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MATERIALES BITUMINOSOS
GENERALIDADES
Betunes y Alquitranes : Son mezclas de Hidrocarburos (naturales o pirogenados), no metálicos, en estado gaseoso, líquido, semilíquido o viscoso. Totalmente solubles en Sulfuro de Carbono. Composición: Carbono = 82-85%; Hidrógeno = 12-15%; Oxígeno = 2-3%; Nitógeno = 0-1%
Naturales o asfálticos
Líquidos viscosos o sólidos. (Rocas asfálticas) Formados por polimerización oxidante del petróleo.
BETUNES
Artificiales
Procedentes del petróleo. Obtenidos por: Destilación, Oxidación o cracking. Presentan gran resistencia y duración ante los agentes atmosféricos naturales, si bien, pueden oxidarse expuestos al aire y al sol, U.V., muy lentamente.
ALQUITRAN
Producto bituminoso viscoso o líquido. Mediante destilación de materias orgánicas sólidas, más densas, que indican su procedencia. (Carbón de hulla, madera, lignito, y otros).
Brea: residuo semisólido de la obtención del alquitrán.
MATERIALES BITUMINOSOS
OBTENCIÓN
Naturales o asfálticos
Forman lagos o betas cercanos a las bolsas de petóleo,. Mezclados con arcillas o arenas.Impregnando rocas porosas.
Artificiales
Mezclas de hidrocarburos solubles, sub-producto del refinado del petróleo por destilación fraccionada. Hay 3 tipos fundamentales de PETRÓLEOS: 1-Parafínicos: Hidrocarburos saturados que no contienen productos asfálticos. 2-Semiasfálticos: Contienen prod. asfálticos en % medios. 3-Asfálticos: Hidroc. Aromáticos de alto % en asfaltos.
DESTILACIÓN FRACCIONADA:
Separación selectiva según el punto de ebullición de cada fracción o producto. Por calentamiento a diferente Tª y posterior condensación de los gases. Se obtienen: éter, queroseno, gasolinas, gasoil, aceites lubricantes, fuel-oil, residuos asfálticos.
BETUNES
Fluidificados
Los betunes asfálticos de penetración son muy viscosos y es necesario calentarlos para su aplicación. Para evitar este inconveniente se crean los betunes fluidificados o cutbacks. Son disoluciones de betunes viscosos en disolventes más volátiles, hidrocarburos ligeros, compatibles entre sí para mezclarse en una sola fase, sin precipitación del betún.
ALQUITRANES
Productos bituminosos semisólidos o líquidos, obtenidos por destilación, en ausencia de aire, de materia orgánica sólida (hulla, lignito, madera), para separar su parte volátil. Se mejoran polimerizándoles con resinas sintéticas.
EMULSIONES Bituminosas
Facilitan la puesta en obra de los betunes en presencia de áridos y ambientes húmedos. Mezclas íntimas de 2 líquidos no miscibles: Agua + Betun. El betún, fase dispersa , mediante agitació se expande en forma de múltiples gotitas en el seno de agua caliente, fase dispersante o contínua. La tendencia del betún a unirse entre sí formando coágulos rompe la emulsión. El emulsionante , o emulgente, es el 3er^ participante, envuelve las gotas de betún evitando su unión, retrasando la rotura de la emulsión. Pueden ser de tipo: Aniónicas: pH>7, buena adherencia con áridos calizos. Catiónicas: pH<7, buena adherencia con áridos silíceos.
MATERIALES BITUMINOSOS
PROPIEDADES DE LOS BETUNES ASFÁLTICOS
Son materiales seudo-plásticos, muy sensibles a la Tª, en caliente facilitan su aplicación en obra y en frío permiten las mejores prestaciones y resistencias al uso intensivo.
DENSIDAD Varía con la Tª y origen del producto.
VISCOSIDAD
Muy variable con los cambios de Tª, desde sólidos duros a líquidos muy fluidos. Es inversa a la fluidez. Es la resistencia que presenta un fluido a deformarse al someterlo a una fuerza durante un cierto tiempo.
SUSCEPTIBILIDAD Es la sensibilidad a variar su viscosidad por aumento de la Tª.
ÍNDICE CONSISTENCIA (Ensayo de penetración)
Ensayo para sustancias viscosas, midiendo en 1/10 de mm, la facilidad de ser penetrados por un punzón, a 25 ºC de Tª.
PUNTO DE
REBLANDECIMIENTO
Los productos bituminosos carecen de punto de fusión definido. Mediante al ensayo de Anillo-Bola se mide la deformación a cierta Tª, cuando pasa de sólido a semi-sólido o blando un betún.
PUNTO DE INFLAMACIÓN
Es la Tª a la que se inflaman los vapores asfálticos al aproximar una llama a su superficie, (215 ºC = betun y 100 ºC = alquitrán).
DUCTILIDAD
Es la capacidad de un asfalto para deformarse por alargamiento sin romperse o separarse su masa. (Ensayo de rotura por alargamiento)
FRAGILIDAD Facilidad para romperse sin deformarse a determinada Tª.
COHESIÓN
Capacidad de no disgregarse ni romperse en partes al deformarse.
ADHERENCIA Capacidad de unión con materiales de otra naturaleza. (Áridos)
ENVEJECIMIENTO Es la suma de la pérdida de cohesión y aumento de fragilidad.
OXIDACIÓN
Es la reacción con el oxígeno del aire para formar otro producto diferente, perdiendo sus propiedades principales iniciales: Polimerización y endurecimiento con pérdida de sus propiedades.
PERMEABILIDAD Al ser muy viscosos y poco solubles son muy impermeables.
SOLUBILIDAD
Muy baja o resistente en otros productos, escepto en sulfuro de carbono: 100% solubles.
VOLATILIDAD Indica la cantidad de productos volátiles que contiene material.
MATERIALES BITUMINOSOS
PROPIEDADES DE LOS BETUNES FLUIDIFICADOS
Son disoluciones de betún en disolventes ligeros, por tanto no son posibles algunos de los ensayos anteriores. Aquí es muy importante el ensayo del Punto de Inflamación, por la presencia de disolventes volátiles.
PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS
Aparte de los ensayos de carga de las partículas y del pH de la emulsión, aniónicas - básicas y catiónicas - ácidas, se mide:
CONTENIDO DE
LIGANTE Y AGUA
Mediante destilación: se separa 1º el fluidificante (si el betún base lo contenía), 2º el betún residual y 3º el agua de emulsión.
MISCIBILIDAD EN
AGUA
Para saber si una emulsión, de bajo contenido en betunes, es suficientemente estable y no se romperá rápidamente.
APLICACIONES DE MATERIALES BITUMINOSOS
La 1ª aplicacion más importante de los bituminosos es para pavimentos de carreteras , o firmes flexibles. La otra aplicación, no menos importante, es para impermeabilizaciones , tanto de obras hidraúlicas como de edificios.
1 - PAVIMENTOS
LAS CAPAS que lo forman:
Un pavimento está formado por una o varias capas de diferentes gruesos y naturaleza de materiales.
EXPLANADA Es el própio terreno modificado por compactación.
SUB-BASE Un material granular (grava) que aislará el pavimento del terreno.
BASE
Tiene por misión el reparto de las cargas (tráfico rodado) sobre una supeficie estructural lo más grande posible.
DE RODADURA
Es la superior de todas. Tiene como objetivo la facilidad de rodadura, seguridad y buena adherencia, impermeabilización de las capas inferiores. Presentará, tanto en frío como en caliente, buenas resistencias a la flexión, a la fatiga, al choque, a los ciclos de hielo y deshielo, así como larga durabilidad.
APLICACIONES DE MATERIALES BITUMINOSOS
2 - IMPERMEABILIZACIONES
DE EDIFICIOS
Tienen como misión fundamental impedir que el agua o la humedad penetre al interior de los edificios. Las humedades pueden tener origen atmosférico o por capilaridad del terreno.
EN MASA
Se basan generalmente en las pinturas impermeabilizantes. Productos bituminosos que penetran en los poros del material, principalmente para hormigón y cerámica. Para impermeabilizar el hormigón también se usan las tierras diatomeas impregnadas con asfalto, que mezclado con los otros componentes del hormigón actua como un fíler. Otro uso és la mezcla de una emulsión asfáltica añadida en el amasado del hormigón, sin que altere el fraguado del hormigón. El % de emulsión a emplear va del 20-30% del peso de cemento. Además de impermeabilizar el hormigón no ha de disminuir sus características mecánicas. Otras veces se usan rebozados de mortero de cemento en los cuales se incorpora una emulsión asfáltica, con lo que se obtiene una impermeabilización intermedia entre la impermeabilización en masa y una laminar.
PINTURAS
ASFÁLTICAS
Se emplean betunes para la protección de estructuras metálicas, mediante láminas o pinturas en caliente, actualmente también pueden aplicarse en frío mediante emulsiones. Los betunes viscosos son más convenientes que los fluidos, debido a que són más facilmente aplicables en zones inclinadas o verticales. Pueden reforzarse con una armadura textil o arena proyectada.
MEMBRANAS
ASFÁLTICAS
Se presentan en forma de rollos que al estirarse forman una capa de protecció continua. Se aplican sobre cubiertas planas o inclinadas, una o varias capas de telas (fibras textiles) saturadas de betun fluido y recubiertas por capas superficiales de un betun más duro, que tenga la flexibilidad necesaria para que las membranas puedan enrollarse y desenrollarse sin fisurarse. Son membranas multicapas formadas por 2 o 3 capas de telas o láminas plásticas unidas por un betun aplicado en caliente. Las más modernas estan formadas por una tela-armadura de polipropileno, impregnada en un betun modificado con elastómeros, tienen gran capacidad de deformación por tracción. La adhesión de la membrana al material de la cubierta (hormigón o cerámica) se hace mediante una capa de imprimación que las unirá y sellará mediante aportación de calor para soldarlas. Los rollos se sueldan solapando unos con otros unos 10 cm. La cara superior, o vista, puede cubrirse con una lámina de aluminio reflectante, otras veces se aplica arena o grava que dará una rugosidad y protección a la membrana de los rayos U.V.
2 – IMPERMEABILIZACIONES (continuación)
DE
OBRAS PÚBLICAS
Las soluciones más empleadas són la fabricación de hormigones asfálticos y los tratamientos superficiales. Los hormigones asfálticos estan formados por una mezcla de áridos perfectamente dosificada, con una granulometria óptima, y un aglomerante asfáltico. Los tratamientos asfálticos superficiales se aplican sobre una superficie, en obras públicas, por diferentes razones: para dar mayor impermeabilidad superficial, protegerla de la erosión, preservarla de la acción de algas o lodos, mejorar la protección ante la oxidación de los materiales, entre otras.
En el caso de las obras hidráulicas los hormigones asfálticos són muy empleados por ser muy impermeables, no descolgarse al estar en pendiente y ser lo suficientemente flexibles como para que no se fisuren ante los movimientos de las estructuras.
