Evaluación de los cambios químicos que experimenta el asfalto durante el proceso de envejecimiento a corto plazo y su relación con algunas propiedades físico-mecánicas

En este trabajo se evaluaron los cambios físicos y químicos que experimenta el asfalto por efecto del envejecimiento a corto plazo (ECP) y establecieron relaciones con algunas propiedades físico-mecánicas convencionales, a partir de la auscultación del envejecimiento en campo, evaluaciones del envejecimiento según modelos de laboratorio, planteamiento de alternativas para mejorar la durabilidad de mezclas asfálticas modificadas (MAM) y verificación del desempeño de estas, en laboratorio y en campo. Se emplearon asfaltos, mezclas asfálticas y tramos experimentales. Asfaltos provistos por el Complejo Industrial Barrancabermeja (CIB), aptos para pavimentación. Mezclas asfálticas en caliente o con modificación química (MAM), densas, producidas en laboratorio y en plantas; las MAM emplearon agregados pétreos similares, asfaltos modificados (AM) diferentes, un mismo asfalto CIB base e idénticos procesos de producción. Tramos experimentales (cuatro, Bogotá) construidos con materiales convencionales, capas de rodadura con MAM y procesos constructivos similares, bajo especificaciones técnicas locales. Se evaluaron muestras de asfalto sin fraccionamiento mediante técnicas convencionales y de otras, la reometría, la termo-gravimetría, el análisis elemental, el fraccionamiento SARA, y las espectroscopias por resonancia magnética nuclear (RMN 1H y RMN 13C), de masas y por infrarrojo con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR). Se desarrollaron nuevos esquemas para caracterizar los asfaltos (índices de variación por FTIR-ATR; química y estructuralmente por RMN). Los tramos experimentales se caracterizaron en seguimientos técnicos periódicos con métodos no destructivos. El asfalto CIB mostró algunos cambios físico-químicos por efecto del ECP: aumento en el contenido de oxígeno y reducción en los de carbono; ocurrencia simultánea de la volatilización y la oxidación; variaciones no uniformes en los carbonos cuaternarios por RMN, presencia de especies oxidadas (RMN); y presencia de regiones variantes e invariantes, para señales de especies oxidadas y cambios notables en el modelo de sustitución en fragmentos aromáticos (FTIR-ATR). El asfalto CIB fresco mostró deficiencias en la calidad para la pavimentación y el ECP simulado (TFOT y RTFOT) baja representatividad para emular el envejecimiento en campo. Los AM, las MAM y las capas de rodadura construidas con estos, y modificados con cal hidratada y con SasobitR mostraron el mejor desempeño técnico-económico. Los cambios químicos y físico-mecánicos generados por efecto del ECP en muestras de asfalto sin fraccionamiento evidenciaron la necesidad de implementar nuevas estrategias con experimentaciones más integrales, en laboratorio y campo, con ajustes a los controles existentes, válidos para la adaptación y generación apropiada de tecnología en ingeniería civil, que reconozca y controle el envejecimiento, para contribuir eficazmente al mejoramiento de la durabilidad de las obras viales.

• Autores: Betancourt Cardozo, Ferney
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2018
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/69084
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/69084; http://bdigital.unal.edu.co/70566/
• Palabra clave: 54 Química y ciencias afines / Chemistry; 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; 69 Construcción / Building and construction; Asfalto CIB; Muestras de asfalto sin fraccionamiento; Envejecimiento a corto plazo; Resonancia magnética nuclear; Carbonos cuaternarios por RMN; Índices de variación por FTIR-ATR; Tramos experimentales; CIB asphalt; Asphalt without fractionation; Short-term aging; Nuclear magnetic resonance; Quaternary carbons by NMR; Variation indexes by FTIR-ATR; Experimental sections
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