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PROCESOS DE MODIFICACINDE ASFALTOS

Delmar SalomnE-Conferencia

1ICG - Instituto de la Construccin y Gerencia / San Isidro, LIMA, PERUTelefax: (51 - 1) 4217896 / Portal: www.construccion.org.pe / e-mail: [email protected]

VII Congreso Internacional de Infraestructura Vial& II Conferencia Regional Latinoamericana IRF

PROCESOS DE MODIFICACIN DE ASFALTOSDE ASFALTOS

Delmar SalomnPavement Preservation Systems LLC

CONTENIDOCONTENIDO

Fallas de pavimentospPorque modificar?

EvidenciasTipos de modificadores

Ahorros combinando modificadores


Conclusiones




Fallas por Carga de Trfico Carga de trfico Mayor de 35 TM se

considera trfico

FALLAS DE LOS PAVIMENTOSFALLAS DE LOS PAVIMENTOS

pesado Esto incrementa el

esfuerzo de los pavimentos en un 40%

Agrietamiento por carga


El uso de neumticos radiales Incremento de presin

en este tipo de neumticos

Volumen de Trfico Deformacin

permanente a


temperaturas altas (ahuellamiento)

Ciclos repetitivos de trfico


Agrietamiento a temperaturas bajas




Fallas trmicas

Fatiga trmica


- Ciclos repetitivos de trfico

Se determina por las propiedades de los ligantes


Envejecimiento del pavimento

POR QU USAR UN MODIFICADOR?POR QU USAR UN MODIFICADOR?

Mejorar las propiedades mecnicas delasfalto, facilitando as una mejor, jrespuesta a los esfuerzos de trfico yvariaciones de temperaturas

Extender la vida til de los pavimentos





COMPARACIN DE AHUELLAMIENTO: MEZCLAS ASFALTOS MODIFICADOS VS. CONVENCIONALESCOMPARACIN DE AHUELLAMIENTO: MEZCLAS

ASFALTOS MODIFICADOS VS. CONVENCIONALES

0 8

1

1.2

cion

es d

e ci

onal

,

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Ahu

ella

mie

nto,

sec

cas

falto

con

venc

pulg

adas


00 0.5 1

Ahuellamiento de secciones de AM en pulgadas

A

Fuente: Instituto de Asfalto

COMPARACION AGRIETAMIENTO POR FATIGA: MODIFICADOS VS. CONVENCIONALES

COMPARACION AGRIETAMIENTO POR FATIGA: MODIFICADOS VS. CONVENCIONALES

60.00

70.00

80.00

or fa

tiga

-s es

, %

0 00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

grie

tam

ient

o po

secc

ione

sco

nven

cion

ale


0.000.00 20.00 40.00 60.00 80.00

Agrietamiento por fatiga -secciones AM, %

Ag





COMPARACIN AGRIETAMIENTO TRMICO:MODIFICADOS VS. CONVENCIONALES

COMPARACIN AGRIETAMIENTO TRMICO:MODIFICADOS VS. CONVENCIONALES

350 0400.0450.0500.0

ersa

l -l (

pies

)

50.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0

griet

amien

to T

rans

vecc

ione

s co

nven

ciona

l


0.00.0 200.0 400.0

A sec

Agrietamiento Transversal- secciones AM (pies)


BENEFICIOS DE LOS ASFALTOS MODIFICADOSBENEFICIOS DE LOS ASFALTOS MODIFICADOS

Resisten el ahuellamiento mejor Mejoran la

durabilidad condurabilidad con pelculas mas gruesas de ligantes asflticosMitigan el

agrietamiento trmicoR d l


Reducen el agrietamiento por fatigaReducen daos por

humedad




TIPOS DE MODIFICADORES PARA ASFALTOS TIPOS DE MODIFICADORES PARA ASFALTOS

Clasificacin Procesos

de Modificacin

Polmeros Combinacin


Qumica y/o hulereciclado

Combinacinde aditivos

MODIFICADORES- INCREMENTAN LA DUREZA DEL ASFALTO (REDUCCIN DE PENETRACIN)MODIFICADORES- INCREMENTAN LA DUREZA DEL ASFALTO (REDUCCIN DE PENETRACIN)

Penetracin se reduce con modificadores

P iPenetracin

50

100

dmm


200 3 5 7 10

% Modificador




MODIFICADORES AUMENTAN EL PUNTO DE ABLANDAMIENTO

MODIFICADORES AUMENTAN EL PUNTO DE ABLANDAMIENTO

130

nto

80 C

to d

e ab

land

amie

n


0 3 5 7 1030

% Modificador

Punt

DEFINICIN DE POLMEROSDEFINICIN DE POLMEROS Un polmero

consiste de una molcula grande gcompuesta por muchas pequeas unidades qumicas llamadas monmeros





POLIOLEFINAS (PLASTMEROS)POLIOLEFINAS (PLASTMEROS)Polmeros con enlaces son olefinas

Ejemplos de poliolefinasEjemplos de poliolefinas- Polietilenos de Baja Densidad

- Terpolmero Reactivo (Elvaloy)

- Acetato de Etileno Vinlico


(EVA)

- Poliolefinas funcionalizados (e.g., EE-2 de Eastman)

MODIFICADORES COMUNES PARA ASFALTOSMODIFICADORES COMUNES PARA ASFALTOS

Copolmeros en bloque (SB, SBS)

Ltex SBR Ltex SBR Plastmeros Acido Polifosfrico Hule de

neumticos(caucho)


reciclados Asfalto soplado Gilsonita




POLMEROS: TIPO ELASTMERICOSPOLMEROS: TIPO ELASTMERICOS

El poli-estireno es duro y

S S SSSquebradizo

Comnmente se co-polimeriza con butadieno en

POLI-ESTIRENOTenedor desechable

BBB


diferentes porcentajes

BPOLI-BUTADIENOLiga de

hule

SBS = estireno-butadieno-estirenoSBS = estireno-butadieno-estireno

i

Copolmero en Bloque

(SB & SBS)


Butadieno

Estireno




Ltex SBRLtex SBR

Copolmero aleatorio (SBR)


Butadieno

Estireno

p ( )

Styrene PoliestirenoDominio

ASFALTO REFORZADO CON SBSASFALTO REFORZADO CON SBS

Estireno

Butadiene

Polmero

Dominio

Polibutadieno

RedPolimrica

Butadieno


Se forma la red elastomrica, la cual mejora las propiedades mecnicas del asfalto.




REDES POLIMRICAS: FORMACIONES FSICAS O QUMICAS

REDES POLIMRICAS: FORMACIONES FSICAS O QUMICAS

Los polmeros pueden formar redes a travs de enmaraamientos fsicos

- Lo cual resulta en comportamiento con mayor elasticidad

Los polmeros pueden unirse qumicamente a


unirse qumicamente a ciertas funcionalidades en la molcula de asfalto

MODIFICACIN QUMICAMODIFICACIN QUMICA

cido polifosfrico Asfalto oxidado Gilsonita Otros





CIDO POLIFOSFRICO = AcPPCIDO POLIFOSFRICO = AcPP Liquido viscoso

OO O

P

O

OH

P O

O

OH

OH

PO

O

OH

OHn=0 to 4


n 0 to 4

Un modificador inorgnico que se puede usar solo o en combinacin con otros polmeros

PLANTA BSICA PARA MODIFICAR CON ELVALOY

PLANTA BSICA PARA MODIFICAR CON ELVALOY

Capacidad para agregar l

Capacidad para agregar A PP

~15-20 HP

~100RPM

grnulos AcPP


Asfalto a 160 C




PLANTA MODIFICACIN DE ASFALTOS CON SBS

PLANTA MODIFICACIN DE ASFALTOS CON SBS

Asfalto Productoterminado

Bomba deengranaje

Bomba deengranaje

QIN

QINProceso de dispersinde polmero(Tolva)

Tanque de concentra

do

Tanque de

mezclado

terminado

Molino

Reciclado

Intercambiador de calor

250 TM

Bomba de engranaje

QINQIN

Adicin de SBS

Tanque de

proceso

docontinuo

Bomba

con agitadores30 toneladas

QIN

QIN

PROCESAMIENTO DE POLMERO SBSPROCESAMIENTO DE POLMERO SBS

Molinos con motores de 250, 300, 350 HP Procesando ~ 100 kg de SBS/min con el

asfaltoasfalto Tipicament hay una bomba delante del

molino para transferir asfalto de 177C a 1,500 l/m. A mayor viscosidad cae a 150 l/m A mayor concentracion de polimero mayor


y p yeficiencia de produccion (de 12% a 18%) Tipicamente dos a tres pases por el molino

produce buena dispersion del polimero




PROCESAMIENTO DE POLMERO SBSPROCESAMIENTO DE POLMERO SBS

Buena agitacin con velocidad de adicin de ~100 Kg./min. de polmero

Temperatura: 185-200 C Transferencia de asfalto de bomba a molino ~ 900

L./min. Molino - Recircular a tanque de adicin

Agregar mas polmero Tanque de dilucin adicionar asfalto de 180 C al


qconcentrado asfalto/polmero

Agente de reticulacin adicionar de ser necesario Almacenar producto terminado a 165 F (igual o menor)

GUA DE MEZCLADO Y ALMACENAMIENTOGUA DE MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO

Ligante Temp./almacenamiento Temp./mezclado(o C) (o C)

PG64-22 (Pen ~ 50) 140-157 125-160PG64-22 (Pen ~ 50) 140-157 125-160

PG70-22 (Pen ~ 40) 149-163 138-166

PG76-22 (Pen ~30) 157-174 140-168


Almacenamiento prolongado < 135 C




AHORROS USANDO COMBINACION DE MODIFICADORES

AHORROS USANDO COMBINACION DE MODIFICADORES

$50,490$50,000.00

$60,000.00ahorro/1000 TM por 4 procesos para el producto PG 76-22

cPP

$14,700

$44,310

$50,490

$10,000.00

$20,000.00

$30,000.00

$40,000.00

Ahorros

RE=69 %

AC

+ S

BS

+ A

c

RE=65%


$0 $0.00

1 2 3 4

PROCESOS de Modificacion con recuperacionelstica

AC + SBS

RE=78%

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Hay varios modificadores para asfaltos.

Combinacin de dos o ms modificadores resulta en un ahorro significante.





Agradecimiento a..Agradecimiento a..

Ing. Gary Fitts del Instituto de Asfalto Dr. Jean-Valery Martin de Innophos, Inc. Gaylon Baumgardner de Paragon


Gracias!Gracias!


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