1. UNIVERSIDAD SANTO TOMAS, FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL TUNJA, COLOMBIA, MAYO 22 DE 2009 POLIMEROS EN MEZCLAS ASFALTICAS Edwin Andrés Rodríguez Estudiante de Ing. civil, Colombia, Edwin.ear@gmail.com RESUMEN El presente articulo tiene como finalidad dar a conocer la importancia del uso de los polímeros en las mezclas asfálticas. Estos compuestos están conformados por elastómeros y plastomeros su uso depende de un ambiente propicio para dar buenos resultados en su aplicación. Los materiales que se encuentran en el comercio son de gran variedad por esta razón se pueden identificar beneficios con la adición de estos materiales, tienen alto grado de eficiencia en deformaciones cuando están bien dosificados y sirve para prolongar el periodo de diseño en una estructura, contempla otras cualidades como optimizar la resistencia ante altos de niveles de trafico y otros factores que se tomaran mas adelante. En general se utilizan en mezclas asfálticas en caliente, uno de los proceso constructivos mas utilizados por la facilidad de obtener los materiales, con la implementación de los polímeros en este tipo de estructuras ayudara a disminuir espesores que son necesarios para un diseño convencional, otro aspecto importante es que en una estructura de pavimento adquiere mejor capacidad de soporte, mayor flexibilidad evitando así, fallas estructurales, son de gran utilidad la implementación de estos materiales en proyectos en sitios con temperaturas bajas. ABSTRACT: Implementación de polímeros en estructuras de pavimento. INTRODUCCION Con este informe se pretende examinar que tipos de polímeros, hay como se clasifican. Se identificara cuales pueden ser incorporados en mezclas asfálticas, uno de los problemas que hay en el actualidad para el desarrollo de una obra son los costos de materiales y construcción, mas aun si la vía descrita en el diseño se contempla con mayores exigencias con altos niveles de transitabilidad; una vez se vaya ha construir se deben buscar alternativas como el uso de polímeros una de las opciones para incrementar su vida útil, en estos tipos de estructura se puede llegar a utilizar menores espesores en capas de rodadura y se contribuye con el impacto ambiental. En nuestro medio hay gran variedad en tipos de polímeros pero solo nos centraremos para identificar cuales son los mas aptos para el uso en este tipo de proyectos. DEFINICION DE LOS POLIMEROS: Los polímeros son la unión varias moléculas enlazadas entre si el cual se evidencian en la naturaleza, estas hacen parte de algún material en general como la madera, el algodón, la seda el plástico etc. Los polímeros pueden tener variedad en el numero de moléculas pueden tener miles de ramificaciones según sea la complejidad del material un ejemplo es el polietileno que posee un gran numero de moléculas, se pueden clasificar según su origen como polímeros naturales, sintéticos, y semisintéticos. Los polímeros naturales: Son los que se encuentran en estado natural sin que se necesite tratamiento como las proteínas, los hules, el caucho. Los polímeros sintéticos: son los que necesitan un proceso y son realizados industrialmente como el nylon, el polietileno. A continuación se definirá los polímeros más utilizados en nuestro medio para la combinación en mezclas asfálticas se subdividen en: ELASTOMEROS: SBS, SBR, PBD. Una breve definición de los elastómeros es que son polímeros que tienen un comportamiento elástico que se pueden estirar varias veces para volver a recuperar su forma original sin que hayan deformaciones en su estructura un ejemplo de este tipo de material es el caucho véase en la figura1 grafica de la izquierda es una estructura que no esta sometida a esfuerzos de tensión, vs con la estructura de la derecha el cual esta sometida a fuerzas axiales. Figura 1. Deformación del polímero sbs. Entre el grupo de elastómeros el polímero tipo1: sbs esta fabricado por bloques de estireno sirve para la aplicación en climas de temperaturas altas o bajas, una de sus ventajas es que ayuda a disminuir las grietas producidas por fatiga y su comportamiento es mejor ante un nivel alto de trafico, comparado con un pavimento convencional ayuda a disminuir los espesores de las carpetas asfálticas. Los sbs proporcionan mayor durabilidad, resistencia, flexibilidad. Realizando unos porcentajes óptimos de polímero y mezcla asfáltica se puede evidenciar que se mejora la estabilidad, la viscosidad es mayor a mas altas temperaturas, la densidad de las muestras disminuyen, el porcentaje que arroja buenos resultados del sbs esta alrededor del 5.5% de la mezcla asfáltica, su manejo no se debe exceder la temperatura determinada en los ensayos de laboratorio para evitar la alteración de las moléculas. Algunos factores que inciden en el daño de una estructura de pavimento son, que materiales pétreos no cumplen con los requisitos mínimos para el diseño, las cargas del transito, el ambiente donde se desarrolla el proyecto, niveles freáticos cercanos a la estructura, estos factores va ha influir en el deterioro de la estructura, cabe resaltar que el mantenimiento en una vía se torna una labor incomoda para los transeúntes, entonces una de las alternativas es implementar materiales como son los polímeros para aumentar su vida útil, en la adición de estos materiales se puede incrementar el costo en un comienzo, pero si se realiza un estudio y los ensayos respectivos de los materiales se van ha obtener resultados el cual demuestre el que mejor se adapte al proyecto, tiene que haber compatibilidad entre los materiales asfalticos ya que algunos materiales debido a su composición que difieren en la temperatura de proceso no se mezclan en forma homogénea características no favorables en una mezcla. POLÍMEROS SBR: Es un caucho tipo sintético y esta formado por una mezcla de monómeros, tienen mayor resistencia a la intemperie el cual es de vital importancia en una vía de transito, es buen disipador de calor y tiene gran resistencia a la abrasión, en cuanto a sus propiedades mecánicas el material por si solo no tiene buena capacidad de soporte por tanto es necesario la combinación con otro material, que le brinde características de resistencia al material, su estructura no es cristalina da una viscosidad mas estable y su mezcla no es tan pegajosa comparada con cauchos de origen natural. Este material se obtiene mediante la trituración de llantas de vehículos, en la figura 2 se puede observar el material procesado. Figura. 2 Fuente: http://www.flexipiso.pt/ CEMENTOS ASFALTICOS MODIFICADOS CON POLÍMEROS: Los polímeros se utilizan con el fin de mejorar las propiedades físico mecánicas en una vía cuando se tienen mayores exigencias en el medio por ejemplo la pista de aterrizaje en un aeropuerto los polímeros contribuyen a disminuir la rigidez de una estructura el cual se ve reflejado en la reducción de fisuras, manejando en un porcentaje al 2% se mejora el modulo de elasticidad, al tener mejor elasticidad la carpeta asfáltica va ha resistir mayores esfuerzos a tensión, que en una mezcla convencional, uno de los inconvenientes es que se afecta la manejabilidad se encuentran entre un rango de 70 y 180°C en esa temperatura la mezcla con el polímero es mas viscosa comparada con una mezcla asfáltica sin polímeros. VENTAJAS: El uso de los polímeros tiene grandes utilidades como la reducción en la fisuracion, aumenta la adherencia, mejora la elasticidad, impermeabiliza la estructura evitando que las infiltraciones deterioren la base granular, aumenta la durabilidad al tener mayor elasticidad el daño por fatiga y ahuellamiento, se puede observar en la figura 3 el comportamiento de diferentes materiales analizados con carga durante una hora. Una ventaja en la carpeta asfáltica es que disminuye la susceptibilidad térmica se debe tener en cuenta que al tener porcentajes altos de polímero aumenta de igual manera las deformaciones, se debe tener certeza de un contenido optimo de polímero. Figura 3 Fuente: revista de infraestructura vial. Al realizar la mezcla se debe tener cuidado con el manejo de estos materiales porque los polímeros aportan propiedades elásticas en una mezcla asfáltica, el cual puede producir exceso de deformaciones. Los polímeros aglutinan mejor los agregados reduciendo el porcentaje de vacios y porosidades, mejora el drenaje superfial de la estructura en la tabla 1 se observan algunas características que adquiere una mezcla con la adición del 1% de polímero elastómero sbs tomada de la investigación “INFLUENCIA DE PARTICULAS DELETEREAS EN MEZCLAS ASFÁLTICAS” Tabla 1. Caracterización de ligante asfaltico Fuente: G. Gallargo. Universidad de piura Utilizando como parámetro estos ensayos se pueden obtener una noción de las características que modifica el polímero claro esta que depende también del tipo del tipo emulsión que se maneje en los ensayos. Los ensayos que se deben tener en cuenta son los siguientes: Ensayo de penetración. Ensayo de punto de ablandamiento. Ensayo de ductilidad. Ensayo de recuperación elástica. Ensayo de película delgada. Ensayo punto de inflamación. DESVENTAJAS: El costo de los materiales es alto y se debe tener un conocimiento general para su uso. Se dificulta el mezclado porque necesita altas temperaturas. Al realizar la compactación va ha tomar características igual que una arcilla puede hincharse y transmitir los esfuerzos de forma incorrecta, con base lo anterior se puede concluir que no se debe realizar la aplicación con altos contenidos de polímeros se puede tener mezclas inestables y difícil de manipular, los polímeros con contenido de caucho necesitan tener una temperatura mas alta que la emulsión asfáltica difieren aproximadamente en 10°C, en una planta se manejan altos volúmenes de mezcla, de manera tal que es difícil aumentar la temperatura para que ambos componentes se homogenicen de forma adecuada. CONCLUSIONES No se puede dar un valor real del porcentaje óptimo del polímero en la mezcla asfáltica, porque los materiales pétreos son diferentes en todos los sitios, una buena práctica es realizar los ensayos de los materiales, y así determinar sus características físicas y compatibilidad de los mismos. El transito, la caracterización de los agregados, la emulsión asfáltica y el ambiente del proyecto son variables importantes para determinar el tipo de polímero a usar en el diseño. Los asfaltos modificados con polímeros son más resistentes al daño por fatiga, resulta de gran importancia porque el polímero aporta flexibilidad a la carpeta asfáltica. Una de las características importantes en la estructura de pavimento es que el polímero disminuye la rigidez como resultado se va ha comportar mejor en sitios a diferentes temperaturas Los polímeros se pueden aplicar en estructuras de mayor exigencia como pistas de aeropuertos, vías con altos niveles de transito, ambientes con temperaturas bajas y altas. BIBLIOGRAFIA. INFLUENCIAS DE PARTICULAS DELETEREAS EN MEZCLAS ASFALTICAS, A. Zúñiga Suárez. Universidad Técnica Particular de Loja, San Cayetano Alto G. Gallardo Universidad de Piura, Av. Ramón Mújica, 131Urb. San Eduardo. TEXTOS CINETIFICOS.COM REVISTA DEL LANNAME.UCR Universidad de Costa Rica Misión y Ventajas De Los Betunes Modificados Con Polímeros J. Carswell, BP Internacional F. Cruz, BP Oil España, S.A. REVISTA INFRAESTRUCTURA VIAL, Edición 17, 2007 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE LOS POLIMEROS, catarina.udlap.mxu_dl_atalesdocumentoslicmaxil_c_rcapitulo5.