Evaluación de las propiedades mecánicas de un pavimento flexible tradicional y un pavimento flexible combinado con asfalto reciclado y escoria de siderurgia entre las calles Corazón y Cordillera Occidental del cantón Ambato de la provincia de Tungurahua.
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Date
2025-02
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Civil
Abstract
In Ecuador's steel industry, large quantities of steel slag are generated annually, leading to considerable environmental pollution. To mitigate this impact, the incorporation of recycled materials into asphalt mixtures was proposed, including reclaimed asphalt pavement (RAP) and slag as a polymer, aiming to achieve environmental benefits and improve pavement quality.
The research was divided into three phases. The first phase involved identifying the extraction sites of materials such as bitumen, aggregates, and recycled materials. In the second phase, the materials underwent characterization tests, including particle size analysis, aggregate density, abrasion tests, Rice test, and the Marshall method. The latter was used to evaluate the stability and flow of briquettes. The experimental design included steel slag and RAP combined with optimal asphalt content (5.5, 6.0, and 6.5 percent). Slag partially replaced fine aggregates (passing the No. 4 sieve), while RAP partially replaced intermediate coarse aggregates (half-inch sieve, retained on the No. 4 sieve). Combinations of 7 percent slag with 10 percent RAP, 10 percent slag with 20 percent RAP, and 13 percent slag with 30 percent RAP were tested.
In the third phase, a comparative analysis was conducted based on Marshall criteria between traditional and modified mixtures. The results showed that modified asphalt mixtures with 6.5 percent AC-20 content, incorporating 7 percent slag and 10 percent RAP, and 10 percent slag and 20 percent RAP, as well as those with 6.0 percent AC-20 content, incorporating 13 percent slag and 30 percent RAP, outperformed or equaled traditional mixtures in terms of strength, durability, and environmental sustainability. These mixtures present themselves as a stronger and more eco-friendly alternative for road infrastructure projects.
Description
En la industria siderúrgica de Ecuador se generan grandes cantidades de escoria de acero al año, lo que ha provocado una considerable contaminación ambiental. Para mitigar este impacto, se propuso incorporar materiales reciclados en las mezclas asfálticas, incluyendo pavimento asfáltico reciclado (RAP) y escoria como polímero, con el objetivo de lograr beneficios ambientales y mejorar la calidad de los pavimentos.
La investigación se dividió en tres fases. La primera consistió en identificar los sitios de extracción de los materiales, tanto betumen, agregados y como reciclados. En la segunda, los materiales fueron sometidos a ensayos de caracterización como análisis granulométrico, densidad de agregados, abrasión, ensayo Rice y el método Marshall, este último para evaluar la estabilidad y el flujo de las briquetas. El diseño experimental incluyó escoria de siderurgia y RAP junto con contenido óptimo de asfalto (5.5, 6.0 y 6.5 por ciento). La escoria sustituyó parcialmente al agregado fino (pasante del tamiz N°4), mientras que el RAP reemplazó parcialmente al agregado grueso intermedio (tamiz media pulgada, retenido en tamiz N°4). Se probaron combinaciones de 7 por ciento de escoria con 10 por ciento de RAP, 10 por ciento de escoria con 20 por ciento de RAP y 13 por ciento de escoria con 30 por ciento de RAP.
En la tercera fase, se realizó un análisis comparativo basado en los criterios Marshall entre mezclas tradicionales y modificadas. Los resultados mostraron que las mezclas asfálticas modificadas con un contenido de 6.5 por ciento de AC-20, con un reemplazo de 7 por ciento de escoria y 10 por ciento de RAP, y de 10 por ciento de escoria y 20 por ciento de RAP, así como las obtenidas con un contenido de 6.0 por ciento de AC-20, con un reemplazo de 13 por ciento de escoria y 30 por ciento de RAP, demostraron superar o igualar a las mezclas tradicionales en términos de resistencia, durabilidad y sostenibilidad ambiental. Estas mezclas se posicionan como una alternativa más sólida y ecológica para proyectos de infraestructura vial.
Keywords
RAP, MEZCLA ASFÁLTICA, ESCORIA DE SIDERURGIA, MEZCLA MODIFICADA, MÉTODO MARSHALL