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BASES FUNDAMENTALES DE USO DE ASFALTO MODIFICADO EN PAVIMENTOS USANDO ELASTOMEROS DE ESTIRENO-BUTADIENO.
Dr. Gabriel Hernández Zamora
AGENDA.
• Introducción.
• Normatividad dirigida a evitar formación de roderas y grietas.
• Recuperación elástica.
• Tecnología HiMA (asfalto de alto módulo) como tendenciatecnológica en pavimentos.
• Conclusiones.
AGENDA.
• Introducción.
• Normatividad dirigida a evitar formación de roderas y grietas.
• Recuperación elástica.
• Tecnología HiMA (asfalto de alto módulo) como tendenciatecnológica en pavimentos.
• Conclusiones.
Introducción: Bases de uso de asfalto en pavimentos.
Durante varios años el diseño de pavimentos asfalticos ha intentadocopiar las propiedades de los pavimentos rígidos.
Introducción: Bases de uso de asfalto en pavimentos.
La tecnología de asfaltos modificados con elastómeros de SBSpermite que la amplitud de la deformación disminuya, y este hechoa permitido nuevas tecnologías de diseño de pavimentos.
Introducción: Bases de uso de asfalto en pavimentos.Parece increíble que la pequeña fracción del asfalto que seencuentra en el pavimento haga una diferencia tan grande cuandose modifica.
Introducción: Bases de uso de asfalto en pavimentos.
Los asfaltos hanvenido cambiandodrásticamente encomposición cadavez mas son masrígidos y tambiénofrecen mayordificultad parapoder mejorarlospor modificaciónde polímeros.
Introducción: Bases de uso de asfalto en pavimentos.La composición del asfalto es crítica para sus diferentes aplicaciones.
AGENDA.
• Introducción.
• Normatividad dirigida a evitar formación de roderas ygrietas.
• Recuperación elástica.
• Tecnología HiMA (asfalto de alto módulo) como tendenciatecnológica en pavimentos.
• Conclusiones.
¿Como controlar y predecir el desempeño de un asfalto modificado?.
Algunas normas buscan controlar la calidad del ligante asfaltico y predecir su desempeño.
La normativa de grados PG(SUPERPAVE) esta dirigida acontrolar ligantes asfálticosque ofrezcan resistenciadentro del rango detemperaturas de uso enpavimentos, prediceformación de roderas yagrietamiento por crackingtérmico.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Horno de envejecimiento RTFO (ASTM D2872)
Simula el envejecimiento del
material por efecto de oxidación
y pérdida de compuestos
ligeros (simula aplicación
durante elaboración de mezcla
en caliente).
Permite evaluar la cantidad
de volátiles perdidos en el
proceso oxidativo.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Normativa SUPERPAVE: SUperior PERformance PAVEment.
Horno de envejecimiento PAV (ASTM D6521)
Simula el envejecimiento del material
por efecto de oxidación durante la
etapa de servicio del pavimento y
con ello ayuda a predecir la
durabilidad del ligante asfáltico.
Permite obtener un material
envejecido que se utilizará para
evaluar las propiedades a bajas
temperaturas del ligante.
Nuestra norma N-CMT-4-05-002/06 sobre característica de los materialesasfálticos modificados solo considera la Reología en estado envejecido por RTFO.
Es importante medir el módulo de corte reológico tanto en estadoenvejecido como en estado original para asegurar una buenaresistencia a la formación de roderas y no limitar la temperatura a76°C. Por otro lado también medir las propiedades en estadoenvejecido por PAV para asegurar resistencia del ligante a laformación de grietas y durabilidad
PG 76-22
PG 76+
Grado PG completo
Grado que solo asegura unendurecimiento del asfalto sinresistencia al cracking térmico
El incremento del módulo de corte reológico (G*/seno d), se puede conseguir de diferentes maneras, en este ejemplo con asfalto extraído de RAP.
Sin embargo, el endurecer el asfalto no garantiza resistencia al agrietamiento por cracking térmico, fatiga y particularmente durabilidad. Es ahí donde los polímeros SBS ofrecen ventajas.
¿Cuál es la importancia del grado PG negativo?
1. Mantenimiento de sus propiedades elásticas a la temperatura ambiental
más baja para la que es diseñado.
2. Resistencia a la aparición de grietas asociadas a fatiga por gradientes
térmicos. Es decir, en lugares donde puede haber variaciones de
temperatura grandes (más de 10°C) durante el día y la noche (lugares
desérticos, climas de altura o montaña, etc.).
3. Durabilidad del asfalto manteniendo sus
propiedades adhesivas, evitando el
desgranamiento del agregado pétreo.
La norma N.CMT.4.05.004/008 Calidad de
materiales asfálticos grado PG, establece
para los diseños de pavimentos de la
república mexicana grado PG negativo de -
22°C.
El hecho de asegurar el
módulo de corte reológico
independientemente de si
se midió o no en estado
original no garantiza que
el ligante endurecido
ofrezca propiedades en
mezcla en caliente
optimas.
Mezclas elaborada en
cmpactador giratorio.
5.5% ligante asfáltico
Agregado calizo con
granulometría SUPERPAVE
AGENDA.
• Introducción.
• Normatividad dirigida a evitar formación de roderas y grietas.
• Recuperación elástica.
• Tecnología HiMA (asfalto de alto módulo) como tendenciatecnológica en pavimentos.
• Conclusiones.
En los últimos años se ha visto que
no solo la rigidez del pavimento y
resistencia a la susceptibilidad
térmica son los únicos factores a
considerar.
Como estamos en la era de en que
los superhéroes están de moda, la
sinergia de propiedades (como los
4 fantásticos) generan una
combinación poderosa. Así en los
pavimentos la recuperación elástica
se combina con las propiedades
antes comentadas para dar un
factor adicional en la durabilidad
del pavimento
Cuando deformamos unpavimento no lo hacemos en unsolo sentido.
Cuando deformamos unpavimento no lo hacemos en unsolo sentido.
En México la RET para AMP se pide 35% para asfaltos del tipo I, en otros paísescomo Brasil y Centroamérica esta propiedad es mayor a 70%. Una opción demayor reto sería medirla a temperaturas menores del orden de 10°C paragarantizar que la elasticidad del pavimento se mantiene.
Condiciones para determinar la recuperación elástica por esfuerzo de corte con carga repetida (MSCR de acuerdo a AASHTO M332).
Límites recuperación elástica medida por esfuerzo de corte con carga repetida.
Resultados de MSCR para diferentes ligantes asfálticos.
AGENDA.
• Introducción.
• Normatividad dirigida a evitar formación de roderas y grietas.
• Recuperación elástica.
• Tecnología HiMA (asfalto de alto módulo) como tendenciatecnológica en pavimentos.
• Conclusiones.
La recuperación elástica del asfalto ha llevado a la búsqueda de tecnologías defrontera como la llamada HiMA (High Modullus Asphalt o Asfalto de AltoMódulo).
La tecnología HiMA hace uso de polímeros SBS que permitan nivelesextremadamente altos de recuperación elástica en el ligante asfálticos.
Los elastómeros tipo SBS usados en tecnología HiMA tienen una estructuraparticular que permite manejar viscosidades del asfalto accesibles a serprocesados y bombeados.
AGENDA.
• Introducción.
• Normatividad dirigida a evitar formación de roderas y grietas.
• Recuperación elástica.
• Tecnología HiMA (asfalto de alto módulo) como tendenciatecnológica en pavimentos.
• Conclusiones.
Este trabajo propone hacer una reflexión y propuesta al uso del módulo decorte reológico en la normativa mexicana no solo en el estado envejecido porRTFO, sino también en el estado original no envejecido del asfalto, con objetode limitar el uso de aditivos que solo endurecen el asfalto pero que no ofrecenrecobro elástico.
También se resalta la importancia del grado PG negativo como lo pide lanorma N.CMT.4.05.004/008 ya que este no solo esta asociado a la resistencia atemperatura fría sino a otros dos conceptos importantes:
Resistencia a fatiga dinámica en climas donde puede haber variación de10°C en un día (por ejemplo en meses frío de invierno).
Durabilidad del asfalto para mantener sus propiedades adhesivas (mayorresistencia al envejecimiento con el tiempo).
CONCLUSIONES.
La propiedad de recuperación elástica ha cobrado mucha importancia en launión americana y Europa, medida a través del método de esfuerzo de cortecon carga repetida de acuerdo a AASHTO M332. Este método restringe el usode asfaltos demasiados rígidos o demasiado blandos que no ofrezcanadecuados niveles de recobro elástico, simulando el efecto de circulación condiferentes niveles de tránsito (ligero, mediano, pesado y extremadamentepesado).
Sin embargo, una mala práctica es que habiendo mejorado la resistencia a larodera así como a la formación de grietas y adecuados niveles de recuperaciónelástica se reduzca el espesor de la carpeta. Esto representa un ahorro para elconstructor, pero no para el usuario que sufrirá de los trastornos cuando seinterrumpen las vías por mantenimiento. Es precisamente en la reducción delmantenimiento donde esta el ahorro para todos.
CONCLUSIONES.
E iniciemos la era de innovación en pavimentos como la alternativa demaximizar la propiedad de recuperación elástica, que ha permitido generartecnologías como HiMA, permitiendo competir a la tecnología de pavimentosasfálticos con pavimentos de concreto, ofreciendo similar resistenciaestructural pero con menor espesor de carpeta resultado en una tecnologíacompetitiva en costo y mantenimiento.
CONCLUSIONES.
Procuremos evitar lasmalas prácticas……
Dr. Gabriel Hernández Zamora
Grupo Dynasol http://dynasolgroup.com