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Variables que impactan en la visco-elasticidad de un Asfalto
modificado.
Gabriel Hernández
Agenda.
I. Introducción: Cambios perceptibles en el asfalto.
II. Materiales utilizados.
III. Estudios de reología enfocados a la rigidez del
asfalto donde se incluye asfalto extraído de RAP.
IV. Estudios de recuperación elástica en materiales
asfálticos.
V. Conclusión.
Agenda.
I. Introducción: Cambios perceptibles en el asfalto.
II. Materiales utilizados.
III. Estudios de reología enfocados a la rigidez del
asfalto donde se incluye asfalto extraído de RAP.
IV. Estudios de recuperación elástica en materiales
asfálticos.
V. Conclusión.
Introducción.
¿Porque se degrada el asfalto
en los pavimentos?
Introducción.
¿Porque se degrada el asfalto
en los pavimentos?
Cambio en su composición.
Introducción.
¿Porque se degrada el asfalto
en los pavimentos?
Cambio en su composición.
Fallas en su control de diseño:
Rigidez, recuperación elástica y
resistencia al cracking térmico.
Introducción.
¿Porque se degrada el asfalto
en los pavimentos?
Cambio en su composición.
Fallas en su control de diseño:
Rigidez, recuperación elástica y
resistencia al cracking térmico.
Reutilización del pavimento
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.El Asfalto experimenta cambios físicos importantes por efecto de la
temperatura.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.Los procesos de refinación del petróleo han cambiado para mejorar la
extracción de componentes que han llevado a otra Calidad en los
asfaltos.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
EN FUNCIÓN DE LA COMPOSICIÓN DEL ASFALTO SE VE
INFLUENCIADA SU VISCOSIDAD.
h = ________p r t P4
8 L V…………. Ec. (1)
Ecuación de Poiseuille:
Donde:
h = Viscosidad del material a una temperatura definida.
r = radio de un tubo de longitud L.
V = Volumen de líquido que fluye por el capilar.
t = Tiempo en el que se llevó a cabo el flujo del material.
P = Presión aplicada.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
A SU VEZ LA VISCOSIDAD SE VE INFLUENCIADA POR LA
TEMPERATURA.
Ecuación de EYRING.
log h = + BA
TEc.…….(2)
Donde:
h = Viscosidad del material.
T = Temperatura de prueba.
A y B = Constantes características del material.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
EL PROTOCOLO AMAAC Y ALGUNAS OTRAS NORMATIVAS PROPONEN INTERVALOSDE VISCOSIDAD QUE SE USAN COMO CRITERIOS PARA EL MANEJO DEL ASFALTO ENMEZCLAS CONVENCIONALES.
TEMPERATURA INTERVALO DE VISCOSIDAD, Pa.s
Asfaltos vírgenes.
Temperatura de mezclado 0.15 a 0.19
Temperatura de compactación 0.25 a 0.31
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.Anteriormente se veía congruencia con los límites de viscosidad Vs.
Temperatura.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
Hoy es mas frecuente ver asfaltos que se salen del comportamiento
normal.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
Esta modificación en la obtención del Asfalto ha originado cambios en su
composición.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
IA =Resinas + Asfaltenos
Saturados + Aromáticos
o Uno de los parámetros relacionados con la composición del asfalto que
se usa como guía para predecir el comportamiento del asfalto es el
índice de Gaestel (también conocido como índice de inestabilidad
coloidal).
o En términos generales un asfalto con IA menor a 1.8 garantizará
mejores resultados de durabilidad, viscosidad y facilidad de
modificación con polímeros de SBS
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.Esta modificación en la obtención del Asfalto ha originado cambios en su
composición.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.Los componentes aromáticos han tenido una tendencia a la baja.
Mientras que las resinas polares han tenido una tendencia a la alta.
Cambios físicos y químicos
importantes en el Asfalto.
Ventajas en el uso del asfalto
modificado.
Además de mejorar del grado PG, se persigue que los polímeros den
aporte en recuperación elástica para reducir deformaciones.
Los polímeros deben tener la
capacidad de modificar asfaltos
de diferentes fuentes.
Cuando los polímeros que modifican el Asfalto no son compatibles se
separan con el tiempo.
¿Como sabemos si contamos
con un buen asfalto?.
Lo que no se mide no se controla. Afortunadamente con la ayuda de técnicas de
caracterización analítica y reología podemos conocer el asfalto y como mejorarlo
para garantizar un desempeño adecuado.
Agenda.
I. Introducción: Cambios perceptibles en el asfalto.
II. Materiales utilizados.
III. Estudios de reología enfocados a la rigidez del
asfalto donde se incluye asfalto extraído de RAP.
IV. Estudios de recuperación elástica en materiales
asfálticos.
V. Conclusión.
Materiales utilizados.
Tipos de asfalto caracterizados por análisis Iatroscan
Variable de
composición
Asfalto Americano
PG 64-22(Marathon-Catlettsburg, KY)
Asfalto Mexicano PG
64-16(PEMEX-Ciudad Madero)
Asfalto obtenido de
bancos de RAP
Saturados, % peso/peso 5.6 9.8 3.1
Aromáticos, % peso/peso 39.5 15.3 13.1
Resinas, % peso/peso 32.6 43.1 69.8
Asfaltenos, % peso/peso 22.3 31.8 14.0
IA 1.2 2.9 5.2
Tipos de asfalto caracterizados por análisis Iatroscan
Materiales utilizados.
En la gama de elastómeros SBS existen diferentes estructuras para
diferentes aplicaciones del asfalto modificado.
Polímeros utilizados.
Polímeros utilizados.
Para los experimentos de este estudio se utilizo un elastómero SBS radial
de composición 30/70 % en peso de estireno/butadieno
Polímeros utilizados.
Composición de plastómero EGA (polietilen-glicidil-acrilato).
Agenda.
I. Introducción: Cambios perceptibles en el asfalto.
II. Materiales utilizados.
III. Estudios de reología enfocados a la rigidez del
asfalto donde se incluye asfalto extraído de RAP.
IV. Estudios de recuperación elástica en materiales
asfálticos.
V. Conclusión.
Razones que motivan al
uso de RAP.
El uso de RAP (Pavimento reciclado
fresado “Reclaimed Asphalt Pavement“)
en formulaciones de pavimentos puede
ser considerado una aplicación
sustentable dentro del sector de
construcción de estas.
Entendiendo por aplicación “sustentable”
aquella que cubre necesidades del
presente sin comprometer la habilidad
de futuras generaciones por cubrir sus
propias necesidades.
Recursos obtenidos en el
RAP reciclado.
Muestreo de los
bancos de RAP.
Separación de Asfalto del
RAP.
Efecto combinado utilizando asfalto
del RAP y asfalto virgen.
Debido al alto contenido de asfaltenos y resinas en el Asfalto del RAP
combinado con Asfalto virgen incrementa el modulo reológico.
Efecto combinado utilizando
asfalto del RAP y asfalto virgen.
El asfalto obtenido del RAP y combinado con asfalto virgen vuelve rígida
la mezcla a medida que aumenta su contenido y se observa en el
disminuciones del ángulo de fase reológico.
Efecto combinado usando
asfalto del RAP con asfalto
modificado con SBS.El elastómero SBS radial ofrece un efecto de sinergia en combinación con el Asfalto
del RAP incrementa el modulo de corte reológico en la mezcla asfáltica.
Efecto de combinación del Asfalto
extraído del RAP y combinado con
ligantes asfálticos.
Los elastómeros de SBS permiten obtener un mayor control del grado PG,
particularmente del grado PG negativo.
Agenda.
I. Introducción: Cambios perceptibles en el asfalto.
II. Materiales utilizados.
III. Estudios de reología enfocados a la rigidez del
asfalto donde se incluye asfalto extraído de RAP.
IV. Estudios de recuperación elástica en materiales
asfálticos.
V. Conclusión.
Variables relacionadas con la
formación de roderas: rigidez y
recuperación elástica.
No obstante en el fenómeno de formación de roderas no solo el estudio de
la rigidez es importante.
Variables relacionadas con la
formación de roderas: rigidez y
recuperación elástica.
La resistencia a la formación de roderas en el pavimento asfáltico no solo
depende de la dureza; sino también de la recuperación elástica y esta
propiedad la imprime el asfalto, no el agregado pétreo.
¿Recuperación elástica?.
Recuperación elástica
torsional.
Permite tener idea de la recuperación del material ante un esfuerzo de
deformación y verifica si el asfalto tiene polímero.
Permite tener idea de la recuperación del material ante un esfuerzo de
deformación y verifica si el asfalto tiene polímero.
Recuperación elástica
torsional.
Recuperación elástica
torsional.
Permite tener idea de la recuperación del material ante un esfuerzo de
deformación y verifica si el asfalto tiene polímero.
Permite tener idea de la recuperación del material ante un esfuerzo de
deformación y verifica si el asfalto tiene polímero.
Recuperación elástica
torsional.
Permite tener idea de la recuperación del material ante un esfuerzo de
deformación y verifica si el asfalto tiene polímero.
Recuperación elástica
torsional.
Recuperación elástica final después
de un esfuerzo múltiple (MSCR).
Incluye la simulación de esfuerzos repetidos a la temperatura máxima que
en teoría garantiza el asfalto su desempeño.
Recuperación máxima en el
nivel final mas alto de
deformación múltiple.
La compliance reológica (Jnr) es inversamente proporcional a la rigidez,
pero esta relacionada con la parte que no recupera después de
deformaciones múltiples en esfuerzos variados y temperatura de prueba,
además de que el asfalto ha sido envejecido por RTFO
El método AASHTO M332 surge
como una nueva propuesta en
Estados Unidos para medir el recobro
elástico de un asfalto.
Esta especificación monitorea el cumplimiento de la recuperación elástica
del asfalto ante múltiples esfuerzos a diferentes temperaturas.
Sin embargo, algo que no debemos de perder de vista es la viscosidad
del asfalto, ya que podemos rigidizar y hacer muy elástico al ligante
asfáltico pero poco o nada procesable.
El método AASHTO M332 surge
como una nueva propuesta en
Estados Unidos para medir el recobro
elástico de un asfalto.
Jnr Vs recuperación elástica.
Monitoreo de comportamiento elástico de tres asfaltos vírgenes a tres
temperaturas de prueba 64°C, 70°C y 76°C.
Monitoreo de diferentes asfaltos modificados con polímero (AMP) en
asfalto EKBE PG 64-16 de origen para llegar a PG 76-16.
Jnr Vs recuperación elástica.
Monitoreo de diferentes asfaltos modificados con polímero (AMP) en
asfalto Americano de origen PG 64-22 para llegar a PG 76-22.
Jnr Vs recuperación elástica.
Jnr Vs recuperación elástica.
Monitoreo de diferentes asfaltos modificados con polímero (AMP) en
asfalto EKBE PG 64-16 incorporando 2 niveles de asfalto de RAP a tres
temperaturas de monitoreo de 64, 70 y 76°C.
Monitoreo de diferentes asfaltos modificados con polímero (AMP) en
asfalto Americano PG 64-22 incorporando 2 niveles de asfalto de RAP a
tres temperaturas de monitoreo de 64, 70 y 76°C.
Jnr Vs recuperación elástica.
Agenda.
I. Introducción: Cambios perceptibles en el asfalto.
II. Materiales utilizados.
III. Estudios de reología enfocados a la rigidez del
asfalto donde se incluye asfalto extraído de RAP.
IV. Estudios de recuperación elástica en materiales
asfálticos.
V. Conclusión.
Conclusiones.
En este trabajo se trataron cuatro conceptos a considerar en la eleccióny control de un ligante asfáltico que será utilizado en la construcción deun pavimento.
1. Composición del asfalto.
2. Control en su rigidez a través del módulo decorte reológico.
3. Control de su recuperación elástica.
4. Estudio y elección del sistema polimérico quepermita cumplir con las propiedades (2) y (3)mencionadas antes.
Conclusiones.
Actualmente contamos con asfaltos menos aromáticos y mas resinosos,esto hace que sean materiales muy rígidos, difíciles de modificar conpolímeros y sobre todo de una vida útil corta.
¿Qué se puede hacer para mejorar el asfalto? Utilizar aditivos quemejoren el contenido aromático del asfalto (rejuvenecedores); y/o,elegir un polímero adecuado que no rigidice tanto al asfalto, pero que ala vez brinde una alta recuperación elástica.
Conclusiones.
Es importante tener una visiónsustentable con un alto enfoque decalidad. El uso de RAP permite obteneruna fuente de asfalto que puede sercombinable con asfalto virgen omodificado.
Es importante tener en cuenta hastacuanto se puede hacer uso de RAP sinsacrificar las propiedades reológicas en loslímites permitidos de módulo de cortereológico y Jnr, que garantizaranresistencia del pavimento a deformacionesy recuperaciones elásticas cuando estásocurran.
Conclusiones.
Finalmente, el nuevo método de AASHTO M332 exige una combinaciónde rigidez y recuperación elástica en el ligante asfáltico que garantizasu durabilidad.
Se ha visto que los asfaltos modificados con permiten conseguir muybuenas propiedades dentro de esta norma, solo hay elegir el mejor tipode polímero para el asfalto que se pretende modificar, y no perder devista la viscosidad del asfalto modificado, porque aunque este tengauna rigidez adecuada y una elevada recuperación elástica de nada sirvesi no se puede procesar o bombear.
