1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Desarrollo de un marco de trabajo para la implementación del diseño balanceado de mezclas en Costa Rica(2023) Barrantes Matamoros, Oscar Felipe; Sequeira Rojas, WendyEl objetivo de esta investigación fue desarrollar un marco de trabajo para la implementación del diseño balanceado de mezclas en Costa Rica a través de un marco de trabajo, analizar el estado de la práctica referente al diseño balanceado de mezclas a nivel internacional y nivel nacional, evaluar de forma documental y experimental las ventajas y desventajas del diseño de mezcla balanceada en comparación con las metodologías de diseño Marshall, Superpave, utilizadas actualmente en Costa Rica, elaborar una propuesta de guía para la práctica del diseño balanceado de mezclas para su implementación a nivel nacional y elaborar una guía que contenga los principales pasos que se deben seguir para que se realice una adecuada implementación del diseño balanceado de mezclas en Costa Rica. Para llevar a cabo esta investigación se llevó a cabo un diseño de mezcla asfáltica, al cual se le aplicaron ensayos como Tensión diametral, Viga a fatiga y Rueda de Hamburgo como algunas de los ensayos utilizados en el Diseño Balanceado de Mezcla que tiene como finalidad optimizar el contenido de asfalto para encontrar el punto de intersección entre el diseño enfocado en prevenir el agrietamiento por fatiga y la deformación permanente. Esta nueva metodología no deja de lado la importancia de la volumetría, sin embargo, hacer uso de ésta como guía, no es determinante en el diseño balanceado. Fue necesario conocer las condiciones actuales de los laboratorios encargados de controlar y verificar la calidad de la mezcla asfáltica y su capacidad de implementar ensayos para medir deformación y fatiga.Item Comparación de métodos para inducir daño por humedad en mezclas asfálticas(2022) Wagner Par, Juan Daniel; Aguiar Moya, José PabloEl daño por humedad ocasiona un daño prematuro y pérdida en su resistencia. Es un problema común dentro de los pavimentos del país. La prueba más común es el ensayo de Lottman modificado (AASHTO T 283), que utiliza ciclos de congelamiento y humedecimiento para acondicionar las muestras, en Costa Rica se omiten los ciclos de congelamiento. Sin embargo, la prueba de Lottman modificado no está siendo representativo con lo ocurrido en campo y dura dos días en realizarse. Debido a esto surge el MIST, que replica los efectos de presión de poro y desgaste en campo. En este proyecto se compararon tres ensayos, el ensayo de Lottman modificado con 1 ciclo sin congelamiento, con 1, 3 y 6 ciclos de congelamiento y el acondicionamiento utilizando el MIST (AASHTO TP 140 / ASTM D 7870). Esto con el fin de comparar los esfuerzos por tensión diametral obtenidos entre cada prueba en el especial el MIST con las pruebas de Lottman modificado. A la hora de comparar los resultados, se determinó un buen desempeño por parte de la mezcla ante cada prueba. No hubo diferencias significativas entre los resultados de cada ensayo, pero los resultados utilizando 6 ciclos de congelamiento fueron los más similares al MIST.Item Evaluación de procedimientos de ensayo y análisis de la influencia del envejecimiento en la resistencia al agrietamiento por fatiga en mezclas asfálticas en laboratorio(2020) Muñoz Masis, Luis Gustavo; Aguiar Moya, José PabloEl análisis del agrietamiento por fatiga en laboratorio permite verificar, evaluar y clasificar la calidad y desempeño de las Mezclas Asfálticas en Caliente (MAC) utilizadas en la construcción o mantenimiento de nuestras carreteras. La normativa vigente (CR 2010) contempla únicamente un procedimiento de ensayo para el análisis de la vida de la fatiga de las MAC. Este procedimiento requiere un equipo especializado, es caro y los resultados se obtienen en un periodo bastante extenso. El objetivo principal de esta investigación fue evaluar procedimientos de ensayo y diferentes tipos de acondicionamiento a largo plazo en laboratorio, para el análisis de la fatiga de mezclas asfálticas en caliente. Esto con el fin de proponer un procedimiento de ensayo alternativo al normado actualmente y un acondicionamiento a largo plazo en laboratorio, que ofrezcan resultados representativos para la evaluación del agrietamiento por fatiga en MAC, en un periodo menor y con un costo relativamente más bajo. Se evaluaron dos procedimientos de ensayo para el análisis de fatiga en MAC: el ensayo de viga a flexión en cuatro puntos (AASHTO T321) y el ensayo de flexión semicircular (ASTM D8044). Se evaluaron tres procesos de acondicionamiento a largo plazo combinados con tres tipos de MAC (control, modificada con cal más SBS y modificada con cal). Todas las MAC poseían una granulometría de 12,5 mm de tamaño máximo nominal. De acuerdo con los análisis de varianzas multifactoriales realizados (95% de confianza) los resultados de los acondicionamientos a largo plazo evaluados muestran que no hay diferencias significativas entre los procedimientos propuestos. Además, de los resultados de los procedimientos de ensayo evaluados se desprende que la clasificación realizada para las MAC analizadas es igual (95% confianza), independientemente del ensayo.Item Evaluación de las propiedades mecánicas de un material asfáltico reciclado en frío como base estabilizada en un pavimento flexible utilizando emulsión asfáltica(2019) Rivera Orozco, Carlos Enrique; Ulloa Calderón, AndreaLas carreteras influyen directamente en el desarrollo del país y en la vida de las personas, por lo que mejorar el proceso de diseño y construcción, además de combinar esto con nuevas metodologías amigables con el ambiente, resulta imprescindible para avanzar hacia el futuro en este tema. El presente trabajo de investigación pretende elaborar una base de una estructura de pavimento, tomando como materia prima pavimento asfáltico reciclado (RAP) en combinación con emulsión asfáltica. De esta manera se estaría generando una mezcla amigable con el ambiente, ya que reutiliza un material del sitio, además la mezcla se elaboraría a temperatura ambiente, lo que reduce la emisión de gases y contaminación al entorno (en comparación a una mezcla en caliente). Al mismo tiempo se obtendría una reducción de costos económicos por el hecho de elaborar una mezcla con menos porcentajes de agregado nuevo, por lo cual este tipo de bases tendrían una serie de beneficios para distintos campos. Para lograr comprobar la eficiencia de esta mezcla y hacerla ver como una opción más atractiva ante las bases comúnmente usadas, se pretende realizar una serie de ensayos mecanísticos que comprueben los parámetros de este tipo de base, de manera que pueda compararse en términos de propiedades mecánicas con otros materiales utilizados regularmente como base y que posteriormente pudiera implementarse en campo, justificando su aporte ecológico, económico y mecánico. De ser factible el implementar esta propuesta con los resultados obtenidos, esta base puede usarse como capa de rodadura en caminos secundarios, donde el presupuesto no es elevado para poner una carpeta asfáltica, o también se puede usar como base de una estructura asfáltica, aumentando el soporte que le daría una base granular común a la carpeta.Item Evaluación de mezclas asfálticas recicladas mediante la obtención de propiedades mecánicas y de desempeño y el retrocálculo de propiedades a partir de la caracterización de morteros asfálticos mediante un ensayo DMA(2016) Zamora Herrera, Miguel Ángel; Loría Salazar, Luis GuillermoEl comportamiento de una mezcla asfáltica es muy complejo, al ser un material viscoelástico se ve afectado por la temperatura, frecuencia de carga, edad y otros factores, por esto es de vital importancia analizar su comportamiento en todas sus escalas, debido a esto esta investigación evaluó 5 tratamientos a nivel de mezcla, mortero y ligante asfáltico. Asociado a esto, ante la escasez de agregados y los contaminación que provoca tener que desechar el material de pavimentos viejos cuando se requiere cambiar la estructura del pavimento, se hace importante evaluar las mezclas asfálticas recicladas por esto los 5 tratamientos que se evalúan en esta presentación son mezclas con 0, 15, 30, 50 y 100 % de RAP (mezclas asfálticas recicladas), el cual en este caso es hecho en laboratorio. La evaluación de las 5 mezclas con diferente porcentaje de RAP simulado se realiza mediante los ensayos de Módulo Dinámico, Resistencia Retenida a la Tensión Diametral y la Viga a Flexotracción. La evaluación de los morteros asfálticos se realiza mediante el Analizador Mecánico Dinámico (DMA) y la del ligante asfáltico se hace mediante el Reómetro Dinámico de Corte (DSR). De los resultados se obtiene que el módulo dinámico tiende a aumentar conforme se adiciona RAP pero esto no ocurre a todas las temperaturas y frecuencias. De los ensayos de desempeño se obtiene que la adición del RAP provoca un efecto rigidizador en la mezcla y la razón de esfuerzos del RRTD disminuye conforme el porcentaje de RAP aumenta. En el caso del mortero asfáltico el módulo dinámico de corte no tiene una tendencia conforme se aumenta el porcentaje de RAP. Por último, en el caso del ligante asfáltico el modulo dinámico de corte aumenta conforme así lo hace el porcentaje de RAP.Item Asfalto modificado con materiales de desecho(2017) Villacís Camacho, Fernando; Aguiar Moya, José PabloEn Costa Rica se han realizado estudios de materiales de desecho como modificantes asfálticos, de estos estudios se ha concluido que estos materiales mejoran ciertas propiedades del asfalto. En esta investigación se analiza la viabilidad de usar otros materiales que no han sido utilizados anteriormente, el polipropileno y el policloruro de vinilo. En este proyecto se determinan las propiedades de los polímeros que se van a utilizar como modificantes. Se realizan pruebas para determinar la incorporación de estos polímeros a la mezcla y se realizan pruebas de desempeño al asfalto modificado para determinar qué propiedades cambiaron con respecto al asfalto original. Con base en los resultados de los ensayos de laboratorio y las investigaciones se determina si los materiales utilizados en esta investigación se pueden usar como modificantes y en qué condiciones se recomienda su uso.Item Método para cuantificar V, Ni, Zn y Fe en muestras de asfalto original por espectroscopía de absorción atómica(2017) Hidalgo Porras, Jocseline María; Rodríguez Castro, Ellen AndreaEl propósito de este proyecto fue desarrollar un método para la cuantificación de metales (V, Ni, Zn y Fe) contenidos en muestras de asfalto original AC-30. Para ello fue necesario llevar a cabo procedimientos de tratamiento de muestra previos a su detección en espectroscopia de absorción atómica. Se realizaron pruebas de tratamiento de muestras mediante digestión ácida en horno de microondas, cuyos resultados fueron la explosión de los tubos de microondas y pérdida de muestra. El tratamiento por calcinación es una opción viable para metales que requieran cantidades de muestras pequeñas, ya que la eliminación de los vapores se complica con muestras cercanas a 1 g. La dilución con solvente orgánico es un método que permitió la dilución de muestras de asfalto hasta de 2 g sin pérdida de muestra. La optimización del método de detección de cada metal se llevó a cabo buscando los parámetros instrumentales adecuados para cada metal, luego de optimizar el equipo con la mayor absorbancia posible para lograr la alineación tanto del quemador como de la lámpara de cátodo hueco y la lámpara de deuterio; además de la optimización de la llama y del flujo del nebulizador. Las concentraciones para la muestra de asfalto AC-30 en mg/kg de cada metal bajo la técnica de absorción atómica fueron para el Ni 70 ppm, V 330 ppm, Zn 24 ppm y para el Fe 10 ppm. Estos resultados presentaron una desviación estándar relativa inferior al 1% y porcentajes de recuperación de 99,17% para Ni, 100,30% V, 92,26% Zn y 97,72% Fe.Item Evaluación de condiciones de temperatura, tiempo y porcentaje de polímero agregado en la modificación de asfaltos con plástico reciclado proveniente de envases de agroquímicos con base en grado de desempeño, reología y propiedades fisicoquímicas(2018) Acuña Fernández, Ximena; Loayza León, OctavioSe evaluaron condiciones de temperatura, tiempo y porcentaje en masa de polímero agregado en la modificación de asfaltos con plástico reciclado proveniente de envases de agroquímicos con base en grado de desempeño, reología y propiedades fisicoquímicas. El proyecto fue realizado en el Laboratorio de Materiales y Modelos Estructurales, LANAMME, de la Universidad de Costa Rica el cual facilitó el asfalto M-1904-16, los equipos y demás recursos empleados para la ejecución de los distintos ensayos. La fundación ¿Limpiemos Nuestros Campos¿ proporcionó los pellets de las botellas de agroquímicos que se utilizaron como material modificante. Inicialmente, se procedió a caracterizar el asfalto original y el polímero para así conocer las propiedades de cada uno de los materiales antes de ser empleados en la modificación. La caracterización del asfalto original consistió en el análisis de ensayos de verificación de calidad con base en grado de viscosidad, penetración y desempeño, distinguiéndolo así como un asfalto AC-30 con PG-64-28 H. Por su parte, la caracterización del plástico reciclado consistió en un análisis termogravimétrico (TGA) y una espectrometría infrarroja de transformada de Fourier (FTIR) para determinar la estabilidad y comportamiento del plástico a altas temperaturas y establecer la composición química del material, respectivamente. Al tratarse de plástico de envases de agroquímicos, se realizó como medida de seguridad una prueba de termogravimetría acoplada a análisis infrarrojo (TGA/FTIR) con la que se descartó la presencia de compuestos riesgosos en los gases que produce el material al ser expuesto a elevadas temperaturas. Posteriormente, se procedió a la elaboración del diseño experimental factorial 23 para la preparación y análisis de las distintas muestras de asfalto modificado con el plástico empleando tres factores (temperatura, tiempo y porcentaje en masa de polímero agregado) en dos...Item Correlación entre el módulo dinámico y el módulo cortante dinámico en mezclas asfálticas en caliente para la evaluación del daño por humedad(2017) Araya Alvarado, Andrés; Aguiar Moya, José PabloEl estudio realizado consiste en la implementación de una metodología para confeccionar especímenes de mortero asfáltico a partir de las características de mezclas asfálticas en caliente, con la finalidad de poder asociar propiedades mecánicas de ambos materiales al ser sometidos a daño por humedad. Para esto, se realizó una revisión bibliográfica de estudios en los que se haya tratado con mortero asfáltico, especialmente al tema de la confección de los especímenes. Se determinó la resistencia de tres mezclas asfálticas: una mezcla de control, una mezcla modificada con antidesnudante (Magnabond) y una mezcla modificada con cal hidratad. Las mezclas fueron, además, sometidas a tres condiciones distintas de daño por humedad. Para las nueve combinaciones se obtuvo una curva maestra a partir del ensayo de módulo dinámico, el cual consiste en un barrido de frecuencias y temperaturas utilizando la configuración de deformación controlada. Para la generación de las curvas maestras se utilizó la ecuación sigmoidal con un factor de ajuste de Arrhenius. El ensayo se realizado en el Ensayador de Desempeño de Mezclas Asfálticas. Para el diseño de mortero asfáltico se utilizó el principio de espesor de película de asfalto promedio, utilizando varios supuestos que simplifican el cálculo para la determinación del porcentaje de asfalto correspondiente a la porción fina del agregado. La determinación de la resistencia de los especímenes de mortero asfáltico no fue realizada en este estudio, por lo que queda pendiente para estudios futuros.Item Evaluación del daño por humedad en mezclas asfálticas típicas en Costa Rica, mediante el ensayo de la Rueda de Hamburgo(2012) Granados Rivera, Daniel; Corrales Azofeifa, José PabloEl estudio realizado evaluó el daño por humedad en dos mezclas asfálticas en caliente con y sin aditivos, utilizadas actualmente en Costa Rica, mediante el ensayo Rueda de Hamburgo (AASHTO T 324-11). La mezcla identificada como ¿A¿ es un diseño de mezcla con agregados de la zona de Guápiles mientras que la mezcla ¿B¿ es un diseño con agregados de la zona de Esparza. Se cuantificó la mejora en la resistencia al daño por humedad aportado por dos aditivos antidesnudantes, como lo son la cal hidratada y el Ultracote UP-5000. La evaluación del desempeño se hizo por medio de los resultados proporcionados por el software de la máquina la Rueda de Hamburgo, donde se obtuvieron las deformaciones permanentes a cada ciclo de carga, y mediante el gráfico Deformación contra Pasadas de carga se obtuvo el Punto de Inflexión de Desnudamiento (PID), el cual es un indicador del daño por humedad en las MAC evaluadas en este ensayo. Para las dos temperaturas utilizadas (40 y 50°C) las mezclas asfálticas evaluadas no alcanzaron el PID a 20.000 ciclos de carga, por lo que las MAC evidenciaron una susceptibilidad baja ante el daño por humedad. Las deformaciones máximas obtenidos se analizaron estadísticamente por medio de un análisis de varianza. La cal hidratada no representó una mejora en el desempeño de la mezcla ¿A¿, pero sí ocasionó una mejora en el desempeño de la mezcla ¿B¿ en 25,9% a 40°C y un 35,2% a 50°C. El aditivo UP-5000 no representó una mejora en la resistencia al daño por humedad en la mezcla ¿A¿ evaluada a 40°C, pero sí mejoro el desempeño de ésta en 12,4% a 50°C; también mejoró el desempeño de la mezcla ¿B¿ en 23,2% a 40°C y un 36,7% a 50°C.