Asfalto de caucho modificado I. Gaweł, Universidad Politécnica de Polonia, Polonia, J. PiłaT, P. RadzIszewskI, k. J. k. J. kowalskI, Y JB kRól, Varsovia University of Technology, Polonia
Resumen: entre varios métodos de reciclaje de residuos de caucho, la reutilización De goma de miga para la modificación del betún merece una atención especial. Los Capítulos incluyen una revisión de los métodos para la modificación del betún con miga Caucho, una discusión de los tipos de interacciones bitumen-caucho, y una Descripción de las propiedades del betún modificado con caucho y del caucho asfáltico Mezclas También resume los beneficios del uso del caucho de asfalto Mezclas en la construcción de carreteras. Palabras clave: reciclaje de desechos de caucho, modificación de betún con migaCaucho, mezcla asfalto-caucho. 4.1 Introducción Los residuos de caucho constituyen una parte sustancial de los residuos sólidos del mundo. La mayoría de este residuo se compone de neumáticos post-consumo de coches de pasajeros y camiones. Debido a la creciente producción de automóviles y camiones, y por otro lado, un período de vida limitado del neumático, la cantidad de neumáticos del mundo está aumentando año tras año cada año cerca de mil millones de neumáticos descartado alrededor del mundo (Heimbuch, 2009). En los países industrializados aproximadamente 9 kg de neumáticos de desecho se generan anualmente per cápita (Geiger et al., al., 2008). Algunos de los neumáticos generados en el mundo se utilizan para el reciclaje, con el resto siendo almacenado o vertederos (airey et al., 2003), al., 2003), que crea problemas ambientales y riesgos para la salud. Neumáticos almacenados en un vertedero o relleno sanitario generar una proliferación de roedores e insectos (Waste Management (Waste Management World, 2010). El peligro ambiental también incluye un gran riesgo de incendios debido a sus forma y larga vida útil, que oscila entre una docena y unos 100 años, los neumáticos de desecho ocupan una gran superficie, por lo tanto, la mayoría de los neumáticos da un nuevo uso productivo. Una directiva de la UE relativa a la prohibición de todo vertido y relleno sanitario de neumáticos nos obliga a intensificar la búsqueda de los métodos más prometedores de reciclaje de este material. La Asociación Europea de Reciclaje de Neumáticos (eTRa) recomendó en 1999 el uso de neumáticos reciclados post-consumo en mezclas asfálticas de pavimento, este mercado puede consumir grandes cantidades de neumáticos y parece ser un método medioambiental óptimo de reciclado de residuos de caucho. Los neumáticos de desecho se han utilizado para producir goma de miga para la modificación de aglutinantes bituminosos. 4.2 Reciclaje de residuos de caucho
Los cauchos son polímeros de red reticulados y no se pueden procesar productos valiosos (Joseph et al., 1994). al., 1994). Los métodos de reciclaje de la chatarra Los neumáticos consisten en: Reciclaje de materiales recuperación de energía Reutilización de neumáticos de desecho o sus piezas.
4.2.1 Reciclaje de materiales materiales En el reciclado de materiales, se utilizan productos de caucho de desecho directo o procesado. Los métodos de reciclaje incluyen recauchutado, eliminación de residuos de caucho a través de la pirólisis, rectificado de neumáticos u otros productos de caucho.
El recauchutado implica la extracción de la banda de rodadura la aplicación de la nueva banda de rodadura. Después de recauchutar el neumático recupera sus propiedades. Hay dos métodos básicos de recauchutado recauchutado:: frío y calor. El Método caliente consiste en la aplicación de un cinturón de caucho crudo sobre una superficie de neumático, seguido por la creación de una banda de rodadura de neumático en un molde caliente y la conservación mediante un proceso de vulcanización. El método frío consiste en unir el precurado pisar con la carcasa. Ambos métodos prolongan la vida de los neumáticos mediante 150.000 km de servicio. La pirólisis implica la descomposición descomposición térmica del caucho en los neumáticos. Pirólisis se lleva a cabo a temperaturas entre 300 y 800 ° C en reactores especiales además de productos valiosos (gasolina, hollín, acero), subproductos gaseosos se obtienen bajo tales condiciones de temperatura. Pirólisis de neumáticos, con el objetivo de obtener aceites que pueden ser utilizados como disolventes en la licuefacción del carbón, ha sido reportado por Mastral et al. (1996). al. (1996). Recientemente, un nuevo método Pirólisis de vapor y gasificación de neumáticos neumáticos de desecho para la producción de líquidos Combustibles, materias primas químicas y carbones activados (elbaba et al., 2010). al., 2010). Pirólisis de vapor-gasificación de neumáticos de desecho en presencia de El catalizador de Ni-Mg-al produce un alto rendimiento de gas rico en hidrógeno. Era Sugiere que la descomposición térmica de neumáticos de desecho a alta temperatura Podría ser una alternativa para la producción de hidrógeno en sistemas energéticos futuros (elbaba et al., 2010). al., 2010). Eliminación de neumáticos de desecho mediante pirólisis es un Proceso y requiere el uso de dispositivos adicionales para prevenir contaminación. El rectificado de neumáticos a diferentes tamaños granulares granulares permite una amplia y variada Utilización de residuos de caucho como componente valioso de los materiales materiales
Página 3 74 Betún modificado con polímero © Woodhead Publishing Limited, 2011 economía. Es especialmente beneficioso utilizar caucho de neumáticos de tierra en el Industria de la construcción de carreteras para modificar las propiedades de las mezclas de asfalto. Miga El caucho de los neumáticos de la chatarra es una buena alternativa a los polímeros usados como betún Modificadores La adición de caucho molido al betún da como resultado una Mejora en las propiedades relacionadas relacionadas con el rendimiento r endimiento de la carpeta (Beaty, 1992; Billiter et al., 1997; al., 1997; Huang, 2008) y en las propiedades mecánicas de las mezclas (khedaywi et al, 1993;. al, 1993;. Bahia y Davies, 1994;. Hui et al, 1994; Isacsson y lu, 1995; Way, 2000). Los estudios de campo han demostrado el rendimiento de los l os pavimentos de asfalto de caucho (Stroup-Gardiner et al., 1996; al., 1996; Brown et al., 1997; al., 1997; Way, 2000). 4.2.2 Recuperación de energía El caucho es un buen portador de energía, ya que se caracteriza por un alto poder calorífico valor. El valor calorífico del caucho es de aproximadamente aproximadamente 32 MJ / kg, que es Cerca del valor calorífico del carbón (Gaweł y slusarski, 1999). residuos 1999). residuos Se utilizan como combustible para la l a combustión, principalmente en hornos de cemento, centrales eléctricas. eléctricas. Aunque la combustión permite el uso del neumático entero, No es una manera manera respetuosa respetuosa con el medio medio ambiente de utilizar neumáticos neumáticos de desecho, desecho, ya que produce Materiales no saludables. Para evitar la emisión de gases tóxicos a la atmósfera, Se requiere una distribución precisa de la temperatura que garantice una Oxidación de productos gaseosos, y también se debe proporcionar un sistema Para la desulfuración de los gases residuales (slusarski, 1997). Combustión de la postExcluye cualquier uso de sus valiosos componentes poliméricos, poliméricos,
Que podrían ser útiles para mejorar otros materiales, por ejemplo, betún. Neumáticos de desecho o sus partes se pueden utilizar para: Σ Construcción de terraplenes ligeros de carreteras Σ fortalecimiento del subsuelo Σ Mejora de la estabilidad de la pendiente Σ Construcción de capas de aislamiento y drenaje Σ Construcción de muros de contención Σ Reforzamiento de vértices Σ Membranas y capas de drenaje Σ Alcantarillas Σ Construcción de barreras acústicas. Especialmente destacable es el uso de neumáticos de desecho para construir Terraplenes de carreteras. Los neumáticos desmenuzados se utilizan para la Terraplenes para mejorar sus características funcionales. filtración de agua Las condiciones en los terraplenes se mejoran y la estructura es más resistente Al daño de la helada. El terraplén es significativamente más ligero y De ser construido sobre un terreno más débil. Además, el caucho de neumáticos de desecho No se somete a una rápida descomposición biológica. El uso de neumáticos enteros o sus partes en los formularios antes mencionados es tanto Económicamente beneficioso y respetuoso con el medio ambiente. Solo dos disponibles Mercados de neumáticos de desecho pueden consumir los números Combustible para combustión y material para aplicaciones de i ngeniería civil. del Varios métodos para la utilización de chatarra de caucho, la modificación de El caucho molido parece ser una aplicación muy prometedora para estos desechos. Los métodos empleados para la gestión de neumáticos de desecho también Políticas de los gobiernos nacionales y regionales. En Europa, los principales métodos Para la gestión de neumáticos de desecho son la recuperación de materiales (38,7%), la recuperación de energía (32,3%) y recauchutado (11,3%) (eTRMa, 2008). En los Estados Unidos, el principal Los métodos utilizados para la utilización de los neumáticos son el combustible derivado de los neumáticos (52,8%), Caucho (16,8%) y aplicaciones de ingeniería civil (11,9%) (Us Rubber Asociación de fabricantes, 2009). 4.3 Trituración de chatarra de neumáticos Trituración de neumáticos de desecho puede proporcionar productos con diferentes propiedades. como Un resultado de moler neumáticos u otros productos de caucho de desecho, partículas de caucho (Con diferentes tamaños granulares) y metal, y partes textiles de refuerzo son obtenidas. Las propiedades y la utilidad del caucho molido dependen de Muchos factores incluyendo el tipo de caucho, el método de molienda, el tamaño de partícula Y forma y superficie específica de las partículas. Se utilizan dos tecnologías para granular el caucho residual: criogénico Tecnología y molienda mecánica a temperatura ambiente. dependiente Sobre el tamaño granular y la aplicación, el caucho molido se puede dividir en el Tipos siguientes: Σ Polvo de caucho: <1,0 mm Σ Caucho (o granulado): 1,0-15,0 mm Σ caucho triturado:> 15.0-100 mm Σ Cortes:> 100.0-300 mm. Para el método criogénico, los neumáticos de desecho pretratados se someten a refrigeración Utilizando nitrógeno líquido. A bajas temperaturas, el caucho se comporta como un frágil Vidrio y puede ser molido fácilmente cuando se expone a fuerzas de impacto. En el caso Del método criogénico, los neumáticos enteros se someten continuamente a martillar Molinos donde se obtiene un amplio espectro de tamaños de partícula. Después de la pre-
Fase de aplastamiento, el material es transportado a la cámara criogénica en la que, Entre -80 ° C y -197 ° C, la molienda principal en trituradoras de impacto lugar. Luego, después de la selección inicial, el proceso de eliminación de desechos y secado, El material de caucho se somete a una separación adicional del caucho del acero (En separadores magnéticos). Las fibras se separan del caucho por soplado de aire. A continuación, el material de caucho molido se dirige a una pantalla de clasificación y, usando un transportador neumático, a silos de almacenamiento (Dantas Neto et al., 2006). Utilizando Criogénica, el caucho migroso obtenido ti ene una composición sin cambios Y la estructura y por lo tanto puede ser utilizado en una amplia gama de aplicaciones. los Proceso es respetuoso con el medio ambiente. La principal desventaja de este método Es el costo relativamente alto de la manufactura, que depende principalmente de la Precio del nitrógeno líquido. La molienda mecánica es el método más popular y comúnmente utilizado. los El proceso de rectificado consiste en un corte mecánico y un material de Los neumáticos. Después de la trituración inicial, utilizando diversos dispositivos (tales como desintegración Cuchillos), el material de caucho se tritura a fracciones apropiadas (granulación). La molienda en los molinos permite que la miga de caucho de partículas finas y muy finas A adquirir. El alambre de acero se retira del material de caucho Clasificación electromagnética y contaminación del cable a través de separadores de aire. Esta El medio ambiente se lleva a cabo a temperaturas ambiente. Por Medios de molienda mecánica, partículas de caucho con gran superficie específica Que es ventajoso desde el punto de vista del caucho Aplicación como un modificador de ligante bituminoso. Comparando el tamaño de partícula obtenido en el proceso de molienda con el criogénico Método, debe concluirse que se pueden obtener partículas más pequeñas utilizando Criogénico (tamaño de partícula 0,1-0,4 mm). Por medio de la mecánica Método, se obtiene un menor grado de fragmentación con tamaños de partícula Que oscilan entre 0,4 y 4 mm. Con el fin de obtener un tamaño granular Con una estructura de grano mejorada, una combinación de ambos criogénicos Y los procesos mecánicos es posible (Putman y amirkhanian, 2006). 4.4 Métodos de modificación del betún con miga caucho Hay dos métodos de añadir el caucho molido de los neumáticos al asfalto mezcla: Σ Modificación del betún - "proceso húmedo" Σ Utilizando el caucho molido como parte de la mezcla de asfalto con Modificación del betún - "proceso seco". En el primer método, se obtiene un aglomerante de caucho-betún modificado, mientras que en El segundo, se crea una mezcla de asfalto modificada con caucho. 4.4.1 Proceso húmedo Para cumplir con el estándar asTM d8 (2002), el aglomerante de caucho-betún (o Asfalto-caucho, de acuerdo con la terminología de US) se define como una mezcla de Aglomerante de betún, caucho de miga de neumáticos de desecho (al menos 15% (en peso)) Y aditivos que disminuyen la viscosidad, en el que los componentes de caucho de Aglutinante "reacciona" con el betún caliente, aumentando significativamente su volumen. El primer método para agregar caucho al aglomerante bituminoso fue desarrollado Por Hancock en 1823. Cassell en 1844 informó el proceso de fabricación Principios para el aglutinante que contiene caucho natural. La primera aplicación de Esta carpeta fue la construcción de una calle en Cannes en 1960. Mcdonald Desarrolló una tecnología industrial para la producción de aglutinante de caucho-betún (Mcdonald, 1981). Con el fin de producir aglutinante de caucho-betún, el caucho de miga de tamaño hasta 1 Mm. El proceso de modificación se realiza a temperaturas que varían
Desde 170 hasta 220 ° C durante 1-3 horas (camino, 2006). Una temperatura más alta para este Reduce la flexibilidad del aglutinante. El tiempo óptimo de mezcla El betún con caucho es de aproximadamente 2 horas. Mejora el tiempo de mezclado Las propiedades del aglutinante de caucho-betún, pero no se recomienda Al aumento sustancial de los costes de producción. De goma de miga añadido a caliente El betún se hincha por absorción de las fracciones de betún ligero y plastificación Aditivos. Se informó que la goma de la miga cuando se mezcla con betún y Almacenado a una temperatura de aproximadamente 200 ° C durante 20 minutos aproximadamente se duplicó su volumen (Horodecka et al., 2002). Dependiendo del método de producción, el aglomerante de caucho-betún puede ser Utilizado para fabricar la mezcla de asfalto inmediatamente después de Inestabilidad del aglutinante (aglutinante no almacenable) o puede almacenarse. una producción Diagrama de un aglutinante de caucho-betún no almacenable se muestra en la Fig. 4.1, y Para un aglutinante almacenable en la Fig. 4.2. La producción de un aglomerante de caucho-betún no almacenable es la siguiente: Σ El caucho crumb se coloca en un alimentador especial. Σ Del alimentador, se agrega una cierta cantidad de goma de miga al mezclador Con un bitumen (flujo de betún). Betún Aceite aromático Asfalto en flujo Polvo de neumático Licuadora Aglutinante pulverizador Mezcla planta Reacción Cámara con Agitación lenta Diagrama 4.1 Producción de un aglutinante de goma y betún no almacenable (en de acuerdo con Corté et al., 1999; Way, 2006; CAltRAns, 2006). Betún Caucho Aceite aromático Polímero Aglutinante pulverizador Mezcla planta Licuadora Enfriador Calor Herméticamente sellado almacenamiento cámara Coloidal molino Diagrama 4.2 Producción de un aglutinante almacenable goma y betún (en de acuerdo con Corté et al., 1999). Σ Mezclar los ingredientes en el mezclador toma aproximadamente 1 hora. Σ La maduración del aglomerante de caucho-betún tiene lugar en el transporte Tanques
El caucho-betún almacenable requiere atención adicional para proporcionar un tiempoEstable, homogénea. Fabricación de caucho-betún almacenable Se lleva a cabo en mezcladores especiales y molinos coloidales a 175-185 ° C. Mezcla de Ingredientes de aglutinante dura aproximadamente 2 horas hasta que el aglutinante alcanza una viscosidad De 0,6 Pa ² s. Tras la finalización del proceso de mezclado, la temperatura del Ligante se reduce en 15-20 ° C y el aglutinante se almacena, sin agitación, en Un recipiente herméticamente sellado a 160 ° C. Los aglomerantes de caucho-betún pueden Almacenado sin un cambio significativo de propiedades por hasta 2 semanas (Corté et al., 1999). 4.4.2 Proceso seco El método seco se desarrolló en los años sesenta en Suecia. En el método seco, El caucho de la miga juega principalmente el papel de un agregado y el caucho solamente Modifica parcialmente el aglomerante de betún. Aunque este método es tecnológicamente Las propiedades más simples y valiosas del caucho no se utilizan completamente. Se añade caucho A un tamaño de grano intermitente en la mezcla mineral antes de que se mezcle con Un aglutinante de bitumen y un caucho de grano de tamaños de grano de 2 mm a 6 mm Utilizado principalmente. El caucho molido se añade a la mezcla mineral caliente en una cantidad de 1-3% en peso de agregado (Caltrans, 2006;. Dantas Neto et al, 2009). La temperatura del agregado es de 160-180 ° C durante un tiempo de mezclado de 15-30 segundos. Luego, después de mezclar el caucho migroso con el agregado, el Se añade betún. El contenido de betún es aproximadamente 1% (en peso) mayor que En las tradicionales mezclas asfálticas. El tiempo de mezcla total oscila entre aproximadamente 120 a 180 segundos. La mezcla de asfalto después de la adición de Se debe almacenar en un recipiente de mezcla lista durante 3-5 horas. Durante este tiempo, el betún Se modifica parcialmente con caucho y se mejora la mezcla viscoelástica Propiedades. Las mezclas preparadas por el proceso seco tienen una aplicación más limitada En comparación con las mezclas preparadas por el proceso húmedo (forma, 2006). Estas Mezclas se utilizan particularmente en climas fríos, especialmente para Deslizamiento de neumáticos en caminos cubiertos de hielo. Se cree generalmente que la interacción caucho-bitumen es una difusión Fenómeno y no una reacción química. Cuando se empapa en betún líquido, Partículas de caucho absorben los componentes de parámetros de solubilidad Hincharse con el volumen creciente. Pueden hincharse a 3-5 veces su original Volumen (Massucco, 1994). Se ha encontrado, sin embargo, que el hinchamiento sigue Una tasa lineal durante los primeros 90 segundos y luego aumenta a una tasa decreciente (Joseph et al., 1994). Las dimensiones de la partícula de caucho aumentan hasta la La concentración de líquido es uniforme en toda la partícula y el equilibrio Se produce hinchazón (Blow, 1971). El grado de hinchamiento depende de la temperatura de mezcla y la duración, Naturaleza química y viscosidad del betún, composición de caucho y partículas tamaño. La compatibilidad del caucho y el líquido es también un factor Afecta la hinchazón. La naturaleza química del betún determina la hinchazón de equilibrio Mientras que la viscosidad del betún determina la velocidad de penetración en el grueso de la goma (Stroup-Gardiner et al., 1993). La penetración (difusión) La velocidad aumenta a medida que disminuye la viscosidad del líquido. Según lo informado por airey et al. (2003), la tasa inicial de absorción de betún y posiblemente la cantidad De hinchamiento de caucho están relacionados con la viscosidad (grado de penetración) Aglutinantes más blandos (menos viscosos), con las mayores
absorción. un estudio realizado por Gaweł et al. (2006) ha demostrado que la cantidad de La hinchazón de caucho en el betún más blando (grado de penetración más alto) Mayor que en el bitumen más duro (grado de penetración más bajo) (Tabla 4.1). Las interacciones caucho-bitumen son una función del peso molecular de el betún (Stroup-Gardiner et al., 1993). Bituminosos ricos en ácidos grasos de bajo peso molecular Los componentes de peso son más interactivos con el caucho. El betún más ligero Los componentes penetran más fácilmente en la matriz interna del polímero. Análisis HP-GPC de ligantes bituminosos antes y después de la modificación con El caucho migroso ha mostrado un aumento en la fracción de gran tamaño molecular y Una disminución en la fracción de menor tamaño molecular (Putman y amirkhanian, 2010). Se ha encontrado que, de los componentes no polares, n-alcanos y n -alkylbenzenes poseen la más alta propensión a penetrar en goma partículas (Gaweł et al., 2006). La absorción preferente de los compuestos Con cadenas alifáticas lineales en el caucho sugiere que estos componentes Tienen buena compatibilidad con el esqueleto polimérico lineal del caucho. Se han publicado diferentes datos en la literatura sobre el efecto De la composición química del asfalto sobre la velocidad y l a cantidad de caucho Tabla 4.1 Porcentaje de hinchamiento de caucho en el betún (espesor de caucho 0,85 mm) Temperatura (° C) Por ciento de la hinchazón de una 180 180 200 200 Contenido de caucho (% en peso) 5 10 5 10 Hinchazón de caucho en betún de 70 dmm. 55 50 70 sesenta y cinco Hinchazón de caucho en betún de 165 dmm. 70 sesenta y cinco 80 75 una hinchazón se da como el porcentaje de aumento de la masa de goma. souce: Gaweł et al. (2006).
Página 9 80 Betún modificado con polímero © Woodhead Publishing Limited, 2011 hinchazón. de acuerdo con singleton et al. (2000), la composición del betún No tiene un efecto significativo en la tasa de interacción entre caucho y betún Si hay cantidades suficientes de las fracciones de bajo peso molecular. Los betunes difieren en la composición química dependiendo del tipo de Petróleo crudo y la tecnología de producción (Bagi nska y Gaweł, 2004). Putman y amirkhanian (2010) determinaron la i nteracción entre el caucho Y aglomerantes bituminosos de diferentes fuentes mediante el cálculo de la interacción Efecto (Ie). El Ie se define como el cambio de la base a la drenada Ligante para un ligante modificado de caucho dado al ligante de base:
Ie = Drenado - base base 4.1 Las diferencias significativas en los valores de Ie entre el betún de diferentes Los orígenes demuestran un efecto sustancial de l a fuente de aglutinante sobre el caucho-betún Interacciones. La misma conclusión fue elaborada por Frantzis (2004), quien desarrolló Un método para determinar los coeficientes de difusión y solubilidad del caucho En betún. El aumento de la masa de caucho empapado en el 180 ° C durante varias duraciones y se generó una curva de sorción. El coeficiente de difusión se calculó a partir de la pendiente de la región lineal De la curva de sorción. Este estudio ha demostrado que los aglutinantes de diferentes orígenes Difieren en los valores del coeficiente de difusión. Por ejemplo, el bitumen venezolano Un contenido más alto de aromáticos tiene un coeficiente de difusión más alto comparado Con betún kuwaití de menor contenido en aromáticos. Entre los betunes de La misma fuente cruda, los aglutinantes de grado de penetración más alto (más blandos) tienen mayor Coeficientes de difusión (Frantzis, 2004). La propensión de los componentes (fracciones genéricas) del Penetrar en partículas de caucho fue tomado en cuenta por algunos investigadores Cuando se evalúan las interacciones entre el caucho y el betún (singleton et al., 2000; Gaweł et al., 2006; Henley y dumont, 2008). a pesar de que Una comparación de los resultados obtenidos en diferentes condiciones experimentales Puede plantear dudas sobre las conclusiones extraídas, es Sobre los datos obtenidos por estos investigadores) que los cambios en el genérico La composición del bitumen depende de la composición del betún base. Para el betún con un contenido en aromáticos (determinado por el método saRa) que varía de aproximadamente 50 a aproximadamente 65% en peso, Singleton et al. (2000) informó Una disminución en las fracciones saturada y aromática después del curado con caucho. Henley y dumont (2008), utilizando aglutinantes de un compuesto aromático superior (70-86% en peso, método saRa), concluyó que la fracción aromática De bitumen es el componente principal que emigra en la red del caucho. los Los aglutinantes bituminosos utilizados en su estudio tuvieron, sin embargo, una muy baja saturación contenido. Un patrón diferente de cambio (determinado por asTM d4124 (2009b)) ha sido observado por Gaweł et al. (2006) en la composición de un bitumen Del crudo ruso, caracterizado por una menor cantidad de aromáticos y una
Página 10 81 Asfalto de caucho modificado © Woodhead Publishing Limited, 2011 Saturación (Tabla 4.2) en comparación con los aglutinantes mencionados anteriormente. A partir de los datos de la Tabla 4.2, se puede inferir que para el betún de parafinaTipo nafténico (ruso), los saturados son los componentes principales que penetran En el caucho. La penetración preferencial de los saturados en el interior Matriz del polímero puede explicarse por la similitud en la solubilidad Parámetro de saturación y el parámetro de solubilidad del caucho. La compatibilidad del betún y del caucho puede evaluarse comparando Los parámetros de solubilidad de los componentes. Los componentes del betún difieren En el parámetro de solubilidad (Yen y Chil ingarian, 1994). Para el betún de La composición descrita en la Tabla 4.2, los parámetros de solubilidad del Los componentes fueron los siguientes: saturados d = 17,5, aromáticos d = 18,2, resinas d = 19,5, y asfaltenos d = 22,3 MPa medio. Sin embargo, para el betún
De naturaleza química diferente, los parámetros de solubilidad de estas fracciones Pueden tomar valores que se desvían de los anteriores (Rogel, 1997). Caucho De neumáticos de coche es predominantemente una combinación de caucho de estireno butadieno (D = 17,5) y caucho natural (d = 14,8) (Brandrup e Immergut, 1989). Comparación de los parámetros de solubilidad de los componentes separados de El bitumen ruso con los parámetros de solubilidad del caucho proporciona Evidencia de que los saturados poseen la mejor compatibilidad con el caucho. El aumento del contenido en aromáticos del betún después de la inmersión en caucho (Tabla 4.2) se puede explicar tanto en términos de la reducción de los saturados El contenido y la migración de componentes similares del caucho al betún. Utilizando la técnica de RMN en su estudio de las interacciones entre el caucho y el betún, Miknis y Michon (1998) observaron que los aceites usados en la fabricación de neumáticos Y los aceites que están presentes en el betún contienen compuestos similares. Esta Observación les llevó a concluir que los aceites probablemente intercambian Durante el calentamiento. GC-Ms análisis de la composición molecular de algunos Componentes extraídos del caucho migroso antes y después de la inmersión en Bitumen (de la composición genérica especificada en la Tabla 4.2) ha revelado Una disminución sustancial del contenido de ácido. Myristic, palmítico (dominante) y Los ácidos esteáricos eran abundantes en el caucho, ya que son componentes de la Para el polímero, mientras que el caucho procesado sólo contenía Tabla 4.2 composición genérica de la pluma 70/100. Betún de calidad (de Petróleo crudo ruso) antes y después del remojo de caucho (eliminado el caucho) Contenido en fracciones (% en peso) Fracción Antes del remojo de caucho Después de remojar el caucho Saturados 12,75 10,52 Naftaleno aromáticos 33,88 37,46 Polar-aromáticos (resinas) 41,42 39,53 Asfaltenos 11,41 11,89 fuente: Gaweł et al. (2006).
Página 11 82 Betún modificado con polímero © Woodhead Publishing Limited, 2011 Trazas de esos ácidos. Este hallazgo sugiere que durante la inmersión del Caucho en betún caliente los ácidos penetrados de la matriz de caucho en la betún. Durante la separación del aglutinante residual en componentes genéricos, Estos ácidos probablemente se concentran en la fracción nafteno-aromática, como pueden Se deduce del aumento en el contenido de la fracción después de la modificación con (Tabla 4.2). Parece que los ácidos nafténicos en el betún también A la interacción con el caucho. Algunos bit uminosos venezolanos que Mayor contenido de ácido mejor interactuar con el caucho. La disminución observada en El contenido de los componentes polares-aromáticos (Tabla 4.2) puede atribuirse A la descomposición parcial de los aromáticos polares como resultado del betún
Envejecimiento a temperatura elevada. La descomposición de los compuestos aromáticos Envejecimiento en el laboratorio se observó con betún obtenido de crudos De tipo parafina-nafténico, por ejemplo del crudo ruso (Gaweł y Bagińska, 2004). Como se desprende de la revisión de l a literatura (Southern, 1967; Dumont, 2008; Agencia de Carreteras, 2010), la interacción caucho-bitumen, Expresado como la cantidad máxima de hinchamiento, depende más de la naturaleza Del caucho de la miga que la naturaleza química del betún, siempre que Hay suficientes fracciones de luz originalmente presentes en el aglutinante. en la parte Del caucho, la interacción depende del contenido de caucho migratorio, de la partícula Tamaño, tipo de caucho (neumático de automóvil o neumático de camión), método de molienda o tecnología criogénica), y la composición de polímero (Billiter et al., 1997; Bahia y davies, 1995; Dias y Picado-santos, 2008; Putman y Amirkhanian, 2010). Se encontró que el contenido de caucho del aglutinante era un factor contribuyente importante factor en la hinchazón de goma (Gaweł et al, 2006;. ould Henia y Dumont, 2008). Contrariamente a este hallazgo, airey et al. (2003) concluyeron que la hinchazón de caucho Es independiente de la relación caucho-bitumen, siempre que haya suficiente Fracciones ligeras de betún. Este es el caso de la inflamación de polímero clásica en Disolvente donde la cantidad de disolvente es lo suficientemente grande para obtener una Proporción independiente de la cantidad del polímero añadido. El efecto del tamaño de partícula de caucho sobre la velocidad y la cantidad de hinchamiento de caucho En betún caliente se ilustra en la Fig. 4.3. La tasa de hinchazón fue notablemente Inferior para muestras de goma más gruesas. Después de 120 minutos de inmersión en caliente Bitumen, la cantidad de hinchamiento fue aproximadamente el doble de alta con 0.5 Mm como con muestras de caucho de 0,85 mm. Después de 180 minutos ' Duración del experimento, la cohesión de las muestras de caucho más delgadas Disminuyeron dramáticamente para que el procedimiento de determinación de hinchazón Para ser descontinuado. Se ha informado de que la superficie especıfica del caucho migroso es una Propiedad importante que influye en la interacción entre caucho y betún (Heitzman, 1992a, dias y Picado-santos, 2008). Debido a su forma áspera Y la superficie reticulada, el caucho de miga obtenido por molienda mecánica
Página 12 83 Asfalto de caucho modificado © Woodhead Publishing Limited, 2011 Interactúa mejor con el betún que el caucho de la miga producido por El método criogénico (forma cúbica y superficie lisa). Es difícil evaluar la composición química del caucho migroso Debido a la gran variabilidad de los neumáticos y los procesos de recauchutado (airey et al., 2003). En general, los neumáticos de camión tienen un mayor contenido de caucho natural En comparación con neumáticos de coche. La composición del caucho también difiere Las secciones del neumático. Los tipos de caucho difieren en su parámetro de solubilidad. los parámetro de solubilidad para los rangos de goma 17,8-20,8 MPa medio (Hansen Y smith, 2004). Parámetros de solubilidad similares de líquido y caucho Mejor compatibilidad de los componentes, y por lo tanto mejor interacción Entre caucho y líquido (betún). La disposición molecular (Entrecruzamientos) de la red polimérica afecta significativamente el grado de hinchamiento (airey et al., 2003). Cuanto mayor sea el número de reticulaciones en el caucho, Más corta la longitud media de las cadenas de caucho entre las reticulaciones y la Disminuir la velocidad de difusión de componentes de betún más ligeros en el caucho.
La penetración de componentes de betún más li geros en el caucho puede, sin embargo, Degradar la estabilidad coloidal del aglomerante bituminoso. Si el betún es pobre En componentes ligeros, pero contiene un alto contenido de asfalteno (fracción pesada), La adición de caucho migroso puede conducir a la coagulación de asfaltenos. A Porcentaje de hinchazón 100 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 Tiempo (min) 5% 0,50 mm de caucho 10% 0,50 mm de caucho 5% 0,85 mm de caucho 10% 0,85 mm de caucho 4,3 tasa de caucho en el betún de grado 70/100 penetración hinchazón, en 200 ° C.
Página 13 84 Betún modificado con polímero © Woodhead Publishing Limited, 2011 Para evitar esto, se utilizan asfaltos de mayor grado de penetración. El pretratamiento Del caucho con diversos compuestos orgánicos o sus mezclas también inhibe la Penetración de componentes ligeros de betún en el caucho (stroup-Gardiner et al., 1993; Flanigan, 1995). Cuando se mezclan con betún caliente, las partículas de caucho pueden ser devulcanizadas Y despolimerizada. Si el caucho no está parcialmente desvulcanizado, produce Un aglutinante heterogéneo con el caucho actuando principalmente como un relleno flexible (Giavarini, 1994). Sin embargo, la desvulcanización excesiva Deterioro de las propiedades del aglutinante. Una mejora en la elasticidad de la Aglutinante puede conseguirse mediante reticulación adicional del polímero en el Aglutinante modificado con caucho (Gaweł y sl usarski, 1999). Las interacciones entre el caucho y el betún afectan el rendimiento Propiedades del ligante residual. El efecto más pronunciado del caucho La hinchazón en el betún líquido es un aumento apreciable de la viscosidad del aglutinante. Bitumen con un bajo contenido de componentes más ligeros y un alto contenido De asfaltenos produce un aglutinante de alta viscosidad (ould Henia y dumont, 2008). El considerable aumento de la rigidez y el comportamiento elástico de la ligante residual es consistente con la pérdida de componentes de betún más ligeros debido a su difusión en el caucho y el envejecimiento oxidativo, así como con la ruptura del caucho (Huang, 2008). Las diferencias en los datos comunicados sobre las interacciones de goma y betún (Joseph et al , 1994;. Massucco, 1994; Singleton et al ., 2000; airey et al ., 2003; Gaweł et al ., 2006; Uld Henia y Dumont, 2008) se atribuyen a los siguientes: diferentes temperaturas de fusión y duraciones, el uso de betunes que difieren en naturaleza química o cauchos que difieren en tamaño de partícula y la composición química, y el cambio en los parámetros de solubilidad de la
componentes con un aumento de la temperatura. También, el envejecimiento del betún en una mezcla temperatura de 160-210 ° C parece ser de importancia para goma y betún (singleton interacciones et al ., 2000; ould Henia y Dumont, 2008). 4.6 Propiedades del betún modificado de goma Las propiedades del aglomerante de goma y betún dependen de muchos factores tales como las propiedades de los asfaltos, las propiedades del caucho, la duración y temperatura de producción de carpetas de goma y betún, la forma y la intensidad de el proceso de mezcla, y las propiedades de los aditivos utili zados. La consistencia del aglomerante de goma y betún, su comportamiento reológico y resistencia al envejecimiento dependerá de la composición química de los betún así como sobre el contenido y tamaño de partícula del polvo de neumático. Además, la superficie específica del las partículas de caucho depende del método de trituración utilizado. También debe Debe observarse que la composición química del caucho y la impureza significativamente afectar el proceso de modificación y determinar las propiedades finales de la aglomerante de goma y betún.
Página 14 85 betún modificado de goma © Woodhead Publishing Limited, 2011 La cantidad de polvo de neumático añadida varía en muchos países y rangos de una baja cantidad (5-12%) (Página, 1992) hasta tan alto como 22% (Caltrans, 2006) en peso de aglutinante. un mayor contenido de caucho en las causas de betún un incremento beneficioso en las propiedades viscoelásticas del caucho y betún aglutinante. La granulación del polvo de neumático y su superficie específica, en gran medida determinar la viscosidad de un aglomerante de goma y betún. Las partículas más finas de caucho con una superficie específica bien desarrollado hincharse eficazmente en bitumen. El método de trituración de goma afecta a las características superficiales de las partículas de caucho. Las partículas de caucho obtenidas por trituración mecánica tienen una superficie desarrollada (Poroso, dentado) y fácilmente reaccionar con betún. Las partículas de caucho obtenido por tecnología criogénica tiene una forma regular con superficies lisas y brillantes y resistir el proceso de hinchamiento durante la producción de goma y betún aglutinante (Shen y Amirkhanian, 2005; Dantas Neto et al ., 2009). La composición química de la goma afecta a la calidad de l a aglomerante de goma y betún. Los componentes de la goma derivados de neumáticos son cauchos sintéticos y naturales, cargas, aceites aromáticos, azufre y otros productos químicos aditivos. un neumático de caucho contiene componentes de caucho sólo alrededor del 50%. los la mayoría de los contaminantes comunes de caucho molido son agua, fibras y pequeña piezas metálicas (Hicks, 2002; Corte et al ., 1999). extensa humedad en goma miga (más de 1% en peso) puede causar bitumen a la espuma cuando el se añade goma. Por lo tanto, la miga de goma dosificado en el mezclador debe tener contenido de humedad por debajo de 0,75% (ASTM, 2009a). Propiedades técnicas del aglomerante de goma y betún dependen de la miga de goma con la temperatura del betún y el tiempo de mezcla (Fanto et al ., 2003). una mayor temperatura de mezcla es preferible, ya que acelera el intereactions entre el betún y partículas de caucho. también, un mayor tiempo de mezcla (más de 1 hora) aumenta la eficacia de la modificación. Las condiciones de mezclado de polvo de neumático con bitumen afectar a las propiedades de goma y betún aglutinante. de mezcla de alta velocidad, aparte de aumento de la hinchazón de goma, causas la fragmentación de las partículas de goma blanda y mejora su dispersión en el fase betún líquido (Shen y Amirkhanian, 2005; Xiao et al ., 2006). En
Para mejorar el proceso de modificación, varios tipos de aceites se uti lizan para ablandar y plastificar aglomerante a bajas temperaturas. aglomerante de goma y betún se caracteriza por propiedades mejoradas técnicas en comparación con aglutinantes convencionales utilizados en la construcción de pavimentos. los mejora en las propiedades incluye: Σ Aumento de punto de reblandecimiento (aumento de la resistencia a la permanente deformaciones) Σ reducida sensibilidad a la temperatura (aumento del índice de penetración) aumento de la viscosidad significativo Σ Σ rango de temperatura ampliado de viscoelasticidad Σ mayor elasticidad (aumento de la recuperación elástica)
Página 15 86 betún modificado con polímeros © Woodhead Publishing Limited, 2011 Sigma propiedades aglutinantes mejoradas a bajas temperaturas Σ susceptibilidad reducida de aglutinante al envejecimiento. El punto de reblandecimiento, un factor de aglomerante de goma y betún que caracteriza consistencia a temperaturas de servicio elevadas, de manera favorable aumenta de 40 a 65 ° C (Radziszewski et al. , 2004). Esta temperatura depende de las bitumen tipo usado, la cantidad de caucho y el método de modificación. sensibilidad térmica es una medida de las propiedades viscoelásticas de un aglutinante. Se prefiere que el aglutinante muestra los cambios bajos de penetración como una función de cambio de temperatura. una medida de esto es un índice de penetración, que para aglomerante de goma y betún está por encima de 1 (con un valor preferido entre 0 y 2) (Lea y whiteoak, 2003). La viscosidad de aglomerante de goma y betún aumenta favorablemente en el alto las temperaturas de funcionamiento de las superficies de carretera (60-80 ° C), mientras que al tecnológica (Aglutinante de bombeo, la producción de mezcla de asfalto y compactación) temperaturas (120-200 ° C) que aumenta de manera adversa y antieconómica, ya que el ligante requiere calentamiento adicional. aglutinante de betún debe caracterizarse por una amplia gama de temperatura de viscoelasticidad. El valor del ángulo de fase entre tensión y deformación en una estudio de módulo complejo bajo carga cíclica da una visión general de la comportamiento elástico o viscoso del material. En general, el factor de pérdida (tan d) para asfalto ideal debe ser lo más alto posible (y mayor que 0) en baja temperaturas de servicio y lo más baja posible (y menor que infinito) a alta Las temperaturas de uso. aglomerante de goma-bitumen tiene una temperatura ampliado gama de viscoelasticidad en comparación con el betún no modificados, de hasta aproximadamente 90 ° C. Esto significa que el aglomerante de goma y betún no se convertirá en frágil (tan d > 0) a temperaturas bajas (-30 ° C), y a altas temperaturas (+ 60 ° C) la aglutinante no fluirá como un líquido newtoniano (tan d ≠ ∞) (kalabińska et al. , 1999). Las propiedades elásticas de aglutinantes modificados se determinan sobre una base de los estudios de recuperación elástica. evaluación de la elasticidad de betún implica determinación de la recuperación elástica de una muestra ligante modificado, sometido para estirar durante la prueba de ductilidad. Los resultados mostraron que la adición de polvo de neumático para bitumen aumenta la recuperación elástica a partir de 5-10% hasta aproximadamente el 75% en comparación con la recuperación elástica inicial (Piłat et al. , 2000). evaluación de la conducta de aglutinante a bajas temperaturas puede llevar a cabo
de acuerdo con diversos procedimientos de prueba: estudios de consistencia (ensayo de penetración), ductilidad como una función de la temperatura, la temperatura de fragilidad (determinado por el método Fraass) y la rigidez de fluencia (flexión reómetro viga (BBR) de prueba). Se encontró que aglomerante de goma y betún a baja temperatura muestra mayor ductilidad (mayor resistencia a la tracción y energía de deformación) que no modificada betún. Fragilidad (Fraass temperatura punto de ruptura) de goma y betún es de aproximadamente 7-10% beneficiosamente más baja que el punto de ruptura para convencional betún.
Página 16 87 betún modificado de goma © Woodhead Publishing Limited, 2011 como resultado del envejecimiento, aglutinante de asfalto pierde gradualmente su viscoelástico propiedades y se convierte en un material más duro y quebradizo cada vez. Cambios como un resultado del envejecimiento de los aglutinantes de betún son causados por la evaporación de volátiles componentes de betún a altas temperaturas y la oxidación durante la producción del servicio de la mezcla y pavimento. Los siguientes cambios en aglutinante de betún propiedades son causados por el envejecimiento: Σ endurecimiento (que resulta en la reducción de la penetración, así como punto de reblandecimiento y aumento de la viscosidad) Σ deterioro de las características a baja temperatura (por ejemplo, mayor rigidez a baja temperatura resulta en una mayor punto de ruptura). Además de goma para betún retrasa el envejecimiento debido a la oxidación, debido a la presencia de inhibidores de la oxidación en el caucho. La mayor evidencia de improvememt de la resistencia de betún modificado con el envejecimiento se puede observar en la ductilidad pruebas con mediciones de la fuerza de tracción. un efecto beneficioso de caucho-modificado betún aglutinante para mejorar su resistencia al envejecimiento es más evidente en estudios de ductilidad con la medición simultánea de la fuerza de tracción durante la prueba de ductilidad. sobre la base de los resultados de las pruebas de ductilidad en función de temperatura, llevado a cabo para modificado (por ejemplo SBS o EVA) y sin modificar bitúmenes de diferente dureza, sometidos a envejecimiento de laboratorio (con RTFOT y métodos PAV), se encontró que aglomerante de goma y betún exhibe la más pequeños, los cambios más favorables de la ductilidad, la fuerza de tracción máxima y energía de deformación (Radziszewski, 2007). 4.7 Propiedades de la mezcla de asfalto-caucho Mezclas de asfalto utilizados en la industria de la construcción de carreteras son mezclas complejas de aglutinante de betún, agregada y relleno (agregado con un tamaño de partícula inferior 0,063 mm). Mediante la aplicación de modificadores para mezclas asfálticas, tales como caucho de la miga (Usando cualquiera de los métodos secos o húmedos), mezclas de asfalto de caucho con mejores propiedades, en comparación con mezclas convencionales, se pueden obtener muchas características positivas, especialmente en relación con la durabilidad de la mezcla asfalto-caucho, se deben al mayor contenido de aglutinante en mezclas asfálticas aumentado viscosidad de goma y betún, puede aumentar sustancialmente el espesor de aglutinante película en el global de 19 a 36 mm, en comparación con 5-9 mm en el caso de aglutinantes no modificados (Heitzman, 1992b). En las mezclas de asfalto con bajo aire contenido de huecos y el aglutinante modificado con caucho, el contenido t otal de aglutinante aumentó en aproximadamente 20% (en comparación con mezclas similares con aglutinante sin modificar); para las mezclas porosas hay un aumento en la cantidad total de aglutinante de aproximadamente 50-60% (y 40-50% para las mezclas graduadas GAP).
Las mezclas de asfalto de caucho se caracterizan por las siguientes ventajas en comparación con mezclas asfálticas convencionales: Aumento de la resistencia a la deformación permanente. El aumento de la durabilidad de fatiga. Mejora las propiedades viscoelásticas. Aumento de la resistencia al envejecimiento.
Resistencia a ensayos de deformación permanentes llevados a cabo a escala de laboratorio indica una mayor resistencia a la formación de surcos de mezclas modificado con caucho y polímeros (Fig. 4.4). Resistencia a la deformación permanente de asfalto-caucho mezclas se pueden combinar con un aglutinante de goma y betún mayor viscosidad, en comparación con aglutinantes convencionales. estudios de Martínez et al . (2006) y Fontes et al . (2009) demostraron que el uso del método de modificación seca y la modificación de ligantes blandos por un método húmedo sólo aumentan marginalmente resistencia a la formación de surcos. La mayor mejora en la resistencia a la formación de surcos puede ser obtenido con aglutinante de betún dura de 35-50 a 50-70 y con un mojado método de modificación utilizando más de 15 caucho% (Fontes et al. , 2009). En ensayos de fatiga celebrada en condiciones de laboratorio simulando la fatiga en situ , se encontró que la durabilidad a la fatiga de muestras de asfaltocaucho mezclas es mejor que la de las mezclas de asfalto que contiene convencional ligantes bituminosos (Fig. 4.5). El gráfico de la durabilidad fatiga muestra que para mezclas asfálticas con ligante modificado hay un claro cambio de la vida a fatiga en la dirección de valores más altos de resistencia a la fatiga en el siguiente orden: Mezcla asfáltica con un aglutinante de betún no modificado Mezcla asfáltica con betún modificado EVA Mezcla asfáltica con betún modificado SBS Mezcla asfáltica con betún caucho de la miga de grano grueso modificado Mezcla asfáltica de hormigón con polvo de neumático de grano fino modificado con betún.
4.4 Prueba de seguimiento de la rueda en f unción del tiempo para diferentes hormigones asfálticos mezclas (de acuerdo con Martínez et al , 2006;. Fontes et al .,2009).
4,5 Fatiga vida de diversas mezclas de hormigón asfáltico (de conformidad con Radziszewski,1997).
4,6 rigidez módulo E como función de la temperatura (de conformidad con Radziszewski, 2007).
4.7 Cambios en la profundidad de la bóveda de hormigón asfáltico como resultado de la (STA) ya largo plazo (LT A) envejecimiento (de acuerdo con Radziszewski, 2007). Cambios en el concreto asfaltico Por la misma amplitud de la deformación, resistencia a la fatiga obtenida para mezclas asfálticas modificado con polvo de neumático era 15-20 veces mayor que la de la resistencia a la fatiga de mezcla de asfalto con aglutinante sin modificar. El módulo de rigidez de una mezcla de asfalto se define como una función de temperatura; tiene especial importancia para la durabilidad y la superficie de la carretera el diseño del pavimento. Además, también caracteriza a las propiedades viscoelásticas de mezclas de asfalto. Figura 4.6 muestra el módulo de rigidez ( E ) para el asfalto mezclas con miga aglutinante modificado con caucho (17, 19, 21% en peso de polvo de neumático) en comparación con una mezcla de asfalto con aglutinante sin modificar.
Basándose en los datos presentados en la Fig. 4.6 debe observarse que las mezclas de asfalto con goma y betún tienen positivamente mayor módulo de rigidez a 25 ° C y también bajos valores positivos de módulo de rigidez a 5 ° C. Se puede concluir que las mezclas modificadas se caracterizan por propiedades viscoelásticas superiores (Intervalo viscoelástico extendido). mezclas asfálticas se someten a constantes, cambios adversos de envejecimiento. como resultado del envejecimiento, la mezcla pierde gradualmente sus propiedades viscoelásticas y la material se vuelve cada vez más difícil y más frágil, lo que resulta en una mayor resistencia a la deformación permanente. como se muestra en la Fig. 4,7, mezclas asfálticas con un aglutinante de goma y betún son más resistentes al envejecimiento que no modificada mezclas, que se refleja en los cambios insignificantes en las propiedades de la Mezclas en estudios de envejecimiento (Radziszewski, 2007). 4.8 Rendimiento de pavimento con asfalto-caucho |mezcla El polvo de neumático a partir de neumáticos de desecho se utiliza ampliamente como un modificador del betún (en el proceso en húmedo) o como un sustituto de parte de un componente mineral (agregado) en mezclas de asfalto (en el proceso en seco) para uso en: Mezclas asfalticas de caucho para la construcción de capas de pavimento SAM (estrés absorbente de membrana) capas de pavimento y Sami (estrés absorbentes de membrana entre capas) membranas sellamientos El primer uso de goma y betún ligantes modificados (25% de polvo de neumático Asfalto (AC) en peso de bitumen) era la tecnología repavimentación superficie en los llamados saM capas para llevar a cabo operaciones de mantenimiento. SAM puede ser utilizado en el sellado o como capas impermeables. una membrana absorbente estrés exhibe alta resistencia a la deformación y agrietamiento. saM coats con agregado grueso o arena mostraron sin daños después de 12-15 años de servicio en diferentes condiciones climáticas (Epps, 1994). otra aplicación de aglomerante de goma y betún es utilizarlo en capas Sami como una capa para reducir el estrés. Estos son capas de betún-caucho delgada que se coloca en dañados, superficies fracturadas bajo nuevas capas de betún con un espesor de menos de 10 cm (Way, 2006). aglutinantes de goma y betún, debido a sus propiedades viscoso-elásticas más de una amplio rango de temperaturas, se utilizan también como un compuesto de relleno. Son usados para juntas en pavimento y otras estructuras de ingeniería civil de sellado. rellenos con betún modificado con caucho se caracterizan por una excelente adhesión al principio superficies de las placas adyacentes, resistencia a la carga de tráfico, condiciones meteorológicas y resistencia química (Epps, 1994).
superficies de caminos del mezclas de asfalto de caucho se caracterizan típicamente por muchas ventajas en comparación con superficies de asfalto convencionales, tales como: Sigma propiedades antideslizantes mejoradas Σ aumento de la resistencia de las capas de pavimentación envejecimiento Σ Mayor durabilidad (resistencia a las condiciones climáticas) Σ Aumento de la resistencia a la fisuración temperatura reflectante y baja Σ Mejora de la resistencia de celo Σ El aumento de la durabilidad de fatiga Sigma menores costos de mantenimiento de la pavimentación de carreteras. El aumento de propiedades de deslizamiento en puede ser especialmente observaron para las capas superficiales construido a partir de mezclas asfálticas con caucho producido por el método seco. adición de polvo de neumático para mezclas asfálticas aumenta la resistencia de la mezcla a las heladas acción y aumenta el coeficiente de fricción entre los neumáticos y la superficie de la carretera: es posible reducir la distancia de frenado en aproximadamente un 25% (Epps, 1994). mezclas asfálticas se someten a envejecimiento durante la producción, pavimentación, compactación y servicio del pavimento. La intensidad de envejecimiento depende en primer de la temperatura, el acceso al oxígeno (del aire), el tipo de aglutinante, y el espesor de la capa de aglutinante que cubre las partículas de agregado. En mezclas con un bajo contenido de aglutinante, la capa de película de betún en las partículas de agregado es delgada (4-5 mm) y por lo tanto los resultados en el envejecimiento más rápido. de acuerdo con kandhal y Chakraborty (1996), el envejecimiento se ralentiza drásticamente cuando el espesor de aglutinante película sobre las partículas de agregado es mayor que 9 mm. El aumento de viscosidad de betún modificadas con caucho permite el uso de un mayor contenido de aglutinante en mezclas (Massucco, 1994; Gaweł y Slusarski, 1999), que conduce a un aumento en espesor de la membrana sobre el agregado (19-25 mm). El aumento del grosor de goma y betún película de aglutinante en las partículas de agregado contribuye a una aumento significativo de la resistencia al envejecimiento del pavimento. El uso de aglutinantes de goma y betún en mezclas asfálticas aumenta pavimento durabilidad. capas de superficie con una exposición de aglutinante modificado con caucho aumentaron módulo de rigidez a temperaturas de servicio elevadas y reducido módulo de rigidez a temperaturas de bajas. La naturaleza viscoelástica de goma y betún aglutinantes hace pavimento de la carretera más resistentes al agrietamiento a bajas temperaturas y más resistente a la formación de surcos a altas temperaturas. un más gruesas de goma y betún capa de aglutinante sobre la superficie del agregado contribuye a un aumento en el pavimento durabilidad. Pavimentos sometidos a múltiples cargas de las ruedas de los vehículos pueden agrietarse debido a la fatiga. capas de pavimento no debería presentar agrietamiento por fatiga dentro de la vida útil del pavimento diseñado (deben proporcionar 'resistencia a la fatiga'). Servicio experiencia de pavimentos muestra que las capas de estructura de la carretera de goma y betún aglutinante exhiben más de dos veces la resistencia a la fatiga de capas de pavimento con aglutinantes no modificada (Epps, 1994). pavimentos de carreteras con mezclas de asfalto de caucho se caracterizan generalmente por la durabilidad prolongada, y por lo tanto requieren menos reparaciones. Esto tiene un efecto significativo impacto en la reducción de los costes de servicio en comparación con el pavimento tradicional. Menos interrupciones para usuarios de la carretera que resultan de la reducida cantidad de reparaciones
son también un aspecto social importante. 4,9 Beneficios económicos Con el fin de seleccionar una tecnología de pavimentación óptima, típicamente los siguientes factores se tienen en cuenta: los costos iniciales, los costos de rehabilitación y vida útil del pavimento. Las mezclas con aglutinante de goma y betún permiten para una de dos situaciones: (a) capas más delgadas con una durabilidad del pavimento sin cambios (que resulta en hasta un 30% reducción de costos inicial), o (b) vida útil del pavimento más largo (y rehabilitación a largo intervalos) con espesor de capa sin cambios. En algunos casos, especialmente durante trabajos de rehabilitación (colocación de las placas), el uso de AMH modificados con caucho evita el uso de geotextiles costosos. En lugares con uso volumen alto de la tecnología de asfalto-caucho, por ejemplo en Arizona, EE.UU., aproximadamente el 50% de los pavimentos tienen un asfalto de caucho superficie (Zareh y forma, 2009). De hecho, el propósito principal para el uso de este La tecnología es reducir la reflexión de grietas en las capas de rehabilitación. El costo típico de una mezcla con el betún modificado con caucho es de aproximadamente 1,5-2,0 veces mayor que una mezcla convencional (Jung et al. , 2002). Sin embargo, un análisis de coste del ciclo de vida (ACCV) demuestra los beneficios económicos de usando mezclas asfaltitas-caucho. Además, en arizona costes iniciales disminuyeron cuando expiraron las patentes relevantes y más contratistas estaban en competencia. como reportados (Carlson y Zhu, 1999), los costos de construcción iniciales para asfalto-caucho mezclas fueron menores cuando se podría utilizar la relación de equivalencia de espesor. utilizado debido a la mayor durabilidad y fuerza en capas de asfalto-caucho. Con el fin de extender la vida útil del pavimento (y rehabilitación intervalos), mantenimiento aplicaciones de acción y el tratamiento adecuado de pavimento que se han llevado a cabo (Sousa y forma, 2009). debido a su mayor durabilidad, para pavimento mantenimiento donde mezclas con aglutinantes de betún modificadas con caucho son , costes de mantenimiento usadas pueden reducirse (Sousa et al. , 2009). En la mayoría de los casos, diferencias significativas en los costes de mantenimiento son visibles después de aproximadamente cinco a seis años; después de unos ocho años dobles diferencias en los costes de mantenimiento puede ser reconocido (Carlson y Zhu, 1999). Se puede esperar que las soluciones tecnológicas sostenibles, al igual que el uso de polvo de neumático en la producción de HMA, será mejor el apoyo de los gobiernos. dicho apoyo se puede aplicar a través de, por ejemplo, las deducciones fiscales para las empresas que utilizan esta tecnología. 4.10 Conclusiones El reciclaje de neumáticos de desecho es un problema ambiental importante. entre los diversos métodos de eliminación de neumáticos de desecho, el uso de polvo de neumático para modificar betún y mezclas de asfalto puede ser considerada la forma más eficiente de utilizar estos residuos nocivos. El reciclaje de caucho de neumáticos puede ser un sustituto más barato para polímeros usados para modificar betún. La interacción de goma y betún es un fenómeno de difusión. Las partículas de caucho absorber los componentes de betún de los parámetros de solubilidad similares y se hinchan. El grado de hinchamiento depende de la naturaleza química y la viscosidad de betún, contenido de caucho, tamaño de partícula y la composición de polímero, y mezcla temperatura y duración. Las interacciones entre el caucho y bitumen afectan a los Rendimiento-
las propiedades relacionadas del aglutinante residual. aglutinantes goma y betún y mezclas de asfalto de caucho tienen buena propiedades tecnológicas y la vida útil extendida. Ambos pueden ser utilizados en construcción de pavimentos de alto tráfico, las capas de impermeabilización puente, deportes capas de acabado de campo, carriles bici, etc. cálculos económicos tienen en cuenta tanto ecológica y tecnológica los aspectos de la gestión de residuos de caucho y indican la intencionalidad de la uso de betún y mezclas de asfalto modificado con caucho de la miga a partir de residuos llantas. 4.11 Referencias airey G d, Rahman MM y Collop un C (2003), 'absorción de betún en la miga caucho que usa el método de drenaje cesta', Int J Pavement Eng , 4, 105-119. ASTM (2009a), 'especificación estándar para el asfalto de goma Carpeta', la sociedad americana para Pruebas y Materiales, D6114. ASTM (2009b) 'Método de prueba estándar para la separación de asfalto en cuatro fracciones', Sociedad Americana para Pruebas y Materiales, d4124. ASTM (2002), 'terminología estándar relacionados con materiales para carreteras y las aceras', Sociedad Americana para Pruebas y Materiales, d8. Bagińska k y Gaweł I (2004), 'efecto de origen y la tecnología de la composición química y la estabilidad coloidal de betunes, Tech Proceso de combustible , 85, 1453-1462. Bahia HU y Davies R (1994), 'efectos de tipo de caucho de la miga y el contenido en el rendimiento propiedades relacionadas de ligantes asfálticos, Proc Tercero Ingeniería de Materiales Conf , Nueva Materiales y Métodos para la reparación , San Diego, Ca, 449-466. Bahia HU y Davies R (1995), 'Factores que controlan el efecto de polvo de neumático en crítico propiedades de los ligantes de asfalto, J Culo Asphalt Paving Techn , 63, 130-162. Beaty un N (1992), 'betún de látex modificado para mejorar la resistencia a la rotura frágil', Carreteras Transporte , 9, 32-41. Billiter TC, RR Davison, Glover CJ y Bullin J un (1997), 'Las propiedades físicas de asfalto-caucho aglutinante', Pet Sci Technol , 15, 205-236. Blow CM (1971), Tecnología del Caucho y Fabricación , londres, de la Institución Industria del Caucho, IOM3. Brandrup J y Immergut e H (1989), Polymer Handbook , Nueva York, John Wiley & hijos. Brown d R, Jared d, C Jones y Watson d (1997), 'La experiencia de Georgia con miga de caucho en el asfalto de mezcla en caliente', TRR Diario , 1583, 45-51. Caltrans (2006), 'goma de asfalto guía de uso', i ngeniería y pruebas de materiales servicios-MS # 5, disponible de http://www.dot.ca.gov/hq/esc/Translab/ope/asphaltGoma-Uso-Guide.pdf (consultado el 30 de septiembre de 2006). Carlson d C y Zhu H (1999), 'asfalto-caucho, un ancla para miga mercados de caucho', Tercer Conjunto UNCTAD / Taller GIEC sobre el Caucho y Medio Ambiente , Internacional Foro de caucho , Veracruz, México, el EPR. Corté JF, Herbst G, Sybilski d, Stawiarski una y Verhée F (1999), 'El uso de modificado ligantes bituminosos, betunes especiales y betunes con aditivos en pavimentos de carreteras, Asociación Mundial de la Carretera , París, PIARC . Dantas Neto sa, Farías MM y Pais JC (2006), 'Influencia de la gradación polvo de neumático en las propiedades de asfalto-caucho. Proc asfalto de goma Conf 2006 , los angeles, ca, 679-692. Dantas Neto sa, Farías MM y Pais JC (2009), 'Influencia de la criogénica y ambiente caucho triturado en las propiedades mecánicas de mezcla de asfalto caliente', Proc asfalto de goma Conf 2009 , Nanjing, China, 341-354. dias J l F y Picado-Santos l (2008), 'Características de los aglutinantes de asfalto modificado con la incorporación de caucho desmenuzado reciclado', Proc Tercer Pavement Europea y
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