Análisis de Propiedades y Ensayos de Betunes Asfálticos

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PROPIEDADES Y ENSAYOS DE LOS BETUNES ASFÁLTICOS


PENETRACIÓN


:

Es una medida de la consistencia del producto. Se determina midiendo en décimas de mm. La longitud que entra una aguja normalizada en una muestra con unas condiciones especificadas de tiempo, temperatura y carga. Mide si el producto es líquido, semisólido o sólido. La penetración disminuye cuando la densidad aumenta.

VISCOSIDAD:

Resistencia de un liquido o semi-líquido a deformarse cuando está sometido a una fuerza cortante. Es consecuencia del rozamiento interno de las moléculas. Resistencia a los esfuerzos de cortadura y Resistencia de los líquidos a fluir. Si se aplica fuerza a un fluido, parte de la energía se invierte en la deformación y otra parte se transformara en energía calorífica debido al frotamiento interno que se produce en el fluido. Cuando un líquido es viscoso, la energía empleada en vencer el frotamiento interno será grande. Consideramos dos elementos paralelos a distancia dz y con velocidad relatia dv.

SUSCEPTIBILIDAD:


Térmica de la viscosidad.
Es la aptitud que presenta un producto para variar su viscosidad en función de la temperatura. Los menos susceptibles son los oxidados, después los de penetración y los que más son los alquitranes.
Al enfriarse el betún duro aumenta más su viscosidad. Mucho más susceptible el B 40/50: 230º => 10 seg. 100º => 4000 seg. Que es el más duro. Mucho más susceptible un betún duro que uno blando.

DUCTILIDAD:

Se mide por el alargamiento, antes de producirse la rotura, de una probeta de material bituminoso estirada por sus extremos con una velocidad constante. Se mide en cm. Es necesario que un material bituminoso pueda alargarse sin producirse grietas. Pero una ductilidad excesiva no es conveniente (produce roderas). Para un mismo material la ductilidad crece al crecer la temperatura. Para materiales distintos, pero del mismo tipo, la ductilidad aumenta cuando la penetración aumenta o cuando la viscosidad disminuye .

PUNTO DE REBLANDECIMIENTO

Es una medida de la susceptibilidad térmica. Entre los diversos estados por los que pasa un producto bituminoso hasta que se funde se ha definido uno de ellos y sirve para comparar materiales distintos. El punto de reblandecimiento aumenta cuando la densidad aumenta y la penetración disminuye. El Ensayo de anillo y bola consiste en aumentar la temperatura y se mide cuando la bola llega al fondo del recipiente arrastrando el producto bituminoso. Ensayo anillo-bola: Se calienta el agua y esta a su vez calienta el betún y reblandece, y la bola cae à Entonces se mide la temperatura del agua.

ENVEJECIMIENTO:

Los betunes se ponen en obra en estado plástico. Luego van endureciendo, aumenta la cohesión y crece la viscosidad y la dureza. Este fenómeno tiene lugar hasta llegar a una dureza determinada. A partir de ahí la cohesión disminuye y el producto se vuelve frágil, muy sensible a los esfuerzos bruscamente aplicados y a las deformaciones rápidas. Esto se debe a la acción de agentes materiales con el tiempo: - Evaporación - Oxidación

EFECTOS DE LA HUMEDAD:


Con la luz (fotooxidación) aumenta la concentración de los productos solubles. La evaporación de los volátiles produce poros por los que se absorbe agua y entra oxigeno atmosférico que produce productos solubles en agua. Se producen nuevos poros acelerándose la desintegración del material.

PUNTO DE FRAGILIDAD FRAAS:


El ensayo se aplica a los materiales sólidos o semisólidos y consiste en someter a una película del material que recubre una placa de acero a ciclos sucesivos de flexión a temperaturas decrecientes. Se define como Punto de fragilidad Fraas la temperatura en ºC a la que a causa de la rigidez que va adquiriendo el material al enfriarse se observa la primera fisura o rotura en la superficie de la película .

INTERVALO DE PLASTICIDAD:

El ámbito de temperatura que va desde el punto de fragilidad hasta el punto de reblandecimiento.

CarácterÍSTICAS DE LOS LIGANTES BITUMINOSOS PARA SU UTILIZACIÓN EN CARRETERAS:

-
Ser suficientemente fluido durante el empleo (mediante calentamiento, fluidificación o emulsificación) para que moje o se adhiera bien al árido. - Ser suficientemente consistente o viscoso para que el firme con altas temperaturas y bajo la acción del tráfico sea poco deformable. - Ser suficientemente flexible a bajas temperaturas para que le pavimento no se vuelva frágil.

CarácterÍSTICAS GENERALES DE LOS BETUNES Y ALQUITRANES:

Aparte de su origen y propiedades particulares, todos: Son de color negro; Tienen buena adhesividad frente a las partículas minerales o de otro tipo; No son miscibles con el agua; Sus propiedades mecánicas son función no solo de la solicitación aplicada, sino también del tiempo durante el que actúa y de otros factores como la temperatura.

ALQUITRANES


Carbón à alquitrán destilado à Aceites y Breas à alquitrán reconstituido.
Son productos termoplásticos. Ligantes hidrocarbonatos de viscosidad variable, preparados a partir del residuo bruto obteniendo en la destilación destructiva del carbón a altas temperaturas (a partir del alquitrán). Aspecto homogéneo y están prácticamente exentos de agua, de modo que no formen espuma cuando se calienten a la temperatura de empleo.. Se denominan AQ o BQ, según los aceites y breas. A= Breas más duras y aceites más volátiles que los del tipo B. Detrás se pone un número que indica la temperatura de equiviscosidad: AQ 38; AQ 46; BQ 30; BQ 58; BQ 62 (el más consistente).
Temperatura a la que todos ellos tienen una determinada viscosidad =50 seg. En los últimos años ha disminuido su consumo. Se han ensayado mezclas para mejorar sus carácterísticas con PVC. También alquitrán-epoxi y brea-epoxi en pavimentos especiales como tableros de puentes (muy caro). Últimamente alquitrán-betún, (15-25%), y betún-alquitrán (15-25%). El principal problema es el envejecimiento, así como la mayor susceptibilidad térmica de su viscosidad.

Ventaja: Adhesividad mayor. Control de calidad:

Temperatura equiviscosidad NL-T 188/92 - Destilación para determinar los aceites y el agua - Punto reblandecimiento (anillo y bola).
Derivados de los betunes:-
Disminución de la viscosidad: Betunes Fluxados; Betunes Fluidificados; Emulsiones Bituminosas : - Mejora de carácterísticas diferentes - Betunes Oxidados - Betunes modificados con polímeros BETUNES ASFÁLTICOS (o Betunes de Penetración) (B)
Obtenidos por destilación. Son termoplásticos. A temperatura ambiente son sólidos o semisólidos, por lo que es preciso manejarlos en caliente con temperaturas de bombeo del orden de 100 a 150 ºC y temperatura de empleo de 150 a 220 ºC. Sirven para fabricar betunes fluidificados, emulsiones, betunes fluxados y mezclas bituminosas. Deberán aspecto homogéneo y estar prácticamente exentos de agua, de forma que no formen espuma cuando se calientan. Se designan con la letra B, seguida de dos números indicadores del valor mínimo y máximo admisible de su penetración: B 20/30; B 40/50; B 60/70; B 80/100; B 150/200; B 200/300. Los betunes de penetración más baja son los más duros; fluyen o reblandecen a temperaturas más altas; son más viscosos a una temperatura dada y más frágiles; tienen el punto de inflamación más alto.

PRODUCTOS BITUMINOSOS DERIVADOS


Se derivan de los anteriores por manipulaciones

1.- BETUNES FLUIDIFICADOS (F):


Son los ligantes hidrocarbonatos resultantes de la incorporación a un betún asfáltico de fracciones liquidas más o menos procedentes de la destilación del petróleo. Para poder manejar los betunes de penetración es necesario disminuir su viscosidad añadiendo queroseno. También se usan cuando no se quiere calentar demasiado los betunes. Deben estar prácticamente exentos de agua, máximo 0’2%, de modo que no formen espuma cuando se calientan a temperatura de empleo y no presentan signos de coagulación antes de su utilización. Los betunes fluidificados se denominan: - Rápidos (R): FR 100, FR 150, FR 200 - Medios (M): FM 100, FM 150, FM 200 *El número es la viscosidad, medida en segundos SAYBOLT-FUROL **El FM 100 es el más fluido y más utilizado
VISCOSIDAD VISCOSIDAD
Fluidificantes menos viscososCLASE 100 75 a 150 Fluidificantes menos viscososCLASE 100 75 a 150
CLASE 150 100 a 200 CLASE 150 100 a 200
CLASE 200 125 a 250 CLASE 200 125 a 250
Según el curado medio o rápido seguido de un numero que indica la viscosidad SAYBOLT-FUROL, según la NLT-133/72.
El curado se produce cuando se volatiliza el fluidificante.
Control de calidad:
a)Betún fluidificado: - Viscosidad Saybolt - Destilación para determinar los aceites - Se les exige que el residuo de la destilación a 360º sea (50-60)%, (67-72)% y (78-83)% para las tres clases (100, 150 y 200). Es el contenido de betún .
b)Sobre el betún base, ensayos sobre el residuo de destilación (betún): - Penetración: 80 a 120 (R) más duros; 120 a 300 (M) - Ductilidad a 25ºC >100
- Solubilidad en tricloroetano (tolueno) >99’5%
El Betún que se utilizara para la fabricación debe ser más duro que el que se quiere obtener finalmente, ya que una vez volatilizado el fluidificante tiene que pasar mucho tiempo hasta que el betún alcanza la dureza que tenía antes de su fluidificación. El proceso de fluidificación lo ablanda.

Betunes Fluidificados para RIEGOS DE IMPRIMACIÓN:

Para impermeabilizar conjuntos granulares no estabilizados. FM 100 à El menos viscoso.

2.- BETUNES FLUXADOS (FX):


Son los productos resultantes de la incorporación a un betún asfáltico de fracciones liquidas mas o menos volátiles procedentes de la destilación de alquitrán. - Homogéneas - Exentas prácticamente de agua
Se designan FX seguido del número que indica su viscosidad STV en segundos. FX 175, FX 350.
Deben tener un contenido de betún del 90% y 92%. El betún será de penetración 100/150.

3.- BETUNES OXIDADOS (OA):


A partir de los betunes de penetración (asfálticos). Es el producto obtenido a partir del betún asfáltico después de someterlo a un proceso de oxidación por soplado mediante el cual se elimina el agua y el CO2 y se produce una polimerización del producto. El soplado se realiza con aire calentado a unos 200ºC y durante un tiempo que oscila entre 5 y 12 h. Se designan con las letras OA seguidas de una pareja de números que son el punto de reblandecimiento A y B y la penetración a 25ºC. Hay siete tipos.

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