Transcript 10 IAG82-01

MODIFICACIÓN DE
ASFALTOS COLOMBIANOS
CON CERAS NATURALES Y
SU EFECTO EN LAS
MEZCLAS
Oscar Javier Reyes Ortiz
Luis Guillermo Fuentes Pumarejo
Allex Eduardo Alvarez Lugo
La fabricación de mezclas asfálticas
en caliente necesita de temperaturas
o
o
altas (150 C-180 C), para evaporar el
agua del granular y crear una
viscosidad adecuada en el asfalto de
tal manera que sea suficientemente
manejable y fluido, lo cual conlleva a
un gran consumo de energía, que se
ve reflejado en el aumento de los
costos de fabricación, además de la
producción de un elevado porcentaje
de contaminantes a la atmosfera.
Comportamiento asfalto en
función de la temperatura
Viscosidad Ideal
170cS
T1
T2
Comportamiento de la viscosidad del Betún en función de la temperatura. (GIL REDONDO et al 2009)
ZEOLITAS
SHELL
WAM
FOAM
Clasificación de las ceras en parafínicas y no parafínicas. (ROWE, GAYLON, GERAL, D'ANGELOS,
ANDERSON, & MATTHEW, 2009)
OBJETIVO INVESTIGACIÓN
Establecer
el
comportamiento
mecánico y dinámico
de una
mezclas asfálticas del Instituto de
Desarrollo Urbano -IDU fabricada
con asfalto modificado con ceras
vegetales (Carnauba y soya)
.
METODOLOGÍA INVESTIGACIÓN
Granulometrías investigación
100
80
(%) Pasa
md12
md10
60
40
20
0
100
10
1
Tamaño (mm)
0.1
0.01
Agregados
ENSAYO
NORMA
RESULTADO
Absorción de los Agregados Gruesos
ASTM C 127
3.36%
Peso específico aparente de los
Agregados Gruesos
ASTM C 127
2.38
Absorción de los Agregados Finos
ASTM C 128
2.57%
Peso específico aparente Agregados
Finos
ASTM C 128
2.46
Abrasión Los Ángeles
ASTM C 535
25,6%
Asfaltos
ENSAYO
NORMA
RESULTADO
ASTM D 5-97
62 (1/10mm)
Ductilidad
ASTM D 113-99
115 cm
Viscosidad
ASTM D 2170-95
1500 poises
ASTM D 36-95
43oC
ASTM D 3143-98
220oC y 225oC
Penetración
Punto de ablandamiento
Punto de ignición y de llama
CERAS
CARACTERISTICA
RESULTADO
Punto de fusión de la cera de Carnauba
70 oC-90 oC
Punto de fusión de la cera de Soya
40 oC-60 oC
Cera de Carnauba
Cera de Soya
CARACTERIZACIÓN ASFALTO CON DSR
COMPORTAMIENTO ASFALTOS MODIFICADOS
500
Viscosidad (cst)
400
Virgen
Soya 1%
Soya 2%
Soya 5%
300
SOYA AL 2%
200
100
120
125
130
135
Temperatura ( C)
140
145
COMPORTAMIENTO ASFALTOS MODIFICADOS
500
Virgen
Carnauba 1%
Carnauba 2%
Carnauba 5%
Viscosidad (cst)
400
300
CARNAUBA AL 5%
200
100
120
125
130
135
Temperatura ( C)
140
145
Fabricación mezclas con asfalto modificado
110 – 130 y 150 °C
RTI SECO md10
2.00
La reducción de la temperatura no afecta
La RTI de la mezcla fabricada con Carnauba.
Además, tiene mayores valores
RTI (MPa)
1.50
1.00
LA RTI DEL ASFALTO VIRGEN ES SIMILAR
AL DE LA MEZCLA DE 110 GRADOS, PERO
MODIFICADA CON CARNAUVA
0.50
0.00
100
110
120
130
140
150
Temperatura ºC
VIRGEN
SOYA
CARNAUBA
160
RTI SECO md12
La reducción de la temperatura no afecta
La RTI de la mezcla fabricada con Carnauba.
Además, tiene mayores valores
2.00
RTI (MPa)
1.50
LA MEZCLA CON SOYA TIENE MEJORES
LA RTI DEL ASFALTO
ES SIMILAR
COMPORTAMIENTOS
A VIRGEN
LA TEMPERATURA
AL DE
MEZCLA
DE 110 GRADOS,
PERO
DE
110LA
Y ES
MUY SIMILAR
A LA VIRGEN
MODIFICADA CON CARNAUVA
1.00
0.50
0.00
100
110
120
130
140
Temperatura ºC
VIRGEN
SOYA
CARNAUBA
150
160
RTI HÚMEDO md10
En estado húmedo las mayores resistencias
Se presentan para la mezcla virgen.
2.00
RTI (MPa)
1.50
1.00
LA RTI HUMEDO DEL ASFALTO CON SOYA
PRESENTA EL PEOR COMPORTAMIENTO
0.50
0.00
100
110
120
130
140
150
Temperatura ºC
VIRGEN
SOYA
CARNAUBA
160
RTI HÚMEDO md12
La RTI de la mezcla fabricada con Carnauba
Es la mayor, sin importar temperatura.
2.00
RTI (MPa)
1.50
1.00
La soya tiene los valores inferiores a las temperaturas
Inferiores, sin embargo a la temp. 150 grados, tiene
Un incremento elevado
0.50
0.00
100
110
120
130
140
Temperatura ºC
VIRGEN
SOYA
CARNAUBA
150
160
RESISTENCIA CONSERVADA
160%
MEJOR COMPORTAMIENTO
CARNAUbA SIN IMPORTAR
TEMPERATURA
121%
Md10 virgen
125%
120%
99%
105%
103%
96%
96%
83%
89% 88%
96%
92% 90%
89%
78% 82%
80%
68%
66%
40%
0%
150
md12 Carnauva
130
md10 Carnauva
md12 Soya
110
md10 soya
md12 Virgen
md10 Virgen
Módulo Resiliente md10
15000
Mayores módulos
carnauba y soya
A 110 grados
Módulo Rigidez
(Mpa)
10000
Menor módulo
virgen A 150 grados
5000
0
0
5
10
15
20
Frecuencia (Hz)
VIRGEN-150°C
SOYA-110°C
CARNAUBA-110°C
CARNAUBA-130°C
SOYA-130°C
Módulo Resiliente md12
15000
Mayores módulos carnauba
Especialmente a 130 grados
Módulo Rigidez
(Mpa)
10000
Menor módulo
virgen A 150 grados
5000
0
0
5
10
15
Frecuencia (Hz)
VIRGEN-150°C
SOYA-110°C
CARNAUBA-110°C
CARNAUBA-130°C
SOYA-130°C
20
CONCLUSIONES
 Es viable modificar los asfaltos colombianos de penetración
60/70 y 80/100 con ceras vegetales y obtener reducción en su
viscosidad.
 Es
posible reducir la temperatura de fabricación y
compactación de mezclas asfálticas md10 y md12 del IDU al
modificar los asfaltos con ceras vegetales.
 La resistencia a la tracción indirecta en estado seco y húmedo
de las mezclas asfálticas estudiadas, se incrementa al
modificar los asfaltos con ceras vegetales.
 Los módulos resilientes de mezclas asfálticas fabricadas con
asfaltos modificados, se incrementan.
 Se puede reducir la temperatura de fabricación en 20 o 40°C
al adicionar ceras vegetales al asfalto, disminuyendo la
contaminación ambiental y el consumo de energía.
INVESTIGACIONES EN EJECUCIÓN
COMPORTAMIENTO A FATIGA
Y DEFORMACIÓN PLÁSTICA
INVESTIGACIONES EN EJECUCIÓN
MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
[email protected]
Campus Universidad Militar Nueva Granada
Bogotá - Colombia