Uso de Materiales de Desecho como Modificantes de Asfalto en Costa Rica José Pablo Aguiar, Ph.D. Jorge Salazar Rafael Ernesto Villegas Fabricio Leiva, Ph.D. Luis Guillermo Loría, Ph.D.

¿Qué es el LanammeUCR? LanammeUCR es un laboratorio de la Universidad de Costa Rica dedicado a: • Investigación aplicada • Docencia • Transferencia tecnológica • Cooperación técnica Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la región latinoamericana 80 ensayos acreditados

Áreas de Especialidad Ingeniería Sísmica y Gestión del Riesgo. Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia). Ingeniería Estructural. Ingeniería de Materiales de Construcción. Ingeniería Vial (Programa PITRA – Ley 8114 y 8603). LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia LEY 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión Pública en Reconstrucción y Conservación de la Red Vial Costarricense LEY 8114: Fiscalización, investigación, transferencia de Tecnología, apoyo a municipios, evaluación de redes viales y puente especificación vial costarricense 1.0% Impuesto al combustible

Introducción En el país se produce únicamente un tipo de asfalto.  Sin embargo existe gran variedad: climática suelos materiales condiciones de carga  Se requieren más opciones (modificación)

Introducción Pero a pesar de los beneficios... ↑ en $$$ de los asfaltos Altos costos de modificación comercial  Se están buscando opciones alternativas con base en materiales de desecho

Materiales de Desecho Poca experiencia en el uso de materiales de desecho como modificantes de asfalto (exc: polietileno - caucho)  Mejora en propiedades mecánicas y desempeño En Costa Rica se ha evaluado el uso de bolsas de polietileno de alta densidad  Producción de banano

Materiales de Desecho  Estereofón (poliestireno) Basado en la experiencia nacional se ha evaluado el uso de:  Estereofón (poliestireno)  Material de búmper de carro ….(oleofinas termoplásticas)  Caucho de llantas (polisopreno, ….polibutadieno y poliestireno-butadieno)  Bolsas de polietileno (HDPE)

Materiales de Desecho Asfalto Original: AC-30 (RECOPE) Dosificación:  Bolsas de polietileno (3%, 4x4 cm),  Búmper de carro (3%, pasando No. 30),  Estereofón (1,5%, pasando No. 8),  Caucho de llanta (3%, pasando No. 50). Dosificaciones típicas de productos comerciales:  SBS (2,5%) y SBR (2,5%)

Índice de inestabilidad coloidal: 0,30 Cromatografía Índice de inestabilidad coloidal: 0,30 Máximo: 0,6 Asfaltenos Saturados Nafténicos Análisis SARA asfalto AC-30 RECOPE

Análisis Térmico (DSC) Verificación temperaturas de incorporación

Análisis Térmico (TGA) Pérdida de propiedades del modificante a temperaturas de producción de la mezcla asfáltica?

Análisis de Incorporación (AFM)

Análisis de Incorporación (FTIR) Mayor cambio (hidrocarburos y aminas aromáticas)

Análisis Reológico (básico) G*/sinδ ≥ 1 kPa, Asfalto Original Temperatura 64 C 70 C 76 C 82 C PG Real AC-30 1,78 0,89 0,47 ----- 69,0 Bolsa de polietileno 3,11 1,53 0,80 73,9 Búmper de carro ­----- 2,92 1,47 0,78 79,6 Estereofón 3,63 1,79 0,91 74,2 Caucho de llanta 2,45 1,28 0,70 78,4 SBR 3,00 1,52 0,81 SBS 3,60 2,04 1,19 78,0 G*/sinδ ≥ 2,2 kPa, Asfalto envejecido con RTFO 5,97 2,94 72,4 11,31 5,55 2,77 1,35 77,8 2,88 1,50 4,65 2,33 1,20 76,5 2,51 1,34 77,2 9,23 4,87 2,60 76,8 13,84 8,13 4,89 2,17 82,4 G*·sinδ ≤ 5 MPa, Asfalto envejecido con RTFO+PAV Temp. Intermedia (C) MPa 22 4,14 25 4,44 4,15 4,34 13 4,20 PG alta temperatura   1+ grado PG temp. intermedia  igual ó  1+ grado

Análisis Reológico Menores deformaciones ep Creep Repetido – Resistencia a la deformación

Aplicaciones de alto tránsito Análisis Reológico Aplicaciones de alto tránsito MSCR

Análisis Reológico Mayor tiempo para micro-fisuración Fatiga – Resistencia al agrietamiento

Comentarios Finales Se observó un incremento en el PG de los asfaltos modificados  Importante para condiciones de CR En cuanto a desempeño: incremento de 50%+ en cuanto a resistencia a deformación permanente Poco efecto en resistencia a fatiga para uso en carreteras de alto tránsito - vías principales

Comentarios Finales Beneficio ambiental:  4 kg de material x m3 de mezcla asfáltica El tamaño de las partículas es muy importante ↓ tamaño  ↑ homogeneidad de mezcla Es importante verificar la adherencia del asfalto y desempeño en campo de la mezcla

¡Muchas Gracias! http://www.lanamme.ucr.ac.cr/ jose.aguiar@ucr.ac.cr