Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Estudio comparativo de la acción de copolímeros en bloque de estirenobutadieno- estireno (SBS) en la modificación de las propiedades físicas y reológicas del asfalto
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-07) Herencia Peña de Pareja, Wendy Luisa; Rueda Sanchez, Juan Carlos
    En la presente tesis se hizo un estudio comparativo de dos copolímeros estirenobutadieno- estireno (SBS) en bloque, lineales, que actualmente son utilizados como modificadores de asfaltos, ambos procedentes de la empresa Dynasol Elastómeros S.A. de C.V. y fueron elaborados mediante polimerización aniónica y denominados para fines del estudio como: SBS-1 y SBS-2. La caracterización de los copolímeros SBS fue realizada mediante técnicas de RMN, FTIR-ATR y GPC. La diferencia principal en su composición química entre los copolímeros SBS-1 y SBS-2 radicó en el contenido del grupo 1,2-vinilo de la cadena de polibutadieno del copolímero. El copolímero SBS-2 tuvo 36% molar de grupos 1,2-vinilos mientras que el copolímero SBS-1 solo tuvo 11% molar. El contenido de poliestireno en peso fue de 31% para el copolímero SBS-1 y 34% para el copolímero SBS-2. Los pesos moleculares promedio en peso (Mw) fueron de 146,000 g/mol para los dos copolímeros. La polidispersidad fue de 1.5 para el SBS-1 y 1.6 para el SBS-2. El asfalto seleccionado para ser modificado con polímeros fue PEN 60-70 con Grado de Performance PG 64-22, procedente de la Refinería Conchan de la empresa Petroperú S.A. cuya composición química obtenida mediante la cromatografía SARA, fue de: 22.45% de compuestos saturados, 9.51% de compuestos aromáticos, 53.45% de compuestos resinas y 14.59% de compuestos asfaltenos. Dada la composición química del asfalto, no se cumplieron los requisitos para asegurar un alto grado de compatibilidad asfalto/polímero, al haberse encontrado que el índice de inestabilidad coloidal fue igual a 0.59 y no 0.3, el contenido de aromáticos igual a 9.51% y no 55% mínimo y, por otro lado, la relación de saturados/aromáticos, fue igual a 2.36 y no 0.55, tal como es aconsejado en la literatura (Polaccoa, 2015). Por consiguiente, debido al bajo contenido de aromáticos, la mezcla asfalto-polímero SBS, tendría problemas de incompatibilidad, producto del menor grado de solvencia de polímero. (Airey, 2003). Frente a la composición química del asfalto seleccionado, la dosis de polímero no fue alta y el uso de azufre como agente vulcanizante del polímero ayudó a mejorar la estabilidad en el almacenamiento del asfalto modificado. La relación de azufre/polímero fue 0.05 con ambos copolímeros SBS. Sin embargo, esta relación depende de la calidad del polímero seleccionado y sobre todo de las características del asfalto modificado requeridas para su uso en el pavimento, de acuerdo a las Especificaciones Técnicas Generales para Construcción EG-2013 del Ministerio de Transportes y Comunicaciones del Perú. En esta tesis, a modo comparativo los copolímeros SBS-1 y SBS-2 fueron utilizados con la misma dosis, es decir, 3% en peso respecto al asfalto PEN 60-70. De los dos copolímeros SBS evaluados, solo el copolímero SBS-1 llenó los requisitos de calidad para obtener un asfalto modificado con las características de acuerdo a la norma peruana para el tipo IC y, además, con Grado de Performance PG 76-22 y clasificación para tráfico muy pesado (V). El mayor contenido de los grupos 1,2-vinilo en la cadena del polibutadieno del copolímero SBS-2 generó mejores propiedades físicas, pero no mejores propiedades reológicas que el copolímero SBS-1 en el asfalto. Adicionalmente, esta tesis incorporó en la caracterización de los asfaltos modificados la determinación del Grado de Performance, la clasificación por tipo de tráfico mediante la prueba del MSCR, prueba de Múltiple Stress Creep Repetido (ASTM D-7405) y la medición de la resistencia a la fatiga de los asfaltos mediante el ensayo LAS (Estimating Fatigue Resistance of Asphalt Binders Using the Linear Amplitude Sweep, AASHTO T- 391), siendo estas herramientas valiosas en la selección del polímero para un asfalto modificado específico.