Influencia de la temperatura y el tiempo de mezclado en la modificación de un cemento asfáltico (2019)
Con base en la literatura consultada a la fecha, cuando un asfalto es modificado por vía húmeda con polímeros termoplásticos (elastómeros o plastómeros), por lo general se obtiene un incremento notable en su rigidez, expresado a través de la disminución de la penetración y la ductilidad, y el incremento en el punto de ablandamiento, la viscosidad, el grado de funcionamiento (PG) a altas temperaturas de servicio, el módulo de corte (G*) en ensayos de reología, entre otros. Cuando el cemento asfáltico es modificado por vía húmeda, éste es mezclado con el aditivo a elevadas temperaturas durante un tiempo predeterminado. La temperatura y tiempo de mezcla de ambos componentes depende principalmente del tipo de aditivo que se utilice. Durante este proceso de exposición del asfalto a altas temperaturas, sus propiedades físico-químicas cambian, debido principalmente a un proceso de oxidación y envejecimiento del ligante, el cual incide de manera directa en el incremento de la rigidez y la disminución de la ductilidad (Fernández, Rondón, & Reyes, 2011), (Rondón y Reyes, 2015). Por lo general, los estudios realizados sobre asfaltos modificados en el mundo, no discriminan cual es el aporte real del aditivo en el proceso de rigidización del asfalto, y cual es debido a los procesos de exposición del ligante a elevadas temperaturas durante largos períodos de tiempo cuando se modifica el asfalto por vía húmeda. El presente estudio pretende generar un aporte en ese sentido, intentando evaluar, la influencia que tiene la temperatura y los tiempos de exposición a los que son sometidos los asfaltos, cuando se modifican por vía húmeda. Para tal fin se realizaron ensayos de caracterización física (Penetración, Punto de ablandamiento y gravedad específica) sobre un asfalto 60-70 sometido a tres temperaturas y tres tiempos de exposición. Los tiempos y las temperaturas a las cuales se sometió el cemento asfalto se escogieron con base en la revisión bibliográfica, intentando reproducir las condiciones de modificación por vía húmeda. Se considera necesario precisar que, la velocidad de mezclado del cemento asfáltico no fue controlada durante el proceso de sometimiento de las muestras, toda vez a que no fue posible conseguir los medios para realizar dicho control. Así mismo, sobre mezclas MDC-19 fabricadas con estos asfaltos tratados térmicamente, fueron ejecutados ensayos de resistencia bajo carga monotónica Marshall (INV. E-748), carga máxima a Tracción indirecta (INV E-725-13) y pérdida por desgaste por medio del ensayo Cantabro (INV E-760-13). Con base en los resultados obtenidos de los laboratorios realizados en el presente estudio, se permite concluir que, las temperaturas y los tiempos de exposición a los cuales son sometidos los cementos asfálticos durante el proceso de modificación de los mismos por vía húmeda, influyen de manera directa en la respuesta mecánica que experimenta una mezcla MDC-19. Adicionalmente, Altas temperaturas utilizadas para mezclar el asfalto, genera un incremento notable en la consistencia del asfalto, expresado a través de la disminución de la penetración y el incremento en el punto de ablandamiento y la gravedad específica, no obstante, el manipular este material en la mezcla con los agregados se hace complejo, toda vez a que el material pierde condiciones de aglutinante y su cohesión con los agregados disminuye. Finalmente, El fenómeno de envejecimiento sobre el cemento asfáltico producto del tratamiento térmico genero un cambio en su composición y su comportamiento reológico. Este como se pudo apreciar en los resultados obtenidos, se caracteriza por un endurecimiento del asfalto y tuvo dos efectos en la mezcla: primera, incrementar la capacidad de soporte de cargas generadas, y segundo, aumentar la resistencia a la deformación de la mezcla, producto de un aumento en la rigidez. No obstante, esta manipulación del cemento asfáltico reduce la flexibilidad de la mezcla por perdida de ductilidad, conllevando a que la mezcla sea propensa a daños por fatiga y perdida de potencial de recuperación.