Sustitución de agregados pétreos con material de PET en mezclas asfálticas

Abstract

In alignment with the environmental commitment shared by all sectors, environmental solutions to current problems are being sought. The construction sector is essential for national development but is significant consumer of natural resources. Therefore, this work investigates the implementation the substituting of natural stone aggregates with those obtained from the thermomechanical treatment of PET bottles at replacement rates of 5% (MP-5%), 10% (MP-10%), and 15% (MP-15%) by mix volume. The replacement of the natural aggregate with PET aggregate was performed using the dry process method for asphalt mixtures. Four types of mixtures were produced following the Marshall mix design method, including a control mix (MC-0%) for comparison with the modified mixes. Five asphalt binder contents were evaluated, from 4.5% to 6.5% in 0.5% increments. Marshall specimens were fabricated to evaluate their volumetric and mechanical properties, to determine their strength, deformation capacity, and void content. These parameters are fundamental for assessing the workability and durability of the mixture once applied in an asphalt pavement. The obtained values were compared with current Mexican and American standards. The results from the Marshall stability test determined that the highest value was found in the MP-15% mix with 4.5% asphalt content, whereas for higher asphalt contents, such as 6.5%, the best values were obtained for the MC-0% and MP-5% mixes. The flow values performed adequately for all mixes and all asphalt contents. The air void content of our mixes was improved with the incorporation of PET aggregate, reducing it considerably compared to a conventional asphalt mixture. With a higher asphalt binder content, the stability and air void values were more favorable. On average, the best overall performance for all mixes was observed at asphalt contents of 6.0% and 6.5%.

De acuerdo al compromiso ambiental que se tiene de parte de todos los sectores se han buscado soluciones ambientales a problemas actuales. La construcción es un sector imprescindible para el desarrollo nacional, pero demandante de recursos naturales. Por lo que en este trabajo se busca la implementación de la sustitución de agregados pétreos naturales, por aquellos que se obtienen del tratado térmico- mecánico de botellas de PET en porcentajes del 5% (MP-5%), 10% (MP-10%) y 15% (MP-15%) con respecto al volumen de la mezcla. La sustitución del agregado pétreo natural por el agregado de PET fue mediante el método seco en las mezclas asfálticas. Se elaboraron 4 tipos de mezclas siguiendo el método Marshall, considerando una mezcla control (MC-0%) para su comparación con las mezclas con sustitución. Se evaluaron 5 porcentajes de asfalto, del 4.5% al 6.5% en intervalos de 0.5%. Se elaboraron especímenes Marshall con la finalidad de evaluar sus propiedades volumétricas y mecánicas, para conocer su resistencia, capacidad de deformación, cantidad de vacíos. Parámetros que son fundamentales para conocer su trabajabilidad y durabilidad ya aplicado a un pavimento asfaltico. Los valores obtenidos fueron comparados con la normativa mexicana y americana vigente. Los valores obtenidos para la prueba de estabilidad Marshall, determinaron que el mejor valor se encuentra en la mezcla MP-15% con 4.5% de asfalto, mientras que para cantidades mayores de asfalto como 6.5% los mejores valores se obtienen en las mezclas MC-0% y MP-5%. Los valores de flujo trabajaron de manera correcta para todas las mezclas y todos los porcentajes de asfalto. La cantidad de vacíos de nuestras mezclas se vieron mejoradas con la implementación del agregado de PET, reduciéndolos considerablemente a comparación de una mezcla asfáltica convencional. A mayor cantidad de asfalto, los valores de estabilidad y porcentaje de vacíos fueron más favorables. Teniendo en promedio el mejor comportamiento para todas las mezclas en los porcentajes del 6% y 6.5% de asfalto.