Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

SEMESTRE 2015 IFACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO-PROFESIONAL DE INGENIERA CIVILSECCIN 2

INTEGRANTES Garca Siancas, Pablo Hernndez Maceda, Manuel Lpez Rosales, Cristian Snchez Guerrero Juan Carlos Trujillo Tafur, Elizabeth DOCENTE Poma Guevara, Luigui Danny

Nuevo ChimbotePer-2015

PAVIMENTOS

INDICE

DEFINICION.4ASPECTOS GENERALES...5 Funcionalidad de las mezclas asflticas en los firmes....6 Establidad......6 Flexibilidad.....6 Durabilidad.......6 Resistencia al deslizamiento.......7 Trabajabilidad.....7Propiedades de las mezclas asflticas para capas de rodadura. ...8Propiedades de las mezclas asflticas para capas inferiores....8Clasificacin de las Mezclas Asflticas..8Por Fracciones de agregado ptreo empleado..9Por la temperatura de puesta en obra...9Por la proporcin de Vacos en la mezcla asfltica.9Por la Granulometra..10TIPOLOGA DE LAS MEZCLAS ASFLATICAS10Mezclas en caliente..10Clasificacin de mezclas en caliente.10Mezclas en fro11Pasos para una mezcla en fro..11ASFALTO ESPUMADO.13ASFALTOS DILUIDOS ...15Especificaciones para asfaltos diluidos..15EMULSIONES ASFLTICAS.16Clasificacin de las emulsiones..16Rompimiento de una emulsin. .17ASFALTO MODIFICADO CON POLIMEROS.18Definicin de Polmero. ..18QUE ES EL ASFALTO MODIFICADO? .18Principales modificadores utilizados en el Asfalto.19POLMERO TIPO I..19POLMERO TIPO II.19POLMERO TIPO III19HULE MOLIDO DE NEUMTICOS19Por qu se modifican los asfaltos? ..20Modificacin del Asfalto. ..20Estructura de los Asfaltos Modificados. .21Compatibilidad de los Polmeros22Tcnicas para modificar asfaltos.. .23Aplicaciones de un Asfalto Modificado. 24CONCLUSIONES.25RECOMENDACIONES.25BIBLIOGRAFA26

1. DEFINICINLas mezclas asflticas, tambin reciben el nombre de aglomerados, estn formadas por una combinacin de agregados ptreos y un ligante hidrocarbonato, que se utiliza para construir firmes, ya sea en capas de rodadura o en capas inferiores y su funcin es proporcionar una superficie de rodamiento cmoda, segura y econmica a los usuarios de las vas de comunicacin, facilitando la circulacin de los vehculos, aparte de transmitir suficientemente las cargas debidas al trfico a la explanada para que sean soportadas por sta. Las proporciones relativas de estos minerales determinan las propiedades fsicas de la mezcla y, eventualmente, el rendimiento de la misma como mezcla terminada para un determinado uso. Las mezclas asflticas se utilizan en la construccin de carreteras, aeropuertos, pavimentos industriales, entre otros. Sin olvidar que se utilizan en las capas inferiores de los firmes para trficos pesados intensos.La mezcla asfltica debe ser duradera, es decir, debe ser resistente a las acciones tales como el despegue de la pelcula de asfalto del agregado por efectos del agua, abrasin del transito. Debe ser resistente a las solicitaciones de transito a travs de su estabilidad. Debe ser impermeable para que sus componentes no estn bajo la accin directa de los agentes atmosfricos. Debe ser trabajable para su fcil colocacin y compactacin en terreno.

Se tienen que considerar dos aspectos fundamentales en el diseo y proyecto de un firme: La Funcin Resistente, que determina los materiales y los espesores de las capas que habremos de emplear en su construccin. La Finalidad, que determina las condiciones de textura y acabado que se deben exigir a las capas superiores del firme, para que resulten seguras y confortables. A estas capas superiores de le denomina pavimento.

2. ASPECTOS GENERALESLas mezclas asflticas estn constituidas por la unin ms ntima posible de materiales inertes (grava, arena, limo y arcilla).Las propiedades y el comportamiento de estas mezclas depende de las proporciones en que forman partes sus componentes, as como de las propiedades individuales de cada uno de ellos.Inertes: Estos desempean la funcin resistente y dan a la mezcla la condicin de estabilidad por friccin interna; de ah que tiene importancia en ellos, la granulometra, la forma de las partculas y su constitucin.Con respecto a la granulometra, es importante que el tamao de las partculas sea menor de 1 (2.5 cm), pudiendo ser mximo (1.9 cm). El Instituto del Asfalto recomienda las graduaciones que se indica en la siguiente tabla.

La AASHTO, establece que por lo menos el 10% de total, pase por el tamiz N 4 y quede retenido en el tamiz N 10.En la graduacin de los agregados se distinguen tres partes: Gruesa, fina y relleno.

Bitumen: El ligante debe recubrir integramente cada una de las partculas del inerte, formando una pelicula continua sobre ellas. Cuando el bitumen recubre una partcula de inerte, pierde su elasticidad a causa de la adherencia.3. Funcionalidad de las mezclas asflticas en los firmesLas mezclas asflticas sirven para soportar directamente las acciones de los neumticos y transmitir las cargas a las capas inferiores, proporcionando unas condiciones adecuadas de rodadura, cuando se emplean en capas superficiales; y como material con resistencia estructural o mecnica en las capas de los firmes.El comportamiento de la mezcla depende de las proporciones en que forman parte sus componentes, asi como las propiedades individuales de cada una de ellas. Su caracterizacin y propiedades tienen que estar vinculadas a factores, como la temperatura y duracin, lo que implica la necesidad del conocimiento de la reologa del material. Las cualidades funcionales del firme residen fundamentalmente en su superficie. De su acabado y de los materiales que se hayan empleado en su construccin dependen aspectos tan interesantes y preocupantes para los usuarios como: El desgaste de los neumticos. La comodidad y la estabilidad en marcha. Las cargas dinmicas del trfico. El ruido en el exterior y en el interior del vehculo. La resistencia a la rodadura. El envejecimiento de los vehculos.Asimismo, en una mezcla asfltica hay que optimizar las siguientes propiedades:a. EstablidadSe refiere a la resistencia al desplazamiento causado por cargas estticas o en movimiento. Vara en funcin cohesin y de la friccin interna de la mezcla. La resistencia interna se produce por la estructura de los inertes y depende del tamao y de la integridad de las particulas. La resistencia cohesiva generalmente se desarrolla en la parte bituminosa de la mezcla, su valor vara en funcin directa de la carga, del rea cargada y de la viscosidad del bitumen.b. FlexibilidadCapacidad que tiene una mezcla bitumosa de flexarse repetidas veces sin rajarse, asi como a la facilidad de conformarse a los cambios de forma que pueda tener la subrasante.Las mezclas cambian de flexibilidad de acuerdo con los cambios de temperatura; son ms flexibles cuanto mayor es el calor. La flexibilidad exigible a una mezcla es funcin de la elasticidad de la estructura del pavimento de que forma parte.c. DurabilidadEs la resistencia que ofrece la mezcla a ladesintegracin por los agentes climatricos o por los esfuerzos abrasivos del trnsito. La desintegracin se manifiesta en forma de rajaduras y desmenuzamiento.El factor ms importante para esta cualidad es la cantidad de bitumen. Las rajaduras se producen cuando la mezcla es frgil o se vuelve frgil como consecuencia de la falta de ductibilidad del bitumen a bajas temperaturas.Para resistir los efectos abrasivos del trnsito, la mezcla debe tener la suficiente cantidad de bitumen para mantener aglutinadas a las partculas as como convenientemente dctil y los inertes sanos y resistentes a la abrasin.

d. Resistencia al deslizamientoSe refiere a la relacin de las ruedas de los vehculos que circulan sobre las superficies constituida por la mezcla, que se llama coeficiente de Deslizamiento. La textura superficial determina la resistencia al deslizamiento y depende de la cantidad de asfalto, la granulometra de los inertes y la presencia de agua o polvo en la superficie.El exceso de asfalto es causa de bajo coeficiente de deslizamiento; cuando la textura superficial es semejante a la del papel de lija, se tiene el ms alto coeficiente y se disminuye por la presencia de agua, polvo o lodo.

e. TrabajabilidadSe refiere a la mayor o menor facilidad que ofrece la mezcla para ser colocada como parte integrante de un pavimento. Esta cualidad depende tanto de los inertes como del bitumen, asi como tambin del procedimiento para hacer la mezcla.

4. Propiedades de las mezclas asflticas para capas de rodadura.La capa superior de un pavimento es la que debe proporcionar una superficie de rodadura segura, confortable y esttica. Como todas las exigencias deseables para una superficie de rodadura no pueden optimizarse simultneamente hay que equilibrar las propiedades contrapuestas para llegar a las soluciones ms satisfactorias. Los materiales asflticos proporcionan superficies continuas y cmodas para la rodadura de los vehculos. No obstante, hay que establecer un balance entre la durabilidad, rugosidad, impermeabilidad, y otras caractersticas tiles o imprescindibles para el usuario. Por ejemplo, en los pases fros, en particular en el centro de Europa, se han desarrollado mezclas muy impermeables y ricas en mortero. Si estas mezclas no proporcionan la textura adecuada, se recurre a procedimientos ajenos a la propia mezcla como son la incrustacin en la superficie de gravillas o al abujardado en caliente.En las capas de rodadura el uso de agregados de alta calidad y de aditivos se justifica por las solicitaciones a que estn sometidas. Actualmente la modificacin de ligantes se ha generalizado para carreteras importantes persiguindose la optimizacin de la respuesta mecnica y de la durabilidad de la mezcla. Por la misma razn, la calidad de los agregados es absolutamente imprescindible, aunque todo ello suponga un costo mayor para el pavimento.5. Propiedades de las mezclas asflticas para capas inferioresLas capas de espesor apreciable de un firme tienen una misin estructural fundamental para absorber la mayor parte de las solicitaciones del trfico, de forma que stas lleguen convenientemente disminuidas a las capas inferiores, explanada o cimiento de la carretera. Existen tendencias y pases que llegan a utilizar paquetes asflticos de gran espesor que forman la losa estructural fundamental del firme. En otros casos la funcin resistente radica en la colaboracin con otras capas de materiales granulares o hidrulicos. 6. Clasificacin de las Mezclas AsflticasExisten varios parmetros de clasificacin para establecer las diferencias entre las distintas mezclas y las clasificaciones pueden ser diversas:a) Por Fracciones de agregado ptreo empleado. Masilla asfltica: Polvo mineral ms ligante. Mortero asfltico: Agregado fino ms masilla. Concreto asfltico: Agregado grueso ms mortero. Macadam asfltico: Agregado grueso ms ligante asfltico.

b) Por la temperatura de puesta en obra. Mezclas asflticas en Caliente: Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 150 grados centgrados, segn la viscosidad del ligante, se calientan tambin los agregados, para que el asfalto no se enfre al entrar en contacto con ellos. La puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en caso contrario,estos materiales no pueden extenderse y menos an compactarse adecuadamente. Mezclas asflticas en Fro: El ligante suele ser una emulsin asfltica (debido a que se sigue utilizando en algunos lugares los asfaltos fluidificados), y la puesta en obra se realiza a temperatura ambiente.

c) Por la proporcin de Vacos en la mezcla asfltica. Mezclas Cerradas o Densas: La proporcin de vacos no supera el 6 %. Mezclas Semicerradas o Semidensas: La proporcin de vacos est entre el 6 % y el 10 %. Mezclas Abiertas: La proporcin de vacos supera el 12 %. Mezclas Porosas o Drenantes: La proporcin de vacos es superior al 20 %.

d) Por la Granulometra. Mezclas Continuas: Una cantidad muy distribuida de diferentes tamaos de agregado ptreo en el huso granulomtrico. Mezclas Discontinuas: Una cantidad muy limitada de tamaos de agregado ptreo en el huso granulomtrico.

7. TIPOLOGA DE LAS MEZCLAS ASFLATICAS7.1. Mezclas en calienteDentro de los aglomerados bituminosos, las mezclas asflticas en caliente, constituyen el tipo mejor de ellos y se puede definirlas como la combinacin de los ridos uniformemente mezclados y cubiertos con betn asfltico.Para secar los ridos y lograr la suficiente fluidez del betn asfltico, se usa el calor y por ello es que se conocen con esta denominacin. Los ridos y el betn asfltico se combinan en una instalacin mezcladora central, en la cual todos los constitutivos son calentados y mezclados.Terminada esta fase se procede al traslado de la mezcla caliente al lugar de utilizacin y las operaciones de esparcido y compactacin, se hace tambin cuando est a temperaturas altas.

Grados de penetracin de betunes asflticos para mezclas en caliente

7.1.1. Clasificacin de mezclas en calienteLasmezclas asflticas en caliente pueden producirse con unaamplia gama de combinaciones de ridos, cada una de las cuales tiene sus caractersticas peculiares y es adecuada para empleos especficos.A parte del contenido del asfalto, las caractersticas de una mezcla se determinan por la composicin de los ridos que puede variar desde una mecla de textura groser, en la que predominan los ridos gruesos, a una de textura fina, en la que predominan los ridos finos.El Instituto del Asfalto clasifica las mezclas asflticas en caliente para pavimentacin basndose en las proporciones de ridos gruesos y finos y polvo mineral en ocho tipos:IMacadam

IIGranulometra abierta

IIIGranulometra gruesa

IVGranulometra densa

VGranulometra fina

VIMezclas finas con piedra

VIIMezclas finas con arena

VIIIMezclas muy finas

7.2. Mezclas en froSon las mezclas fabricadas con emulsiones asflticas, y su principal campo de aplicacin es en la construccin y en la conservacin de carreteras secundarias. Para retrasar el envejecimiento de las mezclas abiertas en fro se suele recomendar el sellado por medio de lechadas asflticas.Se caracterizan por su trabajabilidad tras la fabricacin incluso durante semanas, la cual se debe a que el ligante permanece un largo periodo de tiempo con una viscosidad baja debido a que se emplean emulsiones con asfalto fluidificado: el aumento de la viscosidad es muy lento en los acopios, haciendo viable el almacenamiento, pero despus de la puesta en obra en una capa de espesor reducido, el endurecimiento es relativamente rpido en las capas ya extendidas debido a la evaporacin del fluidificante.7.2.1. Pasos para una mezcla en fro Se escoge el tipo de inerte para la mezcla. Se puede cualquiera de los cinco tipos de granulometra, especificados en la siguiente tabla.

Se calcula la cantidad de bitumen a emplearse en la mezcla utilizando una frmula, el mtodo de las reas superficiales o el del coeficiente centrfugo del kerosene. Se determina el tipo de asfalto lquido a usarse, para ello sirve la tabla, a continuacin:

8. ASFALTO ESPUMADOEl Asfalto espumado, es una tcnica que permite elaborar mezclas asflticas, con procesos constructivos especializados, de muy alto rendimiento y bastante ahorro energtico, incluso pueden usarse en reciclado en fro de pavimentos asflticos y estabilizacin de suelosEl asfalto espumado puede utilizarse con una variedad de materiales, sean nuevos, reciclados e inclusive en aquellos que tienen un alto ndice de plasticidad. El asfalto espumado puede ser aplicado por dos medios, en sitio o en planta mvil central. El proceso, que se realiza en la cmara mezcladora de la mquina de estabilizacin, incluye la expansin del asfalto lquido caliente y el subsiguiente mezclado con el material del camino pulverizado durante el proceso de recuperacin. Se sostiene que este proceso economiza energa y asfalto sobre otras tcnicas de estabilizacin.Probablemente sea verdad decir que el asfalto espumado no es un invento. Cualquier asfalto caliente en contacto con el agua, formar espuma y su volumen aumentar rpidamente. Para muchos, esta situacin no es deseada y en tales casos se utilizan agentes anti-espumantes (siliconas), para prevenir que esto ocurra.Espumar el asfalto reduce su viscosidad considerablemente y aumenta sus propiedades adherentes hacindolo apto para mezclar con agregados fros y hmedos.Ninguna reaccin qumica est involucrada; nicamente las propiedades fsicas del asfalto son temporariamente alteradas. Cuando el agua fra entra en contacto con el asfalto caliente, se convierte en vapor, el cual es atrapado por miles de diminutas burbujas de asfalto.Sin embargo, este no es un estado permanente: despus de algunos minutos, el asfalto retoma sus propiedades originales. El asfalto espumado se caracteriza en trminos de relacin de expansin de escasa vida. La relacin de expansin de una espuma se define como la relacin entre el mximo volumen alcanzado por la espuma contra su volumen original. El perodo (o intervalo de tiempo) es el lapso transcurrido desde el momento que la espuma alcanza su mximo volumen contra el tiempo en que baja a la mitad de ese volumen.

El asfalto espumado puede utilizarse con una variedad de materiales, sean nuevos, reciclados y an marginales, tal como aquellos que tienen un alto ndice de plasticidad. El asfalto espumado puede ser aplicado por dos medios, en sitio o en planta mvil central.El proceso, que se realiza en la cmara mezcladora de la mquina de estabilizacin, incluye la expansin del asfalto lquido caliente y el subsiguiente mezclado con el material del camino pulverizado durante el proceso de recuperacin. Se sostiene que este proceso economiza energa y asfalto sobre otras tcnicas de estabilizacin.Esto se debe al hecho que cuando una menor cantidad de agua se inyecta en asfalto lquido caliente, se produce una significativa expansin creando una delgada pelcula de asfalto con aproximadamente diez veces ms potencia de cobertura que el asfalto en su estado lquido. El asfalto expandido produce un recubrimiento ms completo del material pulverizado en todo el espesor de la operacin.El flujo puede ser dirigido por una o todas las cuatro secciones de la barra de distribucin del asfalto expandido, dependiendo del ancho en el cual la mquina est trabajando. CMI opina que el proceso de estabilizacin y recuperacin con asfalto expandido ha probado ser muy exitoso, teniendo un gran futuro para desarrollarse rpidamente en el sector vial de los Estados Unidos.Los espesores de la escarificacin dependen principalmente del grosor del pavimento existente o del espesor de la estabilizacin requerida. Tpicamente el espesor podra ser de 250 a 300 mm. Para hacer lugar al nuevo recapado, cuando el perfil existente debe ser respetado, el exceso de material es retirado. El material es entonces perfilado, compactado al nivel correspondiente, tomando las muestras para los ensayos de laboratorio. Estos ensayos permitirn determinar la cantidad ptima de asfalto espumado a incorporar durante la estabilizacin.Para esta fase, se puede usar una Caterpillar RR-250 equipada con un sistema Soter's, el cual es uno de los ms utilizados en el proceso con asfalto espumado. Durante la estabilizacin, el material es mezclado en sitio y la inyeccin del asfalto espumado se hace directamente en la cmara de mezclado. El espesor de la estabilizacin depende del proyecto, pero debe mencionarse que es posible alcanzar espesores de hasta 300 mm, dado que prcticamente no existe curado.Para el ojo inexperto, el material estabilizado con espuma parece no contener ningn betn, pero cuando el material es compactado, la superficie se va sellando y obscureciendo. A diferencia de los asfaltos emulsionados, el material slo necesita uno o dos das de curado, despus de lo cual puede colocarse la capa asfltica superficial. 9. ASFALTOS DILUIDOS Resultan de la dilucin del cemento asfaltico con destilados leves de petrleo, proporcionando productos menos viscosos que pueden aplicarse a temperaturas ms bajas. Los diluyentes se evaporan despus de la aplicacin., se puede dividir a los asfaltos diluidos en tres tipos: a) Curado rpido (RC); constituido por cemento asfltico y un diluyente liviano de alta volatibilidad, generalmente con un punto de ebullicin de rango similar a la nafta o gasolina. b) Curado medio (MC); constituido por cemento asfltico y un diluyente mediano de volatibilidad media, generalmente en el orden del punto de ebullicin del kerosene. c) Curado lento (SC); constituido por cemento asfltico y aceites de baja volatibilidad. El grado de fluidez de cada caso depende fundamentalmente de la proporcin desolvente en el cemento asfltico y en menor importancia, de la dureza del asfalto base del cual se hizo el diluido. Por lo tanto, de acuerdo al grado de fluidez, hay distintos tipos de asfaltos diluidos, algunos muy fluidos a temperatura ambiente, y otros ms viscosos, que requerirn una pequea cantidad de calor para hacerlos suficientemente fluidos para las operaciones a las que va a estar sometido. 9.1. Especificaciones para asfaltos diluidosLos asfaltos diluidos se clasifican segn su tipo y grado. Los tipos RC, MC y SC, indican la velocidad relativa de evaporacin del solvente y los grados, 70, 250, 800, 3000, la viscosidad cinemtica mnima permitida a 60C en centistokes. El valor mximo admisible de viscosidad para cada grado es dos veces el valor mnimo permitido. Un stoke es el cociente entre la viscosidad dinmica o absoluta (medida en poises) y la densidad, ambas a la misma temperatura. Los grados ms viscosos de los tres tipos de asfalto (RC-3000, MC-3000 y SC-3000) son solo un poco menos viscosos que el cemento asfltico de menor grado de viscosidad (AC-2.5). Los asfaltos diuidos de menor viscosidad (RC-70, MC-70 y SC-70) pueden ser vertidos con facilidad a temperatura ambiente (25C). Tienen la misma consistencia que la crema de leche.

10. EMULSIONES ASFLTICASUna emulsin es una dispersin ms o menos estable de un lquido en otro, en el cual es inmiscible. Se conocen, en general, dos tipos de emulsiones: las emulsiones directas, en las cuales la fase dispersa (o interna) es hidrocarbonada y la fase dispersante (o externa) es agua. Por otro lado, en las emulsiones inversas la fase dispersa es la acuosa. Las primeras se designan o/w (oil/water) y las segundas w/o (water/oil). En el caso particular que nos ocupa, una emulsin asfltica es de tipo directa, siendo la fase dispersa un asfalto de petrleo. La dispersin, en la prctica, se logra cuando el cemento asfltico, convencionalmente fluidificado por calentamiento y una solucin precalentada de un agente tensoactivo en agua, son introducidos simultneamente en un dispositivo dispersor de alta energa, como un molino coloidal. El asfalto se dispersa en forma de glbulos que son mantenidos estables por la accin del emulsificante, y cuyos dimetros no superan los 25 micrones, aproximadamente; la gran mayora de ellos son inferiores a 10 micrones. La funcin del emulsificante es disminuir la tensin interfacial del par asfalto-agua. Es sabido que la tensin interfacial es la energa que se debe suministrar a la superficie de contacto entre dos lquidos no miscibles para agrandar su rea. Disminuir esta tensin implica facilitar el aumento del rea de contacto o mantenerla en un valor alto determinado. Para una masa dada de asfalto, cuanto mayor sea el grado de subdivisin (mayor nmero de esferas microscpicas), mayor ser el rea interfacial. La funcin del tensoactivo es, entonces, mantener elevada esa rea interfacial, lo que significa mantener el asfalto disperso en forma de glbulos, cuyos dimetros sean, en general, inferiores a 25 micrones. De no estar presente al emulsificante, las partculas formadas al pasar el asfalto y el agua por el molino coloidal, volveran a unirse entre s en muy poco tiempo, con el resultado de la completa separacin de las fases.10.1. Clasificacin de las emulsionesEl tipo de emulsificante y por consiguiente, la carga elctrica de las partculas de asfalto, proporciona una primera forma de clasificar las emulsiones. Cuando el glbulo de asfalto, por la presencia del emulsificante en su superficie, adquiere carga positiva, se dice que la emulsin es catinica (en un equipo de electrlisis produce depsito de asfalto en el electrodo negativo o ctodo). Si por el contrario, la carga elctrica del glbulo es negativa, estaremos en presencia de una emulsin aninica (en un equipo de electrlisis los glbulos se dirigen al nodo, terminal positivo). Tambin es posible preparar emulsiones bituminosas no inicas, pero hasta el momento no se ha encontrado que sean ventajosas para el uso vial. 10.2. Rompimiento de una emulsinYa se ha visto el papel fundamental que juega el tenso activo en la elaboracin y estabilidad de una emulsin bituminosa. No obstante, su intervencin no finaliza all. Es bien conocido que una emulsin que fuera indefinidamente estable, no tendra ninguna utilidad en la construccin de pavimentos. Cuando una emulsin se pone en contacto con un agregado ptreo, sea por riego o por accin de mezclado, debe iniciarse el proceso de rotura de aquella, esto es, la separacin del asfalto del agua y el recubrimiento del mineral con una pelcula del mismo. El agua debe liberarse y finalmente evaporarse. El cemento asfltico depositado tendr prcticamente las mismas propiedades que si hubiera sido aplicado en caliente o por medio de un solvente de petrleo. En cambio, el espesor de la pelcula suele ser bastante menor. Claro est que ese proceso de rompimiento no ocurre en todas las emulsiones a la misma velocidad. All es donde el emulsificante juega un rol fundamental, pues de acuerdo a su composicin qumica y dosaje en la emulsin, ser la velocidad de rotura de sta (veremos ms adelante que tambin influyen otros factores). Precisamente la rapidez con que se presenta este fenmeno proporciona otra manera de clasificar a las emulsiones bituminosas. As, existen las emulsiones bituminosas rpidas, que son aquellas que experimentan un rompimiento en muy corto tiempo (usualmente algunos minutos) por lo cual se utilizan en trabajos de riego y tratamientos superficiales con agregados ptreos limpios. En general no son aptas para realizar mezclas con agregados que contengan finos, puesto que, en contacto con stos, el rompimiento es casi instantneo, siendo entonces insuficiente el recubrimiento del resto del material ptreo.

11. ASFALTO MODIFICADO 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.11.1. Definicin de Polmero.Los polmeros son sustancias de alto peso molecular formada por la 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.11.2. 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 la temperatura y a la 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.

11.3. Principales modificadores utilizados en el AsfaltoLos principales modificadores utilizados en los materiales asflticos son:POLMERO TIPO IEs 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 IIEs 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 IIIEs 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.

11.4. 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.11.5. Modificacin del Asfalto.La modificacin del asfalto es una nueva tcnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la pavimentacin de vas carreteras. Esta tcnica consiste en la 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.11.6. 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.

11.7. 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.

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.11.8. 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.11.9. 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 AsflticoSe 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 abiertasSe 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.

Tratamientos superficialesSe 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.

CONCLUSIONES: Las mezclas asflticas tienen que ser estables, flexibles, durables, resistentes al desplazamiento y trabajables. La compactacin juega un papel importante en la durabilidad de la mezcla para aumentar la resistencia a las roderas. Entre ms duro es el asfalto, mayor es la resistencia de la mezcla ante la formacin de roderas. Se disminuye el envejecimiento prematuro de la mezcla asfltica. Los pavimentos asflticos tienen que tener una estabilidad suficiente tanto a bajas como a altas temperaturas sin presentar daos. La textura de los agregados es importante y una textura rugosa es requerida, particularmente en capas gruesas de asfalto en climas calientes.

RECOMENDACIONES: No trabajar una pavimentacin en presencia de lluvias, cuando se tenga amenazas de lluvias se deber suspender el trabajo. se recomienda seguir estrictamente procedimientos adecuados de diseo, produccin, control de calidad y construccin, para asegurar una aplicacin con xito y un buen comportamiento futuro del pavimento.

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