Título :	Determinación de una metodología para caracterizar asfaltos modificados con polímero usados en pavimentos flexibles.
Autor(es):	Wendy Alejandra Casanova Zavala
Palabras clave:	Espectroscopia SBS EVA Spectroscopy SBS EVA
Área:	INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación :	oct-2017
Facultad:	Facultad de Ingeniería
Programa académico:	Maestría en Ingeniería de Vías Terrestres y Movilidad
Resumen:	El asfalto es un material ampliamente utilizado en la construcción de carreteras de pavimento flexible. A nivel mundial, la modificación de asfaltos con polímeros nos ha permitido obtener materiales que cumplen con las características que un asfalto por sí mismo no resistiría. En este trabajo se presenta el efecto de la modificación de un asfalto de PEMEX, con los co-polímeros modificadores estireno butadieno estireno (SBS) y el Etil Vinil Acetato (EVA); sobre sus características: químicas, morfológicas, térmicas, mecánicas y reológicas con el fin de identificar diferentes niveles de modificación así como la determinación del tipo y cantidad de polímero modificador. Para obtener una referencia de caracterización, el polímero SBS fue adicionado en porcentajes de 2, 2.5, 3, 3.5, 10, 11 y 12% de acuerdo al comportamiento observado en estudios previos, de igual manera el polímero EVA en porcentajes de 3, 4, 5, 6, 10, 11, 13, 23 y 25%. Se caracterizó el asfalto puro y modificado mediante Espectroscopía Infrarroja, los cambios en la morfología se analizaron mediante Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM, siglas en inglés); las características térmicas, fueron analizadas por Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC, siglas en inglés), se realizaron ensayos de penetración y esfuerzo-deformación y la reología de los asfaltos se analizó con ayuda del Reómetro de Corte Dinámico y el viscosímetro rotacional Brookfield. Los resultados de la Espectroscopía demostraron que los asfaltos modificados conservan los grupos funcionales del asfalto y demuestran la presencia de los grupos funcionales de los polímeros modificadores. Los resultados obtenidos mediante TEM, permitieron identificar fases diferentes en el asfalto crudo y su variación con la adición de los polímeros modificadores, evidenciando cambios estructurales considerables que conllevaron a cambios en las características y propiedades del material a nivel macro. Los resultados obtenidos mediante DSC permitieron identificar tres temperaturas de transición vítreas (Tg) en el asfalto crudo que están relacionadas con sus componentes fundamentales. Las mezclas con SBS y EVA alteraron dichas Tg evidenciando la modificación de las características térmicas del asfalto crudo. Las mezclas con SBS tuvieron un efecto más acentuado sobre las propiedades mecánicas, logrando una considerable disminución en la penetración y un aumento en el módulo elástico con respecto al asfalto sin modificar. Con respecto a las propiedades reológicas, se muestra un mejor comportamiento en los asfaltos modificados. Finalmente se propone una metodología para la identificación del tipo y cantidad del polímero, donde técnicas como la Espectroscopía Infrarroja y el TEM, se presentan como sencillas de realizar a nivel laboratorio, esperando que un futuro se tengan al alcance en las plantas de asfalto. Asphalt is a material widely used in the construction of flexible pavement roads. At the global level, the modification of asphalts with polymers has allowed us to obtain materials that meet the characteristics that asphalt by itself would not resist. This work presents the effect of the modification of neat asphalt, with the styrene butadiene styrene (SBS) and ethyl vinyl acetate (EVA) modifier co-polymers; on its chemical, morphological, thermal, mechanical and rheological characteristics in order to identify different levels of modification as well as the determination of the type and quantity of polymer modifier. In order to obtain a characterization reference, the SBS polymer was added in percentages of 2, 2.5, 3, 3.5, 10, 11 and 12% according to the behavior observed in previous studies, as well as EVA polymer in percentages 3, 4, 5, 6, 10, 11, 13, 23 and 25%. The asphalt was characterized pure and modified by Infrared Spectroscopy, changes in morphology were analyzed by Transmission Electronic Microscopy (TEM); the thermal characteristics were analyzed by Differential Scanning Calorimetry (DSC), penetration and stress-strain tests were carried out and the rheology of the asphalts was analyzed with the aid of the Dynamic Shear Rheometer (DSR) and the Brookfield rotational viscometer. The results of the Spectroscopy showed that the modified asphalts retain the functional groups of the asphalt and demonstrate the presence of the functional groups of the modifying polymers. The results obtained by TEM allowed identifying different phases in the crude asphalt and its variation with the addition of the modifying polymers, evidencing considerable structural changes that led to changes in the characteristics and properties of the material at the macro level. The results obtained by DSC allowed identifying three glassy transition temperatures (Tg) in the crude asphalt that are related to its fundamental components. The mixtures with SBS and EVA altered these Tg evidencing the modification of the thermal characteristics of the crude asphalt. The mixtures with SBS had a more pronounced effect on the mechanical properties, achieving a considerable reduction in penetration and an increase in the elastic modulus with respect to unmodified asphalt. With respect to the rheological properties, a better behavior is shown in the modified asphalts. Finally, a methodology for the identification of the type and quantity of the polymer is proposed, where techniques such as Infrared Spectroscopy and TEM are presented as simple to perform at the laboratory level, hoping that a future will be within the reach of asphalt plants.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/1113
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