Química Y Reología De Asfaltos: Correlaciones Estadísticas

ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LA RELACIÓN ENTRE PROPIEDADES QUÍMICAS Y REOLÓGICAS DE ASFALTOS EN CONDICIONES DE ENVEJECIMIENTO ACELERADO

Juliana Puello Méndez, Ingeniera Química, M.Sc. Universidad Industrial de Santander. Docente Investigadora, Universidad Santo Tomás, Cra. 18 No.9-27, Facultad de Ingeniería Industrial, Bucaramanga, Colombia, julianapuello@hotmail.com
Natalia Afanasjeva, Química,M.Sc., Ph.D., Universidad Estatal de Moscú. Docente, Universidad del Valle, Ciudad Universitaria Meléndez, Edificio 320, Segundo Piso, Departamento de Química, Cali, Colombia, nafanasjeva@yahoo.com
Mario Alvarez Cifuentes, Ingeniero Químico, M.Sc., Ph.D., Universidad Estatal de Moscú, Profesor Titular, Universidad Industrial de Santander, Cra.27 Calle 9, Escuela de Ingeniería Química, Bucaramanga,Colombia,elets1@yahoo.com

RESUMEN
Se presenta un análisis estadístico para determinar los parámetros químicos que mejor describen los cambios en las propiedades viscoelásticas de dos asfaltos colombianos y un asfalto venezolano, sometidos a ensayos de envejecimiento acelerado en laboratorio.
Los asfaltos son materiales constituidos por una compleja mezcla de hidrocarburos. El análisis delcomportamiento viscoelástico de estos materiales se basa en la determinación del módulo complejo (G*) y el ángulo de fase () a diferentes temperaturas y frecuencias de oscilación.
La oxidación de los hidrocarburos que constituyen los asfaltos se manifiesta en el aumento de las interacciones entre dichos componentes, lo cual resulta en una mayor rigidez de los asfaltos. A la vez, disminuye lacapacidad de los asfaltos para disipar los esfuerzos que se generan por la acción de cargas. Este deterioro se conoce como envejecimiento termooxidativo, el cual puede simularse en laboratorio, mediante procedimientos estandarizados de envejecimiento acelerado (envejecimiento en película fina rotatoria y envejecimiento a presión).
Los resultados de la regresión múltiple por pasos explican la relaciónentre los cambios en las propiedades viscoelásticas y químicas; para estas últimas, se consideraron el contenido de fracciones genéricas (cromatografía líquida), la presencia de grupos carbonilo, sulfóxido e hidroxilo, y las características estructurales a nivel molecular, evaluadas mediante espectroscopía de infrarrojo.

1. Introducción

Los materiales bituminosos se caracterizan por la granvariedad de componentes que los conforman, incluyendo compuestos no polares y polares, que a su vez tienen diversos tamaños moleculares, así como componentes dispersantes y componentes asociados, y componentes aromáticos y parafínicos, al igual que varios metales. Las interacciones y la estructura molecular de estos determinan los cambios de los materiales bituminosos con el envejecimiento, asícomo su desempeño. Debido a esta variada composición, se puede generar incompatibilidad entre los componentes de un asfalto, la cual se refleja en un bajo desempeño y menor durabilidad del material, pues cierto grupo de componentes se torna dominante en la mezcla a expensas de otros grupos de componentes (Feng, 2006). El comportamiento de flujo en los asfaltos depende de la temperatura. Considerandoque los asfaltos están compuestos por una combinación compleja que abarca desde hidrocarburos de pequeño tamaño molecular hasta hidrocarburos de gran tamaño molecular, el cambio físico de semisólido a fluido de estos materiales tiene lugar en un intervalo de temperaturas (Lu e Isacsson, 2002).
Un parámetro clave para la caracterización del desempeño de los asfaltos es el envejecimientotermooxidativo. Un ensayo comúnmente utilizado para simular los cambios en las propiedaes de los asfaltos durante el mezclado en caliente para pavimentos es el de Película Fina Rotatoria (Rolling Thin Film Oven Test - RTFOT). El ensayo de envejecimiento en vaso a presión (Pressure Aging Vessel – PAV) simula el envejecimiento oxidativo a largo plazo que tiene lugar en el asfalto después de la construcción...