Se han realizado modificaciones en pavimentos de caucho reciclado implicando la existencia en un orden limitado de temperaturas, resistencia, propiedades, debido a que cada polímero crea un ámbito específico en el asfalto. En los estudios realizados, tanto el caucho desvulcanizado como el polibutadieno sintético (PB) se utilizaron como modificadores de asfalto. El PB se diluyó preliminarmente en biodiésel, no puede agregarse como polímero sólido porque a temperaturas elevadas, tiende a reticularse, por lo cual se le agregó caucho reciclado con gránulos de 0-0,4 mm y 0–0,8 mm [19]. Otra investigación evidencia que se utilizó muestras vulcanizado termoplástico dinámico (TDV) extraído del polietileno reciclado posconsumo y caucho de llantas trituradas (GTR) en proporciones de 3, 4, 5, 6, 7%, para proveer una efectividad en el asfalto [20]. En otras, se encontró que cuando el ligante puro se modifica con 4 %, 8% y 10% de polietileno de baja densidad, polietileno de alta consistencia y caucho reciclado, el nivel de rendimiento aumenta de 64° C a 70° C [21].

Por otro lado, en otro estudio se diseñaron y prepararon varios aglutinantes de caucho en migajas recicladas (CRM) que contenían 2,5%, 5%, 7,5%, 10%, 15% y 20% de gránulos de caucho en peso de los aglutinantes, se realizaron las pruebas de Marshall y huella de rueda para obtener el contenido óptimo para la estabilidad Marshall y reducir la profundidad de surco [22]. Adicionalmente se añadió una cantidad de CR del 10% al 12% en peso de aglutinante integrado en el proceso terminal de caucho granulado (CRTB), para observar la resistencia al agrietarse por debilidad de las mezclas apoyándose en los programas PP-VECD y Pavement ME [23]. Así mismo, se agregó independientemente al aglutinante base tres contenidos de caucho de neumáticos (4%, 8% y 12% en peso) y un contenido fijo de plástico (4% en peso) que se cortaron en trozos pequeños y agregados directamente al aglutinante para elaborar el asfalto convencional modificado de plástico-caucho para mejorar el módulo complejo y la resistencia a la formación de surcos de las mezclas de aglutinantes [24].

Las características microestructurales del caucho granulado reciclado tienen un impacto sobre el rendimiento una vez que se mezcla con aglutinante, los porcentajes de caucho desmenuzado fueron del 5% y el 10% en peso del aglutinante base. La consistencia del aglutinante de caucho se mantuvo a lo largo de todo el análisis [25]. Se realizaron pruebas comparativas en aglutinantes de asfalto de caucho de mezcla terminal (TB) con 8% y 12% de caucho reciclado utilizando el aglutinante simple y encontraron que el grado a altas temperaturas se mejoró en uno y dos grados respectivamente en comparación con el asfalto simple [26]. En un estudio de la modificación de las características del asfalto incorporando caucho fino (FR) y residuos plásticos (WP), donde los agregados finos fueron reemplazados con los siguientes porcentajes para WP de 0, 2, 4, 6, 8 y 10%., FR de 1, 2, 3, 4 y 5%; se concluyó que el contenido óptimo de FR es del 2% como porcentaje en volumen de áridos finos y 4% de polietileno de baja densidad como porcentaje en peso de agregados finos [27].

En un estudio realizado se agregaron contenidos de caucho en porcentajes de 0,2%,0,4%, 0,6%, 0,8% y 1 % en peso de agregados con betún para cada tamaño de caucho a una temperatura de mezcla de aproximadamente 160ºC, determinando la fluencia, una mayor longevidad y su sostenibilidad del pavimento [28]. El aglutinante de asfalto modificado con caucho en migajas (CRM) con 15-20% de CR produjo un rendimiento óptimo con respecto a la formación de surcos, la fatiga, el agrietamiento y mejorando significativamente la trabajabilidad [29]. Mediante la incorporación de CR se buscaba determinar una mejora en la propiedad de la viscosidad dinámica en el betún, para lo cual se incorporó 15% de CR a una temperatura de acondicionamiento (165 °C) logrando obtener una viscosidad más alta [30].

Asimismo, se muestra en la Tabla 3 los porcentajes de caucho reciclado más relevantes que se agregaron a las mezclas asfálticas, y mejoras obtenidas en sus rendimientos según el porcentaje que se les agregó.

Tabla 3.
Tabla de búsqueda realizada en las bases de datos.

Fuente: los autores.

En un estudio realizado en los laboratorios demostró que la estabilidad aumentó al requerirse tiempo de curado más prolongado, también demostró que el caucho en migajas más fino produce menos huecos en las mezclas lo que está estrechamente relacionado con la durabilidad de las mezclas [31]. En la investigación realizada por Medina y ayudantes se demostró que las propiedades viscoelásticas de la mezcla con asfalto modificado presentan una recuperación de fluencia elástica del orden del 56% frente al 40% en el caso de la mezcla con asfalto convencional CAP 50/70, y la prueba de barrido de amplitud lineal (LAS) muestran que el asfalto modificado es menos susceptible a la fatiga que el asfalto convencional [32]. El uso de CR en mezclas asfálticas conduce a un aumento más favorable en todas las categorías de impacto, las cuales son más pronunciadas en el caso del caucho desvulcanizado porque se requieren tratamientos químicos adicionales. Debido a la elasticidad del caucho, el asfalto engomado generalmente recupera la deformación después de la fase de compactación [33]. Ya que el caucho triturado reciclado tiende a mejorar las propiedades mecánicas, se podría llevar a cabo una investigación en lo cual el caucho reemplace al agregado pétreo y de esta forma podríamos verificar si el caucho triturado puede ser usado como modificación brindando una mayor vida útil al pavimento.

Mohammed en su estudio observo que las mezclas que contienen un 9% de cauchos de neumáticos reciclados tienen más valores de resistencia a la tracción en comparación con los convencionales, la resistencia a la tracción aumentó inicialmente al agregar porcentajes más bajos [34]. La investigación realizada por Norhidayah mostró que la adición de caucho granulado, especialmente aquellos con un tamaño más fino y con un contenido más alto, parecía mostrar una mejor resistencia a la formación de surcos en comparación con la mezcla convencional [35]. Por otro lado, Dhoska y ayudantes en los resultados de la prueba de penetración se evidenció la mejora de las propiedades del asfalto al disminuir los resultados de 73 mm para el convencional a 61 mm para caucho de neumático reciclado modificado el betún (RTR-MB). Los resultados del punto de ablandamiento se han incrementado de 49°C para el asfalto convencional a 57°C para RTR-MB [36].

En una investigación se empleó un aglutinante asfaltico modificado con caucho triturado 0,15% del peso de mezcla y con un tamaño de partícula de 2,36mm, tuvo un comportamiento positivo en sus propiedades mecánicas con una mayor resistencia en la rigidez de fluencia a baja temperatura [37]. Por otro lado, se realizó un diseño de mezclas asfálticas con caucho en diferentes porcentajes y tamaños para verificar en que tanto influye este producto en la resistencia a la deformación en la cual demostró que partículas CR menores de 0,6 mm de tamaño y porcentaje del 2% tiene excelente rendimiento anti-deformación [38]. En otra, se realizó una evaluación presentando un análisis para aumentar la adherencia y reducir la deformación del pavimento semiflexible, utilizando porcentajes de aditivo al 3%, 4%, 5% del peso total de las llantas de desecho de goma, y zeolita natural para reemplazar el cemento en el mortero de relleno con porcentajes de 0%, 5%, 15% y 25%, aplicando el método Marshall para determinar si cumplían con los estándares de Bina Marga, demostrando una mejora en las propiedades del pavimento semiflexible en un porcentaje de 5% del neumático de goma y 15% de contenido de zeolita [39]. De la recopilación de información, se puede considerar que el tamaño de las partículas de 6 mm brinda mejores resultados en lo que se refiere a las propiedades mecánicas, resistencia a la fatiga, menor alteración y mayor resistencia a carga. Pudiéndose afirmar que, el caucho en partículas pequeñas tiende a mejorar la vida útil del pavimento.

Mientras que en otro estudio se menciona haber utilizado un aditivo modificado con miga de goma CR del 5% del peso total de la mezcla, y con tamaños de partículas de 0,075 mm, 0,15 mm y 0,3 mm, ejecutando una prueba de resistencia al arrastre indirecto, en la que se demostró que al incrementar el tamaño del CR mejoró la fuerza del asfalto, en un porcentaje óptimo de 0,3 mm [40]. Como se puede observar en la Tabla 4, las investigaciones realizadas evidencian que los porcentajes más bajos y las partículas de menor tamaño muestran un mejor comportamiento en las mezclas asfálticas.

Tabla 4.
Tamaño óptimo de caucho utilizado y sus mejoras según investigadores.

Fuente: los autores.

En un estudio realizado se muestra que los polímeros a una dosificación de 1,5% en adición del asfalto aumenta el rendimiento óptimo, y esta modificación es trabajada a temperaturas de 180 °C – 185°C con la finalidad de permitir que dichos polímeros se vuelvan solubles dentro del asfalto [41]. En otra investigación se llevó a cabo debido a los problemas que se presentan en pavimentos asfalticos en China, durante el servicio empleo un modificador de caucho granular y fibra polimérica resultando que tienen un mejor comportamiento en la resistencia al agrietamiento [42]. En otro contexto, debido al impacto de la formación de hielo en las carreteras se propuso una tecnología que utiliza partículas de caucho de poliuretano elástico (PRPE), con una dosificación optima del 24,6% del peso de aglutinante, para determinar este valor se probaron las propiedades mecánicas adhesivas, durabilidad, rendimiento para romper el hielo, y rugosidad considerando fricción de neumático y superficie de pavimento [43].

Otro estudio reflejó que para la eliminación de los neumáticos se usa el método de trituración con fin de evitar que estos sean quemados para evitar el CO2, resultado de ese proceso se obtiene el polvo de neumáticos y es empleado para producir mezclas asfálticas modificadas lo que no solo puede resolver la presión de los residuos de frotamiento en el medio ambiente, sino que también mejora el rendimiento del pavimento mediante el proceso de curado [44]. Por otro lado, se demostró que para mejorar la resistencia a los surcos de la mezcla asfáltica TB, se sometió a una prueba de 60° C determinando la resistencia a la deformación en altas temperaturas de la mezcla, incorporando asfalto modificado compuesto y polímeros de vía seca, logrando una mejora en la propiedad anti-formación de surcos [45]. Se estudió también, que para mejorar las propiedades mecánicas de las mezclas modificadas, han trabajado con caucho triturado en porcentajes de 20%, 40% y 60% del peso de la mezcla, en el cual tiene sus desventajas y ventajas tanto en los porcentajes que se está incorporando ya que al 60% tiene una resistencia a la humedad, pero hay una desventaja que disminuye el módulo de rigidez, en cambio con el 20% de caucho aumenta la rigidez [46].

El procedimiento de Marshall posee como objetivo determinar la capacidad óptima del pavimento para una mezcla determinada de agregados y relleno mineral que cumplan con los requisitos de las normas correspondientes, que después se llevaran a la máquina de prueba de estabilidad Marshall para la compresión y posterior ruptura de las muestras [47]. El método de la resistencia a la deformación permanente se caracteriza mediante ensayos triaxiales, la cual se realiza con una muestra cilíndrica que se somete a una carga de confinamiento y una carga axial; la relación de fluencia y la deformación permanente se obtienen como la media de los resultados de tres probetas [48].

El método de la mecánica de la fractura predice la vida a fatiga de las mezclas asfálticas, también divide el proceso de falla por fatiga en la etapa de iniciación y propagación de la fisura. La fisura inicial se producirá después de que la mezcla asfáltica haya experimentado un largo proceso de fatiga, lo que significa que la vida de inicio de una fisura por fatiga es muy larga [49]. El método ARwet consiste en mezclar caucho triturado de llantas reciclados y betún en un tanque de mezcla in situ para permitir la interacción entre los componentes de 45 a 60 min a temperaturas entre 190 y 218 C, algunos autores mencionan que hay 2 procesos de ARwet: proceso húmedo sin agitación y el proceso húmedo de alta viscosidad [50].