Métodos instrumnetales de ensayo para la determinación de las prpiedades micromecánicas y térmicas de ligantes asfálticos

Abstract

Para poder entender los materiales con el fin de optimizarlos en las aplicaciones posibles, es necesario utilizar todas las herramientas disponibles por la ciencia de forma que existan explicaciones a nivel micro, y extrapolar al comportamiento macro y a escala natural. Este estudio se centra en métodos instrumentales que permiten obtener información para determinar las propiedades micro-mecánicas y térmicas de los ligantes asfálticos. Durante las últimas décadas la capacidad de analizar el ligante asfáltico utilizando diversos métodos instrumentales ha dado lugar a. mejoras considerables en la comprensión de la. microestructura y el comportamiento micromecánico del ligante. La composición del asfalto es una enciclopedia, de química. orgánica, por lo cual las teorías más recientes clasifican el asfalto como una matriz continua donde asociaciones de moléculas polares (asfaltenos y resinas) se dispersan en un fluido de moléculas de menor polaridad (aromático y saturado). Para comprender el comportamiento del asfalto y sus componentes (asfaltenos y maltenos) se analizaron los cambios morfológicos y las propiedades micro mecánicas en condiciones Orinales, de laboratorio a corto y largo plazo, y envejecido a largo plazo en campo, mediante el microscopio de fuerza atómica (AFM) en el modo de fuerza. pulsada. (PFM), el cual permite realizar mediciones nano-mecánicas al material. El análisis corresponde dos fuentes de asfalto PG64-22-S y otra PG 64-25-11, comúnmente utilizado en Costa Rica. En el análisis se observó que el equilibrio coloidal de las fracciones de asfalto se ve afectado por una. pérdida significativa de componentes de bajo peso molecular, y a su vez el aire oxida el asfalto. Para cada condición se determinó la rigidez y la adhesión y módulo de elasticidad. Se observó que la mayor contribución en rigidez está asociada a los componentes polares, mientras que la adhesividad se asocia principalmente a componentes no polares. Sin embargo, los componentes polares también aportan a esta propiedad del asfalto. Seguidamente, para relacionar el proceso de envejecimiento con los cambios químicos y el módulo de elasticidad, se determinaron las curvas maestras en el DSR. Este documento es el cuarto informe para más información puede ser consultados los reportes anteriores.

In order to understand the materials and optimize them in applications, the use of all available tools in science is necessary. This will provide explanations at micro-level which can be extrapolated to the macro-level and natural scale behavior. This study focuses on instrumental methods that allow obtaining information to determine the micro-mechanical and thermal properties of asphalt binders. During the last decades the ability to analyze the asphalt binder using various instrumental methods has resulted in. considerable improvements in the understanding of. microstructure and the micromechanical behavior of the binder. The composition of asphalt is an encyclopedia of organic chemistry, so that the most recent theories classify asphalt as a continuous matrix where polar molecules associations (asphaltenes and resins) are dispersed in a fluid of molecules of less polarity (aromatic and saturated). To understand the behavior of asphalt and its components (asphaltenes and maltenes), morphological changes and micro mechanical properties were analyzed in short-term and long-term laboratory conditions, and long-term aging in the field, using the atomic force microscope. (AFM) in the pulse force mode (PFM), which allows nano-mechanical measurements to the material. The analysis corresponds to two sources of asphalt PG64-22-S and another PG 64-25-11, which is used in Costa Rica. In the analysis it was observed that the colloidal balance of the asphalt fractions is affected by a significant loss of low molecular weight components, and in turn the air oxidizes the asphalt. For each condition, stiffness, adhesion and modulus of elasticity were determined. It was observed that the greater contribution in rigidity is associated to the polar components, while the adhesiveness is associated mainly to non-polar components. However, the polar components also contribute to this property of the asphalt. Next, to relate the aging process with the chemical changes, and the modulus of elasticity, the master curves in the DSR were determined. This document is the fourth report for more information can be consulted the previous reports.