EVALUACION DE CEMENTOS ASFALTICOS DE REFINERÍA CONCHAN ENSAYOS DE ESPECIFICACIONES CONVENCIONAL Y SUPERPAVE"

Transcripción

1 Asfaltos PETROPERU Categorizados como: Asfaltos Convencionales Asfaltos Modificados Asfaltos SUPERPAVE EVALUACION DE CEMENTOS ASFALTICOS DE REFINERÍA CONCHAN ENSAYOS DE ESPECIFICACIONES CONVENCIONAL Y SUPERPAVE" Preparado por: Ricardo Bisso F. Ing.CIP.Petroquímico Wilfredo Escobar Z. Ing. CIP. Químico Unidad de Servicios Técnicos Dpto. Ventas Industria PETROPERU

2 Evaluación n de Ligante Asfáltico Superpave Por Area Geográfica Por Temperatura de Pavimento Por Temperatura del Aire Otros Factores Velocidad de Tráfico Nivel de tráfico PERFORMANCE GRADE (PG) PG = Grado Alta Temp. -22 = Grado Baja Temp.

3 1- DINAMIC SHEAR RHEOMETER (DSR) (Reómetro Dinámico de Cizalla) DSR-- --> > Mide: El Módulo M Complejo de Cizallamiento G* El Angulo de Fase δ 2- ROTATIONAL VISCOMETER (RVT) (Viscosímetro Rotacional) RTV-- --> > Mide: Viscosidad a 135 C 3- BENDING BEAM RHEOMETER (BBR) (Reómetro de Viga) BBR ---> > Mide: Deslizamiento de Rigidez: S Razón n logarítmica de Rigidez : m 4- DIRECT TENSION TEST (BTT) (Prueba Tensión n Directa) DDT-- --> > Mide: Falla por Fatiga de Tensión

4 Rolling Thin-Film Oven Test: RTFO) AASHTO T 240 y ASTM D 2872: Efectos del calor y aire en una película en movimiento de asfalto (Oxidación / Envejecimento) Izquierda: Después Centro: Antes Derecha: Muestra vacía The pressure aging vessel (PAV) AASHTO PP1: Práctica para el envejecimiento acelerado de la carpeta de asfalto usando un recipiente a presión de envejecimiento (Envejecimiento)

5 Rotational Viscometer ( RV ) Para probar la viscosidad a alta temperatura (la prueba se lleva a cabo a 135 C (275 F)). La prueba de RV es medida básica de la torsión necesaria para mantener una velocidad constante de rotación (20 rpm) de un eje cilíndrico mientras está sumergido en una carpeta de asfalto a una temperatura constante (ver Figura). Este par se convierte entonces en una viscosidad y se muestra de forma automática por la RV. VISCOSIDAD < 3 Pa.s; (a 135 C) Dynamic Shear Rehometer ( DSR ) Para la prueba de media a alta viscosidad de la temperatura (la prueba se realiza entre 46 C (115 F) y 82 C (180 F)). Las temperaturas reales previstos en el área donde se coloca la carpeta de asfalto determinar las temperaturas de ensayo utilizado Módulo Complejo de Cizallamiento = Angulo de Fase =

6 Bending Beam Rheometer ( BBR ) Para probar ligantes asfálticos a bajas temperaturas, donde el mecanismo de falla principal es de craqueo térmico. La RBB básicamente temas un haz de asfalto simple a un pequeño (100 g) de carga de más de 240 segundos (ver Figura). Luego, utilizando la teoría de la viga de base, el BBR calcula la rigidez del haz (S (t)) y la tasa de cambio de que la rigidez (m-valor) ya que la carga se aplicó. Luego, utilizando la teoría de la viga de base, el BBR calcula la rigidez del haz (S (t)) y la tasa de cambio de que la rigidez (m-valor) ya que la carga se aplicó. donde: S(t) ) = PL 3 / 4bh 3 δ(t) S(t) ) = creep stiffness at time, t = 60 seconds P = applied constant load (980 ± 20 mn), obtained using a 100 g load. Note that 100 g multiplied by the force of gravity (9.8 m/s2) = 0.98 N, or 980 mn L = distancia entre aoportes de viga,, 102 mm b = ancho de viga,, 12.5 mm h = espesor de viga,, 6.25 mm δ (t) = tiempo de deformación,, t = 60 seconds Deslizamiento de Rigidez : S Razón log de Rigidez : m

7 Direct Tension Tester (DTT) Para complementar el BBR en las pruebas de ligantes asfálticos a bajas temperaturas. La DTT se utiliza debido a la fluencia de rigidés S(t) medido por el BBR no es suficiente para predecir el craqueo térmico en algunos ligantes asfálticos que exhibe la fluencia de rigidez elevada (> 300 MPa). La falla de tensión es luego calculada desde la siguiente ecuación Donde: ε f = L/ Lε ε f = falla de tensión L L = cambio en la longitud correspondiente a la carga máxima del espécimen Le = longitud efectiva

8 Especificación n del Ligante Asfáltico Superpave Comportamiento Basado en: Rutting (Ahuellamiento) Rotura por Fatiga Rotura por Baja Temperatura Propiedades FísicasF Cambios de Temperatura Medición de Ligantes Viejos

9 Deformación n Plástica no recuperable Módulo de Resistencia a la Carga de Tráfico Medido por G*/ Sin δ Alto valor indica Mejor Resistencia Resistencia a la Energía Disipada Módulo de Resistencia a la Fatiga Medido por G*. Sin δ Menor valor indica Mejor Resistencia Deslizamiento de la Rigidez Valor m (Pendiente de la curva) Valor S (Valor de la Rigidez)

10 Evaluación de Propiedades como SUPERPAVE: Las propiedades del Ligante Asfáltico (CAP) a evaluar como especificación SUPERPAVE son: Módulo de Resistencia a la Carga de Tráfico: (G*/ Sin δ) > 1.0 Kpa : para CAP vírgen (G*/ Sin δ) > 2.2 Kpa : para CAP envejecido después de RTFOT Módulo de Resistencia a la Fatiga: (G*. Sin δ) Μáx. 5,000 Kpa : para CAP envejecido después RTFOT

11 Viscosidad Rotacional Módulo de Resistencia a la Carga de Tráfico Módulo de Resistencia a la Carga de Tráfico Módulo de Resistencia a la Fatiga Razón Logarítmica De Rigides Deslizamiento de Rigides

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13 CEMENTOS ASFALTICOS SUPERPAVE PETROPERU - EVOLUCION HISTORICA Año 2008 Año 2004 Año 2001 Año 2008 Año 2004 Año 2001 Penetración ---> 40/50 40/50 40/50 60/70 60/70 60/70 Performance Grade, PG M 320, Tabla 1 PG PG70-22 PG PG PG64-22 PG64-22 True Performance Grade, PG M 320 Tabla 2 PG PG72-24 PG PG PG66-27 PG68-25 Rango Efectivo Temperatura. C (G*/ Sin δ) Virgen > 1.0 Kpa a 76 C a 76 C a 76 C a 64 C a 64 C a 64 C (G*/ Sin δ) Envejecido RTFOT > 2.2 Kpa a 76 C a 76 C a 76 C a 64 C a 70 C a 64 C (G*. Sin δ) Envejecido RTFOT Μáx. 5,000 Kpa 4,030 a 22 C 4,752 a 22 C 1,490.2 a 34 C 3,790 a 22 C 4,859 a 19 C 2567 a 25 C Cracking Crítico Temperatura. C

14 CEMENTOS ASFALTICOS SUPERPAVE PETROPERU - REFINERIA CONCHAN Año 2008 Año 2004 Año 2001 Año 2008 Año 2004 Año 2001 Penetración ---> 85/100 85/100 85/ / / /150 Performance Grade, PG True Performance Grade, PG M 320, Tabla 1 M 320 Tabla 2 PG PG58-28 PG PG PG58-28 PG58-28 PG PG61-30 PG63-28 PG PG59-29 PG58-28 Rango Efectivo Temperat. C (G*/ Sin δ) Virgen > 1.0 Kpa a a a a a 64 C a (G*/ Sin δ) Envejecido RTFOT > 2.2 Kpa a a 64 C 7.35 a a a 64 C a (G*. Sin δ) Envejecido RTFOT Μáx. 5,000 Kpa 4,950 a 16 C 3,765 a 19 C 3,868 a 19 C 4,350 a 13 C 4,734 a 16 C Cracking Crítico Temperat. C ,570 a 16 C

15 CEMENTOS ASFALTICO 85/100 SUPERPAVE PETROPERU REFINERIA CONCHAN Año 2010 Octubre Año 2010 Octubre Año 2008 Año 2004 Año 2001 Penetración ---> 85/100 85/100 85/100 85/100 85/100 Modif. SBS Performance Grade, PG M 320, Tabla 1 PG88-34 PG PG PG58-28 PG True Performance Grade, PG M 320 Tabla PG PG61-30 PG63-28 Rango Efectivo Temperat. C (G*/ Sin δ) Virgen > 1. 0 Kpa a 2.2 a 1.03 a 88 C 1.03 a 64 C a a a (G*/ Sin δ) Envejecido RTFOT > 2.2 Kpa 37.7 a a 88 C a a a 64 C 7.35 a (G*. Sin δ) Envejecido RTFOT Μáx. 5,000 Kpa 4,307 4,811 a 16 C a 16 C 4,950 a 16 C 3,765 a 19 C Cracking Crítico Temperat. C ,868 a 19 C Desarrollado con Equipos SUPERPAVE De Refinería Talara de PETROPERU

16 CONCLUSIONES PETROPERU mantiene la calidad de la Dieta de crudos que procesa en Refinería Conchán, por lo que los valores de los ensayos Superpave realizados en CA. 85/100 se mantienen. Los ensayos realizados de SUPERPAVE a los cementos asfálticos de Refinería Conchán, cumplen todas la especificación SUPERPAVE. El Delta Térmico (suma de los grados de alta y baja temperatura) de los diferentes grados de performance mostrados son mayores a 91. Los ensayos de especificación Superpave y Modificado con Polímero SBS de los cementos Asfálticos, señalan una nueva visión de evaluación de las propiedades mecanísticas y de desempeño del ligante asfáltico. La presencia de polímero SBS modifica las propiedades del CAP: incrementa Pto. Ablandamiento, mejora la recuperación elástica, baja la penetración. Así mismo, mejora los Módulos de Resistencia a la Carga de Tráfico y la Resistencia a la fatiga.

17 GRACIAS y! Hasta la Próximo Congreso! Preparado por: Ing. Ricardo Bisso Ing. Wilfredo Escobar Unidad de Servicios Técnicos Dpto. Ventas Industria PETROPERU Bibliografía: Pavement Tools Consortium's (PTC) Interactive Pavement Guide Certificados de calidad PRI Technologies Inc.