S2. Ligantes asfálticos.pdf

(1)

Gonzalo A. Valdés Vidal

Doctor en Infraestructuras del Transporte

Conteni

dos de la

sesión

•

• Introducción

Introducción

•

• Características de los ligantes asfálticos

Características de los ligantes asfálticos

•

• Tipos de ligantes asfálticos

Tipos de ligantes asfálticos

•

• Clasificación de los ligantes asfálticos

Clasificación de los ligantes asfálticos

•

• Aplicación de los ligantes asfálticos

Aplicación de los ligantes asfálticos

Tecnología del Asfalto

(2)

•

• Introducción

Introducción

•

• Características de los ligantes asfálticos

Características de los ligantes asfálticos

•

• Tipos de ligantes asfálticos

Tipos de ligantes asfálticos

•

• Clasificación de los ligantes asfálticos

Clasificación de los ligantes asfálticos

•

• Aplicación de los ligantes asfálticos

Aplicación de los ligantes asfálticos

Introducción

¿Qu

é

deb

e

re

sis

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un

pa

vim

en

to

asf

ált

ico

?

Cargas del tránsito Cargas del tránsito

Agentes climáticos Agentes climáticos Deformación Deformación permanente permanente Agrietamiento Agrietamiento por fatiga por fatiga Agrietamiento Agrietamiento térmico térmico   a a ! ! i i m m i i z z a a n n d d o o s s u u d d u u r r a a " " i i l l i i d d a a d d

(3)

•

• Introducción

Introducción

•

• Características de los ligantes asfálticos

Características de los ligantes asfálticos

•

• Tipos de ligantes asfálticos

Tipos de ligantes asfálticos

•

• Clasificación de los ligantes asfálticos

Clasificación de los ligantes asfálticos

•

• Aplicación de los ligantes asfálticos

Aplicación de los ligantes asfálticos

Introducción

¿Qu

é

deb

e

re

sis

tir

un

pa

vim

en

to

asf

ált

ico

?

Cargas del tránsito Cargas del tránsito

Agentes climáticos Agentes climáticos Deformación Deformación permanente permanente Agrietamiento Agrietamiento por fatiga por fatiga Agrietamiento Agrietamiento térmico térmico   a a ! ! i i m m i i z z a a n n d d o o s s u u d d u u r r a a " " i i l l i i d d a a d d

(4)

Ma

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Introducción

Fun

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de

los

mat

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ale

s

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s??

Ligante asfáltico Ligante asfáltico

#ridos #ridos

$oder ad%esi&o o aglomerante $oder ad%esi&o o aglomerante

$ro&eer un es'ueleto mineral

$ro&eer un es'ueleto mineral resistentresistentee $oder im

$oder impermea"ilizantepermea"ilizante

(uena ad%esión

#ridos

(5)

Fun

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#ridos #ridos

$ro&eer un es'ueleto mineral resistentresistentee $oder impermea"ilizante

$oder impermea"ilizante

(uena ad%esión

#ridos

#ridos #ridos#ridos

$roporciona una íntima ligazón entre los áridos) capaz de resistir la acción mecánica

de las cargas de los &e%ículos.

Introducción

Fun

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de

los

mat

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te

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#ridos #ridos

$ro&eer un es'ueleto mineral resistentresistentee $oder im

$oder impermea"ilizantepermea"ilizante

(uena ad%esión

#ridos

#ridos #ridos#ridos

$roporciona una íntima ligazón entre los áridos) capaz de resistir la acción mecánica

de las cargas de los &e%ículos.

$roporciona al pa&imento una acción eficaz contra la penetración del agua

pro&eniente de las precipitaciones o del

(6)

Definición de igante Asfáltico

Def. "ásica. aterial aglomerante compuesto de una mezcla de %idrocar"uros 'ue puede o"tenerse de *acimientos naturales o por destilación del petróleo.

Def. $a&ement Interacti&e. +idrocar"uro café oscuro a negro) altamente &iscoso) producido del residuo de la destilación del petróleo. ,sta destilación puede ocurrir naturalmente) resultando en lagos de asfalto o ocurre en refinerías de petróleo.

Def. Asp%alt Institute. Lí'uido &iscoso o sólido consistente en un mezcla de %idrocar"uros * sus deri&ados 'ue son solu"les en disulfuro de car"ono. aterial no-&olátil a temperatura am"iente 'ue se re"landece a medida 'ue es calentado. ,s considerado a menudo como un material &iscoelástico) 'ue se comporta como un sólido elástico a "aas temperaturas * como un lí'uido &iscoso a altas temperaturas

/tras....

American 0ociet* of Testing and aterials 1A0T2) ,uropean Committee for 0tandarization) 3ormas locales) etc4

Introducción

!ropiedades físicas del ligante asfáltico

Dura"ilidad

5esistencia a la degradación * en&eecimiento.

Ad%esión * co%esión

Capacidad de mantener unida la estructura árido-ligante.

0uscepti"ilidad térmica

De"e entenderse 'ue es rele&ante 'ue un asfalto sea suscepti"le a la temperatura. De"e ser suficientemente fluido para 'ue pueda cu"rir las partículas de agregado durante el mezclado) para luego &ol&erse lo suficientemente &iscoso 1a temperatura am"iente2 para mantener unidas las partículas de agregado en la mezcla.

,ndurecimiento * en&eecimiento

Los asfaltos tienden a endurecerse durante el proceso de confección de la mezcla asfáltica) durante su construcción * durante su &ida de ser&icio) causado principalmente por el proceso de o!idación 1el asfalto com"inándose con el o!ígeno2) el cual ocurre más fácilmente a altas temperaturas * en películas delgadas de asfalto 1como la película 'ue cu"re la partícula de agregado2.

(7)

"btención del asfalto para carreteras

#$

!arte residual de los petróleos de

base asfáltica$

%$

&n forma de afloraciones de asfalto$

'$

&s(uistos bituminosos o también

llamados como rocas asfálticas$

¿)ual es la más utili*ada?

Introducción

!roceso de refinación + obtención de los ligantes asfálticos

(8)

• Introducción

• Características de los ligantes asfálticos

• Tipos de ligantes asfálticos

• Clasificación de los ligantes asfálticos

• Aplicación de los ligantes asfálticos

Características de los

ligantes asfálticos

)omposición (uímica del ligante asfáltico

La composición 'uímica e!acta de cada LA dependerá de su fuente * proceso

de o"tención. 0in em"argo) se puede %a"lar de una composición general del

LA.

&lemento ,ango "bservado

)arbono 67 - 668

-idrógeno 6 - 9 9 8

A*ufre : - ; 8

".igeno : - 9)<8

/itrógeno : - 9 8

(9)

)omposición molecular del ligante asfáltico

Fracciones 0A,A

A

sfaltenos

1<-7:82

,

esinas

1=:-><82

A

romáticos

1=:-;<82

0 aturados

1<-7:82 ! "  A , 1 D A D M A  T & / " 0

Fracciones genéricas SARA ,(saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos) Ada!tada de "asthauer et al #$$%

icroestructura del LA? 0istema coloidal consistente en micelas de asfaltenos dispersas en un medio oleico de "ao peso molecular 1altenos2

Características de los

ligantes asfálticos

Microestructura del ligante asfáltico

Aun'ue los constitu*entes moleculares del LA tiene características 'ue uegan un rol importante en las propiedades reológicas del LA) es la interacción entre éstos) es decir la IC5/,0T5@CT@5A la 'ue go"ierna su comportamiento reológico 15o"ertson) 992.

$or efecto de las altas temperaturas) parte de los aceites li&ianos &olatilizan) * por reacciones 'uímicas) se transforman en resinas. A la &ez) por o!idación) los maltenos se transforman en asfaltenos. $or tal moti&o el LA aumenta su dureza * pierde poder aglomerante.

De la proporción de los asfaltenos * los maltenos en el LA depende las propiedades de &iscoelasticidad.

(10)

)omportamiento reológico del ligante asfáltico

La rigidez del LA es proporcional al tiempo 1&elocidad2 * magnitud de carga e in&ersamente proporcional a la temperatura.

– Cuando se aplican cargas rápidas el LA es más duro.

– Cuando la temperatura incrementa) el LA se a"landa.

Duro 2lando Duro 2lando &fecto de la carga enta ,ápida &fecto de la Temperatura 2a3a Alta

Características de los

ligantes asfálticos

)omportamiento reológico del ligante asfáltico

,fecto de la temperatura en el comportamiento del LA.

σ

ε

Sólido - elástico Viscoelástico Viscoso

τ ε 0ºC 4ºC 25ºC 60ºC 135ºC mezclado Compactación Temperatura intermedia

Clima frío Clima cálido _bombeo

(11)

Modelo de comportamiento del ligante asfáltico

,fecto de la temperatura en el comportamiento del LA.

t₄ t_#

1

T

Tiempo de aplicación de carga

,espuesta elástica 52a3as T67

t₄ t_# T

,espuesta viscoelástica 5T6 intermedias7

t₄ t_# T

,espuesta viscosa 5T6 altas7

t₄ t_# T

&lasticidad instantánea Deformación ba3o

tensión constante ,ecuperacióninstantánea 5ecuperación gradual Def$ permanente T&/01"/&0 D&F",MA)1"/&0

Características de los

ligantes asfálticos

)omportamiento reológico del ligante asfáltico

,fecto de la temperatura en el comportamiento del LA.

σ

ε

t γ

Dada la compleidad del LA) la caracterización de su comportamiento se %a realizado "ásicamente por medio de ensa*os simples) e&aluando parcial o indirectamente solo

(12)

)aracteri*ación del ligante asfáltico 8 ensa+os tradicionales

Características de los

ligantes asfálticos

0usceptibilidad térmica

Def.? ,s la &ariación de consistencia 1&iscosidad2 ante cam"ios de temperatura.

 3o todos los asfaltos presentan la misma &ariación de consistencia lo 'ue de"e ser

considerado en la etapa de construcción * especialmente durante la &ida de ser&icio.

 0e utilizan &arios parámetros para medir la 0uscepti"ilidad Térmica pero) el más utilizado

mundialmente %a sido el 9ndice de !enetración. Bste parámetro proporciona un criterio de medida de la suscepti"ilidad del ligante para cam"iar su consistencia con la temperatura * de sus características reológicas.

 →$enetración a 7< C

→$unto de re"landecimiento anillo * "ola

IP =

1952 – 500·log(Pen) - 20 T_AyB 50·log(Pen) – T_AyB- 120

&l 1! de los A utili*ados en carreteras suele estar entre :% + ;#

(13)

1nterpretación del 9ndice de !enetración

1 ! < ; #

LA poco suscepti"les a la temperatura) con cierta elasticidad * ti!otropía encontrándose en estos &alores los "etunes modificados con polímeros) aun'ue tam"ién los "etunes o!idados con alto contenido de asfaltenos tienen esos &alores. 1! = :%>4

LA altamente suscepti"les a la temperatura) ricos en resinas * con comportamiento algo &iscoso.

:%>4 = 1! =;#

LA posee características reológicas * de fluo intermedias a los casos anteriores. La ma*oría de los asfaltos para pa&imentación poseen estas características.

Características de los

ligantes asfálticos

/omograma de -euelom

• Caracteriza los cementos asfálticos con&encionales desde el punto de &ista reológico 1suscepti"ilidad térmica2 a partir de cinco ensa*os.

– $unto de fragilidad raass

– $enetración

– $unto de anillo * "ola 1a"landamiento2

– Viscosidad a"soluta a =:: mm %g) ;: C

– Viscosidad cinemática a 9=<C

!ermite obtener las temperaturas de me*clado + compactación T6 de me*clado@ % !oises : T6 de compactación@  ' !oises

(14)

5&B@ )A pen C4:#447

I$ E -:)= T6 de Me*clado T6 de )ompactación !$ Frass !$ !en$ !$ A2 E$ )inemática E$ Absoluta

/omograma de -euelom

Características de los

ligantes asfálticos

(15)

/omograma de -euelom

)omparación de varios )A de penetración #44 dmm de diferentes crudos

/omograma de -euelom

Características de los

ligantes asfálticos

(16)

/omograma de -euelom

Características de los

ligantes asfálticos

/omograma de Ean der !oel

• $ermite predecir la propiedad de módulo de rigidez de los LA para un amplio rango de temperaturas * tiempos de carga) a partir de los siguientes ensa*os?

– $enetración

– $unto de anillo * "ola 1a"landamiento2

(17)

/omograma de Ean der !oel 8 predicción del módulo de rigide* del A

&nve3ecimiento del A

• ,s la modificación de las propiedades reológicas * 'uímicas 'ue sufren los LA a tra&és del tiempo por un proceso natural.

• La principal causa del en&eecimiento es la o!idación de las moléculas de %idrocar"uros. /tra causa importante es la e&aporación de los componentes más &olátiles del LA. ,stos procesos de en&eecimiento se aceleran cuando el LA está sometido a altas temperaturas.

• 0e caracteriza por un incremento de la &iscosidad del LA 'ue produce un endurecimiento * fragilización del LA en el tiempo.

Características de los

ligantes asfálticos

(18)

&nve3ecimiento del A

σ

ε

t γ

&nve3ecimiento

Fisuración Térmica Agrietamiento por Fatiga Dao por -umedad

Ligante sfáltico !n"e#ece . o.idación $igidiza

&fecto de la ".idación 5&nve3ecimiento7 sobre la microestructura del A

Características de los

ligantes asfálticos

".idación

!olaridad del sistema

!roceso Asociativo

AromáGcos H ,esinas H Asfaltenos

!roceso Asociativo

AromáGcos H ,esinas H Asfaltenos

Asfaltenos Asfaltenos Aromáticos Aromáticos

Agregación de asfaltenos

Tamao !eso Tamao !eso Cetonas 0ulfo!idos #cidos car"o!ílicos An%idridos 0olubles en agua Debilitan la película de ligante (ue cubre agregados

AdIesividad Desprendimiento

(19)

&nve3ecimiento de A

&nve3ecimiento primario

corto pla*o

Técnicas para reducir el enve3ecimiento

a!imizar el espesor del film asfáltico a tra&és del aumento del contenido asfáltico) la adecuada graduación granulométrica * selección de agregados.

Compactar la mezcla para un porcentae de &acíos má!imo del orden 68.

DiseFar mezclas con granulometrías densas de agregados resistentes a la %umedad.

@so de mezclas ti"ias.

Incorporación de filler en la granulometría de los agregados.

Adición de antio!idantes.

,&DJ)1, "K1DA)1L/ D1,&)TA " 1/D1,&)TAM&/T&

Contenidos de la sesión

• Introducción

• Características de los ligantes asfálticos

• Tipos de ligantes asfálticos

• Clasificación de los ligantes asfálticos

• Aplicación de los ligantes asfálticos

(20)

!roducción de ligantes asfálticos

Tipos de ligantes asfálticos

Algunas empresas productoras 5proveedoras7 de A en )Iile

(21)

Formas de utili*ar los ligantes asfálticos

,l asfalto para pa&imentación 1cemento asfáltico2 'ue a temperatura atmosférica es semisólido * altamente &iscoso) de"e ser lle&ado temporalmente a una condición fluida) para poder manipularlo durante las operaciones de construcción) como el "om"eo a tra&és de caFerías) transporte en tan'ues) distri"ución a tra&és de rociadores * el mezclado con el agregado pétreo.

Cuando las operaciones de construcción del pa&imento terminan) el cemento asfáltico se &uel&e a su condición normal * funciona como el agente cementante o ligante) e impermea"ilizante 'ue %ace al pa&imento esta"le * dura"le.

Tipos de ligantes asfálticos

Formas de utili*ar los ligantes asfálticos

,l cemento asfáltico puede es lle&ado normalmente a esta condición fluida 1lí'uido2 para las operaciones de construcción) de tres maneras?

9. undiéndolo

1Cementos asfálticos2

7. Dilu*éndolo en sol&entes de petróleo seleccionados 1Asfaltos cortados2

=. ,mulsificándolo con agua 1,mulsiones asfálticas2

a función del fluidificante es la de permitir la traba3abilidad del ligante a menores temperaturas$

(22)

!roducción de cementos asfálticos

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos

Los cementos asfálticos se designan por las letras CA * son asfaltos refinados o una com"inación de asfalto refinado * aceite fluidificante 'ue otorga la consistencia apropiada para tra"aos de pa&imentación.

Los cementos asfálticos se pueden clasificar por diferentes formas?

– $or Grado de Viscosidad /riginal 1C%ile2

– $or Grado de $enetración

– $or Grado de DesempeFo 1@0A2

0us uso se especifica por zona climática 1temperatura de ser&icio2 * función dentro de la estructura de pa&imento

(23)

)ementos asfálticos 8 clasificados por grado de viscosidad

,l ensa*o de &iscosidad permite medir las características reológicas del ligante asfáltico) siendo esta una propiedad intrínseca del material.

• ,? CA 7> 1Clima cálido - templado2. Viscosidad a"soluta original a ;: C * =:: mm +g) de"e ser ma*or o igual a 7>:: poises.

• ,? CA 9> 1Clima frío2. Viscosidad a"soluta original a ;: C * =:: mm +g) de"e ser ma*or o igual a 9>:: poises.

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos 8 clasificados por grado de penetración

Los CA se clasifican segHn su dureza o consistencia a 7< C) 'ue se mide mediante el ensa*o de penetración) e!presados en 99: mm) &alor 'ue es in&erso a la dureza.

Los CA mas comHnmente utilizados son los siguientes?

– CA >:-<:

– CA ;:-6:

– CA 6:-9::

– CA 97:-9<:

as dos cifras indican un rango mínimo + má.imo de penetración de un determinado

(24)

)ementos asfálticos 8 clasificados por grado de desempeo !

,specifica ligantes en "ase al clima * en la temperatura pre&ista en el pa&imento. Las propiedades físicas e!igidas se mantienen sin cam"ios) pero se cam"ia la temperatura para la cual el ligante de"e cumplir esas propiedades 1a%uellamiento) agrietamiento por fatiga * agrietamiento térmico2.

,. $G ;>-77.

,l primer nHmero 1;>2 es el Jgrado de alta temperaturaK significa 'ue el ligante posee propiedades físicas adecuadas al menos %asta los ;> C 1alta temperatura del

pa&imento correspondiente al clima en el 'ue el ligante estará en ser&icio2.

,l segundo numero) -77) es el Jgrado de "aa temperaturaK * significa 'ue el ligante posee propiedades físicas adecuadas %asta al menos los -77 C.

PG 64 - 22

Grado de Performance

Promedio de los 7-días máx. temperatura del pavimento

Temperatura Min. el Pavimento

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos 8 clasificados por grado de desempeo !

!ara el uso de los grados ! de la especificación 0J!&,!AE&> es necesario tener un mapa con las condiciones climáticas de los sectores

donde se utili*ará cada )A

Nonificación 0J!&,!AE& de )Iile : OCP confiabilidad 0egovia> %4#

os valores KK e RR se deben determinar en base a registros

Iistóricos de temperatura considerando un factor de

(25)

)ementos asfálticos modificados

Técnica utilizada para meorar la calidad de los CA utilizados en pa&imentación. Consiste en la adición de modificadores 1polímeros generalmente2 a los CA con&encionales con el fin de meorar las siguientes propiedades?

• le!i"ilidad

• Dura"ilidad

• Ad%erencia

• Disminución de la suscepti"ilidad térmica

• eor comportamiento frente a la aplicación de cargas estáticas

• Disminución de las deformaciones plásticas permanentes

• Aumento de la resistencia a fatiga.

/ecesidad de me3orar el desempeo de los pavimentos asfálticos en *onas de temperaturas e.tremas> altos volSmenes de tráfico> altas cargas de tráfico> *onas críticas para reducir frecuencias de

mantención 5pea3es> *onas de detención> curvas lentas7

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados 8 tipos de agentes modificadores

(26)

)ementos asfálticos modificados con polímeros

Los polímeros son sustancias de alto peso molecular. 3o todos los polímeros son compati"les con el asfalto) los mas utilizados son los plastómeros * elastómeros.

• ,lastómeros. ,l proceso es re&ersi"le) &uel&e a su posición original después de estirarlos) es decir) son elásticos.

• 0(0 1,stireno-(utadieno-,stireno2 es uno de los polímeros más utilizados de"ido a su "uen comportamiento durante su &ida Htil.

• $lastómeros. Al estirarlos so"repasan el esfuerzo o tensión de fluencia) proceso irre&ersi"le al cesar el esfuerzo realizado. Tienen deformaciones pseudoplásticas con poca elasticidad.

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados con polímeros

• ,lastómeros termoplásticos

,structuras formadas por "lo'ues unidos entre si por cadenas 'ue forman redes tridimensionales.

(lo'ue? aporta con la resistencia. Cadena? aporta elasticidad.

$unto de fusión so"re 9::C) a esta temperatura las cadenas se disocian) "ao punto de fusión) las cadenas * estructuras tridimensionales se rearman.

(27)

)ementos asfálticos modificados con polímeros

,s importante destacar 'ue la adición del polímero no de"e afectar negati&amente el comportamiento del ligante a otras temperaturas.

,n el gráfico se o"ser&a el comportamiento de un asfalto modificado con M8 0(0 &s >:;: * su nomograma de +euNelom

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados con polímeros

• 0on polímeros 'ue al calor se

funden * al enfriarse se rigidizan.

• 0e utilizan a'uellos 'ue tiene un punto de fusión por so"re el punto de fusión del CA de manera de aumentar la &iscosidad del CA a ma*or temperatura * pre&enir la deformación permanente.

(28)

)ementos asfálticos modificados con polímeros

0e utilizan en? mezclas drenantes 1proporcionar "uena ad%erencia2) microaglomerados discontinuos en caliente 1poco espesor2) mezclas en caliente donde el pa&imentos re'uiera soportar altas cargas) alto tránsito &e%icular *o condiciones climáticas ad&ersas 1fuertes gradientes térmicos2.

Las propiedades del asfalto modificado con polímero son?

• a*or rango de plasticidad 1diferencia entre el punto de a"landamiento * el índice de raass2.

• a*or co%esión.

• eor respuesta elástica.

• a*or resistencia a la acción del agua.

• a*or resistencia al en&eecimiento. • a*or resistencia a fatiga.

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados con polímeros

• ,fecto del cemento asfáltico modificado con polímeros

(29)

)ementos asfálticos modificados con polímeros

Trata de acercarse al ligante ideal$

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados con polímeros

,l principal efecto del polímero en el asfalto es el cam"io en la relación Viscosidad O Temperatura) permitiendo tener una menor suscepti"ilidad térmica) meorando su comportamiento tanto a "aas como altas temperaturas.

• A "aas temperaturas meora la elasticidad e&itando fisuraciones.

• A altas temperaturas aumenta la &iscosidad) e&itando deformaciones.

(30)

)ementos asfálticos multigrado

• ,s un asfalto modificado 'uímicamente) sin polímero.

• DiseFado para aumentar la resistencia al a%uellamientos * la fatiga en superficies de rodadura de pa&imentos asfálticos.

• ,s un producto termoplástico 'ue posee una relación &iscosidad temperatura meorada.

• Com"ina &entaas de CA de alta &iscosidad a ele&adas temperaturas * CA de "aa &iscosidad para "aas temperaturas 1"aa suscepti"ilidad térmica2.

• Alternati&a mas económica a los CA modificados con polímeros * pro&ee meores prestaciones 'ue los CA tradicionales) resultando en pa&imentos de ma*or &ida Htil.

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados con polvo de neumático

• La incorporación del pol&o de neumático en mezclas

asfálticas %a sido aceptada %ace algunas décadas en &arios países.

• 0u efecto es ma*oritariamente incrementar la &iscosidad del ligante.

• 3o poseen estructuras polimerizadas * entrecruzadas como en el caso de los elastómeros termoplásticos.

• /"tenido principalmente de 3@ 1neumático fuera de uso2.

• Los resultados o"tenidos %an sido de moderados a "uenos en el desempeFos de los pa&imentos asfálticos.

• ,ntrega meoras en propiedades mecánicas e incremento de &ida Htil en el pa&imento) ma*or elasticidad *

resistencia a la fatiga.

(31)

)ementos asfálticos modificados con polvo de neumático

La incorporación del pol&o de neumático en los CA se "asa en el proceso en %Hmedo. ,s mezclado directamente con el ligante 1asfalto-cauc%o2) 'ue se utiliza de igual forma 'ue un ligante modificado. ,l porcentae de pol&o de neumático utilizado está entre 9>8 * 7:8 respecto al peso total de la mezcla asfalto-cauc%o.

!roceso ISmedo$ Modifica el )A !roceso 0eco$ &n la me*cla como agregado 5#:UP sVa7

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados con aditivos reductores de viscosidad

Aditi&os como ceras naturales o sintéticas so"re cu*o punto de fusión reduce significati&amente la &iscosidad del asfalto permitiendo reducir %asta en =:C las temperaturas de mezcla * compactación con la consiguiente reducción del consumo energético) costo de producción * emisiones al medio am"iente.

(ao el punto de fusión del aditi&o) aumenta la &iscosidad del asfalto reduciendo el potencial de daFo por

deformación permanente.

(32)

)ementos asfálticos modificados con aditivos me3oradores de adIesión 5anti:

stripping7

Aditi&os como cal o amidas 'ue permiten meorar la respuesta de las mezclas asfálticas ante el daFo por %umedad.

AdIesión del )A en el momento de me*cla _{Despla*amiento + desprendimiento del )A en} presencia de Iumedad

5iang> %4#7 5iang> %4#7

Tipos de ligantes asfálticos

)ementos asfálticos modificados con aditivos me3oradores de adIesión 5anti:

stripping7

Aditi&os como cal o amidas 'ue permiten meorar la respuesta de las mezclas asfálticas ante el daFo por %umedad.

Menor adIesión

(33)

)ementos asfálticos modificados con aditivos fuel:resisting

• DiseFados para resistir el ata'ue de com"usti"les. 1%asta ;: &eces2

• 0u aplicación se relaciona con pa&imentos para aeropuertos o a'uellos 'ue se &en e!puestos cotidianamente al ata'ue de estos agentes.

Tipos de ligantes asfálticos

Aditivos vs propiedad deseada a me3orar

(34)

!roducción de asfaltos cortados o diluidos

Tipos de ligantes asfálticos

Asfaltos cortados o diluidos

,s un ligante asfáltico lí'uido compuesto por un CA mas un sol&ente &olátil o"tenido del refinado o destilación del petróleo.

,l sol&ente puede ser "encina) Nerosene o aceite.

Los %a* de curado rápido 15C2) medio 1C2 * lento 10C2 segHn la &elocidad de e&aporación del sol&ente.

0u finalidad es o"tener un producto más fluido 'ue puede ser aplicado a temperaturas más "aas 'ue las aplicadas al CA original.

@na &ez ela"orada la mezcla) el sol&ente se e&apora) deando el residuo asfáltico 'ue en&uel&e * co%esiona las partículas de agregado.

-o+ en día prácticamente no se utili*an debido a su alto grado de contaminación$ as emulsiones

(35)

!roducción de ligantes asfálticos

Tipos de ligantes asfálticos

&mulsiones asfálticas

,s un ligante asfáltico lí'uido compuesto por dos fases? cemento asfáltico * agua. La esta"ilidad se logra a tra&és de un agente emulgente) generalmente de "ase a"onosa o solución alcalina) el cual mantiene esta"le el sistema de las fases continua 'ue es el agua * la discontinua constituida por pe'ueFos gló"ulos de asfalto en suspensión de tamaFa entre 9 * 9: micrones.

,l principio de su fa"ricación es "aar la &iscosidad del LA para %acerlo tra"aa"le a menor temperatura 16:C2.

/o producen contaminación +a (ue el veIículo solvente (ue se evapora es

agua> ra*ón por la cual los asfaltos cortados Ian ido desapareciendo$

(36)

&mulsiones asfálticas 5producción7

os agentes emulgentes forman una película protectora en los glóbulos de a sfaltos estableciéndoles de una determinada

polaridad$

Ti!os de emulsi&n asfáltica 'roducci&n de emulsi&n asfáltica

&mulsiones Asfálticas )atiónicas

De carga positiva + afines a áridos de carga negativa como los de origen cuar*oso o silíceo> (ue son los (ue más abundan en )Iile$

&mulsiones Asfálticas Aniónicas

De carga negativa afines a áridos de carga positiva como los de origen cali*o$

Tipos de ligantes asfálticos

&mulsiones asfálticas

@na &ez %ec%a la mezcla con áridos) se espera 'ue el agua se e&apore * solo 'uede el residuo LA cu"riendo las partículas de agregado.

A este proceso se le llama curado) * su inicio se denomina 'uie"re.

,l 'uie"re de la emulsión se produce cuando se pone en contacto la emulsión con el agregado * se produce un dese'uili"rio eléctrico 'ue rompe la emulsión lle&ando a las partículas de CA a unirse a la superficie del agregado) * el agua flu*e * se e&apora. ,!isten emulsificadores 'ue permiten 'ue el J'uie"reK sea instantáneo * otros mas poderosos 'ue retardan este fenómeno.

&l color de la emulsión es de café antes del (uiebre + luego de color negro$

(37)

&mulsiones asfálticas catiónicas

Dependiendo de su &elocidad de 'uie"re) se clasifican en emulsiones de 'uie"re rápido) 'uie"re medio * 'uie"re lento.

• Catiónicas de Puie"re 5ápido 1Cationic 5apid 0etting2? C50-9 * C50-7.

• Catiónicas de Puie"re edio 1Cationic edium 0etting2? C0-9) C0-7 * C0-7%.

• Catiónicas de Puie"re Lento 1Cationic 0loQ 0etting2? C00-9 ) C00-9%.

&n )Iile las emulsiones más utili*adas son las )atiónicas

,l 9 o 7 indica el grado de &iscosidad de la emulsión.

0i el residuo asfáltico de las emulsiones medias * lentas es de penetración >:-: dmm se le agrega la letra J%K

Tipos de ligantes asfálticos

&mulsiones asfálticas aniónicas

Dependiendo de su &elocidad de 'uie"re) se clasifican en emulsiones de 'uie"re rápido) 'uie"re medio * 'uie"re lento.

• Puie"re 5ápido 15apid 0etting2? 50-9 * 50-7.

• Puie"re edio 1edium 0etting2? 0-9) 0-7 * 0-7%.

• Puie"re Lento 10loQ 0etting2? 00-9 ) 00-9%.

,l 9 o 7 indica el grado de &iscosidad de la emulsión.

0i el residuo asfáltico de las emulsiones medias * lentas es de penetración >:-: dmm se le agrega la letra J%K

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&mulsiones asfálticas especiales

&mulsiones asfálticas de (uiebre controlado

,!isten operaciones en terreno donde el 'uie"re de la emulsión es fundamental para una "uena eecución 1e.? lec%adas asfálticas2.

$ara cumplir con ello) se le adicionan aditi&os 'ue regulan el 'uie"re.

Los ensa*os * re'uisitos para estas emulsiones son los mismos 'ue para una emulsión C00-9%) C00-9) 00-9% * 00-9) solo cam"ia el tiempo de 'uie"re.

Tipos de ligantes asfálticos

&mulsiones asfálticas especiales

&mulsiones asfálticas imprimantes

,specialmente diseFadas para realizar imprimación de materiales de "ases compactadas * esta"ilizadas.

• $enetra en las "ases granulares en forma similar a los asfaltos cortados) permitiendo además una "uena ad%erencia con la capa asfáltica.

• La penetración e!igida para una emulsión imprimante de"erá ser R = mm.

(39)

&mulsiones asfálticas especiales

&mulsiones asfálticas modificadas con polímeros

0e utilizan cuando se desea un ligante asfáltico con una ma*or fle!i"ilidad.

• ,stas emulsiones presentan una e!celente ad%esi&idad frente a todo tipo de áridos * "uena elasticidad a "aas * altas temperaturas .

• $or tanto) disminu*en los riesgos de fisuración en épocas frías * de e!udación en épocas de calor 1aumenta el rango de temperaturas de ser&icio2.

• 0e %a desarrollado emulsiones de 'uie"re rápido modificadas con polímeros) principalmente para su uso en Tratamientos 0uperficiales 1C50-7e 2.

• Tam"ién) emulsiones de 'uie"re lento modificadas con polímeros para su uso en Lec%adas Asfálticas 1C00-9% e2.

• S) emulsiones de 'uie"re controlado modificadas con polímeros para icroaglomerados en río.

Tipos de ligantes asfálticos

&mulsiones asfálticas especiales

&mulsiones asfálticas sintéticas de color

,sta tecnología se consigue a partir de un producto sintético transparente en reemplazo del cemento asfáltico con&encional) mezclado con pigmentos 'ue le otorgan el color.

• ,stas emulsiones se pueden mezclar con áridos de diferentes granulometrías dando origen a los pa&imentos de color.

• ,l desarrollo de pa&imentos de color están a&alados por criterios de seguridad &ial * medioam"ientales.

• ,stas emulsiones son utilizadas en la fa"ricación de lec%adas cuando la aplicación es realizada en zonas ur"anas de "ao tráfico.

• ,n zonas de ma*or e!igencias) como a&enidas * carreteras) en micropa&imentos en frío.

(40)

!roducción de ligantes asfálticos

Tipos de ligantes asfálticos

Asfaltos soplados

Cuando el residuo de refinería es mu* li&iano) se modifican sus propiedades a tra&és de un proceso de in*ección de aire a alta temperatura.

• ,ste proceso acti&a la o!idación del LA) la &aporización * des%idrogenización) modificando la proporción de fracciones 0A5A * la microestructura del LA.

• La consecuencia fundamental es una rigidización del LA.

• 0u uso es más "ien industrial teas) mem"ranas de sello) sellante de estan'ue entre otras.

)omSnmente estos asfaltos se conocen también como asfaltos

(41)

• Introducción

• Características de los ligantes asfálticos

• Tipos de ligantes asfálticos

• Clasificación de los ligantes asfálticos

• Aplicación de los ligantes asfálticos

Clasificación de los ligantes asfálticos

)lasificación de cementos asfálticos

La clasificación de los cementos asfálticos despende de las normati&as propias de los países.

• Las más frecuentes son las clasificaciones por &iscosidad * penetración.

• La clasificación por grado de desempeFo 1$G2 propuesta por 0@$,5$AV, está comenzando a ser mu* utilizada por las &entaas conceptuales 'ue entrega. Tiene el incon&eniente de 'ue esta clasificación re'uiere de e'uipamiento costoso * personal mu* calificado.

&n )Iile> la clasificación vigente para )A convencionales es por viscosidad desde el %44>

antes de lo cual la clasificación era por

penetración$

)A #U #U44 = viscosidad a W4X) = %U44 5!oises7 )A %U viscosidad a W4X) < %U44 5!oises7

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)lasificación de cementos asfálticos

Eariación de viscosidad con temperatura de dos cementos asfálticos graduados por penetración$

Eariación de viscosidad con temperatura de dos cementos asfálticos graduados por viscosidad$

Clasificación de los ligantes asfálticos

)lasificación de cementos asfálticos

)omo la clasificación tradicional por del )A se reali*a a una sola temperatura> + el )A es susceptible a la temperatura> para especificar el material acorde a las necesidades particulares de un pro+ecto es necesario complementar la clasificación con una serie de e.igencias respecto de propiedades deseable en rangos aceptable$ &stos re(uerimientos constitu+en la &specificaciones Técnicas del material$

σ

ε

(43)

)aracteri*ación del ligante asfáltico 8 ensa+os tradicionales

Clasificación de los ligantes asfálticos

)lasificación de cementos asfálticos tradicionales por viscosidad

(44)

)lasificación de cementos asfálticos modificados con polímero

Clasificación de los ligantes asfálticos

)lasificación de cementos asfálticos multigrado

(45)

)lasificación de cementos asfálticos cortados o diluidos

&l nSmero indica el grado de viscosidad cinemática medida en centistoes$

Clasificación de los ligantes asfálticos

)lasificación de emulsiones asfálticas

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)lasificación de emulsiones asfálticas especiales

Contenidos de la sesión

• Introducción

• Características de los ligantes asfálticos

• Tipos de ligantes asfálticos

• Clasificación de los ligantes asfálticos

• Aplicación de los ligantes asfálticos

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Tipo de asfalto a utili*ar de acuerdo a su aplicación

Los ligantes asfalticos se utilizan en?

• 5iegos Asfálticos

• Capas Asfálticas de $rotección

• Capas Asfálticas ,structurales

• Capas Asfálticas ,speciales

Aplicación de los ligantes asfálticos

Tipo de asfalto a utili*ar de acuerdo a su aplicación

,iegos asfálticos

Tipo de igante igante 1mprimación 1mprimación refor*ada ,iego de iga 5Tac )oat7 ,iego /eblina 0ello /egro 5Fog 0eal7 Matapolvo Asfaltos )ortados M):'4 K K M):Y4 K K ,):%4 K &mulsiones Asfálticas ),0:% K ),0:# )00:#>00:# K K K K )00:#I>00:#I K K K K &mulsiones Asfálticas &speciales &mulsión 1mprimante K K &mulsión asfáltica para riego de liga K

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Tipo de asfalto a utili*ar de acuerdo a su aplicación

)apas asfálticas de protección

Tipo de igante igante 0ello 2ituminoso ecIada Asfáltica

Microaglomerado en Frío

Tratamiento 0uperficial 0imple Doble MSltiple

)ementos Asfálticos )A#%4V#4 K K K K )A%44V'44 K K K K &mulsiones ),0:% K K K K ),0:# K K K K )00:#>00:# K )00:#I>00:#I K De (uiebre controlado K &mulsiones modificadas con polímeros De(uiebrerápido K K K K De (uiebre lento K De (uiebre controlado K K &mulsiones sintéticas )on color K K

Aplicación de los ligantes asfálticos

Tipo de asfalto a utili*ar de acuerdo a su aplicación

)apas asfálticas estructurales

Tipo de igante igante )arpeta Asfáltica de ,odado )arpeta 1ntermedia o 2inder )apa 2ase Asfáltica ruesa )apa 2ase Asfáltica Abierta )ementos Asfálticos "riginales )A%U K K K K )A#U K K K K )ementos Asfálticos Modificados )AW4VC4& K K K K )AC4V#44& K K K K )AMultigrado K . K K )ementos Asfálticos Modificados con )aucIo Asfalto )aucIo K