ASFALTOMODIFICADO CON POLIMEROS

Haciendo un poco de historia, los asfaltos modificados se utilizaron primero en las emulsiones para impermeabilizantes y despus se empezaron a utilizar en la pavimentacin; en riegos como tratamientos superficiales en fro, y posteriormente se empez a modificar el cemento asfltico para utilizarse cuando se requera un asfalto de mejor calidad o mayor resistencia que la que ofreca un cemento asfltico normal.Definicin de Polmero.Los polmeros son sustancias de alto peso molecular formada por Ia unin de cientos de miles de molculas pequeas llamadas monmeros (compuestos qumicos con molculas simples). Se forman as molculas gigantes que toman formas diversas: cadenas en forma de escalera, cadenas unidas o termo fijas que no pueden ablandarse al ser calentadas, cadenas largas y sueltas. Algunos modificadores polimricos que han dado buenos resultados, se enlistan a continuacin:- Homopolmeros: Que tienen una sola unidad estructural (monmero).- Copo limeros: Tienen varias unidades estructurales distintas (EVA. SBS).- Elastmeros: Al estirarlos se sobrepasa la tensin de fluencia, no volviendo a su longitud original al cesar la solicitacin. Tiene deformaciones pseudo plsticas con poca elasticidad.QUE ES EL ASFALTO MODIFICADO?Los materiales asflticos modificados son el producto de Ia disolucin o incorporacin en el asfalto, de un polmero o de hule molido de neumticos, que son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura, que se le aaden al material asfltico para modificar sus propiedades fsicas y reolgicas, y disminuir su susceptibilidad a Ia temperatura y a Ia humedad, as como a la oxidacin.Los modificadores producen una actividad superficial jnica, que incrementa Ia adherencia en la interfase entre el material ptreo y el material asfltico, conservndola aun en presencia del agua. Tambin aumentan la resistencia de las mezclas asflticas a Ia deformacin y a los esfuerzos de tensin repetidos y por lo tanto a la fatiga y reducen el agrietamiento, as como Ia susceptibilidad de las capas asflticas a las variaciones de temperatura. Estos modificadores por lo general se aplican directamente al material asfltico, antes de mezclarlo con el material ptreo.Principales modificadores utilizados en el AsfaltoLos principales modificadores utilizados en los materiales asflticos son:- POLMERO TIPO I: Es un modificador de asfaltos que mejora el comportamiento de mezclas asflticas tanto a altas como a bajas temperaturas.Es fabricado con base en bloques de estireno, en polmeros elastomricos radiales de tipo bibloque o tribloque, mediante configuraciones como Estireno Butadieno-Estireno (SBS) o Estireno-Butadieno (SB), entre otras. Se utiliza en mezclas asflticas para carpetas delgadas y carpetas estructurales de pavimentos con elevados ndices de trnsito y de vehculos pesados, en climas fros y clidos, as como para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.

POLMERO TIPO II: Es un modificador de asfaltos que mejora el comportamiento de mezclas asflticas a bajas temperaturas. Es fabricado con base en polmeros elastornricos lineales, mediante una configuracin de caucho de Estireno, Butadieno-Ltex o Neopreno-Ltex. Se utiliza en todo tipo de mezclas asflticas para pavimentos en los que se requiera mejorar su comportamiento de servicio, en climas fros y templados. As como para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.POLMERO TIPO III: Es un modificador de asfaltos que mejora la resistencia a las roderas de las mezclas asflticas, disminuye la susceptibilidad del cemento asfltico a la temperatura y mejora su comportamiento a altas temperaturas. Es fabricado con base en un polmero de tipo elastmero, mediante configuraciones como Etil-Vinil-Acetato (EVA) o polietilenote alta o baja densidad, entre otras.Se utiliza en climas calientes, en mezclas asflticas para carpetas estructurales de pavimentos con elevados ndices de trnsito, as como para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.HULE MOLIDO DE NEUMTICOS: Es un modificador de asfaltos que mejora la flexibilidad y resistencia a la tensin de las mezclas asflticas, reduciendo la aparicin de grietas por fatiga o por cambios de temperatura. Es fabricado con base en el producto de la molienda de neumticos. Se utiliza en carpetas delgadas de granulometra abierta, tratamientos superficiales.El ligante asfltico y las propiedades de la mezcla pueden ser diseadas eligiendo el polmero correcto para determinada aplicacin, y asegurndose que es compatible con el asfalto base. En general, se eligen elastmeros para proporcionar una mayor resiliencia, y flexibilidad al pavimento, mientras que los resultados con los elastmeros generan una mezcla de alta estabilidad y rigidez. Los resultados obtenidos de un proceso de modificacin de asfalto dependen altamente de la concentracin, peso molecular, composicin qumica y orientacin molecular del polmero, as como, de la fuente del crudo, del proceso de refinacin y del grado del asfalto que se utiliza.Por qu se modifican los asfaltos?Est plenamente probado que los asfaltos convencionales poseen propiedades satisfactorias tanto mecnicas como de adhesin en una gama amplia de aplicaciones y bajo distintas condiciones climticas y de trnsito. Sin embargo en la actualidad los grandes volmenes de trafico sobre los criterios de diseo vehicular aunado al exceso de carga, as como el incremento en la presin de inflado de las llantas y condiciones climticas, hacen que utilizar asfaltos convencionales en la construccin de carreteras actualmente no satisfagan sus expectativas tal como cumplir un determinado periodo de servicio, es decir, menor resistencia al envejecimiento, la poca durabilidad de un camino reflejndose en deformaciones y figuraciones dentro de una carpeta asfltica, sin embargo estos problemas son causados adems por la seleccin de materiales en los diseos, mal proceso de construccin, mantenimiento y por la baja calidad del ligante y la necesidad de optimizar las inversiones, provoca que algunos casos, las propiedades de los asfaltos convencionales resulten insuficientes.Por ejemplo con asfaltos convencionales, an con los grados ms duros no es posible eliminar el problema de las deformaciones producidas por el trnsito, especialmente cuando se afrontan condiciones de temperatura alta. Adems con asfaltos con mayor dureza se corre el riesgo de formaciones de agrietamientos por efectos trmicos cuando las temperaturas son muy bajas.Una solucin evidente fue mejorar las caractersticas de los asfaltos para mejorar su comportamiento en los pavimentos; ello dio origen a nuevos asfaltos que fueron denominados asfaltos modificados.2.5. Modificacin del Asfalto.La modificacin dei asfalto es una nueva tcnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la pavimentacin de vias carreteras. Esta tcnica consiste en Ia adicin de polmeros a los asfaltos convencionales con el fin de mejorar sus caractersticas mecnicas, es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatolgicos y del trnsito (peso vehicular).Los objetivos que se persiguen con la modificacin de los asfaltos con polmeros, es contar con ligantes ms viscosos a temperaturas elevadas para reducir las deformaciones permanentes (roderas), de las mezclas que componen las capas o superficie de rodamiento, aumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto trmico a bajas temperaturas y por fatiga, aumentando su elasticidad. Finalmente contar con un ligante de mejores caractersticas adhesivas.Estructura de los Asfaltos Modificados.Los asfaltos modificados con polmeros estn constituidos por dos fases, una formada por pequeas partculas de polmero hinchado y otra por asfalto. En las composiciones de baja concentracin de polmeros existe una matriz continua de asfalto en la que se encuentra disperso el polmero: pero si se aumenta la proporcin de polmero en el asfalto se produce una inversin de fases, estando la fase continua constituida por el polmero hinchado y la fase discontinua corresponde al asfalto que se encuentra disperso en ella. Est micro morfologa bifsica y las interacciones existentes entre las molculas del polmero y los componentes del asfalto parecen ser la causa del cambio de propiedades que experimentan los asfaltos modificados con polmeros.El efecto principal de aadir polmeros a los asfaltos es el cambio en la relacin viscosidad temperatura (sobre todo en el rango de temperaturas de servicio de las mezclas asflticas) permitiendo mejorar de esta manera el comportamiento del asfalto tanto a bajas como a altas temperaturas.Compatibilidad de los PolmerosPara que los asfaltos modificados con polmeros consigan las prestaciones ptimas, hay que seleccionar cuidadosamente el asfalto base (es necesario que los polmeros sean compatibles con el material asfltico), el tipo de polmero, la dosificacin, la elaboracin y las condiciones de almacenaje. Cada polmero tiene un tamao de pancula de dispersin ptima para mejorar las propiedades reolgicas, donde por encima de sta el polmero slo acta como un filler (mineral como: cemento, cal, talco, slice, etc.); y por debajo de sta, pasan a estar muy solubilizados y aumentan la viscosidad, sin mejorar la elasticidad y la resistencia.Si un polmero se aade a dos diferentes asfaltos, las propiedades fsicas de los productos finales, pueden ser muy diferentes. Para mayor efectividad, el polmero debe crear una red continua de trabajo en el asfalto; para que esto ocurra, la qumica del polmero y del asfalto necesita ser compatible.Los polmeros compatibles producen rpidamente un asfalto estable, usando tcnicas convencionales de preparacin. Estos sistemas convencionales de preparacin de asfaltos modificados con polmeros son grandes recipientes de mezclado con paletas agitadoras a velocidades lentas, o recipientes especiales que favorecen la recirculacin con agitadores mecnicos de corte de gran velocidad. El polmero puede venir en polvo, en forma de pequeas bolitas o en grandes panes. La temperatura de mezclado depende del tipo de polmero utilizado.En las microfotografas mostradas en la Ilustracin1 nos muestran polmeros tipo SB o SBS en diferentes asfaltos (lo blanco es polmero y lo negro es asfalto). Las dos primeras presentan una red continua de polmero, teniendo una estructura estable que no se separa, tomando ventaja de las propiedades elsticas del polmero. Las dos siguientes no estn en red, separadas durante el almacenaje, y por tanto, no tendrn el mismo incremento benfico sobre las distintas propiedades.

Ilustracin 1.Microfotografas (Emulsiones Asflticas, Gustavo Rivera E.)

Algunos productores de asfalto polimerizado utilizan procesos especiales para lograr compatibilidad entre el polmero y el asfalto. Cuando la tecnologa es apropiada, las propiedades del ligante pueden reducir el efecto de las roderas, el desprendimiento de ptreos el agrietamiento trmico o fluencia de la mezcla, as como el incremento en la vida til del pavimento, debido a una mayor estabilidad y resistencia a la fatiga.Tcnicas para modificar asfaltos.Cuando se aaden polmeros al asfalto, las propiedades del asfalto modificado dependen de los siguientes parmetros:- Tipo de polmero a emplearse ya sean elastmeros o plstomeros.- Su forma fsica.- Naturaleza y grado de asfalto.- Tipo de equipo.- Tiempo y temperatura durante el mezclado.- La compatibilidad Asfalto-Polmero.El proceso apropiado de modificacin es variable de acuerdo al tipo de polmero, polmeros del tipo SRS requieren etapas de molienda y otros como el tipo EVA requieren solamente proceso de agitacin.Se mencionan de manera general las etapas importantes del proceso de modificacin.Para tipo I. SBS:Etapa 1. Evaluar el asfalto base.Etapa 2. Incrementar la temperatura del asfalto.Etapa 3. Proceso de molienda y/o homogeneizacin asfalto-polmero. Se requiere de un molido de alto corte.Etapa 4. Controlar la calidad a travs de microscopia ptica.Etapa 5. Finalizacin de la reaccin. Control de calidad realizando corrida de pruebas fsicas para asfaltos modificados despus de 24 horas de reaccin.Las temperaturas de mezclado oscilan entre 180 C y 190 C. Y el tiempo de mezclado vara dependiendo de la dispersin del polmero.Para tipo II. Ltex SBR.La operacin de modificacin se lleva a cabo a una temperatura de 100 C 170 C. La adicin del ltex se realiza mediante a mediante una bomba de diafragma que puede ser adicionada aire o motor elctrico. El tiempo de agitacin depende del equipo empleado. Los tiempos normales para todo el proceso del ltex y mezclado oscilan entre 1.5 y 2 horas.Para tipo III. EVA.En esta no se requiere un molino, solamente es con agitacin y temperatura, en un tiempo corto el polmero se funde y se incorpora al asfalto. Por lo regular son 2 horas a 180C, el control de calidad se observa mediante la prueba visual para polmeros del tipo III. 2.10. Proceso constructivo del Asfalto Modificado.El proceso de elaboracin del asfalto modificado se realiza con los siguientes pasos:I. Se transfiere asfalto al tanque de modificado (34400 lts.).2. Una vez terminado el proceso de transferencia de asfalto, se inicia la agitacin.3. Se somete el asfalto a calentamiento a una temperatura controlada de 185 - 190C.4. Se dosifica el polmero (12O0 kg) dependiendo del volumen del tanque (34400 lts), para preparar un concentrado al 3.7% de polmero.5. El polmero se agrega al molino a una velocidad de 20 a 25 kg/minuto.. El asfalto debe mantenerse en un rango de temperatura dc 180 a 190 C. Al mismo tiempo es agitado por aproximadamente 5 horas en condiciones de agitacin constante y en rango de temperatura antes mencionado.7. Despus de que el periodo de dispersin ha transcurrido, se debe observar que el polmero est incorporado aplica completamente al asfalto.

8. Para bajar la concentracin a 3.4%, se agregan 322 Its de asfalto al tanque de modificado.9. El asfalto se debe controlar a una temperatura de 175 3 C por una hora, antes de pasar al proceso de emulsificacin.2.11. Aplicaciones de un Asfalto Modificado.El asfalto modificado puede ser aplicado de diferentes maneras, dependiendo del uso y necesidades que se requieran cubrir. A continuacin se describen algunas aplicaciones del modificado:- Concreto Asfltico:Se caracteriza por reducir la deformacin permanente, mayor resistencia a la fatiga, uso de capas ms delgadas y mejor resistencia a la post compactacin. Se aplica en pavimentos de pistas de aeropuertos donde las exigencias son muy elevadas, tambin el RoIIed Asphalt donde la reflexin de fisuras es muy usual (trnsitos muy intensivos, alta carga de trnsito y elevado peso).Mezclas abiertas:Se caracteriza por la menor post compactacin y retencin del agua y mejor adhesividad del agregado. Se aplica en pavimentos de drenaje o donde las cargas de trnsito no sean elevadas.Membrana absorbedora intercapa de esfuerzos:Se caracteriza por la capacidad para absorber movimientos horizontales producidos por grietas de varios milmetros, mantenimiento de las propiedades elsticas en un amplio rango de temperaturas, buena adhesividad a Ia vieja y nueva capa de asfalto y posibilita utilizar capas asflticas ms delgadas.Tratamientos superficiales:Se caracteriza por su mejor retencin del agregado, su mayor rango de uso incluidos caminos con trnsito pesado, su mejor resistencia a la traccin y por su formulacin de asfaltos diluidos y emulsiones. Se aplica en asfaltos diluidos modificados para ser usado en tratamientos superficiales o riegos de liga.