Propuesta de una carpeta asfáltica con adición de polipropileno reciclado para mejorar su resistencia a la deformación permanente y fatiga ante efectos de sobrecargas vehiculares en la intersección de Jr. Restauración con Jr. Huaras, en el Distrito de Breña, Lima

Abstract

En la ciudad de Lima, los pavimentos flexibles presentan un deterioro significativo, principalmente debido al tránsito repetitivo de vehículos pesados, lo que genera deformaciones permanentes en sus estructuras. Frente a esta problemática, la incorporación de polipropileno en mezclas asfálticas surge como una alternativa eficaz en la Ingeniería Vial, ya que mejora la capacidad de fatiga y reduce la deformación del pavimento. Sin embargo, pese a sus bondades, en el Perú dicho material no es aprovechado en el diseño de mezclas asfálticas. El objetivo de este estudio es reducir las deformaciones permanentes de la carpeta asfáltica y prolongar su vida útil. Para ello, se inició con la evaluación del estado actual del pavimento mediante el método del Índice de Condición del Pavimento (PCI). Posteriormente, se diseñaron mezclas asfálticas con tres diferentes porcentajes de polipropileno, buscando mayor resistencia frente a cargas pesadas. Estas mezclas fueron evaluadas mediante el Ensayo Marshall, tanto en laboratorio como computacionalmente, obteniendo valores experimentales y simulados de estabilidad y flujo. Asimismo, se realizaron los ensayos computacionales de Módulo Dinámico y Fatiga, permitiendo comparar parámetros y analizar la viabilidad del diseño con mejores comportamientos. Los resultados indicaron una reducción del 17% en la deformación elástica equivalente y del 20% en la deformación direccional. También se logró una disminución del 58% en las deformaciones permanentes, junto con un incremento del 2.65% en la vida útil promedio y del 6.15% en la vida útil máxima. El daño promedio aumentó ligeramente en 2.56%.

In the city of Lima, flexible pavements exhibit significant deterioration, mainly due to the repeated passage of heavy vehicles, which leads to permanent deformations in their structures. To address this issue, incorporating polypropylene into asphalt mixtures emerges as an effective solution in Road Engineering, as it enhances fatigue resistance and reduces pavement deformation. However, despite its advantages, this material is not yet utilized in asphalt mix design in Peru. The objective of this study is to reduce permanent deformations in asphalt layers and extend their service life. To achieve this, the pavement's current condition was first assessed using the Pavement Condition Index (PCI) method. Then, asphalt mixtures were designed with three different polypropylene percentages, aiming to improve resistance to heavy traffic loads. These mixtures were evaluated using the Marshall Test, both in laboratory settings and through computational simulations, to obtain experimental and simulated values for stability and flow. Additionally, computational simulations of the Dynamic Modulus and Fatigue tests were carried out, allowing for parameter comparisons and analysis of the design’s performance and suitability. The results indicated a 17% reduction in equivalent elastic deformation and a 20% decrease in directional deformation. A 58% reduction in permanent deformations was also achieved, along with a 2.65% increase in average service life and a 6.15% increase in maximum service life. Meanwhile, average damage values showed a slight increase of 2.56%