Binder design for low temperatures asphalt mixes

Resumen

El interés general por el desarrollo sostenible se ha convertido en una cuestión de gran relevancia actualmente. En este sentido, desde el sector de las infraestructuras de trasporte se viene promoviendo la investigación en nuevos materiales y tecnologías que, a la vez, estimulen la economía y promuevan una reducción del impacto medioambiental de su actividad. En este contexto, este trabajo tiene como objetivo ofrecer soluciones a diversos problemas actuales relacionados con el medioambiente y las infraestructuras de carreteras: a) reducción del consumo energético y polución de aire, que requieren la búsqueda de alternativas a las tecnologías de asfaltado a alta temperatura; y b) uso de materiales derivados de fuentes renovables y reciclado de residuos sin que se produzca una pérdida de prestaciones. Con tal fin, se ha abordado el estudio de nuevos materiales que puedan ser utilizados en la construcción de carreteras (ligantes bituminosos y áridos) en combinación con el uso de tecnologías de fabricación a menor temperatura, basadas específicamente en el uso de emulsiones bituminosas. En la primera parte de este trabajo se aborda el estudio de modificación del betún con copolímeros de etilen vinil acetato (EVA), seleccionados en función de su contendido en vinil acetato (VA) e índice de fluencia (MFI) para obtener ligantes con características mecánicas y de trabajabilidad mejoradas en un amplio intervalo de temperaturas. En la segunda parte trata del desarrollo de emulsionantes derivados de la lignina Kraft, un residuo de las platas de fabricación de pulpa de papel por el método Kraft. Para ello, la lignina fue modificada químicamente con la incorporación de grupos amino, mediante la reacción de Mannich, para obtener un tensioactivo catiónico. La calidad del emulsionante obtenido fue, inicialmente, evaluada a través de su habilidad para estabilizar emulsiones modelo aceite en agua de silicona. A continuación, se prepararon emulsiones catiónicas de betún con concentraciones de típicamente utilizadas en la industria, entre el 60% y el 70% de fase dispersa. Finalmente, la tercera parte de este trabajo se centra en el desarrollo de mezclas asfálticas formadas por un 100% de áridos de asfalto reciclado (RAP), y fabricadas por tecnologías a baja temperatura que involucren el uso de las emulsiones bituminosas antes obtenidas. Para ello, durante la etapa de diseño de mezclas se ha puesto de manifiesto la necesidad de considerar la difusión del betún fresco en la capa de ligante que recubre el RAP. Así se ha propuesto un procedimiento semi-cuantitativo, que depende de la temperatura de mezcla, para cuantificar el ligante (RAP y betún fresco) involucrado en el proceso de mezclado y compactación de la mezcla asfáltica resultante. La calidad de las mezclas preparadas fue evaluada mediante compactadora giratoria, ensayos de rodadura, de determinación de módulos y de resistencia a la fatiga.