Evaluación del desempeño mecánico de mezclas asfálticas en caliente que incluyan agregados provenientes de escoria de alto horno y valorización de este subproducto como material de construcción - Patiño Ruíz, Henry Alexander (Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería, 2025)
En este estudio, el enfoque se centra en evaluar el efecto del reemplazo, por peso, del agregado grueso natural por agregado de escoria de alto horno BFS en proporciones del 10 %, 20 % y 30 %, sobre el comportamiento mecánico y volumétrico de las mezclas. Las mezclas evaluadas se componen de una fase granular (grava, arena y llenante mineral) y una fase ligante (cemento asfáltico (AC) 60-70). La escoria utilizada fue suministrada por Acerías Paz del Río, caracterizada por una estructura física influenciada por el tratamiento térmico durante su formación. El agregado natural, de origen aluvial, proviene del río Guayuriba, y en esta investigación se reemplazaron específicamente las fracciones de tamaño 3/8” y #4 por BFS.

In this study, the focus is on evaluating the effect of replacing, by weight, natural coarse aggregate with BFS blast furnace slag aggregate in proportions of 10%, 20%, and 30% on the mechanical and volumetric behavior of the mixtures. The mixtures evaluated are composed of a granular phase (gravel, sand, and mineral filler) and a binder phase (asphalt cement (AC) 60-70). The slag used was supplied by Acerías Paz del Río and is characterized by a physical structure influenced by heat treatment during its formation. The natural aggregate, of alluvial origin, comes from the Guayuriba River, and in this research, the 3/8" and #4 size fractions were specifically replaced by BFS.
Índice general 1 Introducción ................................................................................................................ 1 2 Problema de Investigación .......................................................................................... 6 3 Objetivos..................................................................................................................... 9 3.1. Objetivo general ................................................................................................. 9 3.2. Objetivo específico ............................................................................................. 9 4 Marco teórico y estado del arte ................................................................................. 10 4.1. Marco teórico.................................................................................................... 10 4.1.1. Agregados no convencionales .................................................................. 10 4.1.2. Tipos de escoria ....................................................................................... 10 4.1.3. Mezclas asfálticas ..................................................................................... 13 4.2 Estado del arte ................................................................................................. 13 5 Metodología .............................................................................................................. 20 5.1 Materiales y caracterización ............................................................................. 20 5.1.1. Escoria de alto horno (BFS) ...................................................................... 20 5.1.2. Agregado natural ...................................................................................... 35 5.1.3. Cemento asfáltico ..................................................................................... 38 5.2 Metodología de investigación. .......................................................................... 39 5.2.1. Porcentaje de sustitución de agregados naturales por escoria de alto horno. 39 5.2.2. Tamaños de sustitución ............................................................................ 43 5.2.3. Dosificación de cemento asfáltico. ............................................................ 43 5.3 Programa de ensayos ...................................................................................... 48 6 Resultados y análisis de resultados .......................................................................... 49 6.1 Caracterización de los agregados provenientes de BFS .................................. 49 6.1.1. Parámetros gravimétricos de agregado de BFS ....................................... 49 6.1.2. Resistencia y solidez de los agregados .................................................... 50 6.2 Pruebas de desempeño de las mezclas asfálticas ........................................... 51 6.2.1. Estabilidad y flujo y relaciones volumétricas por medio del equipo Marshall 51 6.2.2. Caracterización de mezclas asfálticas abiertas por medio del ensayo Cántabro de pérdida por desgaste ............................................................................ 58 6.2.3. Ensayo de fatiga por carga cíclica ............................................................ 60 6.2.4. Ensayo de Módulo resiliente ..................................................................... 62 6.2.5. Ensayo de ahuellamiento .......................................................................... 64 6.2.6. Resistencia a la tracción indirecta (ITS) .................................................... 69 6.2.7. Ensayo ITSR ............................................................................................ 74 6.3 Análisis estadístico multivariado ....................................................................... 75 6.3.1. Correlación entre variables. ...................................................................... 76 6.3.2. Análisis gráfico de relaciones multivariables ............................................. 77 6.3.3. Conglomerados de variables. ................................................................... 79 7 Conclusiones ............................................................................................................ 82 8 Recomendaciones .................................................................................................... 85 9 Bibliografía ................................................................................................................ 87 10 Anexos ................................................................................................................. 93
Keywords: Materiales de construcción; Building materials; Materiales para carreteras; Road materials; Escorias; Slag; Agregados (Materiales de construcción); Aggregates (Building materials); Ensayo de materiales; Materials, Testing; Fatiga de materiales; Materials - Fatigue; Resistencia de materiales; Strength of materials; Análisis estadístico multivariable; Multivariate analysis; Pavimentos de asfalto; Pavements, Asphalt; Escoria de alto horno; Blast Furnace Slag; Mezcla asfáltica; Asphalt mixture; Pruebas de desempeño; Performance testing; Dosificación; Dosage; Ahuellamiento; Rutting; Módulo resiliente; Resilient modulus; Ensayo Cántabro; Cantabro test; Resistencia a la tracción indirecta; Indirect tensile strenght; Microscopía electrónica de barrido; Scanning electron microscopy; Fluorescencia de Rayos X; X-ray fluorescence