Métodos instrumentales de ensayo para la determinación de las propiedades micro-mecánicas y térmicas de los ligantes asfálticos - Aguiar Moya, José Pablo (2016)
Este estudio se centra en los métodos instrumentales 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 normales, 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 a una sola fuente de asfalto PG64-22, 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. Adicionalmente, se determinó para cada condición: la rigidez y la adhesión. 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, se realizó una caracterización de los componentes mediante espectroscopia infrarroja (FTJR) para cuantificar los grupos funcionales asociados a los procesos oxidativos. Desde la óptica de la termodinámica, se realizan pruebas de DSC y TGA para explicar algunos de los comportamientos micro-mecánicos de los ligantes asfálticos. Finalmente se consideró el aporte de los ensayos de ABS (Asphalt Bond Strength) y Goniometría en cuanto a pruebas de adhesión y el cálculo de la energía superficial libre.