Evaluación de la resistencia mecánica de una mezcla densa en caliente MDC-19 fabricada con un cemento asfáltico (CA) modificado con biocarbón (BC) (2024)
El crecimiento de la población en el mundo ha aumentado la generación de residuos o biomasas provenientes de actividades agroindustriales. Para disminuir los impactos negativos al medio ambiente, estas biomasas pueden ser tratadas y descompuestas térmicamente mediante pirólisis para convertirlas en Biocarbón (BC), el cual es un material que muestra propiedades interesantes y compatibles con ligantes asfálticos. En el presente estudio, inicialmente se modificó un Cemento Asfáltico CA (Asphalt Cement - AC por sus siglas en ingles) de referencia 60-70 (por su grado de penetración) con un BC obtenido de cáscara de palma aceitera – PKS (BC-PKS). Este ligante asfáltico modificado fue denominado CA-BC. Para la modificación se utilizó 10% de BC-PKS con respecto a la masa total del ligante. Sobre el CA 60-70 y el CA-BC fueron realizados ensayos de caracterización física convencional (penetración, viscosidad, punto de ablandamiento, ductilidad, entre otros). Se realizaron visualizaciones con microscopio electrónico de barrido (SEM) en el BC-PKS y el CA-BC. En una segunda fase del estudio fue fabricada una Mezcla Densa En Caliente MDC-19 (HMA-19) empleando el CA-BC (denominada mezcla HMA-BC) y se evaluó su desempeño realizando ensayos bajo carga monotónica (Marshall y resistencia a la tracción indirecta – ITS en condición seca – ITSD y húmeda – ITSW) y cíclica (Módulo Resiliente – RM, deformación permanente y fatiga bajo esfuerzo controlado). También se realizó el ensayo Cantabro y se calculó el Relación de resistencia a la tracción (TSR). Los resultados fueron comparados con aquellos obtenidos sobre una mezcla de Control (HMA fabricada con el CA 60-70 sin modificar). Fueron realizados análisis de varianza ANOVA para evaluar si el BC-PSK generó cambios significativos en las propiedades de la HMA-BC. Como conclusión general se reporta que el BC-PKS es un promisorio modificador de ligantes asfálticos que tiende a aumentar su rigidez. Asimismo, el CA-BC generó una HMA-BC con mayor rigidez bajo carga cíclica (RM) y mayor resistencia a la deformación permanente, al daño por humedad, al desgaste por abrasión y a la fatiga en comparación con la mezcla de Control. Este mejor desempeño se logró sin necesidad de: i) aumentar el contenido óptimo de ligante asfáltico (OAC), ii) cambiar la composición volumétrica de la HMA, iii) aumentar las temperaturas de mezcla y compactación.