Upload
agustin-lazarte
View
244
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
TECNOLOGIA Y USO DE ASFALTOS MODIFICADOS POR POLIMERO MODIFICADOS POR POLIMERO
SBS
ASFALTOS
TECNOLOGIA Y USO DE ASFALTOS MODIFICADOS POR POLIMERO MODIFICADOS POR POLIMERO
SBS
ASFALTOS
PROBLEMAS TIPICOS EN PAVIMENTOS
Alligator cracking Raveling Rutting
Shrinkage cracking PotholesTransverse cracking
Causas de Fallas en los Pavimentos
• Calidad de los materiales (Agregados y ligantes);• Limitaciones del Asfalto Convencional frente a condiciones
adversas de Transito y Clima (Grado de desempeño);• Proceso constructivo deficiente;• Proceso constructivo deficiente;• Sobrecargas de tránsito (Mayor a 8,2 tn);• Mayor presión de neumáticos• Gradientes térmicas elevadas• Humedad • Mantenimiento deficiente
Variaciones de clima.
¿ NECESIDAD DE MODIFICAR LAS PROPIEDADES DEL ASFALT O ?
EL ASFALTO VIRGEN ES UN MATERIAL MUY RIGIDO A TEMPERATURAS MENORES A 0 °C, ESTA RIGIDEZ LE HACE SER FRAGIL Y P OCO RESISTENTE A IMPACTOS Y DEFORMACIONES.
MATERIALES MODIFICADORES.
CARGAS Y RELLENOS.- Carbonatos, caolines, arcillas, ligninas, etc. Estos materiales dan rigidez al asfalto y resistencia a la deformación, pero hasta cierto límite, en climas fríos son malos.
PLASTOMEROS.- Son materiales plásticos que imparten resistencia a la flexión y deformación del pavimento, extienden la temperatura de desempeño a flexión y deformación del pavimento, extienden la temperatura de desempeño a PG 70 – 5. Funcionan mejor en climas calidos que fríos . Ejemplos, APP, EVA, EGA, etc.
ELASTOMEROS.- Materiales polímericos con propiedades visco-elásticas. Incrementan la temperatura de desempeño en PG 82-28. Funcionan en climas calidos y frios Ejemplos: SBS, SBR de bloque parcial y SEBS.
OTROS.- Materiales que aumentan la rigidez del asfalto buscando incrementar la tensión y el módulo, como las fibras (Nylon, acrílicas) ó se busca un beneficio de reciclado o ecológico (llantas).
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPATIBILIDAD DE MEZCLAS DE ASFALTOS CON POLIMEROS
- Naturaleza del polímero- Naturaleza del polímero- Naturaleza y grado del Asfalto- Proceso de Mezcla
- Tipos de equipos- Tiempo/ temperatura de mezcla
ALGUNOS POLIMEROS UTILIZADOS.
COMPOSICION DEL ASFALTO
COMPOSICION DE ASFALTOS UTILIZADOS.
MECANISMO DE MODIFICACIÓN.
Primera etapa. El polímero esta completamente encogido.
Fracción de estirenoFracción de estireno
Fracción de butadieno
MECANISMO DE MODIFICACIÓN.
Segunda etapa. El polímero comienza a desenredarse por absorción del aceite contenido en la parte de polibutadieno . del polímero.
Asfalto absorbiéndose.
Tercera etapa. El polímero se dispersa en el asfalt o.
MECANISMO DE MODIFICACIÓN.
polímero disperso en el asfalto.
MECANISMO DE MODIFICACIÓN.
matriz de polímero asfalto contenido en la matriz de polímero
MECANISMO DE MODIFICACIÓN.
Dominios de poliestirenoDominios de poliestireno
Polibutadieno SBS
SEGUIMIENTO DE DISPERSION DE POLIMEROS MEDIANTE MICROSCOPÍA DE FLUORESCENCIA.
Fase asfáltica(aumento de la cantidad de asfáltenos)
Fase polimérica(fase rica en asfáltenos)
Fase continuas entrelazadas
Se relaciona com propiedades viscoelásticas y de recuperación elástica.
REOLOGIA.
Módulo complejo (G*).- Es la resultante vectorial del módulo de almacenamiento ó elástico (G´) y el módulo viscoso o de pérdida (G´´).
REOLOGIA.
Deformación
REOLOGIA.
Principales ensayosPenetración
Ductilidad Punto de Inflamación
Punto de Ablandamiento
Principales ensayos
Recuperación Elástica Lineal Recuperación Elástica Torsional
Morfologia y Viscosidad BrookfieldPelícula Fina Rotativa
Caracterización - BETUTEC 60tEnsayos
Método EspecificacionesResultado
ASTM Mínimo Máximo
Punto de Ablandamiento, °C D 36 60 -.- 71
Penetración, 25°C, 100 gr, dmm D 5 55 70 68
Punto de Inflamación, °C D 92 230 -.- >230
Recuperación Elástica Torsional, % **NLT 329 60 -.- 70Recuperación Elástica Torsional, % **NLT 329 60 -.- 70
Ductilidad a 25°C, 5 cm/min, cm D 113 15 -.- 18
Viscosidad Brookfield, 145°C, cp D 4402 -.- -.- 748
Estabilidad al Almacenamiento, 163°, 48 hrs D 5976
- Punto de Ablandamiento, °C (diferencia) D 36 -.- 5 2
- Penetración, 25°C, 100 gr, dmm (diferencia) D 5 -.- 1 0 4
Residuo después de efecto calor y aire D 1754
- Variación de masa, % D 1754 -.- 1 0.4
- Penetración, 25°C, 100 gr, dmm (% del original) D 5 65 -.- 72
- Ductilidad, 5°C, 5 cm/min, cm D 113 8 -.- 13
- Punto de Ablandamiento, °C (diferencia del origina l) D 36 -5 +10 2
Carta Viscosidad Temperatura
NORMA SHRP-SUPERPAVE.
VISCOSIDAD BROOKFIELD - RV
CORTE DINÁMICO - DSR
ENVEJECIMIENTO A CORTO PLAZO - RTFOT
ENVEJECIMIENTO A LARGO PLAZO - PAV
RIGIDEZ A LA FLUENCIA - BBR
CARACTER ÍSTICAS UNIDAD
LIGANTE ASF ÁLTICO M ÉTODOS
PEN 60 / 70AMP
BETUTEC 60TAMP
BETUTEC ICMTC ASTM
Penetración (100 g, 5s, 25ºC) 0,1mm 60 49 56 D 5
Punto de ablandamiento ºC 51 66 68 D 36
Viscosidad Brookfield cP
a 135ºC, splinde 21, 20 rpm, 455 1383 1089 D 4402
a 155ºC, spindle 21, 20 rpm 178 485 581 D 4402
a 175 ºC, spindle 21, 20 rpm 81 222 278 D 4402a 175 ºC, spindle 21, 20 rpm 81 222 278 D 4402
Temperatura de Corte Dinamico ºC 64 76 76 P 246
G* kPa 1,975 1,445 1,017 P 246
δ ° 81,16° 64,75° 64,09° P 246
Corte Dinámico G*/senδ ≥ 1 KPa kPa 1,999 1,598 1,130 P 246
Despues envejecimiento RTFOT
Perdida de masa % massa -0,518 -0,312 -0,304 D 2872
Temperatura de Corte Dinámico ºC 70 76 76 P 246
G* kPa 3,248 3,523 3,254 P 246
δ ° 76,28° 59,13° 59,05° P 246
Corte Dinámico G*/senδ ≥ 2,2 KPa kPa 3,343 4,104 3,794 P 246
Despues envejecimiento RTFOT / PAV
Corte dinámico G* senδ ≤ 5000 KPa °C 22 19 19 P 246
Rigidez a la fluéncia BBR S≤ 300MPa e m ≥0,3 °C -22 -28 -28 D 6648
Ventajas de los Asfaltos Modificados por Polimero
Presentan mejores características mecánicas y reoló gicas que los asfaltos convencionales
• Baja susceptibilidad térmica• Baja susceptibilidad térmica• Buena adherencia con los agregados• Buen desempeño a alta y baja temperatura• Alta resistencia a la deformación permanente• Alta resistencia a la fatiga• Resistencia al envejecimiento• Flexibilidad y elasticidad
Mayor tiempo de vida útil del pavimento!!
VENTAJAS DE MODIFICAR EL ASFALTO
Existen diversos aditivos que permiten modificar el asfalto y reducir el gasto de mantenimiento de la carretera.
Recuperación elástica torsional.
Vida a la Fatiga de las mezclas asfálticas para dife rentes condiciones de envejecimento (Resultados Tesis MSc J Escalante 200 7)
Condição ModeloMR
(kgf/cm2)∆σ
(Mpa)N
Ligante Asfáltico: CAP PEN 60/70
Sem envelhecimentoSem envelhecimentoCom 2 h. de envelhecimentoCom 4 h. de envelhecimento
N=3490,8(1/∆σ)4,2683
N=26600(1/∆σ)4,1743
N=82292(1/∆σ)4,8964
213534422957502
0,94841,45271,6782
437755966523
Ligante Asfáltico: AMP Tipo I 60/60
Sem envelhecimentoCom 2 h. de envelhecimentoCom 4 h. de envelhecimento
N=12779(1/∆σ)4,6417
N=158831(1/∆σ)5,2113
N=458010(1/∆σ)5,9932
233485105861893
1,00101,57331,7461
127201497216222
Ligante Asfáltico: AMP PG 76 -22
Sem envelhecimentoCom 2 h. de envelhecimentoCom 4 h. de envelhecimento
N=16924(1/∆σ)4,0476
N=395175(1/∆σ)4,9262
N=116237(1/∆σ)4,4286
311946524955213
1,18921,79581,6416
83932209312942
40000
50000
60000
Vid
a a
la F
atig
a Vida de Fatiga de las mezclas estudiadas
0
10000
20000
30000
40000
Vid
a a
la F
atig
a (N
)
CAP PEN 60/70 Betutec 60T Betutec IC
Ligante Asfáltico
Sin envejecimiento Con 2 h de envejecimiento Con 4 h de envejecimiento
ALGUNAS OBRAS CON ASFALTO MODIFICADO CON POLIMERO SBS
1. Carretera Pativilca – Conococha Tramo km. 0+000 al km. 60+000, Diciembre 2008, Producto TDM: BETUTEC 60t
2. Carretera Conococha – Antamina 0+000 al km. 120+000, Producto TDM: 2. Carretera Conococha – Antamina 0+000 al km. 120+000, Producto TDM: BETUTEC 60t
3. Carretera Panamericana Norte: Tramo puente santa - Ovalo industrial, Producto TDM: BETUTEC 60t
4. Carretera Panamericana Norte: Tramo ponton quebra da seca - puente santa, Producto TDM: BETUTEC 60t
5. Carretera Panamericana Norte: Tramo pativilca pon ton - quebrada seca, Producto TDM: BETUTEC 60t
6. Carretera Tarma - La Merced, Producto TDM: BETUTEC 60t
7. Carretera San Clemente - Choclococha, Producto TDM : BETUTEC 60t
EXPERIENCIAS DE USO DE AMP
CONSTRUCCION DE MICROPAVIMENTO EN CALIENTE PARA MANTENIMIENTO PERIODICO
OBRA PTE. STA. ROSA - PTE. MONTALVO
Despacho de Asfalto Modificado
Temperatura de despacho: 165 - 170°C
Termotanques con Termotanques con sistema de
calentamiento indirecto
Cisternas de 8000 galones: 28 a 30
toneladas de material
Carga de cemento asfáltico modificado en planta de producción
Recomendaciones manipulación
• Evitar calentamiento a altas temperaturas, por encima delos 190°C.
• Evitar recalentamientos sucesivos ó prolongados.
• Para un período de almacenamiento superior a 5 días,almacenar el producto a temperatura de 100°C-120°C.
• Para períodos cortos de almacenamiento no exceder latemperatura más de 165°C.
• Para períodos largos (20 días ó más) almacenar atemperatura ambiente.
Recomendaciones manipulación
• Se deberá utilizar la bomba de recirculación delproducto a fin de mantener la temperatura uniforme a lolargo del tanque y la distribución del calor circulando enlargo del tanque y la distribución del calor circulando enforma homogénea.
•Nunca se deberá emplear calentamiento directo, elcalentamiento se deberá realizar en forma indirecta entanques provistos de serpentines de fluido térmico.
Depósito en obra * Temperatura de recepción:
140°C - 150°C
* Temperatura de almacenamiento:
Depende de cuán próxima está la Depende de cuán próxima está la necesidad del material para la producción de mezcla asfáltica
* Temperatura de bombeo:
Por encima de 100°C
Bomba y tubería de circulación de 4” entre los tres tanques permitía calentamiento distribuido y rápido
Tanques de almacenamiento
Planta de producción de AMP
CEDARAPIS tipo bacheo,
capacidad de 60 m3/hr (140-150 Ton/hr).
Temperatura del AMP para producción de mezcla
asfáltica: 168°C.
Planta de producción de AMP
Carga de mezcla asfáltica modificada
en planta de producción
Temperatura de salida de la mezcla: 163°C
Colocación en pista
* Punto más lejano del campamento:
Puente Santa Rosa a 80 Km
* Tiempo de recorrido: 1 ½ hr* Tiempo de recorrido: 1 ½ hr
* Tiempo de espera: 1 hr
* Temperatura de llegada de mezcla asfáltica a pavimentadora: 150°C
* Temperatura ambiente: 15°C
Colocación en pistaEsparcido de mezcla asfáltica modificada
TEREX-CIFALI VDA-700 DE 166 HP, 12 toneladas de cap acidad
Compactación de Micropavimento
Temperatura de inicio de compactación
Compactación de micropavimento
Compactación de micropavimento
Compactación con rodillo neumático
Obra terminada
MANTENIMIENTO PERIODICO
CARRETERA SAN CLEMENTE CHOCLOCOCHA
Planta de producción de AMP
Colocación en pista
Compactación
Compactación
Compactación
Compactación
ENSAYOS DE DESEMPEÑO DE ENSAYOS DE DESEMPEÑO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS
Rueda Cargada Francesa
Pista de pruebas Francesa
Tramos de pruebas Francesa
Experiencia con vehiculo experimental
Rueda Cargada Española
Pista de pruebas Española
Laboratorio de Calidad
Laboratorio de Diseño
GRACIAS
Preguntas?
Jorge Rodolfo Escalante ZegarraGerente Técnico TDM ASFALTOS
Magister en Ingenieria de Transportes - USP –BRASIL
Doctorado en Ingenieria de Transportes – USP –BRASIL