Revista EIA (Dec 2009)
MODELACIÓN DEL COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE ASFALTO CONVENCIONAL Y MODIFICADO CON POLÍMERO RECICLADO, ESTUDIADA DESDE LA RELACIÓN VISCOSIDAD-TEMPERATURA MODELAMENTO DO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE ASFALTO CONVENCIONAL E MODIFICADO COM POLÍMERO RECICLADO MODELING OF RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF CONVENTIONAL AND RECYCLED POLYMER MODIFIED ASPHALT
Abstract
Las propiedades reológicas del asfalto dependen de las proporciones en que están presentes sus componentes, las cuales varían de acuerdo con el origen de los crudos de petróleo. El comportamiento reológico del ligante tiene una influencia significativa en las propiedades de la mezcla asfalto-agregado (ahuellamiento, fatiga y susceptibilidad térmica). Para describir el comportamiento reológico del asfalto proveniente del Complejo Industrial de Barrancabermeja (CIB) y del asfalto modificado con material reciclado (poliestireno expandido y grano de caucho de llanta reciclada) con control de granulometría y sin él, se realizaron mediciones de viscosidad a diferentes temperaturas (con intervalos de 2 ºC) con el viscosímetro rotacional Brookfield, y a partir de estos datos se propusieron varias expresiones matemáticas que describen el comportamiento de la viscosidad en términos de la temperatura, se evaluaron en términos del coeficiente de determinación y se hallaron las temperaturas de mezclado y compactación. Los resultados indican que el mejor ajuste en los tres casos corresponde al modelo tipo Arrhenius truncado, con correlaciones entre 0,9945 y 0,9968. Las temperaturas de mezclado y compactación calculadas a partir de este modelo comparadas con las de las normas ASTM D2493 (2001) y AASHTO (2002) resultaron significativamente disímiles para el asfalto modificado (con polímeros de granulometría controlada) pero similares para el asfalto original. De otra parte, con el fin de establecer la estructura química del asfalto original y modificado así como su influencia sobre la viscosidad, se realizó la separación de cada muestra de acuerdo con la norma ASTM D4124 (2001). Los resultados indicaron que sólo ocurrió cambio estructural en el asfalto modificado con polímeros de granulometría controlada, lo que muestra la relación entre la composición química y la viscosidad de los tres ligantes estudiados.As propriedades reológicas do asfalto dependem das proporções em que estão presentes seus componentes, as quais variam de acordo com a origem dos crus de petróleo. O comportamento reológico do ligante tem uma influência significativa nas propriedades da mistura asfalto-agregado (trilha de roda, fadiga e suscetibilidade térmica). Para descrever o comportamento reológico do asfalto proveniente do Complexo Industrial de Barrancabermeja (CIB) e do asfalto modificado com material reciclado (poliestireno expandido e grão de caucho de aro de roda reciclada) com controle de granulometria e sem ele, se realizaram medições de viscosidade a diferentes temperaturas (a intervalos de 2 ºC) com o viscosímetro rotacional Brookfield, e a partir destes dados se propuseram várias expressões matemáticas que descrevem o comportamento da viscosidade em termos da temperatura, se avaliaram em termos do coeficiente de determinação e se acharam as temperaturas de misturado e compactação. Os resultados indicam que o melhor ajuste nos três casos corresponde ao modelo tipo Arrhenius truncado, correlações entre 0,9945 e 0,9968. As temperaturas de misturado e compactação calculadas a partir deste modelo comparadas com as das normas ASTM D2493 (2001) e AASHTO (2002) resultaram significativamente dissimilares para o asfalto modificado (com polímeros de granulometria controlada) mais similares para o asfalto original. De outra parte, com o fim de estabelecer a estrutura química do asfalto original e modificado assim como sua influência sobre a viscosidade, se realizou a separação de cada amostra de acordo com a norma ASTM D4124. Os resultados indicaram que só ocorreu modificação estrutural no asfalto modificado com polímeros de granulometria controlada, o que amostra a relação entre a composição química e a viscosidade dos três ligantes estudados.The rheological properties of asphalt are directly related to its chemical composition, which varies with the origin of crude oil. The rheological behavior of the binder has a significant influence on the properties of the asphalt- -aggregate mixture (truck-wheel test, fatigue, and thermal susceptibility,). To describe the rheological behavior of asphalt from the Barrancabermeja Industrial Complex (IBC) and the modified asphalt with recycled material (polystyrene and tire rubber) with and without control of particle size, viscosity measurements were conducted at different temperatures (intervals of 2 º C) with a Brookfield rotational viscometer, and from these data suggested several mathematical expressions that describe the behavior of viscosity in terms of temperature, were evaluated in terms of the coefficient of determination, and determined the mixing and compaction temperatures. The results indicate that the best fit in the three cases corresponds to the Arrhenius model truncation, correlations between 0.9945 and 0.9968. The mixing and compaction temperatures calculated from this model compared to those of norms ASTM D2493 (2001) and AASHTO (2002) were significantly different for the modified asphalt (polymer-controlled particle size), but similar to the original asphalt. Furthermore, in order to establish the chemical structure of the original and modified asphalt and its influence on the viscosity, the separation was performed for each sample according to ASTM D4124 (2001). The results indicated that only structural changes occurred in the polymer-modified asphalt controlled particle size, which shows the relationship between chemical composition and viscosity of the three binders studied.
