Mechanical performance of HMA-2 modified with purified and unpurified carbon nanotubes and nanofibers

Desempeño mecánico de una mezcla HMA-2 modificada con nanotubos y nanofibras de carbono con proceso y sin proceso de purificación

El siguiente estudio evalúa el desempeño mecánico de una mezcla asfáltica en caliente tipo II (HMA-2) modificada con nanotubos de carbono y nanofibras de carbono (NFTC). Los NFTC fueron fabricados por la técnica de Descomposición Catalítica de Vapor (DCV) a 700° C utilizando un catalizador de Níquel, Cobre y Aluminio (Ni, Cu, Al) con una relación molar Cu/Ni de 0,33. Con el fin de evaluar el desempeño mecánico de la mezcla HMA-2, se analizaron tres distintas muestras: 1) HMA-2 modificada con NFTC purificados; 2) HMA-2 modificada con NFTC no purificados; 3) HMA 2 convencional (mezcla de control). Las muestras se fabricaron de acuerdo con la metodología de diseño Marshall y fueron evaluadas en el laboratorio para estudiar su comportamiento ante el ahuellamiento, módulo resiliente (Mr) y fatiga. Como complemento de la caracterización dinámica mencionada, se analizó el efecto de la purificación de los NFTC en las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica. En resumen, se diseñó un estudio comparativo para determinar en qué condiciones de carga conviene que los NFTC estén purificados. Esta investigación responde a la alta demanda por parte de la industria de materiales económicos capaces de contrarrestar las cargas dinámicas del tránsito en términos de durabilidad y resistencia. NFTC purificados incrementaron la rigidez y el módulo de elasticidad de la mezcla HMA-2, por otro lado, los NFTC sin purificar incrementaron el módulo de elasticidad de la mezcla, pero no hubo cambios significativos en la rigidez. Es por esto que la modificación de la mezcla con NFTC sin purificar se considera adecuada para contrarrestar patologías relacionadas con fatiga, mejorando la durabilidad a largo plazo de los pavimentos flexibles.

Introducción y antecedentes

A medida que aumentan las cargas de tráfico, los investigadores deben evaluar constantemente el comportamiento estructural de los pavimentos. En la última década, la nanotecnología se ha convertido en una fuente prometedora de materiales para ayudar a resolver este problema. Dentro del campo de la nanotecnología aplicada a los pavimentos, destacan los nanotubos de carbono y las nanofibras de carbono (CNTF). Dadas las extraordinarias propiedades (como la resistencia) que presentan los CNTF, esta tecnología contribuye a mejorar la respuesta mecánica de los pavimentos.