Asfaltos modificados con Polímeros ¿Qué aspectos generales se deben tener en cuenta para fabricar una mezcla modificada de calidad?

Escrito por: Ing. Victor Cervantes / Ing. Francisco Fonseca

A pesar de que las características del asfalto (ligante) son suficientes para fabricar mezclas bituminosas capaces de resistir la acción conjunta del tráfico y de los agentes ambientales; en algunos casos será necesario recurrir al empleo de agentes modificadores del asfalto para acrecentar las propiedades mecánicas y reológicas del mismo, ya sea logrando una mayor adhesividad con los agregados o disminuyendo la afectación por temperatura (susceptibilidad), también se puede incrementar la resistencia al agrietamiento/ahuellamiento.

De todos los aditivos que se incorporan a los ligantes, los que muestran los mejores resultados son los polímeros debido a sus características viscoelásticas, estos son los aditivos de uso más generalizado en el mundo. Sin embargo, es importante tener en cuenta -al menos- tres aspectos primordiales para justificar la inversión adicional que su uso implica.

Diseño de mezcla adecuado

En algunos proyectos de infraestructura se ha observado que el diseño de la mezcla asfáltica modificada con polímero, se circunscribe solamente a efectuar un diseño mediante la metodología Marshall e indicando el porcentaje de polímero a utilizar, el cual habitualmente es el recomendado por el fabricante. Esto no es conveniente, ya que, no se evalúan realmente las características que se mejoran en la mezcla asfáltica con el uso del polímero. Tampoco es válido solamente determinar las propiedades que se mejoran al asfalto modificado, ya que no se proporciona información de interacción conjunta de los materiales asfalto-agregado cuando se produce la mezcla asfáltica. 

 

Un diseño de mezcla asfáltica modificada con polímero debería incluir lo siguiente:

• Una justificación de la modificación del asfalto que indique cuáles características se piensan mejorar.
• El tipo de polímero a utilizar, este debe ser compatible con el asfalto virgen que se va a utilizar. Para esto es necesario realizar ensayos de compatibilidad (p.e. microscopía óptica de fluorescencia por reflexión) y estabilidad al almacenamiento (p.e. método de Zenke) que garanticen que la interacción entre el aditivo y el ligante asfáltico es estable en el tiempo.
• Las condiciones de modificación (temperatura, tiempo y velocidad de mezclado; así como la dosis y requisitos de los equipos de modificación) que son recomendadas por el fabricante del aditivo. Estas condiciones deben ser debidamente probadas en el laboratorio y cabalmente acatadas durante el proceso productivo en planta.
• Los resultados del asfalto modificado por grado de desempeño, así como los resultados de los ensayos de recuperación elástica y punto de ablandamiento (entre otras características de un asfalto modificado con polímeros indicadas en normas ASTM), que demuestren que el asfalto se modificó de manera correcta.
• La dosificación óptima del polímero basada en los resultados de los ensayos anteriormente citados y de los obtenidos en los ensayos de desempeño/fatiga realizados a la mezcla asfáltica modificada.

Proceso homogenización del polímero

El proceso de modificación del asfalto con el polímero debe ser una operación que se debe efectuar con sumo esmero durante la producción de mezcla asfáltica. En Costa Rica se han observado plantas productoras de mezcla asfáltica donde el tiempo de homogenización del asfalto con el polímero varía entre 50 a 120 segundos; cuando la experiencia a nivel de laboratorio indica que se requieren alrededor de 30 minutos para lograr una adecuada disolución del asfalto con el polímero. Aunado a esto, la ausencia de un punto de muestreo del asfalto modificado impide determinar si las características del asfalto están siendo efectivamente mejoradas.

Dependiendo del tipo de aditivo que se utilice para la modificación de la mezcla, así debe ser el mecanismo de dispersión a utilizar para la modificación del asfalto. Uno de los mecanismos más utilizados en la industria de modificación de asfalto a nivel de producción en planta son los sistemas de molino trigonal, el cual provee una mayor velocidad de corte para el mezclado de asfalto. Este sistema es sugerido para polímeros en estado sólido.

Para los polímeros que se adicionan en estado líquido, se recomienda que la incorporación del aditivo al asfalto se efectúe con un agitador separado, de baja velocidad y bajo corte, del tipo hélice; dicho agitador se debe ubicar en un ángulo o montado lateralmente, ubicado cerca del fondo del tanque para evitar la formación de espuma o torbellinos y que estén provistos con deflectores en el tanque.

 

Finalmente,  para los aditivos en estado liquido se proponen dispositivos mezcladores dentro de la tubería (mezclado estático), idealmente con un diámetro interno que sea 2,54 cm (1 pulg) mayor al diámetro interno de la tubería donde se transporta el asfalto.  Se sugiere que esté colocado lo más cerca del tambor mezclador para evitar el golpe de ariete, de la presión de la bomba de aditivo.

Ensayos de control de calidad al asfalto modificado.

Para asegurarse que el aditivo está siendo incorporado correctamente en el asfalto modificado es indispensable contar con un punto de muestreo en la planta para poder realizar mediciones de referencia para así controlar la dosis de aditivo que se están aplicando. Para ello, existen diversas pruebas sencillas que habitualmente se tipifican en la normativa contractual, entre las cuales se encuentran los ensayos de punto de ablandamiento y recuperación elástica; ensayos que se realizan con equipos de laboratorio de fácil operación y bajo costo como lo son el torsiómetro y el ductilómetro. Poner la de punto de muestreo

Conclusiones

Los asfaltos modificados con polímero tienen un gran potencial para mejorar la vida útil de nuestras carreteras, pero es necesario seguir las recomendaciones expuestas con el fin de que el proceso de ejecución sea exitoso.

Bibliografía

Cervantes, V., & Fonseca, F. (Julio de 2014). Asfaltos modificados con polímeros: el estado de la práctica en Costa Rica. San José, Costa Rica.

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