Evolución del
comportamiento
reológico de
emulsiones
asfálticas
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Hinojosa Rivera, Rosita Arr...
Contenido
-Resumen
-Introducción
-Estado del arte
-Proyecto general
-Desarrollo experimental
-Resultados
-Conclusiones
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Resumen
El uso de emulsiones asfálticas representa una
alternativa ecológica y económica para la
construcción y conservaci...
Introducción

En el 2010 México ocupó el tercer lugar en
consumo de emulsiones asfáltica.
Introducción

Las emulsiones son sistemas termodinámicamente
inestables. Las emulsiones asfálticas son
diseñadas para romp...
Introducción

Las dos principales fuerzas que interactúan en
una emulsión asfáltica son la repulsión
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Introducción
El objetivo es generar una
película de asfalto que cubra a
los agregados pétreos.
Introducción
Introducción
Lesueur y
Potti, 2004
Estado del arte
Authors

Year

Contribution

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Estado del arte
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emulsiones asfált...
Proyecto
Emulsiones usadas
Name

Polímero

Aditivo

ECL60-90P

No

No

ECL60-90PL

Latex

No

ECL60-90PS

Asfalto

No

• Asfalto AC...
Desarrollo Experimental
Moldes de
caucho silicón

Aprox. 2.3g
de emulsión

30, 40 y 50°C

Cada 24h

Iniciar Ensayos
0.01 a...
Superposición Tiempo
Temperatura (TTPS)
a(T )

t
=
tr

Existe una equivalencia directa entre el efecto del
tiempo (frecuen...
Resultados 30°C
Resultados 30°C
Resultados ECL60-90P
Resultados
y = a − b(ln x + c )
ECL60-90P
R2=0.9201

ln G* = ln G* final + 0.2398(ln tcurado − 0.9962)
ECL60-90PL
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Conclusiones
-La variación del módulo dinámico de las tres
emulsiones presenta una buena correlación con
el siguiente mode...
Trabajo futuro
-Analizar los resultados faltantes para las
temperaturas de curado de 40 y 50°C.
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Agradecimientos
Agradecemos a la Secretaría de Comunicaciones
y Transportes y a la empresa Proyectos Asesoría
y Control de...
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Evolución del comportamiento reológico de emulsiones asfálticas

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Presentación mostrada en el XVII Congreso Ibero-Latinoamericano del Asfalto sobre los avances de un proyecto de tesis de la Maestría en Ciencias de la Ingeniería con Orientación en Mecánica de Materiales en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León

Publicado en: Educación
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  • El presente trabajo es producto de la colaboración de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y el Centro de Innovación, Investigación y Desarrollo en Ingeniería y Tecnología de la Universidad Autónoma de Nuevo León y la empresa Sem Materials México
  • En el 2010 México ocupó el tercer lugar en consumo mundial de emulsiones asfálticas. Somos un país que destina un porcentaje considerable de asfalto para ser usado como emulsión
  • La estabilidad de las emulsiones asfálticas está dada por las interacciones de repulsión electrostática, estas ayudan a que las emulsiones no rompan antes del tiempo deseado. Estas interacciones de repulsión son generadas por la carga superficial que el emulsionante confiere a los glóbulos de asfalto. Mientras que las fuerzas de van der Waals son fuerzas de atracción que existen inherentemente entre dos moléculas.
  • Para que el proceso de ruptura de una emulsión se desarrolle, se requiere que las fuerzas de atracción de van der Waals superen a las de repulsión electrostática y así generar que dos glóbulos de asfalto coagulen. En el gráfico se muestra la energía de interacción entre compuesta por la repulsión electrostática y la atracción de van der Waals que experimentan dos glóbulos de asfalto de un mismo tamaño en una emulsión con respecto a la distancia que los separa.
  • Existen diferentes procesos por los que una emulsión puede romper. Estos procesos normalmente ocurren de manera simultánea, lo que dificulta le análisis de la ruptura.
  • Sin embargo, se han identificado dos vías generales por las que una emulsión asfáltica puede romper. Una que es regida por la reactividad del emulsionante con la superficie de los agregados pétreos que genera una disminución en la carga superficial de los glóbulos y por tanto una disminución en las interacciones de repulsión electrostática. Esto desestabiliza a la emulsión, generando que los glóbulos de asfalto coagulen formando una estructura de red tridimensional. Posteriormente este gel se contrae para disminuir el área de contacto entre el agua y el asfalto y genera una película continua de ligante. La segunda vía es regida por la evaporación del agua de la emulsión, lo que genera que los glóbulos de asfalto se acerquen unos a otros y formen una estructura compacta hasta que la concentración de asfalto es tan alta y la distancia interglóbulos tan corta que las interacciones de atracción de van der Waals superan a las de repulsión provocando la ruptura de la emulsión y formando la película de ligante. Este proceso es más común en emulsiones de ruptura lenta por su alta estabilidad.
  • Evolución del comportamiento reológico de emulsiones asfálticas

    1. 1. Evolución del comportamiento reológico de emulsiones asfálticas Sergio Serment Moreno*, Moisés Hinojosa Rivera, Rosita Arroyo Martínez, Edgar Reyes Melo. *sergio.sermentmr@uanl.edu.mx
    2. 2. Contenido -Resumen -Introducción -Estado del arte -Proyecto general -Desarrollo experimental -Resultados -Conclusiones -Trabajo futuro -Agradecimientos
    3. 3. Resumen El uso de emulsiones asfálticas representa una alternativa ecológica y económica para la construcción y conservación de caminos. Sin embargo, los métodos utilizados actualmente para clasificar y caracterizar el proceso de rompimiento y curado de las emulsiones no reflejan la realidad de lo que ocurre en campo. En este trabajo se presentan los avances de un estudio acerca del cambio en el comportamiento reológico de tres emulsiones asfálticas al ser sometidas a condiciones controladas de curado.
    4. 4. Introducción En el 2010 México ocupó el tercer lugar en consumo de emulsiones asfáltica.
    5. 5. Introducción Las emulsiones son sistemas termodinámicamente inestables. Las emulsiones asfálticas son diseñadas para romper dentro de un periodo de tiempo deseado.
    6. 6. Introducción Las dos principales fuerzas que interactúan en una emulsión asfáltica son la repulsión electrostática y las fuerzas de atracción de van der Waals.
    7. 7. Introducción El objetivo es generar una película de asfalto que cubra a los agregados pétreos.
    8. 8. Introducción
    9. 9. Introducción Lesueur y Potti, 2004
    10. 10. Estado del arte Authors Year Contribution Presentaron técnicas de análisis de imagen como una alternativa para caracterizar el proceso de ruptura de las RodríguezValverde, et 2008 emulsiones asfálticas. Esto por medio de histogramas de color y mediciones de la forma y de una gota de emulsión. al. Estudiaron la estabilidad de emulsiones de asfalto durante su almacenamiento, al ser sometidas a agitación y a ciclos de hielo-deshielo usando difracción de rayo láser. Observaron Yunpeng, et 2012 los cambios en los tamaños de las gotas de asfalto a al. diferentes tiempos y temperaturas. Modelaron el efecto de los factores ambientales en la pérdida de agua causada por evaporación de emulsiones usadas en Andre de Fortier 2012 riegos de sello usando la técnica de TGA para medir la velocidad de evaporación del agua. Smit, et al. Presentaron un resumen del estado del arte y el desarrollo Thomas A. 2012 de un nuevo método de maduració para caracterizar mezclas Doyle, et al. frías.
    11. 11. Estado del arte Authors Year Contribution Propusieron un nuevo método para caracterizar la ruptura de emulsiones asfálticas usando una técnica electrocinética. Ambarish Banerjee, et 2008 Utilizaron una configuración similar a la usada en la prueba de determinación de carga de partícula. al. Wang Fazhou, al. Estudiaron el efecto de la hidratación del cemento en la estabilidad de emulsiones asfálticas. Midieron el potencial et 2012 zeta, el tamaño de los glóbulos de asfalto y observaron los cambios en la microestructura a través del tiempo al añadir diferentes cantidades de cemento. En la literatura reciente podemos encontrar diferentes estudios y métodos propuestos para entender y caracterizar la ruptura de emulsiones de asfalto.
    12. 12. Proyecto
    13. 13. Emulsiones usadas Name Polímero Aditivo ECL60-90P No No ECL60-90PL Latex No ECL60-90PS Asfalto No • Asfalto AC-20 obtenido de la refinería de Salina Cruz en Oaxaca, México. • Co-polímero estireno-butadieno de bajo peso molecular. • Aditivo orgánico para aumentar penetración.
    14. 14. Desarrollo Experimental Moldes de caucho silicón Aprox. 2.3g de emulsión 30, 40 y 50°C Cada 24h Iniciar Ensayos 0.01 a 40Hz 0.01% strain, a 30, 40 y 50°C Enrasar Ajustar la altura
    15. 15. Superposición Tiempo Temperatura (TTPS) a(T ) t = tr Existe una equivalencia directa entre el efecto del tiempo (frecuencia de medición) y el de la temperatura.
    16. 16. Resultados 30°C
    17. 17. Resultados 30°C
    18. 18. Resultados ECL60-90P
    19. 19. Resultados y = a − b(ln x + c ) ECL60-90P R2=0.9201 ln G* = ln G* final + 0.2398(ln tcurado − 0.9962) ECL60-90PL R2=0.8877 ln G* = ln G* final + 0.4286(ln tcurado − 0.9740) ECL60-90PS R2=0.8420 ln G* = ln G* final + 0.6151(ln tcurado − 0.8604)
    20. 20. Conclusiones -La variación del módulo dinámico de las tres emulsiones presenta una buena correlación con el siguiente modelo logarítmico: y = a − b(ln x + c ) ln G* = ln G* final − b(ln tcurado + c) -La variable a se identificó como el máximo valor alcanzable del logartimo natural del módulo dinámico: a=lnG*final -Las variables b y c parecen ser independientes de cada emulsión y no muestran variación significativa con respecto a las frecuencias analizadas.
    21. 21. Trabajo futuro -Analizar los resultados faltantes para las temperaturas de curado de 40 y 50°C. -Analizar emulsiones con diferentes tipos de asfalto, emulsificantes, polímeros, etc.. -Complementar usando otras técnicas como microscopía óptica para observar el cambio en la microestructura y/o difracción de rayo láser.
    22. 22. Agradecimientos Agradecemos a la Secretaría de Comunicaciones y Transportes y a la empresa Proyectos Asesoría y Control de Calidad de Obras Civiles S. A. de C. V. por proporcionarnos acceso a sus equipos e instalaciones
    23. 23. Gracias por su atención

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