asfalto modificado

7/22/2019 ASFALTO MODIFICADO

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ESCUELA

ASF

CURSO

PROFESOR

ALUMNOS

ROFESIONAL DE INGENIERI

ALTOS MODIFICADOS

: DISEO MODERNO DE P

: Ing. Javier Mendoza

: Zamora Arteaga, Jos Enri

Ciclo IX - Turno Noche

achacamac, Setiembre 2013

CIVIL

VIMENTOS

que


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INTRODUCCION

Con el aumento poblacional, los factores de trfico han tenido algunos cambios:

Cargas ms pesadas,

Ms altos volmenes de trnsito y

Ms altas presiones de inflado en las llantas

Todo esto provoca que, en algunos casos, las propiedades de los asfaltos

convencionales resulten insuficientes. Por ejemplo, con los asfaltos convencionales, aun

con los grados ms duros, no es posible eliminar el problema de las deformaciones

producidas por el transito canalizado (ahuellamiento), especialmente cuando se deben

afrontar condiciones de alta temperatura. Adems, con la simple adopcin de asfaltos

ms duros se corre el riesgo de fisuraciones por efectos trmicos cuando las

temperaturas son muy bajas.

Altos costos en la construccin de pavimentos han creado la tendencia de reducir los

espesores de las carpetas asflticas, reduciendo tambin la vida de servicio; esto se

puede evitar usando las tcnicas adecuadas.

Ante las situaciones mencionadas, adems de apelar a nuevas tecnologas constructivas

y del resto de los materiales (ridos), una solucin evidente fue mejorar algunas

caractersticas de los asfaltos para lograr un mejor comportamiento de los pavimentos.

Ello dio origen a nuevos asfaltos que genricamente fueron denominados "Asfaltos

Modificados".

La modificacin de asfalto es una nueva tcnica utilizada para el aprovechamiento

efectivo de asfaltos en la pavimentacin de vas. Esta tcnica consiste en la adicin de

polmeros a los asfaltos convencionales con el fin de mejorar sus caractersticas

mecnicas, es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatolgicos y del

trnsito (peso vehicular).

Los objetivos que se persiguen con la modificacin de los asfaltos con polmeros, es

contar con ligantes ms viscosos a temperaturas elevadas para reducir las

deformaciones permanentes (ahuellamiento), de las mezclas que componen las capas derodamiento, aumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto

trmico a bajas temperaturas y por fatiga, aumentando su elasticidad. Finalmente contar

con un ligante de mejores caractersticas adhesivas.


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TIPOS DE FALLAS MS COMUNES EN PAVIMENTOS ASFALTICOS

Deformacin permanenteSe produce en el pavimento de concreto asflticocuando se acumula deformacin

plstica conaplicacin repetida decargas a altastemperaturas ( 4065 C ), es favorecida

porcargas altas y a velocidad lenta, situaciones quese presentan en : Climas calientes

Zonas de trnsito pesado

Zonas de estacionamiento

FatigaCuando existe un sobreuso en la vida de servicio delpavimento de concreto asfltico se

produce la FatigaPermanente ocasionada por aplicacin continua decargas por largos

periodos o cargas aplicadasrpidamente (frecuencias altas).

Carga = Compresin

Descarga = Retorno a la posicin original

Si el asfalto no tiene la flexibilidad suficiente pararegresar a su posicin original, el

fenmeno anteriorocasiona fracturas permanentes.

Los pavimentos actuales fallan por: Altas presiones de inflado de llantas.

Alto contenido de asfalto.

Baja calidad de ligante.

Bajo contenido de ligante asfltico.

Uso de grandes proporciones de agregados alargadosy redondos.

Sensibilidad del ptreo a la humedad.

Endurecimiento del ligante.

Pobre capacidad de carga de las bases de soporte. Exceso de las cargas y volmenes de trnsito sobre loscriterios de diseo.

COMPOSICION DEL ASFALTO


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Asfaltenos Los asfaltenos son molculas grandes, inertes,tienen valor como componentes de

asfalto ycomo combustibles.

Los asfaltenos no son solubles en los aceites perolas resinas los mantiene en

suspensin formandoun sistema coloidal.

Su contenido se asocia a la dureza que presentaun asfalto.

Maltenos Su contenido se asocia a las propiedades mecnicasmostradas por el asfalto.

Su naturaleza qumica mantiene a los maltenos ensolucin coloidal.

El contenido de aromticos influye en la facilidad que tiene un asfalto para admitir

polmeros modificadores.

Se dice que los maltenos son los que controlan la calidad del asfalto.

PROPIEDADES IDEALES DEL ASFALTO

El asfalto ideal mantiene propiedades balanceadas en diferentes temperaturas:

Rigidez a temperaturas altas para resistir la deformacin.

Flexibilidad a temperaturas bajas para resistir el agrietamiento trmico.

Fluido en fluctuaciones de temperatura para resistir grietas por fatiga.

Mantiene cohesin y adherencia para resistir la perdida de ridos.

Resiste el envejecimiento por oxidacin

OBJETIVOS DE LA MODIFICACION

Disminuir la susceptibilidad trmica. Menor fragilidad de la mezcla con el fro, mayor

cohesin y menor deformacin plstica en tiempos de calor.

Disminuir la susceptibilidad a los tiempos de aplicacin de las cargas.

Aumentar la resistencia a las deformaciones permanentes y a la rotura en un rango

ms amplio de temperaturas, tensiones y tiempos de carga.

Mejorar la adherencia agregado-asfalto.

SELECCIN DEL MODIFICADOR ADECUADO

Para esto necesitamos examinar las necesidades del proyecto y hacernos las siguientes

preguntas:

1. Cules son las mejoras deseadas?

2. Cules son las condiciones climticas?

3. Cules son las condiciones de trnsito?

4. Cules son los materiales disponibles?

5. Qu ventajas presenta el modificador?

6. Cul ser el impacto econmico?

1. Cules son las mejoras deseadas?

Se debe de analizar cules son las particularidades del proyecto para saber qu es lo que

se necesita del asfalto.El proyecto es calle urbana, carretera o camino rural?


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Tiene muchas pendientes o es plano?

Est ubicado en altura o a nivel del mar?

Qu tipo de suelo tengo?

Qu tipo de estructura tengo?, etc.

2. Cules son las condiciones climticas?Si las temperaturas son muy altas, es posible que el asfalto llegue a su temperatura de

fluencia, dando lugar a ahuellamientos.

Si las temperaturas son bajas, el asfalto se vuelve rgido y quebradizo, dando lugar a

agrietamientos.

3. Cules son las condiciones de trnsito?

Es necesario conocer el volumen y el peso del trfico que pasara por la va. Pero no solo

eso es importante, pues el comportamiento del trfico tiene mucho peso. No se comporta

igual el trfico en zonas urbanas que en carreteras.

4. Cules son los materiales disponibles?

Qu tanta ayuda sea necesaria depende grandemente de los materiales que tengamosdisponibles.

Es el agregado lo suficientemente duro para soportar las cargas del trfico? Est bien

triturado?

Cul es el punto de ablandamiento del asfalto? Es dctil? Es compatible con el

agregado?

5. Qu ventajas presenta el modificador?

Los modificadores hacen ms de una cosa a la vez, pues pueden presentar dos o tres

beneficios simultneos: mejorar la dureza del asfalto, mejorar la adherencia, alargar

tiempo de vida til, etc.

6. Cul ser el impacto econmico?

Cunto ms es la inversin inicial?

Es mayor el costo de construccin?

Mejora los costos del ciclo de vida?

Amerita este proyecto en particular el uso de asfaltos modificados?


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TIPOS DE MODIFICADORES

Existen una gran variedad de modificadores de asfalto, como son:

Rellenos minerales

Hule reciclado

Promotores deadherencia

Oxidantes

Antioxidantes

Fibras

Polmeros

Los modificadores por excelencia son lospolmeros. Existe un sinfn de tipos depolmeros.

Debe tenerse en cuenta que ningn modificador, sea polmero ono, puede ofrecer todas

las bondadesdeseadas bajo todas las circunstancias.

QUE ES UN POLIMERO?

Una larga cadena compuesta de muchas molculasmenores (monmeros). Ejemplo: una

molcula de hulenatural est compuesta por el monmero [C5H8] eslabonado hasta

10,000 veces

Las propiedades del polmero se determinan por lasecuencia y estructura qumica de los

monmeros.

POLIMEROS USADOS CON MAYOR FRECUENCIA

1. Plastmeros:Plsticos

Forman redes tridimensionales que dan rigidez rpida (pero no flexibilidad) al asfalto.

Al estirarlos y sobrepasar su tensin de fluencia, no vuelven a su longitud original.

Tienen deformaciones pseudoplasticas con poca elasticidad.

Dentro de estos tenemos:

EVA: etileno-acetato de vinilo.

EMA: Etileno-acrilato de metilo

PE: (polietileno) tiene buena resistencia a la traccin y buena resistencia trmica,

como tambin buen comportamiento a bajas temperaturas.

PP: (Polipropileno).

Poliestireno: no son casi usados.

EVA EMA Polietileno


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Polipropileno Poliestireno

2. Elastmeros:Hules Pueden ser estirados, pero aumentan la resistencia al ser estirados.

Recuperan su forma al soltarse.

Hacen los pavimentos ms flexibles.

Dentro de estos tenemos:

Natural: caucho natural, celulosa, glucosa, sacarosa, ceras y arcillas son ejemplos

de polmeros orgnicos e inorgnicos naturales

SBS:(estireno-butadieno-estireno) o caucho termoplstico. Este es el ms utilizado

de los polmeros para la modificacin de los asfaltos, ya que este es el que mejor

comportamiento tiene durante la vida til de la mezcla asfltica.

SBR: Cauchos sintticos del 25% de Estireno y 75% de butadieno; para mejorar su

adhesividad se le incorpora cido acrlico

EPDM: (polipropileno atctico) es muy flexible y resistente al calor y a los agentes

qumicos.

Caucho natural SBS SBR

EPMD


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COMO SE MODIFICA CON POLIMEROS?

El modificador se puede incorporar en:

El asfalto en caliente

La Emulsin asfltica

POLIMEROS UTILIZADOS COMO MODIFICADORES DE ASFALTO (ASTM)

Segn los polmeros usados tenemos los siguientes tipos de asfaltos:

ASFALTO TIPO IMejoras. El comportamiento de mezclas asflticas tanto en altas como en bajastemperaturas

Fabricado. Con base en bloques de estireno, en polmeros elastomricos radiales deltipo bibloque o tribloque; mediante configuraciones como Estireno-Butadieno-Estireno

(SBS) o Estireno-Butadieno (SB).

Uso. En mezclas asflticas para carpetas delgadas y carpetas estructurales depavimentos con elevados ndices de trnsito y de vehculos pesados, en climas fros yclidos, as como para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.

ASFALTO TIPO IIMejoras.El comportamiento de mezclas asflticas a bajas temperaturas.Fabricado. Con base en polmeros elastomricos lineales, mediante una configuracinde caucho de Estireno, Butadieno-Ltex o Neopreno-Ltex.

Uso.Todo tipo de mezclas asflticas para pavimentos en los que se requiera mejorar sucomportamiento de servicio, en climas fros y templados, as como para elaborar

emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.

ASFALTO TIPO IIIMejoras. La resistencia a las roderas de las mezclas asflticas, disminuye lasusceptibilidad del cemento asfltico a la temperatura y mejora su comportamiento a altas

temperaturas.

Fabricado. Es fabricado con base en un polmero de tipo elastmero, medianteconfiguraciones como Etil-Vinil-Acetato (EVA) o polietileno de alta o baja densidad, entre

otras.

Uso.Climas calientes, en mezclas asflticas para carpetas estructurales de pavimentoscon elevados ndices de trnsito, as como para elaborar emulsiones que se utilicen en

tratamientos superficiales.


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IMPACTO FISICO DE LA MODIFICACION

Todos los polmeros aumentan la rigidez en altas temperaturas, ayudan contra la

deformacin en zonas clidas y con transito pesado, ms no con el ahuellamiento.

Tambin aumenta la viscosidad, disminuye la penetracin, aumenta la ductilidad y sube

el punto de ablandamiento.No obstante, el uso de elastmeros tiene beneficios adicionales debido a que le confiere

recuperacin elstica al asfalto.

Los beneficios adicionales de los elastmeros son:

Combate el ahuellamiento.

Combate la formacin de fisuras y grietas

Combate los efectos de los cambios de temperatura diarios.

Combate los efectos de altas y bajas temperaturas.

Mayor cohesin y resistencia interna.

Efecto del Asfalto modificado con polmeros sobre la rigidez y la temperatura.

El efecto principal de aadir polmeros a los asfaltos es el cambio en la relacin

viscosidad-temperatura (sobre todo en el rango de temperaturas de servicio de las

mezclas asflticas) permitiendo mejorar de esta manera el comportamiento del asfalto

tanto a bajas como a altas temperaturas.

Relacin Tensin/Fatiga entre asfaltos convencionales y modificados.


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RECOMENDACIONES AL MODIFICAR CON POLIMEROS

CompatibilidadAsfalto y modificador deben de coexistir como sistema para que combinados se

comporte de acuerdo a lo planeado.

Estabilidad en AlmacenajeUn sistema en donde ninguno de los componentes pierda su funcin durante el

almacenaje. No deben separarse.

Los polmeros compatibles producen rpidamente un asfalto estable, usando tcnicas

convencionales de preparacin. Estos sistemas convencionales de preparacin de

asfaltos modificados con polmeros son grandes recipientes de mezclado con paletas

agitadoras a velocidades lentas, o recipientes especiales que favorecen la recirculacin

con agitadores mecnicos de corte de gran velocidad. El polmero puede venir en polvo,

en forma de pequeas bolitas (pellets) o en grandes panes. La temperatura de mezcladodepende del tipo de polmero utilizado.

En la actualidad muchos fabricantes de asfaltos, han instalados equipos especializados

para la preparacin de A.M.P., estas centrales producen asfaltos modificados con

polmeros que alcanzan altas prestaciones.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE POLMEROS EN LOS ASFALTOS

Para entender las ventajas de los asfaltos modificados es necesario conocer antes las

diferencias entre los asfaltos convencionales y asfaltos modificados con polmeros.A continuacin se presenta grficamente las diferencias ms notables entre ambos

asfaltos:

En esta imagen se muestra una grfica de los asfaltos modificados con polmeros,

involucrando todos los diferentes tipos de polmeros que se manejan en el mercado, ya

que determinar cada uno de ellos requerira hacer una grfica por cada polmero. Los

porcentajes fueron determinados con respecto al consumo del asfalto convencional con

respecto al asfalto modificado con polmeros, y por las caractersticas que le distinguen a

cada uno de estos asfaltos.


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Los asfaltos modificados con polmeros elevan la vida til de un pavimento de dos a tres

veces con un costo adicional de hasta un 30% sobre la mezcla asfltica. Esta plenamente

probado que los asfaltos convencionales poseen propiedades satisfactorias tanto

mecnicas como de adhesin en una amplia gama de aplicaciones y bajo distintas

condiciones climticas y de transito. Sin embargo, el creciente incremento de volumen del

trnsito y la magnitud de las cargas, y la necesidad de optimizar las inversiones, provocaque, en algunos casos, las propiedades de los asfaltos convencionales resulten

insuficientes.

Ventajas del uso de polmeros en el asfalto.Mecnicas.

Disminuyen la susceptibilidad a los tiempos de aplicacin de carga.

Aumentan la resistencia a la deformacin permanente y a la rotura en un rango ms

amplio de temperaturas, tensiones y tiempo de carga.

Tienen una elevada resistencia mecnica, gran resistencia a la traccin, buen poder

humectante y adhesin los agregados. Los asfaltos modificados con ltex, hule natural, SBS y SBR son ms duros pero

siguen siendo elsticos lo que evita la formacin de roderas y agrietamiento de los

mismos.

El polmero elastmero se comprime al aplicar un esfuerzo, pero recobran su forma

original al ser retirado.

Se obtienen mezclas ms flexibles a bajas temperaturas de servicio reduciendo el

fisuramiento.

Disminuye la exudacin del asfalto: por la mayor viscosidad de la mezcla, su menor

tendencia a fluir y su mayor elasticidad.

Mayor elasticidad: debido a los polmeros de cadenas largas. Mayor adherencia: debido a los polmeros de cadenas cortas.

Mayor cohesin: el polmero refuerza la cohesin de la mezcla.

Mejor trabajabilidad y compactacin: por la accin lubricante del polmero o de los

aditivos incorporados para el mezclado.

Mejor impermeabilizacin: en los sellados bituminosos, pues absorbe mejor los

esfuerzos tangenciales, evitando la propagacin de las fisuras.

Mayor resistencia al derrame de combustibles.

Disminuye el nivel de ruidos: sobre todo en mezclas abiertas.

No requieren equipos especiales.

Trmicas.

Disminuyen la susceptibilidad trmica.

Disminuyen la fragilidad en climas y aumentan la cohesin en tiempos de calor.

Vara su comportamiento de acuerdo a la temperatura en que se encuentren.

Los elastmeros son deformables a temperatura ambiente.

Econmicas.

El costo, depende bsicamente de su proceso de polimerizacin y la disponibilidad

de los monmeros.

Fcilmente disponible en el mercado.

Tiempo de vida.

Los asfaltos modificados con elastmeros se deteriora por la trituracin o abrasin

del agregado antes que por la falla del ligante (asfalto).

El polmero elastmero proporciona una excelente resistencia al envejecimiento.


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Mejora la vida til de las mezclas: menos trabajos de conservacin.

La rigidez de los asfaltos compuestos de ltex, hule natural, SBS y SBR ayudan a

soportar los largos tiempos de carga sin deformaciones.

Fsicas.

Mejorar la adherencia a los agregados.

Mejoran el comportamiento tanto a bajas como a altas temperaturas; dado que el

efecto principal de aadir polmeros a los asfaltos es el cambio en la relacin

viscosidad temperatura.

Mayor intervalo de plasticidad.

Mayor cohesin

Mayor resistencia a la accin del agua.

El modificar un asfalto con un polmero compatible produce rpidamente un asfalto

estable usando tcnicas convencionales de preparacin.

El asfalto modificado con polmero Stylink no requiere de agitacin constante ni ser

mantenido a altas temperaturas. Las propiedades del producto no se ven afectadas

si se mantiene almacenado a temperatura ambiente por periodos prolongados. Permiten mayor espesor de la pelcula de asfalto sobre el agregado.

Ecolgicas.

La mayora de los polmeros estn basados en un esqueleto de carbono, por lo que

son materiales orgnicos.

Desventajas del uso de polmeros en el asfalto. Alto costo del polmero.

Dificultades del mezclado: no todos los polmeros son compatibles con el asfalto

base (existen aditivos correctores).

Deben extremarse los cuidados en el momento de la elaboracin de la mezcla. Los agregados no deben estar hmedos ni sucios.

La temperatura mnima de distribucin es de 145C por su rpido endurecimiento.

COSTO-BENEFICIO DEL CICLO DE VIDA DE UN PAVIMENTO.


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CASO PRCTICO

A continuacin se presentan los resultados de laboratorio del uso de un asfalto

modificado del tipo III en centroamerica, el cual presenta un 3% de contenido del

polmero UP-70 y presenta las siguientes caractersticas:

Es el principal aliado para evitar el ahuellamiento ocasionado por fallas imputables a la

carpeta.

Altamente usado en pases clidos para evitar los desplazamientos de la mezcla en

edades tempranas.

Solucin ideal para reas con temperaturas superiores a los 30 grados centgrados.


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Finalmente se tienen las siguientes mejoras en la obra:

Resistencia a la prdida de agregados.

Mayor adherencia.

Mayor cohesin.

Mayor tenacidad.

Mayor flexibilidad.

Mayor traccin.

Mayor resistencia estructural

Resistencia al desgaste por rozamiento

Resistencia a la exudacin

Durabilidad


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USO DE ASFALTOS MODIFICADOS EN EL MUNDO

En el mercado mundial la demanda de pavimentos est distribuida de la siguiente

manera:

USO DE ASFALTOS MODIFICADOS EN PERU

En Per se vienen usando los polmeros en emulsiones asflticas desde 1993 y como

modificadores de asfalto desde el ao 2006.

Los asfaltos modificado ms usados en la actualidad son los del tipo I y II pues son los

que ms se amoldan a las condiciones climticas y geogrficas del pas.

La primera obra realizada con asfalto modificado en Per fue la siguiente:

Carretera puente Camiara - puente Montalvo - Moquegua

Longitud: 73.25 Km con Carpeta Asfltica en Caliente Micro pavimento en caliente con asfalto modificado con polmeros con un e=3.5 cm

(Previo tratamiento de fisuras y parchado) en una longitud de 39.805 Km de carretera.

Micro pavimento en caliente con asfaltado modificado con polmeros con un e= 3.5 cm

(Previo tratamiento de fisuras y colocacin de SAMI) en una longitud de 23.00 Km de

carretera.

Carpeta Asfltica en Caliente con Asfalto Modificado con Polmeros con un e=6.5 cm

(Previa colocacin de Base Granular e=5 cm a 25 cm) en una longitud de 10,450 Km.

Altura promedio: 700 m.s.n.m.

Empresa Ejecutora: NEPTUNO CONSTRUCTORA

Proveedora de asfalto modificado: Carlos Amoros Heck Contratistas Generales S.A.

Tipo de polmero usado: SBS asfalto tipo I


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CONCLUSIONES

El utilizar polmeros en los asfaltos ha cambiado las propiedades de la capa asfltica; lo

cual ha permitido aadir nuevas propiedades los asfaltos mejorando las caractersticas de

los mismos. Cada polmero aadir una propiedad diferente al asfalto de acuerdo a la

finalidad del pavimento ya que la eleccin del polmero depende de las circunstanciastales como trfico, temperatura, tipo de terreno, etc. Pero sin embargo ha demostrado

tener mejor rendimiento que los asfaltos comunes aunque su costo es ms elevado.

El uso de polmeros en mezclas modificadas no altera los procedimientos usados

normalmente en los trabajos de pavimentacin. As mismo ha demostrado beneficios en

pases de Europa y en Estados Unidos; a pesar del incremento en el costo inicial en los

cementos asfalticos.

asfalto modificado

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