Asfaltos Modificados CPA

55
Convenio DNV-CPA, 2007 CPA (Comisión Permanente del Asfalto) 30 y 31 de Agosto. Buenos Aires.

Transcript of Asfaltos Modificados CPA

Page 1: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

CPA (Comisión Permanente del Asfalto) 30 y 31 de Agosto. Buenos Aires.

Page 2: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfaltos Modificados para Pavimentación

Objetivo de la modificaciónConseguir ligantes CON PROPIEDADESREOLÓGICAS que no pueden seralcanzadas de por sí cuando sonobtenidos a partir de las técnicasconvencionales de refinación.

Page 3: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

ModificadoresCalcáreo, cemento, cenizasvolantes

Estireno-Butadieno (SBR)Estireno-Butadieno-Estireno (SBS)

Polietileno, Polipropileno, Etil-Vinil-Acetato (EVA), Policloruro vinilo (PVC)

POL

ÍME

RO

S

TIPO EJEMPLOFiller mineralNegro de humo

CelulosaPolipropileno, VidrioFibras

RELLENOS

Asfaltos Naturales AsfaltitasHIDROCARBUROS

Látex Natural

Peladura de NeumáticosCaucho regenerado

Caucho Natural

Latex SintéticoCopolímeros en BlockCAUCHOS

PLÁSTICOS

Page 4: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

RELLENOS: FILLEREn el caso de los Rellenos, los distintos tipos de fillers modifican el sistema filler-betún, incrementando su viscosidad respecto al asfalto puro.

No producen cambios en su composición química.

Visc

osid

ad

Relación Cv/Cs1

Page 5: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

ModificadoresCalcáreo, cemento, cenizasvolantes

Estireno-Butadieno (SBR)Estireno-Butadieno-Estireno (SBS)

Polietileno, Polipropileno, Etil-Vinil-Acetato (EVA), Policloruro vinilo (PVC)

POL

ÍME

RO

S

TIPO EJEMPLOFiller mineralNegro de humo

CelulosaPolipropileno, VidrioFibras

RELLENOS

Asfaltos Naturales AsfaltitasHIDROCARBUROS

Látex Natural

Peladura de NeumáticosCaucho regenerado

Caucho Natural

Latex SintéticoCopolímeros en BlockCAUCHOS

PLÁSTICOS

Page 6: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Modificadores

Calcáreo, cemento, cenizasvolantes

Estireno-Butadieno (SBR)Estireno-Butadieno-Estireno (SBS)

Polietileno, Polipropileno, Etil-Vinil-Acetato (EVA), Policloruro vinilo (PVC)

POL

ÍME

RO

S

TIPO EJEMPLOFiller mineralNegro de humo

CelulosaPolipropileno, VidrioFibras

RELLENOS

Asfaltos Naturales AsfaltitasHIDROCARBUROS

Látex Natural

Peladura de NeumáticosCaucho regenerado

Caucho Natural

Latex SintéticoCopolímeros en BlockCAUCHOS

PLÁSTICOS

Page 7: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Definición de polímero

Los polímeros son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados por la repetición sucesiva

de grupos estructurales más sencillos.

Page 8: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Clasificación de los polímeros

Termoplásticos– Por calentamiento se ablandan en forma

reversible (Polietileno, Polipropileno, PVC, etc)Termoestables– Por acción del calor se endurecen en forma

irreversible (Resinas Epoxi, Fenólicas, Poliester)

Elastómeros o Cauchos– Son polímeros lineales que sometidos a

vulcanización adquieren propiedades elásticas (Caucho natural, sintético, SBR, SBS)

Page 9: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Polímeros: Estructura de los Copolímeros SBS

o SBS Lineal

o SBS Radial

Estireno Estireno

Butadieno

Butadieno

Estireno

Page 10: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Polímeros

Elastómeros

PlastómerosEVA (Etileno-Acetato de Vinilo)

SBS (Butadieno-Estireno-Telebloque)

EMA

SBR

MODIFICADORES

Page 11: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Factores que inciden en la incorporación de un polímero en el asfalto

Composición y estructura molecular del polímero– Peso molecular.– Composición Química.– Temperatura de transición vítrea.Composición química y estructura coloidal del asfaltoProporción relativa de Asfalto y PolímeroProceso de incorporación– Modo de fabricación.– Temperatura.– Tiempo de mezclado.

Page 12: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Esquema de fabricación de un asfalto modificado

Depósito deasfalto base

Digestor AMPconc. 12% aprox.

Tolva:incorporapolímeros

Molino

Carga AMPa transporte

Mezcladorde línea

Intercambiadorde calor

Ingreso deasfalto base Tanque AMP

dilución 3-4%Digestor Alta %

Concentración

Tanque

Dilución

Depósito deasfalto base

Digestor AMPconc. 12% aprox.

Tolva:incorporapolímeros

Molino

Carga AMPa transporte

Mezcladorde línea

Intercambiadorde calor

Ingreso deasfalto base Tanque AMP

dilución 3-4%Digestor Alta %

Concentración

Tanque

Dilución

Page 13: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Que ocurre cuando se mezclan un asfalto con un polímero sin tomar precauciones

??

MEZCLA HETEROGÉNEACaso más probable

Asfalto y Polímero son incompatibles, se separan

MEZCLA HOMOGÉNEACaso poco frecuente

Compatibilidad perfecta. La modificación de las propiedades del ligante es muy débil respecto del

original. Solo aumenta la viscosidad

Page 14: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Que ocurre cuando se mezclan un asfalto y polímero tomando precauciones??MEZCLA MICRO HETEROGÉNEA

Caso de compatibilidad deseadaConstituida por dos fases finamente divididas y superpuestas

El Polímero se hincha absorbiendo parte de la fracción ligera aceitosa del asfalto (maltenos) formando una fase polimérica diferente de la fase asfáltica residual

Page 15: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Influencia del Tipo de Asfalto en la elaboración de asfaltos modificados

% A

rom

átic

os

0

20

10

30

40

50

0 5 10 15 20% en Peso de asfaltenos

Demasiado Compatible

DISOLUCIONCompósitos Estables

Parcialmente Compatibles

Estructura Reticulada

Incompatible

DISPERSION

El SBR actúa como carga y está disperso en el asfalto

Page 16: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Tiempo de MezcladoTiempo de dispersión del SBS insuficiente.Separación antes de 1 día

Page 17: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Tiempo de MezcladoTiempo de dispersión del SBS suficiente.

Separación mayor a 1 mes

Page 18: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

CompatibilidadSBS incompatible

Page 19: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Microestructura de un ligante modificado

Matriz: ASFALTO

Page 20: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Microestructura de un ligante modificado

Matriz: POLIMERO

Page 21: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Aumentar la cohesión internaMejorar el comportamiento a fatigaMejorar la resistencia al envejecimientoMejorar la adhesividad árido-liganteDisminuir susceptibilidad térmicaMejorar la flexibilidad y elasticidad a bajas temperaturas

Asfaltos modificados con polímerosObjetivo de la modificación con polímeros

Page 22: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Ensayo de TenacidadCarga[kg]

Deformación[cm]

ASFALTO

Carga[kg]

Deformación[cm]

ASFALTO +POLIMERO

Page 23: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfaltos modificados con polímeros

Aumentar la cohesión internaMejorar el comportamiento a fatigaMejorar la resistencia al envejecimientoMejorar la adhesividad árido-liganteDisminuir susceptibilidad térmicaMejorar la flexibilidad y elasticidad a bajas temperaturas

Objetivo de la modificación con polímeros

Page 24: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfaltos modificados con polímeros

Mejorar el comportamiento a fatiga

Objetivo de la modificación con polímeros

Page 25: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfaltos modificados con polímeros

Mejorar el comportamiento a fatiga

Objetivo de la modificación con polímeros

--- Asfalto modificado --- Asfalto convencional 1 --- Asfalto convencional 2

Page 26: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfaltos modificados con polímeros

Aumentar la cohesión internaMejorar el comportamiento a fatigaMejorar la resistencia al envejecimientoMejorar la adhesividad árido-liganteDisminuir susceptibilidad térmicaMejorar la flexibilidad y elasticidad a bajas temperaturas

Objetivo de la modificación con polímeros

Page 27: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfaltos modificados con polímerosMejorar la resistencia al envejecimiento

Envejecimiento del asfalto base

Degradación del Polímero

Page 28: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfaltos Modificados con PolímerosObjetivo de la modificación con polímeros

Aumentar la cohesión internaMejorar el comportamiento a fatigaMejorar la resistencia al envejecimientoMejorar la adhesividad árido-liganteDisminuir susceptibilidad térmicaMejorar la flexibilidad y elasticidad a bajas temperaturas

Page 29: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

BETUN NORMAL

TEMPERATURA, ºC

VIS

CO

SID

AD

, Po

ises

BETUN IDEAL

TEMP. DE SERVICIO

25 600 135

Susceptibilidad térmica de betunes

Asfalto idealConsistencia constante en un amplio rango de temperatura de servicio, luego se reduce bruscamente convirtiéndose así en un fluído de baja viscosidad

Page 30: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Susceptibilidad térmica de los asfaltos modificados con SBS

Asfalto Convencional

2.81.8

Para Asfaltos Modificados

Región trabajo

ASFALTOMODIFICADO CON SBS

Región flexible

Punto de ablandamiento

ASFALTO CONVENCIONALPE

NE

TR

AC

IÓN

[0.1

mm

]

TEMPERATURA [ºC]

VIS

CO

SID

AD

[Poi

ses]

10

10²

10³

10

1

104

5

10²10³

105106

600 180120

Page 31: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Influencia del Contenido de Polímero sobre la Penetración

Page 32: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Influencia del Contenido de Polímero sobre el Punto de Ablandamiento

Page 33: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Influencia del Contenido de Polímero sobre el Indice de Penetración

Page 34: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Page 35: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Recuperación Elástica Torsional

Page 36: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Page 37: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Estabilidad al Almacenamiento

Habrá modificaciones????

Page 38: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Viscosidad Brookfield

Velocidad de fluir

Visc

osid

adTemperatura Constante

Tiempo

Visc

osid

ad

Temperatura Constante y Velocidad de Fluir Constante

Page 39: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Page 40: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Mezclas de alta resistencia a las deformaciones, Bases de Alto Módulo

AM1

Page 41: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Page 42: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Mezclas Drenantes AM2

Page 43: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

DRENANTES

Page 44: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596Mezclas Drenantes AM2

VENTAJAS

• Carácter drenante (hidroplaneo, eliminación spray, seguridad)

MEZCLA POROSA MEZCLA CONVENCIONAL

Page 45: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Mezclas Drenantes AM2• Son mezclas marcadamente discontínuas. Alto

porcentaje de vacíos, superior al 25%Faltan agregados intermedios y finos, entonces la resistencia mecánica de la estructura se basa en el rozamiento interno y no en el cohesivo

El esqueleto granular posee muy pocos contactos, esto implica necesariamente emplear agregados de buena calidad y Asfaltos con muy buena adherencia

Page 46: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Mezclas Drenantes AM2

Asfalto AM2 Asfalto Convencional

Page 47: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Page 48: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596Microaglomerados discontinuos en caliente y mezclas de alta resistencia a la fatiga SMA AM3

Mezclas SMA

Mezclas densas de Alta Performance

MicroaglomeradosDiscontinuos

Page 49: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfalto AM3

Page 50: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Asfalto AM3

SMA-10 Y F-10

Fresado carriles lentos Colocación SMA-10

Page 51: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Page 52: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Norma IRAM 6596

Mezclas tipo arena- asfalto, como sistema antirreflexión de fisurasAM4

Page 53: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Controles de CalidadPor cada camión recibido

Recuperación Elástica Torsional. Viscosidad Rotacional a 170ºC

Page 54: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007

Controles de Calidad

Cada 150 toneladas de asfalto*Cumplimiento Norma IRAM 6596

* Según plan de calidad establecido en particular

Page 55: Asfaltos Modificados CPA

Convenio DNV-CPA, 2007