Bitumen modified with recycled polyurethane foam for employment in hot mix asphalt

Betún modificado con espuma de poliuretano reciclada para empleo en mezclas bituminosas en caliente

Una gran variedad de modificadores se han aplicado al betún para mejorar sus propiedades y rendimiento. Entre ellos, los polímeros han sido principalmente utilizados. El objetivo de este artículo es evaluar el uso del residuo de espuma de poliuretano como modificador de betún en mezclas bituminosas en caliente. La espuma de poliuretano es un residuo que se obtiene durante la fabricación del poliuretano para aislamiento térmico. A partir de un betún de penetración 50/70, se fabricaron y analizaron varias muestras con porcentajes de residuo en peso entre el 1 y el 5 %. Las muestras con porcentajes del 5 % de residuo o superiores produjeron un material áspero y se descartaron debido a su poca trabajabilidad. Se fabricó una mezcla bituminosa con un 4 % de porcentaje de betún modificado con residuo de poliuretano y fue comparado con una muestra con los mismos áridos y el betún original. Los resultados en el test de Marshall mostraron que la mezcla con betún modificado provocaba un aumento en la estabilidad y una menor deformación. Estos resultados sugieren que el empleo de residuo de espuma de poliuretano es un prometedor modificador de betún, contribuyendo además al reciclado de materiales de desecho.

Introducción

Las mezclas asfálticas bituminosas están compuestas por betún, áridos gruesos y finos y cargas minerales.  El betún es un material de color marrón oscuro a negro que se obtiene principalmente de la destilación del petróleo crudo. Es un material complejo, formado básicamente por hidrocarburos junto con algunas otras moléculas que contienen pequeños porcentajes de heteroátomos (azufre, nitrógeno y oxígeno) (Cuadri et al., 2014). Desde el punto de vista de la solubilidad en n-hetano, los tipos de especies moleculares existentes en el betún se clasifican en dos fracciones principales: asfaltenos y maltenos. Los asfaltenos se componen de grupos polares planares y heteroatómicos altamente condensados, sistemas de anillos aromáticos polares y grandes cantidades de grupos funcionales polares heteroatómicos (Dong et al., 2005). Los maltenos se dividen en tres grupos según la solubilidad y la polaridad: saturados, aromáticos y resinas (Redelius, 2000). Por lo tanto, las propiedades físico-químicas y reológicas del betún dependen tanto de la temperatura como de la proporción relativa de las fracciones mencionadas: asfaltenos, saturados, aromáticos y resinas (Fernández-Gómez et al., 2013). Tradicionalmente, se utiliza un modelo coloidal para describir el comportamiento del betún, en el que los asfaltenos se dispersan en una matriz oleosa de maltenos y son peptizados por las resinas (Lesueur, 2009). Debido a sus propiedades (ductilidad, impermeabilidad, adhesividad, resistencia mecánica, etc.), el betún se emplea generalmente en los pavimentos de carreteras como aglutinante de los áridos minerales (Airey, 2003).