Uso de Materiales de Desecho como Modificantes de Asfalto en Costa Rica José Pablo Aguiar, Ph.D....
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Uso de Materiales de Desecho como
Modificantes de Asfalto en Costa Rica
José Pablo Aguiar, Ph.D.
Jorge Salazar
Rafael Ernesto Villegas
Fabricio Leiva, Ph.D.
Luis Guillermo Loría, Ph.D.
¿Qué es el LanammeUCR?
LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a:
• Investigación aplicada• Docencia• Transferencia tecnológica• Cooperación técnica
• Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la región latinoamericana
• 80 ensayos acreditados
Áreas de Especialidad• Ingeniería Sísmica y Gestión del Riesgo.
• Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia).
• Ingeniería Estructural.
• Ingeniería de Materiales de Construcción.
• Ingeniería Vial (Programa PITRA –
Ley 8114 y 8603).
• LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia
• LEY 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y
Conservación de la Red Vial Costarricense
• LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios,
evaluación de redes viales y puente especificación vial
costarricense 1.0% Impuesto al combustible
Introducción
• En el país se produce únicamente un tipo de asfalto.
Sin embargo existe gran variedad: • climática
• suelos
• materiales
• condiciones de carga
Se requieren más opciones (modificación)
Introducción
• Pero a pesar de los beneficios...
↑ en $$$ de los asfaltos
Altos costos de modificación comercial
Se están buscando opciones alternativas con base en materiales de desecho
Materiales de Desecho
• Poca experiencia en el uso de materiales de desecho como modificantes de asfalto (exc: polietileno - caucho)
Mejora en propiedades mecánicas y desempeño
• En Costa Rica se ha evaluado el uso de bolsas de polietileno de alta densidad
Producción de banano
Materiales de Desecho
• Basado en la experiencia nacional se ha evaluado el uso de:
Estereofón (poliestireno)
Material de búmper de carro ….(oleofinas termoplásticas)
Caucho de llantas (polisopreno, ….polibutadieno y poliestireno-butadieno)
Bolsas de polietileno (HDPE)
Materiales de Desecho
• Asfalto Original: AC-30 (RECOPE)
• Dosificación:
Bolsas de polietileno (3%, 4x4 cm),
Búmper de carro (3%, pasando No. 30),
Estereofón (1,5%, pasando No. 8),
Caucho de llanta (3%, pasando No. 50).
• Dosificaciones típicas de productos comerciales:
SBS (2,5%) y SBR (2,5%)
Cromatografía
Análisis SARA asfalto AC-30 RECOPE
17.9
5.4
41.4
35.3Asphaltene
Saturated
Napthenic
AromaticAromáti-cos
Índice de inestabilidad coloidal: 0,30 Máximo: 0,6
Asfaltenos
Saturados
Nafténicos
Análisis Térmico (DSC)
Verificación temperaturas de incorporación
Análisis Térmico (TGA)
Pérdida de propiedades del modificante a temperaturas de producción de la mezcla asfáltica?
Análisis de Incorporación (AFM)
(a) Bolsa de Polietileno
(b) Caucho de Llanta
(c) Búmper de Carro
(d) Estereofón
Análisis de Incorporación (FTIR)
Mayor cambio (hidrocarburos y aminas aromáticas)
Análisis Reológico (básico)
PG alta temperatura
1+ grado
G*/sinδ ≥ 1 kPa, Asfalto OriginalTemperatura 64 C 70 C 76 C 82 C PG RealAC-30 1,78 0,89 0,47 ----- 69,0Bolsa de polietileno 3,11 1,53 0,80 ----- 73,9Búmper de carro ----- 2,92 1,47 0,78 79,6Estereofón 3,63 1,79 0,91 ----- 74,2Caucho de llanta ----- 2,45 1,28 0,70 78,4SBR 3,00 1,52 0,81 ----- 73,9SBS 3,60 2,04 1,19 ----- 78,0
G*/sinδ ≥ 2,2 kPa, Asfalto envejecido con RTFOTemperatura 64 C 70 C 76 C 82 C PG RealAC-30 5,97 2,94 1,47 ----- 72,4Bolsa de polietileno 11,31 5,55 2,77 1,35 77,8Búmper de carro ----- ----- 2,88 1,50 78,4Estereofón ----- 4,65 2,33 1,20 76,5Caucho de llanta ----- ----- 2,51 1,34 77,2SBR 9,23 4,87 2,60 1,19 76,8SBS 13,84 8,13 4,89 2,17 82,4
G*·sinδ ≤ 5 MPa, Asfalto envejecido con RTFO+PAV
TemperaturaTemp. Intermedia
(C)MPa
AC-30 22 4,14Bolsa de polietileno 22 4,14Búmper de carro 25 4,44Estereofón 25 4,15Caucho de llanta 22 4,34SBR 13 4,20SBS 22 4,89
PG temp. intermedia igual ó 1+ grado
Análisis Reológico
Creep Repetido – Resistencia a la deformación
Men
ore
s d
efo
rmacio
nes e
p
Polímero Resultado JNR@3,2KPa (JNR@3,2KPa-JNR@0,1KPa)
/JNR@0,1KPa
AC-30 --- 7,344 0,22
Bolsa de Polietileno Tráfico Estándar 3,180 0,26
Búmper de Carro Alto Tráfico 1,476 0,25
Estereofón Alto Tráfico 1,952 0,24
Caucho de Llanta Alto Tráfico 1,831 0,32
SBR Tráfico Estándar 3,284 0,37
SBS Alto Tráfico 1,575 0,26
Condiciones de Tráfico JNR@3,2KPa (JNR@3,2KPa-JNR@0,1KPa)
/JNR@0,1KPa
Tráfico Estándar (< 1x107 ESALs) < 4 < 0,75
Alto Tráfico (1x107 – 3x107 ESALs) < 2 < 0,75
Tráfico Muy Alto (> 3x107 ESALs) < 1 < 0,75
Análisis Reológico
MSCR
Ap
licacio
nes d
e
alto
trán
sito
Análisis Reológico
Fatiga – Resistencia al agrietamiento
Mayor tiempo para micro-fisuración
Comentarios Finales
• Se observó un incremento en el PG de los asfaltos modificados Importante para condiciones de CR
• En cuanto a desempeño: incremento de 50%+ en cuanto a
resistencia a deformación permanente
Poco efecto en resistencia a fatiga
para uso en carreteras de alto tránsito - vías principales
Comentarios Finales
• Beneficio ambiental: 4 kg de material x m3 de mezcla asfáltica
• El tamaño de las partículas es muy importante
↓ tamaño ↑ homogeneidad de mezcla
• Es importante verificar la adherencia del asfalto y desempeño en campo de la mezcla