un 16.7 % de adición caucho de llanta para cada una, que consisten en: mezcla 1 (asfalto 60-70 + tiras largas de caucho, entre 5 y 15 mm), mezcla 2 (Asfalto 60-70+ tiras cortas de caucho, menores de 5 mm, pasante del tamiz N°. 16 y retenido tamiz # 50); mezcla 3 (Asfalto 60-70 + tiras cortas de caucho menores de 5 mm, pasante del tamiz #30); y mezcla 4 (Asfalto 60-70 + granos de caucho pasa tamiz # 30), estas dos últimas presentan la misma gradación. Las mezclas se hicieron por vía húmeda a 280 rpm y a una temperatura entre 160-180 °C. Al caucho adicionado a la mezcla se le realizaron ensayos físicos para cumplir con lo especificado en las normas del Instituto Nacional de Vías, a las muestras de ligante asfáltico se les realizaron ensayos de caracterización física y reológica consistentes en: peso específico, penetración, punto de ablandamiento, índice de penetración, ductilidad, recuperación elástica y la determinación de las propiedades reológicas mediante el reómetro de corte dinámico. Los resultados de los ensayos mostraron que la adición de caucho al asfalto aumenta la consistencia del ligante, disminuye la susceptibilidad térmica y proporciona una mejor reacción elástica cuando este es sometido a esfuerzos, lo que puede representar una disminución en las deformaciones permanentes de la carpeta asfáltica, siendo la mezcla con adición de tiras cortas la que presenta un mejor comportamiento elástico al compararla con el resto de las muestras. Lo que evidencia que la forma del caucho de adición incide en el comportamiento del ligante asfáltico modificado.

The environmental problems caused by the amount of tires out of service, generated worldwide and their complexity for final disposal, have caused the use of recycled tire rubber to become a common practice in road construction and produce improvements in the performance of asphalt pavements. The main objective of this research is to evaluate the influence of the addition of recycled rubber in the form of fibers and grains on the behavior of modified asphalt binders; for this purpose, six types of samples were tested with the following characteristics: conventional asphalt 60-70, which was the asphalt chosen for its common use in the region; asphalt-rubber Type 1 (commercial), produced in plant with addition of rubber in the form of grains passing through sieve No 30, with a percentage of rubber of 15% and 4 asphalt-rubber mixtures performed in the laboratory with 16.7 % addition of tire rubber for each one, consisting of: mixture 1 (asphalt 60-70 + long strips of rubber, between 5 and 15 mm), mixture 2 (Asphalt 60-70 + short strips of rubber, less than 5 mm, sieve pass No. 1, asphalt 60-70 + long strips of rubber, between 5 and 15 mm), mixture 2 (Asphalt 60-70+ short strips of rubber, less than 5 mm, sieve pass No. 1, asphalt 60-70 + long strips of rubber, between 5 and 15 mm), mixture 2 (Asphalt 60-70+ short strips of rubber, less than 5 mm, sieve pass No. 1, asphalt 60-70 + long strips of rubber, between 5 and 15 mm). 16 and retained sieve # 50); mixture 3 (Asphalt 60-70 + short strips of rubber smaller than 5 mm, through sieve #30); and mixture 4 (Asphalt 60-70 + grains of rubber pass sieve # 30), these last two possessed the same gradation. The mixtures were made by wet process at 280 rpm and a temperature of 160-180 °C. The rubber added to the mixture was subjected to physical tests to comply with the specifications of the Colombian National Institution of Roads, “INVIAS”. The samples of asphalt binder were subjected to physical and rheological characterization tests consisting of: specific weight, penetration, softening point, Penetration Index, ductility, elastic recovery and the determination of rheological properties using the Dynamic Shear Rheometer (DSR). The results of the tests showed that the addition of rubber to the asphalt increases the consistency of the binder, decreases the thermal susceptibility and provides a better elastic reaction when this one is loaded,, which could represent a reduction in the permanent deformations of the asphalt pavement, being the mixture with addition of short strips the one that presents a better elasticity behavior when compared with the rest of the samples; this shows that the shape of the addition rubber affects the behavior of the modified asphalt. binder