Evaluación del comportamiento de una mezcla asfáltica tipo MDC-19 con reemplazo de finos parcial y total con ceniza de cascarilla de arroz utilizando la metodología Marshall
Este estudio analiza el comportamiento de una mezcla asfáltica MDC-19 con reemplazo parcial y total del filler por ceniza de cascarilla de arroz, evaluando su potencial como alternativa sostenible en pavimentos. Se utilizó la metodología Marshall y ensayos de caracterización para determinar la estab...
- Autores:
-
Martinez Salcedo, Mariajose
Ramos Garcia, Juan Camilo
Pineda Susa, Kevin Andrés
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
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- Acceso en línea:
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- Palabra clave:
- Mezcla asfáltica MDC-19
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Este estudio analiza el comportamiento de una mezcla asfáltica MDC-19 con reemplazo parcial y total del filler por ceniza de cascarilla de arroz, evaluando su potencial como alternativa sostenible en pavimentos. Se utilizó la metodología Marshall y ensayos de caracterización para determinar la estabilidad y flujo de la mezcla modificada con porcentajes de ceniza del 30%, 50%, 80% y 100%. Los resultados indicaron que la ceniza de cascarilla de arroz mejora la cohesión y estabilidad de la mezcla, incrementando su resistencia al desgaste y reduciendo el porcentaje de vacíos. Además, la incorporación de este residuo agrícola contribuye a una gestión más sostenible de los desechos y al aprovechamiento de recursos locales. En comparación con la mezcla convencional, las propiedades mecánicas de la mezcla modificada mostraron un desempeño superior en términos de resistencia y durabilidad. Se concluye que la utilización de ceniza de cascarilla de arroz es viable desde el punto de vista técnico y ambiental, representando una alternativa prometedora para la industria vial y una solución sostenible para mitigar el impacto ambiental de la construcción de carreteras. |
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Martinez Salcedo, M., Ramos García, J.C., Pineda Susa, K.A. (2024). Evaluación del comportamiento de una mezcla asfáltica tipo MDC-19 con reemplazo de finos parcial y total con ceniza de cascarilla de arroz utilizando la metodología Marshall. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4603 |
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Balarezo, F. A., & Tanaka, R. (2022). Análisis del uso de residuos plásticos reciclados en la estabilidad, durabilidad e impermeabilidad de una mezcla asfáltica [Tesis de licenciatura, Universidad Privada del Norte]. Repositorio de la Universidad Privada del Norte. https://hdl.handle.net/11537/31135 Echegaray del Solar, M. E. (1956). Ensayo sobre definición y clasificación de pavimento en carreteras. Colegio de Ingenieros y Arquitectos. https://repositorio.pucp.edu.pe/index/bitstream/handle/123456789/53589/ensayo%20sobre%20definicion.pdf?sequence=1 Instituto Nacional de Vías. (2024). Estado de la red vial criterio técnico segundo semestre 2023. Ministerio de transporte. https://www.invias.gov.co/index.php/informacion-institucional/2-principal/57-estado-de-la-red-vial#2023. INVIAS. (2013a). Sección 100. Manual de Normas de Ensayos de Materiales para carreteras., E-156, 545-584. INVIAS. (2013b). Sección 200. Manual de Normas de Ensayos de Materiales para carreteras, 342. INVIAS. (2013c). Sección 700-800. Manual de Normas de Ensayos de Materiales para carreteras.,6. Kumar Matho, S. & Sinha, S. (2023). Influence of rice husk ash on moisture susceptibility of warm mix asphalt using chemical based additive. Materialstoday: Proceedings https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.118 Larrea, S. & Maiky, L. (2023). Diseño de mezcla asfáltica adicionando ceniza de cascarilla de oryza sativa. [Tesis de pregrado, Universidad Señor de Sipán]. Repositorio Universidad Señor de Sipán. https://repositorio.uss.edu.pe/handle/20.500.12802/11112 Lizcano Garzón, O. F. & Ramos Felix, D. A. (2020). Estudio del comportamiento físico mecánico de mezclas asfálticas modificadas con llenante mineral de ceniza de la cascarilla resultante de la molienda de arroz [Tesis de especialización, Universidad Católica de Colombia]. Repositorio de la Universidad Católica de Colombia. https://core.ac.uk/download/pdf/344715152.pdf Mondrágon Pérez, E. & Sevillano López, W. (2019). Diseño de pavimento flexible utilizando ceniza de cascarilla de arroz para mejorar la estabilidad y flujo víal de Jr. Túpac Amaru-Morales. [Tesis de pregrado, Universidad César Vallejo]. Repositorio Universidad César Vallejo. https://repositorio.ucv.edu.pe/handle/20.500.12692/52874 Novoa Galeano, M. A., Becerra León, L. D., & Vásquez Piñeros, M. P. (2016). La ceniza de cascarilla de arroz y su efecto en adhesivos tipo mortero. Avances Investigación En Ingeniería, 11(2). https://doi.org/10.18041/1794-4953/avances.2.233 Rafael Hernández, Alberto Alonzo; Flores López, José Alfredo y Sánchez Beltrán, José Rafael (2012) Manual de mantenimiento en vías urbanas, utilizando mezcla asfáltica en caliente, tibia y en frio. [Doctorado en Ingeniería Tesis, Universidad de El Salvador]. Repositorio Universidad de El Salvador. https://oldri.ues.edu.sv/id/eprint/1946/ Salas Camacho, P. L., & Guzmán Alfaro, W. (2014). Pista de prueba con asfalto modificado con ceniza de cascarilla de arroz en una vía con tráfico pesado [Tesis de doctorado, Universidad Piloto de Colombia]. Repositorio Universidad Piloto de Colombia. Sierra Aguilar, J. (2009). Alternativas de aprovechamiento de la cascarilla de arroz en Colombia. [Tesis de especialización Universidad de Sucre]. Repositorio Universidad de Sucre. (unisucre.edu.co) Universidad Nacional de Colombia, (2021, 19 de marzo). Producción de partículas de sílice a partir de la cascarilla de arroz. Universidad Nacional de Colombia. https://tyche.medellin.unal.edu.co/noticias/3634-proyecto-propone-producir-nanoparticulas-de-silice-a-partir-de-la-cascarilla-de-arroz Vargas, J., Alvarado, P., Vega-Baudrit, J., & Porras, M. (2013). Caracterización del subproducto cascarillas de arroz en búsqueda de posibles aplicaciones como materia prima en procesos. Revista Científica, 23(1), 87–102. https://doi.org/10.54495/Rev.Cientifica.v23i1.115 Vásquez, B. M., Movilla Quesada, D. & Raposeiras Ramos, A. (2014). Análisis comparativo entre un pavimento rígido y un pavimento flexible para la ruta s/r: Santa Elvira–El Arenal, en la comuna de Valdivia. Valdivia-Chile. [Tesis de pregrado Universidad Austral de Chile]. Repositorio Universidad Austral de Chile. http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2014/bmfcib957a/doc/bmfcib957a.pdf |
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Además, la incorporación de este residuo agrícola contribuye a una gestión más sostenible de los desechos y al aprovechamiento de recursos locales. En comparación con la mezcla convencional, las propiedades mecánicas de la mezcla modificada mostraron un desempeño superior en términos de resistencia y durabilidad. Se concluye que la utilización de ceniza de cascarilla de arroz es viable desde el punto de vista técnico y ambiental, representando una alternativa prometedora para la industria vial y una solución sostenible para mitigar el impacto ambiental de la construcción de carreteras.This study analyzes the behavior of an MDC-19 asphalt mixture with partial and total replacement of filler by rice husk ash, evaluating its potential as a sustainable alternative in pavements. The Marshall methodology and characterization tests were used to determine the stability and flow of the modified mixture with ash percentages of 30%, 50%, 80%, and 100%. The results indicated that rice husk ash improves the cohesion and stability of the mixture, increasing its resistance to wear and reducing the percentage of voids. Furthermore, the incorporation of this agricultural waste contributes to more sustainable waste management and the utilization of local resources. Compared to the conventional mixture, the mechanical properties of the modified mixture showed superior performance in terms of resistance and durability. It is concluded that the use of rice husk ash is technically and environmentally viable, representing a promising alternative for the road industry and a sustainable solution to mitigate the environmental impact of road construction.PregradoIngeniero CivilIntroducción.....19 Generalidades.....21 1.1 Planteamiento y justificación.....21 1.2 Marco de referencia.....24 1.2.1 Antecedentes.....24 1.2.2 Referentes teóricos.....26 Objetivos.....28 2.1 Objetivo general.....28 2.2 Objetivos específicos.....28 Marco teórico y conceptual.....29 3.1 Pavimento.....29 3.2 Pavimento flexible.....29 3.3 Pavimento rígido.....29 3.4 Mezcla asfáltica.....29 3.4.1 Mezcla densa en caliente.....30 3.4.2 Diseño de mezcla.....30 3.5 Normatividad.....30 3.6 Asfaltos modificados.....30 3.7 Cascarilla de arroz.....30 Metodología.....32 4.1 Estrategia metodológica.....32 4.1.1 Etapa 1: Recolección de materiales.....32 4.1.2 Etapa 2: Ensayos de laboratorio.....32 4.1.3 Etapa 3: Diseño de la mezcla asfáltica en caliente MDC-19, modificada y no modificada mediante el método Marshall.....33 4.1.4 Etapa 4: Comparación del comportamiento de la mezcla asfáltica en caliente MDC-19, modificada y no modificada.....35 4.2 Ensayos de laboratorio.....36 4.2.1 Ensayos de caracterización de los agregados pétreos.....36 1. Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino (INV E 213).....37 2. Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1 1/2”) por medio de la máquina de los ángeles (INV E 218).....37 3. Determinación de la resistencia del agregado grueso a la degradación por abrasión, utilizando el aparato Micro-Deval (INV E 238).....37 4. Determinación del valor del 10% de finos (INV E 224).....38 5. Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (INV E 220).....39 6. Proporción de partículas planas, alargadas o planas y alargadas en agregados gruesos (INV E 240).....39 7. Porcentaje de partículas fracturadas en un agregado grueso (INV E 227).....40 8. Equivalente de arena de suelos y agregados (INV E 133).....40 4.2.2 Ensayos de cemento asfáltico.....41 1. Penetración de los materiales bituminosos (INV E 706).....41 2. Punto de ablandamiento de materiales bituminosos – aparato de anillo y bola (INV E 712).....42 3. Índice de penetración de los cementos asfálticos (INV E 724).....43 4. Determinación de la viscosidad del asfalto empleando un viscosímetro rotacional (INV E 717).....44 5. Ensayo de adherencia en bandeja (INV E 740).....45 6. Gravedad específica Bulk y densidad de mezclas asfálticas compactadas no absorbentes empleando especímenes saturados superficialmente secos (INV E 733).....46 4.2.3 Contenido óptimo de asfalto.....46 4.2.4 Estabilidad y flujo de mezclas asfálticas en caliente empleando el método Marshall.....47 4.2.5 Caracterización de las mezclas asfálticas por medio del ensayo de cántabro por pérdida por desgaste.....48 Análisis de resultados.....50 5.1 Ensayos de caracterización de los agregados pétreos.....50 5.1.1 Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino (INV E 213).....50 1. Análisis granulométrico agregado grueso.....50 2. Análisis granulométrico agregado fino.....51 5.1.2 Resistencia a la degradación de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1 ½") por medio de la máquina de los ángeles (INV E 219).....51 5.1.3 Determinación de la resistencia del agregado grueso a la degradación por abrasión, utilizando el aparato Micro-Deval (INV E 238).....52 5.1.4 Determinación del valor de 10% de finos (INV E 224).....53 5.1.5 Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (INV E 220).....54 5.1.6 Proporción de partículas planas, alargadas o planas y alargadas en agregados gruesos (INV E 240).....55 5.1.7 Porcentaje de partículas fracturadas en un agregado grueso (INV E 227).....55 5.1.8 Equivalente de arena de suelo y agregados (INV E 133).....56 5.2 Ensayos de cemento asfáltico.....57 5.2.1 Penetración de los materiales bituminosos (INV E 706).....57 5.2.2 Punto de ablandamiento de materiales bituminosos (aparato de anillo y bola) (INV E 712).....58 5.2.3 Índice de penetración de los cementos asfálticos (INV E 724-07).....58 5.2.4 Ensayo de adherencia en bandeja (INV E 740-13).....59 5.2.5 Gravedad específica Bulk y densidad de mezclas asfálticas compactadas no absorbentes empleando especímenes saturados y superficialmente secos.....60 5.3 Resistencia de mezclas asfálticas no modificada en caliente empleando el aparato Marshall.....65 5.3.1 Estabilidad y Flujo Marshall.....65 5.3.2 Gravedad específica Bulk y densidad de mezclas asfálticas compactadas no absorbentes modificadas con ceniza de cascarilla de arroz empleando especímenes saturados y superficialmente secos.....68 5.4 Caracterización de las mezclas asfálticas por medio del ensayo de cántabro por pérdida por desgaste.....70 Conclusiones.....74 Recomendaciones.....75 Referencias.....76 Anexos.....8082 páginasapplication/pdfMartinez Salcedo, M., Ramos García, J.C., Pineda Susa, K.A. (2024). Evaluación del comportamiento de una mezcla asfáltica tipo MDC-19 con reemplazo de finos parcial y total con ceniza de cascarilla de arroz utilizando la metodología Marshall. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4603https://hdl.handle.net/20.500.12313/4603spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería CivilBalarezo, F. A., & Tanaka, R. (2022). Análisis del uso de residuos plásticos reciclados en la estabilidad, durabilidad e impermeabilidad de una mezcla asfáltica [Tesis de licenciatura, Universidad Privada del Norte]. Repositorio de la Universidad Privada del Norte. https://hdl.handle.net/11537/31135Echegaray del Solar, M. E. (1956). Ensayo sobre definición y clasificación de pavimento en carreteras. Colegio de Ingenieros y Arquitectos. https://repositorio.pucp.edu.pe/index/bitstream/handle/123456789/53589/ensayo%20sobre%20definicion.pdf?sequence=1Instituto Nacional de Vías. (2024). Estado de la red vial criterio técnico segundo semestre 2023. Ministerio de transporte. https://www.invias.gov.co/index.php/informacion-institucional/2-principal/57-estado-de-la-red-vial#2023.INVIAS. (2013a). Sección 100. Manual de Normas de Ensayos de Materiales para carreteras., E-156, 545-584.INVIAS. (2013b). Sección 200. Manual de Normas de Ensayos de Materiales para carreteras, 342.INVIAS. (2013c). Sección 700-800. Manual de Normas de Ensayos de Materiales para carreteras.,6.Kumar Matho, S. & Sinha, S. (2023). Influence of rice husk ash on moisture susceptibility of warm mix asphalt using chemical based additive. Materialstoday: Proceedings https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.118Larrea, S. & Maiky, L. (2023). Diseño de mezcla asfáltica adicionando ceniza de cascarilla de oryza sativa. [Tesis de pregrado, Universidad Señor de Sipán]. Repositorio Universidad Señor de Sipán. https://repositorio.uss.edu.pe/handle/20.500.12802/11112Lizcano Garzón, O. F. & Ramos Felix, D. A. 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