Influencia de la adición de poliuretano termoplástico granulado en el comportamiento elástico de mezclas asfálticas para pavimentos

Abstract

La baja resistencia y las fallas estructurales tempranas en carreteras asfálticas son problemas comunes en la ingeniería de pavimentos. La causa principal de estos problemas es la deformación constante de las capas que lo componen provocada por el aumento de operación de las cargas del tráfico. La modificación de los ligantes asfálticos es una aplicación empleada desde hace algunos años para mejorar las propiedades del cemento asfaltico y prolongar la vida útil de los pavimentos asfálticos. Los modificadores deben tener características especiales, como en el caso de los elastómeros, que son polímeros con propiedades elásticas y que se pueden manejar a altas temperaturas. En la presente investigación, se analizaron las propiedades básicas del ligante modificado con el elastómero Poliuretano Termoplástico (TPU) en 5, 10 y 15% de adición en peso de asfalto. Asimismo, se empleó el método Marshall para evaluar las propiedades mecánicas y el comportamiento elástico de las mezclas bituminosas modificadas para tránsito liviano, mediano y pesado. Se logró determinar que el punto de inflamación y la recuperación elástica torsional del ligante modificado tuvieron un comportamiento positivo incremental con el aumento de contenido de TPU, mientras que otras propiedades como la solubilidad y la ductilidad no sufrieron variaciones significativas. Por otro lado, la propiedad de penetración disminuía con el contenido del polímero, mejorando su consistencia. Además, se descubrió que las mezclas asfálticas tendrán una mejor capacidad para resistir las deformaciones y un comportamiento mejorado a la fatiga, aunque este último no tan notable.

Low strength and early structural failures in asphalt roads are common problems in pavement engineering. The main cause of these problems is the constant deformation of the layers that compose it caused by the increase in the operation of traffic loads. The modification of asphalt binders is an application that has been used for some years to improve the properties of asphalt cement and extend the useful life of asphalt pavements. Modifiers must have special characteristics, as in the case of elastomers, which are polymers with elastic properties and can be handled at high temperatures. In the present research, the basic properties of the binder modified with the elastomer Thermoplastic Polyurethane (TPU) were analyzed in 5, 10 and 15% addition by weight of asphalt. In addition, the Marshall method was used to evaluate the mechanical properties and elastic behavior of bituminous mixtures modified for light, medium and heavy traffic. It was determined that the flash point and torsional elastic recovery of the modified binder had an incremental positive behavior with the increase in TPU content, while other properties such as solubility and ductility did not undergo significant variations. On the other hand, the penetration property decreased with the content of the polymer, improving its consistency. In addition, it was found that asphalt mixtures will have a better ability to resist deformations and improved fatigue behavior, although the latter is not as noticeable.