Refuerzo de ligantes asfálticos con elastómeros de estireno-butadieno

Innovación en la mejora de módulos de
reforzamiento de ligantes asfálticos mediante el uso
de elastómeros de estireno-butadieno.
GABRIEL HERNÁNDEZ ZAMORA
Agenda.
I.
Introducción en las mega-tendencias de tecnologías de
pavimentos asfálticos.
II.
Caso 1. Rehabilitación de pavimento combinando tecnologías
asfálticas y estudios de módulo de resiliencia y fatiga.
III. Caso 2. Tecnología de asfalto de alto módulo (HiMA).
IV. Conclusiones.
Agenda.
I.
Introducción en las mega-tendencias de tecnologías de
pavimentos asfálticos.
II.
Caso 1. Rehabilitación de pavimento combinando tecnologías
asfálticas y estudios de módulo de resiliencia y fatiga.
III. Caso 2. Tecnología de asfalto de alto módulo (HiMA).
IV. Conclusiones.
Megatendencias de pavimentos asfálticos.
En diferentes foros mundiales existe preocupación por saber hacia donde
apuntan los desarrollos tecnológicos en los pavimentos asfálticos.
Megatendencias de pavimentos asfálticos.
Desde diferentes puntos de vista los pavimentos asfálticos tienen una
importante contribución en el desarrollo de un país.
Megatendencias de pavimentos asfálticos.
Megatendencias de pavimentos asfálticos.
Megatendencias de pavimentos asfálticos.
Megatendencias de pavimentos asfálticos.
Agenda.
I.
Introducción en las mega-tendencias de tecnologías de
pavimentos asfálticos.
II.
Caso 1. Rehabilitación de pavimento combinando
tecnologías asfálticas y estudios de módulo de resiliencia y
fatiga.
III. Caso 2. Tecnología de asfalto de alto módulo (HiMA).
IV. Conclusiones.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
En el tratamiento para el deterioro de pavimentos de concreto hidráulico los
productos asfálticos son una opción adecuada.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Caso de un pavimento de concreto hidráulico con agrietamiento severo.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
En este caso se utilizaron diferentes elastómeros de estireno-butadieno para
aplicar un tratamiento de rehabilitación que garantice durabilidad.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Inicialmente, el pavimento se freso con una estrías de 2 milímetros de
profundidad, posteriormente se barrió, se limpió y se aplico un sellador termofundible en las grietas.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Para hacer una aplicación adecuada del tratamiento asfáltico en el pavimento de
concreto se preparó una emulsión modificada para riego de liga termo-adherente.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Aplicación del riego de liga.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
La calidad de una mezcla asfáltica debe seguir un protocolo estricto en el diseño
utilizando los materiales a usar en la obra. El protocolo AMAAC es una de esas
herramientas que pueden aplicarse.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Se controló la granulometría del agregado pétreo con una distribución de
partícula tipo SUPERPAVE.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Para la selección del ligante asfáltico adecuado el protocolo SUPERPAVE
combina todos los elementos que simulan las variables que afectan su
desempeño: clima, ejes equivalentes y tiempo.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
El protocolo SUPERPAVE combina tratamientos térmicos con ediciones
reológicas para el diseño del grado PG.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
El estado de ASFALTO ORIGINAL persigue parámetros de seguridad,
procesamiento y una primera aproximación al grado PG.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
El estado de ENVEJECIMIENTO POR RTFO simula el envejecimiento del asfalto
durante la elaboración de HMA.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
El ENVEJECIMIENTO POR PAV simula la susceptibilidad al cracking térmico y
fatiga dinámica con el tiempo.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Un buen ligante infiere mejora de propiedades a la mezcla en caliente como el
módulo de resiliencia mediante un asfalto grado PG 76-22 con uso de SBS
radial.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
El uso de asfaltos modificados mejora la reducción en la formación de roderas,
como se observa en este diseño a 8000 ciclos de rueda APA en estado seco y
saturado comparando asfalto virgen con asfalto modificado con SBS radial.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Para llevar a cabo el diseño de la mezcla en caliente que iba a completar el
tratamiento superficial se hicieron estudios de fatiga.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Una vez confirmado el diseño se elabora la mezcla en caliente con un
contenido de ligante asfáltico modificado de 5.3% peso/peso.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
La micro-capa de rodadura se coloco sobre el riego de liga y se
compacto igual que una carpeta normal.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
Esta rehabilitación se llevo a cabo en 2009 y a la fecha sigue
manteniendo su funcionalidad.
Tratamientos adecuados con estudios de módulo y fatiga.
El pavimento de concreto rehabilitado esta colocado en una vía de alto
tránsito con mas de 30 millones de ejes equivalentes diarios.
Agenda.
I.
Introducción en las mega-tendencias de tecnologías de
pavimentos asfálticos.
II.
Caso 1. Rehabilitación de pavimento combinando tecnologías
asfálticas y estudios de módulo de resiliencia y fatiga.
III. Caso 2. Tecnología de asfalto de alto módulo (HiMA).
IV. Conclusiones.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
La mayoría de los tratamientos de rehabilitación para pavimentos de concreto
incluyen tratamientos de asfalto. Sin embargo, ¿Pueden los pavimentos
asfálticos ofrecer módulos estructurales que compitan contra el concreto?
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Una tendencia de los últimos años dentro de los pavimentos asfálticos es buscar
una línea directa de competencia en niveles de alto módulo dinámico comparado
con el concreto hidráulico.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Los asfaltos de alto módulo (HiMA) pueden ser formulados con
asfaltos modificados con altas concentraciones de polímero (Highly
Modified Asphalt), logrando niveles de reforzamiento altos que
reducen la deformación del pavimento.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Dentro de los procesos de innovación en polímeros modificadores
existen SBS conocidos como alto vinilo que permiten mejorar de forma
substancial el módulo del ligante y de la mezcla asfáltica.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Existen ventajas en lotes de asfalto altamente concentrados con SBS
de alto vinilo.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
El incremento en la concentración de polímero en el asfalto modificado
incrementa el reforzamiento, la temperatura de ablandamiento, rigidez
y módulo.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Una nueva familia de productos SBS de alto vinilo permite lograr altas
concentraciones sin afectar de forma apreciable la viscosidad del asfalto
modificado.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Una nueva familia de productos SBS de alto vinilo permite lograr altas
concentraciones sin afectar de forma apreciable la viscosidad del asfalto
modificado.
Método AASHTO TP 70
Creep recovery, R3.2kPa
especificación mínima 40%
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Anatomía de un pavimento asfáltico de alto módulo (HiMA).
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Anatomía de un pavimento asfáltico de alto módulo (HiMA).
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Valores calculados de referencia para las
secciones de pavimentos asfálticos de alto
módulo.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Niveles de resistencia comparativos en asfaltos modificados de
alto módulo elaborados con SBS de alto contenido de vinilos.
Asfalto de alto módulo (HiMA).
En México se cuenta con la especificación particular E.P. 2 referida como
“capa asfáltica de alto módulo”, la cual es complementaria a la norma SCTCSV-CAR-3-02-005, en la que se especifican las propiedades del asfalto
modificado con polímeros del tipo I como los SBS (radiales o lineales).
Asfalto de alto módulo (HiMA).
Ejemplo de un pavimento de alto módulo: La autopista 134-Norte,
condado de Miller, US-71, sección 2 del estado de Arkansas recibió en
2009 el reconocimiento como pavimento perpetuo por mas de 20 años de
uso sin deterioro.
Agenda.
I.
Introducción en las mega-tendencias de tecnologías de
pavimentos asfálticos.
II.
Caso 1. Rehabilitación de pavimento combinando tecnologías
asfálticas y estudios de módulo de resiliencia y fatiga.
III. Caso 2. Tecnología de asfalto de alto módulo (HiMA).
IV. Conclusiones.
Conclusiones.
Diferentes foros internacionales parecen estar interesados en el futuro
que deparan las tecnologías de pavimentación usando el asfalto.
Indudablemente, cuando los indicadores macroeconómicos de una
nación van a la alza, la infraestructura carretera también lo hace debido
a la “movilidad continua”.
Conclusiones.
Una segunda tendencia es que los pavimentos puedan producir
energía aprovechando su constante exposición al sol y
adicionalmente que puedan estar equipados para su autodiagnóstico
indicando el momento que requieran una rehabilitación prematura
que asegure su durabilidad y que no interrumpa la movilidad.
Conclusiones.
También el futuro de los pavimentos asfálticos esta el reciclar
materiales procurando no afectar su durabilidad, desempeño y factores
de seguridad. El uso de RAP es una tendencia actual y marcada,
siempre persiguiendo bases de diseño comparadas frente a mezclas de
alto desempeño frías o calientes. También técnicas que combinan el
uso de emulsiones asfálticas con una visión de sustentabilidad.
Conclusiones.
En esta presentación nos centramos en una cuarta mega-tendencia
que tiene que ver la “durabilidad” y presentamos dos casos en los que
buscaron reforzar los módulos de resiliencia y dinámico, para brindar
mayor resistencia a la fatiga. Siempre asegurando los parámetros de
diseño donde se consiguen las mejores propiedades con los
materiales utilizados en la obra.
El uso de asfaltos modificados con SBS ha demostrado que no solo
mejorar el módulo de reforzamiento del ligante asfáltico sino también
el de la mezcla en caliente resultante.
Conclusiones.
Finalmente, la exigencia de especificaciones de mezclas de asfalto
modificado que persiguen incrementar la resistencia a la fatiga con
una resistencia estructural similar a la del concreto hidráulico, pero
con una componente diferencial que es la recuperación elástica,
buscando generar asfaltos de alto módulo para los llamados
pavimentos “perpetuos”.
En el mismo sentido, la búsqueda
de nuevos modificadores como
los SBS de alto vinilo, los cuales
permiten obtener modificadores
que satisfacen las exigencias
mencionadas antes para el asfalto
modificado
Dr. Gabriel Hernández Zamora
Líder de asfaltos
[email protected]