Transcript 04 IAG56-01

PRODUCCIÓN DE
EMULSIONES ASFÁLTICAS
PARA MEZCLAS EN FRÍO
CON SBS LINEAL DE
DIFERENTE
MICROESTRUCTURA
Andrés Guerrero Álvarez
Gabriel Hernandez Zamora
Mariana Franco Clemente
INTRODUCCIÓN
Pavimentos sustentables
Aumentar el
desempeño y
durabilidad
Reducir la emisión
de gases de efecto
invernadero
Reducir consumo
energético
INTRODUCCIÓN
Mezclas asfálticas en frío
Pueden ser autoreparabes.
Posibilidad de ser almacenadas.
Producen a temperatura ambiente.
Pueden ser aplicadas en épocas de lluvia.
Posibilidad de transportarlas a largas distancias.
Por el uso de tensoactivos existe mayor afinidad del agregado
con el asfalto.
 Su resistencia inicial es baja.
 Su
resistencia
aumenta
gradualmente con el tiempo
conforme la pérdida de humedad y
la reducción de vacíos.
OBJETIVO
Identificar el aporte de la microestructura de los polímeros
en el desempeño mecánico de la mezclas asfálticas en frío
después de un tiempo determinado de curado.
Identificar las características del asfalto
residual de las emulsiones modificadas
producidas en el estudio.
Medir el modulo resiliente de las mezclas
asfálticas producidas.
Determinar el tipo de camino al que puede
ser destinada la mezcla en frío basados en la
estabilidad y flujo Marshall.
METODOLOGÍA
Selección del
agregado pétreo
Selección del
asfalto original
Modificación de
asfalto con SBS
Producción de
emulsión con SBS
Producción de
emulsión con látex
Producción de la mezclas en frío.
Calculo del % de asfalto mediante
Marshall
Curado de los
especímenes por
60 días
Modulo resiliente
a 25° C
MATERIALES Y MÉTODOS
Calidad de materiales
Distribución granulométrica del agregado
Malla que
pasa (mm)
25
12.5
4.75
0.425
Malla que
retiene
(mm)
12.5
4.75
0.425
Retenido (%)
Características del asfalto virgen
20
19
40
21
Característica
Viscosidad Brookfield a 135° C
Penetración a 25° C
PG
Características del agregado pétreo
Característica
Desgaste de los Ángeles (%)
Intemperismo acelerado (%)
Partículas alargadas (%)
Partículas lajeadas (%)
Equivalente de arena (%)
Método
ASTM C131
AASTHO T 104
ASTM D4791
ASTM D4791
ASTM D2419
Valor
20.5
2.4
12
8
87
Valor
580 cP
60 dmm
70-16
MATERIALES Y MÉTODOS
Producción de emulsión modificada con
SBS
Producción del asfalto modificado
SSBR
SB
SBS
(SB)n-SBR
3% Polímero
Producción de la emulsión modificada con SBS
AGUA
ajustar a 35%
EMULSIFICANTE
AMINA 0.25%
FLUXANTES
ACIDO
CLORHIDRICO
ASFALTO
MODIFICADO
65%
T 140ºC
EMULSION
ASFALTICA
JABON
pH=2.0
MOLINO COLOIDAL
MATERIALES Y MÉTODOS
Producción de emulsión modificada con
látex
Producción de la emulsión modificada con látex
AGUA
ajustar a 35%
Látex al 3%
sólidos
EMULSIFICANTE
AMINA 0.25%
ACIDO
CLORHIDRICO
ASFALTO
EMULSION
ASFALTICA
JABON
pH=2.0
MOLINO COLOIDAL
RESULTADOS
Características de las emulsiones
modificadas con polímero
Característica
Contenido de cemento asfáltico
Viscosidad Saybolt Furol a 25°C
Asentamiento en 5 días
Retenido en malla 20 en la prueba del
tamiz
Carga de la partícula
pH (ASTM D1293)
Del residuo de la destilación
Penetración a 25°C, 100 g y 5s
Solubilidad
Rec. elástica por ductilómetro a 25°C
Valores
65 %
20 s
2.1 %
0.02 %
Positiva
3.8
130 dmm
98.3 %
45 %
RESULTADOS
Propiedades reológicas del asfalto residual
de las emulsiones
PROPIEDAD
Reología al asfalto antes de RTFO
Grado de desempeño del asfalto residual
Módulo de corte dinámico (G*/sen δ) a 76 °C, kPa
Temperatura máxima de falla reológica, °C
Reología al asfalto después de PAV
G* seno δ a 19 °C, kPa
G* seno δ a 22°C, kPa
Análisis de BBR al asfalto después de RTFO y PAV
Evaluación en BBR parámetro “S” a -12°C, MPa
Evaluación en BBR parámetro “m” a -12°C
SIN
MOD
SSBR
LÁTEX
SB
SBS
(SB)n-SBR
70-16
0.788
70.5
70-22
0.980
75.5
70-22
0.897
73.3
76-22
1.23
77.2
76-22
1.43
79.2
76-22
1.39
78.8
4810
3360
5350
4840
6320
5710
5850
4410
5570
4420
5490
4571
114.0
0.291
104.0
0.322
135.0
0.302
86.7
0.350
86.0
0.343
94.4
0.332
 El grado de desempeño del asfalto residual de las
emulsiones modificadas es mayor que el de la emulsión
no modificada
 La temperatura de falla está relacionada con el tipo de
polímero modificador utilizado.
RESULTADOS
Determinación del contenido de asfalto de
las mezclas asfálticas en frío

Compactación de especímenes: 50 Golpes por cara.

Mediante el espécimen control se determinó el contenido de asfalto
en la mezcla de 5.2%.

El nivel de transito fue determinado mediante los criterios del
Asphalt Institute publicados en 1992.
Control
SSBR
Látex
SB
SBS
SBS/SSBR
Estabilidad Flujo (102 in)
Marshall (lbf)
830
12
1150
14
1030
14
1290
15
1410
16
1388
15
Vacios (%)
Tipo de tráfico
9.14
9.0
9.12
9.08
9.1
9.11
Bajo
Bajo
Bajo
Medio
Medio
Medio
RESULTADOS
Determinación del módulo resiliente
 El Mr fue seleccionado debido a la relación estrecha que
tiene con la falla por fatiga de las mezclas.
 Y a su vez, la falla por fatiga se encuentra relacionada en
un 60% con las propiedades elásticas del asfalto.
SHRP (1994)
RESULTADOS
Determinación del tiempo de curado

Basados el aumento de estabilidad por la pérdida de humedad, se
determinó el tiempo de curado cuando los especímenes dejaban
de perder humedad cuando se mantuvieron expuestos al aire del
ambiente

Temperatura ambiental de 35° C en promedio y humedad relativa
de 70%.
RESULTADOS
Determinación del módulo resiliente
 Se realizó de acuerdo al método ASTM D4123 el cual es
usado para evaluar las propiedades elásticas de la
mezcla.
 Los resultados presentados corresponden al promedio
obtenido a 100 ciclos done los coeficientes de variación
fueron menores al 10%.
 La frecuencia de la carga fue de 2 Hz aplicada durante
40 ms y 0.12 s de recuperación.
 La temperatura de medición única a 25° C.
RESULTADOS
Modulo resiliente de las mezclas asfálticas
PROPIEDAD
Grado de desempeño del asfalto residual
Temperatura máxima de falla reológica, °C
Modulo Resiliente
Peso molecular (%)
SIN
MOD
70-16
70.5
2290
0
SSBR
LÁTEX
SB
SBS
76-22 70-22 76-22 76-22
76.5 73.3 77.2 79.2
3520 2800 4045 5230
100
90
110 150
(SB)n-SBR
76-22
78.8
5190
130
CONCLUSIONES
 El estudio reológico de los residuos asfálticos reveló que
el método de modificación y el tipo de polímero juegan un
rol importante en las características del asfalto residual.
 Existe una relación entre las propiedades reológicas del
asfalto residual y el desempeño de las mezcla en frío.
 Las emulsiones modificadas fabricadas a partir de
asfaltos
previamente
modificados,
aseguran
la
homogeneidad del residuo asfáltico, y esto se ve
reflejado en el desempeño tanto del residuo asfáltico
como en el desempeño mecánico de la mezcla asfáltica.
CONCLUSIONES
 Los residuos asfálticos de las emulsiones modificadas
con SB, SBS y (SB)n-SBR aumentaron el grado de
desempeño del asfalto, pasando de PG 70-16 a PG7622.
 Existe una relación entre el modulo de corte dinámico del
asfalto residual y las propiedades mecánicas de la
mezcla en frío.
 En este estudio se observó que las emulsiones
modificadas ofrecen mayor resistencia a la falla por fatiga
que las emulsiones no modificadas o las modificadas con
Látex, siendo las modificadas con SBS y con (SB)n-SBR
las que ofrecen mejor desempeño.
CONCLUSIONES
 La estabilidad Marshall indica que las mezclas a partir de
emulsiones modificadas con SB, SBS y (SB)n-SBR
pueden ser utilizadas en pavimentos con nivel medio de
tránsito mientras que las modificadas con SBR, Látex y
las no modificadas, solo pueden ser empleadas en
pavimentos de niveles bajos de tránsito.
 En EEUU se ha estado realizando trabajos de
investigación en torno a las propiedades reológicas del
residuo asfáltico y del como éste se encuentra
relacionado con el desempeño de la emulsión en la
aplicación.
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN