ibp2319_11

______________________________ 1 Ingeniero Civil, Profesor Universidad Tcnica Federico Santa Mara.

2 Ingeniero Civil, Asesor Tcnico de Pavimentacin Asfaltos Chilenos S.A.

3 Ingeniero Civil Industrial, Jefe de Laboratorio Asfaltos Chilenos S.A.

4 Constructor Civil Universidad Tcnica Federico Santa Mara.

IBP2319_11

VARIACIN DEL PORCENTAJE DE SBS Y

ESPECIFICACIONES DEL LIGANTE

Carlos Wahr1, Juan Silva

2, Denisse Araya

3, Claret Bravo

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Copyright 2011, Instituto Brasileiro de Petrleo, Gs e Biocombustveis - IBP

Este Trabajo Tcnico, elaborado para ser presentado en el XVI CILA Congreso Ibero-Latinoamericano del Asfalto a realizarse entre el

20 y el 25 de noviembre de 2011 en Rio de Janeiro, fue seleccionado por el Comit Tcnico del evento para dicho fin, de concordancia con

las informaciones contenidas en el resumen sometido por el/los autor(es). Tal cual presentado, su contenido no fue revisado por el IBP. Por

ende, los organizadores no traducirn ni corregirn los textos recibidos. La versin original del material presentado no refleja

necesariamente las opiniones del Instituto Brasileiro de Petrleo, Gs e Biocombustveis, sus Asociados y Representantes. El/los autores

de este Trabajo Tcnico tienen pleno conocimiento de esto y aprueban su publicacin en los Anales del XVI CILA Congreso Ibero-Latinoamericano del Asfalto.

Resumen

Este trabajo tiene como objetivo estudiar el comportamiento del asfalto modificado al variar el porcentaje en peso

de elastmero SBS de un 3% a 4.5%, para posteriormente comparar los resultados obtenidos versus la variacin de

polmero.

Los asfaltos modificados se prepararon a nivel de muestras en el Laboratorio de Asfaltos Chilenos S.A. utilizando

un mezclador de alto corte, verificando la homogeneidad de las muestras con un microscopio de epifluorescencia para

determinar el tiempo y velocidad ptimos de agitacin, a fin de obtener la mejor dispersin.

Luego se analizan las propiedades de cada asfalto por medio de ensayos especificados en las normativas nacionales

vigentes.

Se observa que todos los asfaltos modificados cumplen con las especificaciones y exigencias del Manual de

Carreteras de Chile en sus volmenes 5 y 8 y con las exigencias del Cdigo de Normas y Especificaciones Tcnicas de

Pavimentacin del Ministerio de Vivienda y Urbanismo versin 2008.

Estos resultados indican que hace falta incorporar ensayos que midan propiedades relacionadas con el desempeo, pero no

estn consideradas en este estudio por los altos costos asociados, por lo cual no se puede analizar con ms profundidad.

Abstract

The objective of this study is to analize the behavior of a Polymer Modified Binder (PMB) in manufacturing, with

different percentages of SBS polymer.

The PMB samples were prepared at Asfaltos Chilenos laboratory with a high cut shear mixer and the homogeneity

of the samples was verified using epifluorescence microscopy.

The behavior of the binder was studied for SBS percentages between 3% to 4.5%, and their properties were

analysed with empirical tests. For these percentages, the optimal agitation and speed time, as well as the best dispersion were

determined experimentally, using the epifluorescence microscope. Final results were compared and fulfill National

specifications, according to the Chilean DOT Roads Manual, volumes 5 and 8.

The results obtained showed that performance related properties need to be further incorporated, in order to get a

more in depth analysis.

XVI CILA Congreso Ibero-Latinoamericano del Asfalto

2

1. Introduccin

Las mezclas asflticas que emplean asfaltos modificados con SBS se estn empleando en forma cada vez ms

frecuente tanto a nivel nacional como internacional.

Este trabajo tiene como objetivo estudiar el efecto que tiene el variar los porcentajes aplicados de SBS en el cemento

asfltico.

Los asfaltos modificados se prepararon en laboratorio con un agitador de alto corte y la homogeneidad de las

muestras se verific con microscopia de epifluorescencia.

Se estudi el comportamiento del cemento asfaltico modificado con SBS para cuatro porcentajes diferentes, 3%, 3,5%, 4%

y 4,5%, a los cuales se analizan sus propiedades por medio de ensayos empricos como tambin de microscopia. Para estos

porcentajes se determin experimentalmente el tiempo ptimo de agitacin, velocidad de agitacin y la mejor dispersin.

En general se cumplen las especificaciones nacionales e internacionales para las propiedades empricas, salvo las de

ensayos especficos de algunas normativas.

2. Definicin

Los polmeros son macromolculas formadas por la unin de molculas ms pequeas llamadas monmeros. La

reaccin por la cual se sintetiza un polmero a partir de sus monmeros se denomina polimerizacin. Segn el mecanismo

por el cual se produce la reaccin de polimerizacin para dar lugar al polmero, sta se clasifica como polimerizacin por

pasos o como polimerizacin en cadena.

La temperatura tiene mucha importancia en relacin al comportamiento de los polmeros. A temperaturas ms bajas

los polmeros se vuelven ms duros y con ciertas caractersticas vtreas debido a la prdida de movimiento relativo entre las

cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusin (Tf),

adems se encuentra la temperatura de descomposicin, la cual es conveniente que sea mucho mayor que la temperatura de

fusin.

En la figura 1 se pueden observar los polmeros normalmente usados.

Polmeros

Figura 1: Clasificacin de Polmeros normalmente usados, [TAP06]

3. Polmeros Elastomricos

Son materiales viscoelsticos con un bajo mdulo de rigidez en los que la deformacin resultante de un esfuerzo se

recupera en gran parte al finalizar la solicitacin.

Un copolmero es una macromolcula compuesta por dos o ms unidades repetitivas distintas, que se pueden unir

de diferentes formas por medio de enlaces qumicos.

El copolmero SBS, es un elastmero compuesto de Estireno-Butadieno-Estireno. El butadieno otorga flexibilidad

y el estireno aporta rigidez al material, en donde la composicin de esta cadena puede contener entre un 60 a 75 % de

Butadieno y el restante de Estireno.

Termo- endurecibles Termo- plsticos

Resinas epoxi

Poliuretanos

Polisteres

Plastmeros Elastmeros

SBR Estireno- Butadieno Radial

EVA Etileno acetato de vinilo

SBS Estireno-Butadieno-Estireno

Cauchos naturales y artificiales

Cloruro de polivinilo (PVC)

Polietileno

Poli - isobutilenos


3

Figura 2: Cadena de Estireno, [WEB01]. Figura 3: Cadena de Butadieno, [WEB01]

Figura 4: Cadena SBS, en donde n indica el grado de polimerizacin, [WEB01]

Figura 5: Tipos de Cadenas de Polmeros, [WEB01].

4. Objetivo de Adicin de Polmeros al Cemento Asfltico

El objetivo perseguido con la adicin de polmero es el de modificar la reologa del ligante, buscando:

Disminuir la susceptibilidad trmica, esto es, disminuir la fragilidad en tiempo fro y aumentar la cohesin en

tiempo clido.

Disminuir la susceptibilidad a los tiempos de aplicacin de carga.

Aumentar la resistencia a la deformacin permanente y a lafatiga en un campo ms amplio de temperaturas,

tensiones y tiempos de carga.

Mejorar la adhesividad de los ridos.

El objetivo de la modificacin del ligante considerando los deterioros que sufre ste durante su vida til se puede observar en

el siguiente grfico:


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Figura 6: Objetivo de la Modificacin [Wah06].

De ello se desprende que a temperaturas bajas e intermedias se logra un ligante lo suficientemente dctil para soportar las

tensiones provenientes de las cargas del trfico y la temperatura, hacindolo menos frgil.

A temperaturas elevadas de servicio o cargas lentas se obtiene un ligante con mayor rigidez para soportar en mejor forma las

solicitaciones, con una elevada elasticidad que evite la deformacin permanentemente.

En el proceso de mezclado de un polmero y el asfalto se presentan tres etapas: la fundicin del asfalto, la fundicin del

polmero y finalmente su mezclado homogneo. El tiempo en el que se llevan a cabo estas etapas depende de los equipos a

utilizar, sus variables operacionales, el tipo de polmero y la compatibilidad que existe entre los componentes.

Los asfaltos modificados 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 compuesta por el polmero y el asfalto. Esta micromorfologa 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 porcentaje de polmero SBS utilizado se puede resumir en el siguiente cuadro:

Tabla 1: Efectos de SBS sobre el ligante, [EME01]

Nivel de polmero SBS Caracterstica

Bajo 3% Dominio de propiedades por el ligante, limitado beneficio del modificador

(beneficio similar al SBR)

3 8 % Clara formacin de red. Ligante y SBS influyen en las propiedades. Rango

caracterstico para sellos y asfaltos.

Sobre 8 % Propiedades del SBS son predominantes. Nivel tpico para sellados de grietas

Al graficar los porcentajes de SBS aadidos al asfalto y su influencia se pueden comparar y observar de la siguiente

manera:

Figura 7: Punto de ablandamiento v/s % SBS aplicado al cemento, [EME01].

40

50

60

70

80

90

100

110

0 1 2 3 4 5 6 7 8Pto

Ab

lan

dam

ien

to C

Contenido SBS (%)

Efecto tipico del % SBS


5

5. Microscopa de Epifluorescencia

Este procedimiento se realiza para clasificar la dispersin polimrica como la compatibilidad entre el asfalto y el

polmero aadido. Para esto, y a travs del microscopio de epifluorescencia, se obtienen imgenes las cuales se analizan y

comparan segn la norma europea UNE-EN 13632, la cual explica y clasifica como debe ser la dispersin del polmero en el

asfalto de acuerdo a las tablas mostradas en dicha norma.

Cada compuesto es capaz de absorber una alta tasa de energa dependiendo de la longitud de onda emitida,

llamndose energa de mxima excitacin. Tal energa logra la mxima movilidad de los fotones y por ende la mxima

fluorescencia. Del peak producido dependen los parmetros de operacin del microscopio de fluorescencia.

Los materiales con mayor concentracin de aromticos, por ejemplo los asfaltos, son aquellos que absorben ms

energa provocando que la luz emitida sea ms dbil y cueste ms la observacin bajo el microscopio, caso contrario sucede

en los polmeros ya que la luz proyectada es alta debido a su baja absorcin de energa de choque que produce el fotn,

resaltando la fluorescencia del polmero, que resalta sobre el asfalto.

5.1. Filtros

El filtro de excitacin es el encargado de definir el rango de que ser emitida desde la lmpara hacia la muestra.

La luz de mercurio emite en un amplio rango, Figura 8, siendo que para la prueba se requiere la emisin en un cierto margen,

el cual permite la fluorescencia del elemento a observar.

Figura 8: Espectro de emisin de una lmpara de Hg, [IVE07].

El espejo dicroico acta como barrera primaria, diseado para una alta transmisin de ondas largas y una alta

reflexin para ondas corta.

El filtro de barrera, permite diferenciar entre el rango de absorcin y el de emisin; bloqueando el rango de

absorcin y dejando pasar slo la luz del rango de emisin. Este filtro opera de tal manera que permite el paso de un tramo

del espectro de luminosidad, con una o dos barreras, permitiendo el paso de la longitud de onda de emisin. En el caso de

los filtros que se operan actualmente en el laboratorio, estos operan con una barrera.

Para el desarrollo de este trabajo de investigacin se utiliz un microscopio de fluorescencia que cuenta con dos

filtros. Uno de ellos de color verde, cuyo rango de excitacin es de 450 a 490 [nm], con espejo dicroico de 505 [nm] y filtro

barrera de 520 [nm]. El otro filtro es de color azul, cuyo rango de excitacin es de 380 a 420 [nm], con espejo dicroico de

430 [nm] y filtro barrera de 450 [nm], pero para el estudio realizado se oper solo con el filtro de color azul, por su

compatibilidad con la fluorescencia del polmero utilizado.

5.2. Definicin de Rangos de Operacin

Para definir las longitudes de trabajo ptimas, se realiz un barrido en un espectrofluormetro Perkin Elmer LS-50-

B. Se excit la muestra a distintas longitudes de onda, para determinar la longitud de onda optima para la fluorescencia del

asfalto modificado. Se utiliz asfalto CA-24, polmero elastomrico SBS Lineal, SBS Radial y solventes como

tricloroetileno, heptano, acetato de etilo y nafta.

En la figura 9 se muestra un barrido de longitud de onda para una muestra de polmero SBS disuelto en

tricloroetileno. En azul se aprecia la intensidad de la excitacin sufrida por los electrones del polmero. Segn este anlisis se

presentan peak cercanos a los 308, 390, 490 y 600 [nm]. En las figuras 10 y 11 se observa la emisin producida por la

excitacin a 308 y 390 [nm] respectivamente. A los 308 [nm] se ve en azul la excitacin del polmero en el solvente y en rojo

slo la emisin del solvente. La emisin del asfalto, se aprecia en verde, que casi no emite luminosidad. En este rango se

encuentra que tanto el solvente como el polmero emiten luminosidad, no vindose claramente la emisin del polmero.

En la figura 11 se observa en rojo la emisin del polmero en el solvente y en verde el solvente, no emitiendo luz,

asegurndose que en este rango existe solo la emisin del polmero.


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Figura 9: Barrido para SBS, [USM07]. Figura 10: Excitacin de 308 [nm], [USM07].

Figura 11: Excitacin de 390 [nm], [USM07].

En la figura 11 se muestra la excitacin que sufre el asfalto en un barrido de longitud de onda. Este grfico indica

que al excitar las molculas en un rango cercano a los 487 [nm] el asfalto emite luminosidad, el cual puede afectar la

resolucin de la imagen observada al microscopio.

Tomando en cuenta las muestras analizadas y el menor grado de fluorescencia emitido por el asfalto se define los

siguientes rangos de operacin:

Tabla 2: Cuadro comparativo de parmetros de operacin, [USM07].

Anlisis Filtro

Compuesto

Mximo de

Absorcin

[nm]

Mximo de

Emisin [nm] Tipo

Rango de

Excitacin [nm]

Rango de

Emisin

[nm]

SBS 390 450-480 Azul 380-420 Sobre 450

Asfalto 488 y 610 490-580 Verde 450-490 Sobre 520

5.3. Pruebas de Microscopa de Epifluorescencia.

Se realizaron pruebas de microscopia para el asfalto tipo CA-24, utilizndose un filtro de color azul, siendo el

adecuado para el polmero SBS lineal y (SB)n radial.

La finalidad fue comparar la dispersin del polmero, segn cmo iba aumentando el tiempo de agitacin de la

muestra compuesta de polmero con cemento asfltico, observndose y se comparndose, segn el avance de las horas, el

cambio de la dispersin en la muestra. Se determin as, el tiempo ptimo de agitacin segn la dispersin ms homognea.

Para analizar cada muestra verificando el efecto de luminosidad del polmero por sobre del asfalto, se utiliz la

norma Visualizacin de la dispersin de polmero en betunes modificados con polmeros UNE-EN 13632 y el aumento

utilizado en el microscopio fue de 200 veces, cumpliendo con lo exigido en la norma, la cual establece un rango de aumento

de 25 a 500 veces. La escala utilizada fue de 200 m.

De acuerdo a las muestras obtenidas y analizadas bajo el espectrofluirmetro, se debe utilizar el filtro Azul, ya que

permite ver la emisin producida por la luz de la lmpara emitida entre 380 y 420 [nm], la cual genera una fluorescencia


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mxima entre los 450 y 480 [nm]. En este rango no debera presentarse luminiscencia del asfalto, ya que en este rango de

absorcin su intensidad no es significativa.

Figura 12: Microscopio utilizado para determinar la dispersin del polmero SBS en el asfalto,

en donde lo azul muestra la fluorescencia del polmero.

6. Obtencin del tiempo ptimo en la agitacin del cemento asfltico con polmero SBS.

Luego de determinado los grados de epifluorescencia del asfalto y del polmero, se prosigui con la determinacin

del tiempo de agitacin ptimo, en tal se obtiene una mezcla homognea y compatible entre el polmero y el asfalto, es decir,

el tiempo que transcurre al incorporarse el polmero en el cemento asfltico, mostrando una dispersin uniforme.

Para incorporar el polmero se agita el cemento asfltico a altas revoluciones mediante un cabezal de alto corte, el

cual tritura los grnulos de polmeros, permitiendo la incorporacin en el asfalto.

El tiempo de agitacin se determin en forma experimental, agitando la muestra durante varias horas y por cada

hora transcurrida se extrajo una muestra. Esta se analiz microscpicamente hasta obtener una buena dispersin del polmero

formando redes con el asfalto.

Las imgenes que se presentan a continuacin, describen el proceso realizado. El color celeste representa al

polmero y el fondo negro representa el cemento asfltico. Cada muestra e imagen fueron obtenidas luego de cumplir una

hora de agitacin.

Figura 13: 1 hora de agitacin Figura 14: 2 horas de agitacin

La imagen mostrada en la Figura 13 se obtuvo luego de agitar el asfalto con polmero durante 1 hora, se observa

que el polmero se encuentra en la superficie del asfalto, es decir, no hay una incorporacin de los elementos, solo demuestra

la progresiva desintegracin del polmero. La aparicin de las ramificaciones empiezan a aparecer pasado las 2 horas de

agitacin, como se ve en la Figura 14, apareciendo los primeros indicios de formacin de pequeas redes, sin embargo an

se ve el polmero y el asfalto en 2 planos distintos, puesto que estos an no se incorporan completamente.

Figura 15: 3 horas de agitacin Figura 16: 4 horas de agitacin.


8

La Figura 15 fue obtenida luego de cumplir las 3 horas de agitacin de la mezcla, en la cual el polmero ya no est por sobre

el asfalto y se distingue la interfase antes de pasar a un solo plano, redirigiendo el polmero en una direccin. En la Figura 16

se aprecian las ramificaciones que forman una red de conexin entre el cemento asfltico y el polmero, formando un solo

plano entre los componentes de la mezcla.

Figura 17: 5 horas de agitacin. Figura 18: 6 horas de agitacin.

Pasadas las 5 horas de agitacin, Figura 17, la dispersin del polmero en el asfalto es uniforme, observndose aun

las ramificaciones del polmero y la unin entre este y el asfalto. Sin embargo al observar la Figura 18, pasada las 6 horas de

agitacin el polmero tiende a agruparse y ya no se aprecian los dos planos de superposicin pero aparece la formacin de

gotas indicando la reagrupacin del polmero.


En las imgenes de las Figuras 19 y 20, el escenario no cambia, la agrupacin del polmero y la dispersin de las

gotas es mayor, se pierde gran parte de las ramificaciones que envuelve el polmero al asfalto y los enlaces se vuelven

dbiles, sin embargo al ensayar la mezcla no pierde la funcin elstica.

Figura 21: 9 horas de agitacin.

En la Figura 21 la dispersin del polmero es homognea, sin embargo este se encuentra agrupado, observndose

que la interaccin entre asfalto y polmero se ha perdido. La naturaleza elstica del polmero disminuye provocando el

endurecimiento y la agrupacin, perdiendo los enlaces.

De las imgenes descritas se observa que el tiempo ptimo de agitacin es entre las 4 a 5 horas. Pasado ese tiempo

el polmero se reagrupa y a pesar que la distribucin es homognea, pierde la propiedad de acoplarse con el asfalto como es

el caso de las Figuras 16 y 17, que muestran una red dispersa homogneamente y en conexin con el asfalto.


9

7. Procedimientos y Resultados

7.1. Introduccin

Para la realizacin de esta investigacin se procedi a realizar pruebas en la cual se tuvo que determinar la base

adecuada para la mezcla y unin del asfalto con el polmero, determinando adems las horas de agitacin de la muestra y la

velocidad de giro del mezclador de alto corte, con el cual se muele el polmero, mientras que se mezcla con el asfalto.

7.2. Procedimientos

Los procedimientos para obtener los resultados descritos fueron:

Anlisis del tipo de cemento asfltico a utilizar determinando las caractersticas de este, a travs de la viscosidad

obtenida por el viscosmetro de Brookfield, obteniendo un CA-24, con una penetracin inicial de 60 [dmm], tal

base se abland con aceites y resinas aromticas, aumentando la penetracin inicial.

Para cada porcentaje de polmero se determin una base inicial, con la siguiente penetracin inicial:

Tabla 1: Asociacin de penetracin base con porcentaje de polmero aplicado.

Penetracin Base (dmm) % SBS

110-120 3

120-130 3,5

130-140 4

140-150 4,5

La base se debe calentar entre los 170C a 190C, rango que no debe pasar del lmite superior ya que el asfalto

puede quemarse, perdiendo sus propiedades y no obtenindose el resultado requerido.

Al estar la base asfltica a la temperatura requerida, se debe someter a agitacin con el agitador de alto corte

(Silverson). Este aparato se utiliz en porciones pequeas, como ejemplo un galn de mezcla. La velocidad de giro

del cabezal de alto corte debe estar entre 5500 a 6000 rpm, tal velocidad debe mantenerse durante el proceso.

Alcanzada tal velocidad se debe incorporar el polmero en forma pausada evitando que quede una nata en la

superficie, no permitiendo la incorporacin del polmero en el asfalto.

Para determinar el tiempo optimo de agitacin del asfalto modificado, independiente del porcentaje de polmero, se

tomarn muestras cada 1 hora y estas se observaron bajo el microscopio, obtenindose fotografas de la dispersin

del polmero en el asfalto; observndose cmo este se incorpora. Esto se realiz para determinar el tiempo optimo

de agitacin, el cual se determin que es alrededor de las 5 horas, ya que si se aumenta el tiempo de agitacin, lo

nico que se hace es envejecer la mezcla, reagrupar el polmero y romper la red de enlaces, habiendo cambios en la

dispersin microscpica de la muestra. Esto se determin con pruebas hasta 9 horas de agitacin. Con el anlisis de

fotografas microscpicas se determin el mejor tiempo de agitacin, de acuerdo a la mejor dispersin observada,

siendo la ms homognea y con mejores enlace.

Luego de finalizado el tiempo de agitacin de la muestra, dependiendo de la dispersin presentada, esta pasa a un

horno con temperatura de 170C, para que repose la muestra durante 15 minutos, debido a la agitacin, y poder

realizar ensayos para caracterizar la mezcla obtenida.

Los ensayos realizados son:

Penetracin a 25C, 100 [gr], 5 [s], 0.1 [mm]. Punto de Ablandamiento. Ductilidad a 5C y a 25C, 5 [cm/min]. Punto de inflamacin. Recuperacin elstica a 13C, 20 [cm], 1 [hr], (%). Recuperacin elstica por torsin a 25C y a 40C. Fragilidad de Frass, C. Estabilidad al almacenamiento. Visualizacin de la dispersin de polmero en betunes modificados con polmeros, Norma UNE-EN 13632.


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7.3. Resultados Microscpicos

Segn los anlisis realizados para cada uno de los porcentajes de polmeros aplicados se realiz un estudio tanto

por microscopa como por ensayos empricos en cada una de las muestras. Se determin, que independiente del porcentaje

de polmero aplicado, las fotografas de dispersin no difieren mucho entre s, con la salvedad que segn el porcentaje de

polmeros se utiliz un entrecruzante, como el azufre, para estabilizar las redes y lograr mejor dispersin.

Figura 22: 5 horas de agitacin. Figura 23: 5 horas de agitacin ms 0.13% de azufre.

Las Figuras 22 y 23 muestran la dispersin de un 3,0% de SBS en el asfalto. La Figura 22 muestra la dispersin del

polmero pasadas las 5 horas de agitacin en donde se presenta como una distribucin uniforme y homognea, sin embargo

en la Figura 23 se presenta una dispersin uniforme y mucho ms homognea debido a la incorporacin del entrecruzante,

mejorando la estabilidad de la unin.

Figura 24: 5 horas de agitacin. Figura 25: 5 horas de agitacin, con 0,13% de azufre.


polmero pasadas las 5 horas de agitacin, presentndose con una distribucin uniforme y homognea. En la Figura 25 se

presenta la incorporacin de entrecruzante, que mejora an ms la dispersin y la estabilidad de la unin polmero y asfalto.



polmero pasadas las 4 horas de agitacin, presentndose con una distribucin uniforme y homognea. En la Figura 27 se

presenta una distribucin ms uniforme, con mejores enlaces, no siendo necesario aplicar entrecruzante debido a la

dispersin y estabilidad son ptimas y se encuentran dentro de los rangos requeridos por las especificaciones. Adems el


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beneficio de utilizar entrecruzante es ayudar a mejorar la dispersin y la estabilidad, pero dentro de las desventajas es que

rigidiza el asfalto modificado, reduciendo las propiedades viscoelsticas mejoradas.

7.4. Resultados Empricos

A continuacin se presenta una tabla en donde rene los diferentes ensayos realizados a las diversas mezclas de

cemento asfltico preparados con diversos porcentajes de polmeros:

Tabla 4: Cuadro resumen de resultados

Resultados Experimentales

Ensayos Porcentaje de SBS

3,0% 3,5% 4,0% 4,5%

Penetracin, 25C,100 g, 5 s, 0,1 mm 79 78 75 79

Punto de Ablandamiento, C 66 67 73,5 71

Ductilidad a

25C, 5 cm/min, cm 150 145 120 94,5

5C, 5 cm/min, cm 74 73,5 90 90

Punto de Quiebre Frass, C -18 -17 -19 -20

Punto de Inflamacin, C 242 240 239 239

Estabilidad al almacenamiento

Diferencia Punto ablandamiento 4 4 5 5

Recuperacin Elstica, torsin a

25 C, % 78 73 82 80

40 C, % 48 40 41 39

Recuperacin Elstica, 13 C, % 82,5 86 87,5 86,5

Al observar la tabla de ensayos, dentro de los resultados ms relevantes es la estabilidad al almacenamiento versus

la dispersin microscpica del SBS en el asfalto, ya que son ensayos complementarios. Si comparamos los asfaltos con 3,0%

y 3,5% de SBS tienen mejor estabilidad y dispersin microscpica, sin embargo los asfaltos modificados con 4,0 y 4,5% de

SBS, tienen buena dispersin, la estabilidad cumple los estndares y tienen mejor comportamiento viscoelstico.

8. Conclusiones Al analizar lo desarrollado experimentalmente, se obtienen los siguientes resultados:

Se debe tener control estricto de la temperatura de agitacin del SBS con el asfalto (170 a 190C). Puede iniciarse

a una temperatura mnima no inferior a 150C, pero ya pasada media hora de iniciada la agitacin de alto corte se

debe alcanzar los 180C, para tener un mezclado ptimo.

Es importante que el polmero se vaya agregando pausadamente para evitar la formacin de una nata dura.

El mezclado fue realizado entre 5000 a 6000 rpm, debido a que si se baja las revoluciones el tiempo de mezclado es

mayor, y a medida que se aumentan las rpm endurece la mezcla. Esto debido al aumento de incorporacin de aire

en la mezcla, por lo que es recomendable trabajar entre las revoluciones mencionadas.

La diferencia de las marcas de los polmeros utilizados difieren solo en 1 a 2% de Estireno, por lo cual el polmero

de mejores resultados fue aquel que tiene un 31% de estireno, y a la vez es del tipo lineal, el cual tiene enlaces ms

fuertes.

Para cumplir la estabilidad de 3,0% y de 3,5% de SBS fue necesario aplicar un entrecruzante, en este caso se aplic

azufre un pequeo porcentaje del peso total de la muestras, mejorando notablemente la dispersin del polmero en

el asfalto.

Se dice de una mezcla homognea cuando el polmero se encuentra en el mismo plano que el asfalto y a la vez hay

uniones entre la dispersin del polmero en el asfalto; debido que al inicio del mezclado se ven como pequeas


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gotas de aceite sobre el agua, eso al cabo de una hora de agitacin, en cambio cuando est homogneo no hay

diferencia de planos, el polmero se encuentra en el mismo plano que el asfalto con diversas ramificaciones.

A medida que se baja el porcentaje de polmero se debe obtener una penetracin base menor en comparacin a un

mayor porcentaje de polmero.

Es importante controlar la temperatura en todo el tiempo del proceso de mezclado, debido que al superar los 190 a

200C tanto el asfalto como el polmero se funden en un proceso similar a cuando se quema caucho, al pasar la

temperatura este queda inutilizable debido que se endurece y pierde las propiedades fundamentales del asfalto.

Ventajas de utilizar SBS en cementos asfltico:

Disminuye la susceptibilidad trmica, debido que se obtienen mezclas ms rgidas a altas temperaturas de servicio

reduciendo el ahuellamiento y a la vez, se obtienen mezclas ms flexibles a bajas temperaturas de servicio

reduciendo el fisuramiento por fatiga.

Disminuye la exudacin del asfalto: por la mayor viscosidad de la mezcla, menor tendencia a fluir, debido a los

polmeros de cadenas cortas, y mayor elasticidad, debido a los polmeros de cadenas largas.

Mayor adherencia y cohesin, debido que el polmero refuerza la cohesin de la mezcla. Mejor impermeabilizacin

en los sellados bituminosos, pues absorbe mejor los esfuerzos tangenciales, evitando la propagacin de las fisuras,

mejorando la vida til de las mezclas, por la disminucin de los trabajos de conservacin.

Mejora la resistencia al agrietamiento de las mezclas

Permiten mayor espesor de la pelcula de asfalto sobre el agregado.

Reduce el costo de mantenimiento a largo plazo.

Disminuye el nivel de ruidos: sobre todo en mezclas del tipo abiertas.

Mayor resistencia a la flexin en la cara inferior de las capas de mezclas asflticas.

Permite un mejor sellado de las fisuras.

No requieren equipos especiales.

Desventajas de utilizar SBS en asfalto:

Alto costo del polmero.

Dificultades del mezclado: no todos los polmeros son compatibles con el asfalto base (existen aditivos correctores).

Exige mayor control en la elaboracin de la mezcla.

La mezcla asfltica se enfra rpidamente lo cual reduce la trabajabilidad, endurecindose y dificultando el

calentamiento.

9. Referencias

[TAP06]: Tapia, C. Recomendaciones para el empleo de asfaltos modificados con polmero SBS, Universidad Tcnica

Federico Santa Mara, Noviembre 2006.

[WEB01]: www.pslc.ws/spanish/sbs.htm.

[WAH06]: Wahr, C., Apuntes Curso Vialidad II, Universidad Tcnica Federico Santa Mara, Valparaso, Chile, 2006.

[EME01]: Emery, S. J. and OConnell, J., Development of a high performance SBS modified binder for production, Kubu

Consultancy y Transportek CSIR, Pretoria, Sudafrica.

[IVE07]: Microscopa de Fluorescencia, Ivens S.A., uoa-Santiago, www.ivens.cl, [email protected].

[USM07]: Laboratorio de Qumica y Proceso, Universidad Tcnica Federico Santa Mara, 2007.

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