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Se estudiaron los efectos de la modificación de los polímeros en las propiedades a baja temperatura de los ligantes y mezclas bituminosas. Se mezclaron tres betunes con un 6% de SBS, SEBS, EVA o EBA. Se prepararon mezclas asfálticas densas utilizando un compactador giratorio. Las propiedades a baja temperatura de los ligantes se caracterizaron mediante un reómetro de cizallamiento dinámico y un reómetro de viga de flexión, y el agrietamiento a baja temperatura de las mezclas se evaluó mediante un ensayo de probeta sometida a tensión. Los resultados indicaron que los parámetros de baja temperatura dependían en gran medida del betún de base y, en la mayoría de los casos, la modificación con polímeros no mostraba beneficios significativos. Se encontró que la temperatura de agrietamiento de la mezcla se correlacionaba con las temperaturas límite (en el reómetro de flexión) de los ligantes, débilmente con el punto de rotura de Fraass, pero no con los parámetros obtenidos mediante el reómetro de cizallamiento dinámico. Tras el almacenamiento isotérmico a bajas temperaturas, los betunes mostraron un endurecimiento físico, y el efecto de la modificación del polímero fue pequeño. Sin embargo, no se observó el endurecimiento físico medido por TSRST (ensayo de probeta sometida a esfuerzos de tracción) para la mezcla estudiada. Para el resumen de la cobertura, véase ITRD E117423.
Tg pa12
Los polímeros reforzados con fibras (FRP) han demostrado ser excelentes materiales de construcción en entornos de baja temperatura debido a su baja relación entre conductividad térmica y resistencia, y a su alta relación entre resistencia y densidad. Sin embargo, en climas fríos, pueden acumularse altas tensiones residuales dentro del material compuesto fibroso debido a los diferentes coeficientes de expansión térmica de los materiales constituyentes. En regiones donde la temperatura ambiental puede variar de un día a otro, la microfisuración y la generación de huecos pueden acentuar estas tensiones residuales. Este informe se centra en los efectos de la combinación de la historia de la carga y la exposición ambiental en la durabilidad de las barras de refuerzo de polímero reforzado con fibra de carbono y de vidrio. En concreto, se investigan experimentalmente las degradaciones de las barras de polímero reforzado con fibra de vidrio debidas a ciclos combinados de congelación y descongelación y a cargas de fatiga por tracción. Tras una serie de preacondicionamientos ambientales cíclicos y cargas mecánicas, se evalúa la degradación y la dependencia de la tasa de carga variable de las barras de PRFV desde varios aspectos: degradación de la resistencia debida a ciclos de congelación-descongelación, resistencia a la tracción estática y dinámica, elongación, módulo de Young, rigidez de desplazamiento, resistencia a la fatiga y análisis de modos de fallo, incluyendo los fallos de agarre de la barra.
Temperatura de transición dúctil-frágil
Este principio de superposición se utiliza para determinar las propiedades mecánicas dependientes de la temperatura de los materiales viscoelásticos lineales a partir de las propiedades conocidas a una temperatura de referencia. Los módulos elásticos de los polímeros amorfos típicos aumentan con la velocidad de carga, pero disminuyen al aumentar la temperatura[5] Las curvas del módulo instantáneo en función del tiempo no cambian de forma al modificar la temperatura, sino que sólo parecen desplazarse hacia la izquierda o la derecha. Esto implica que una curva maestra a una temperatura determinada puede utilizarse como referencia para predecir curvas a varias temperaturas aplicando una operación de desplazamiento. El principio de superposición tiempo-temperatura de la viscoelasticidad lineal se basa en la observación anterior[6].
Módulos medidos con un analizador de módulo viscoelástico dinámico. Los gráficos muestran la variación del módulo elástico E′(f, T) y el factor de pérdida, tan δ(f, T), donde δ es el ángulo de fase en función de la frecuencia f y la temperatura T.
El factor de traslación suele calcularse utilizando una relación empírica establecida por primera vez por Malcolm L. Williams, Robert F. Landel y John D. Ferry (también denominada modelo Williams-Landel-Ferry o WLF). También se utiliza un modelo alternativo propuesto por Arrhenius. El modelo WLF está relacionado con el movimiento macroscópico del material a granel, mientras que el modelo de Arrhenius considera el movimiento local de las cadenas de polímeros.
Temperatura de transición vítrea
Para explicar las diferencias físicas entre los distintos tipos de polímeros, hay que tener en cuenta la naturaleza de la estructura macromolecular agregada, o morfología, de cada sustancia. Dado que las moléculas de los polímeros son tan grandes, generalmente se agrupan de forma no uniforme, con regiones ordenadas o parecidas al cristal, llamadas cristalitos, mezcladas con dominios desordenados o amorfos. En algunos casos, todo el sólido puede ser amorfo, compuesto en su totalidad por cadenas macromoleculares enrolladas y enredadas. La cristalinidad se produce cuando las cadenas poliméricas lineales están orientadas estructuralmente en una matriz tridimensional uniforme. En el diagrama de la derecha, los dominios cristalinos están coloreados en azul. El aumento de la cristalinidad se asocia a un incremento de la rigidez, la resistencia a la tracción y la opacidad (debido a la dispersión de la luz). Los polímeros amorfos suelen ser menos rígidos, más débiles y se deforman más fácilmente. A menudo son transparentes.
La importancia de los dos primeros factores queda bien ilustrada por las diferencias entre el LDPE y el HDPE. Como se ha señalado anteriormente (apartado 31-2), el HDPE está compuesto por cadenas de hidrocarburos muy largas y no ramificadas. Éstas se agrupan fácilmente en dominios cristalinos que se alternan con segmentos amorfos, y el material resultante, aunque es relativamente fuerte y rígido, conserva cierto grado de flexibilidad. En cambio, el PEBD está compuesto por cadenas más pequeñas y más ramificadas que no adoptan fácilmente estructuras cristalinas. Por tanto, este material es más blando, más débil, menos denso y se deforma más fácilmente que el HDPE.