Ingenieria

MATERIALES BITUMINOSOS

Los materiales bituminosos son sustancias de color negro sólidas o viscosas, dúctiles, que se ablandan

por el calor y comprenden a aquellos cuyo origen son los crudos petrolíferos como también a los

obtenidos por la destilación destructiva de sustancias de origen carbonoso.

El betún es uno de los materiales de construcción más antiguos que existen; ya en Mesopotamia y en el

valle del Indo (3.800 a. de c.), se empleaba el betún natural como material aglomerante en albañilería, en

la construcción de caminos y en la impermeabilización de estanques y depósitos de agua.

Los primeros productos que se emplearon fueron betunes naturales pero en la actualidad el uso que se

hace de éstos es muy reducido y casi la totalidad de los productos bituminosos empleados en la

construcción proceden de la destilación del petróleo o de carbones. Los materiales bituminosos pueden

dividirse en dos grandes grupos: betunes y alquitranes. Ambos presentan una serie de propiedades

análogas y de diferencias muy significativas: los dos son termoplásticos y poseen una buena adhesividad

con los áridos; sin embargo, la viscosidad de los alquitranes se encuentra más afectada por las

variaciones de temperatura que la de los betunes y además su envejecimiento es mucho mayor que el

de éstos.

7.1 TIPOS DE MATERIALES BITUMINOSOS

ALQUITRAN

Son productos bituminosos semisólidos o líquidos que se obtienen por destilación, en ausencia de aire,

de sustancias orgánicas que posean materias volátiles, fundamentalmente, hulla, lignito o madera. El

alquitrán más empleado en la construcción es el de hulla obtenido como subproducto en las fábricas de

gas ciudad

A la palabra alquitrán debe seguir el nombre de la materia de la que procede: hulla, esquistos, madera,

etc., debiendo indicarse también el proceso de fabricación. Se denomina brea al residuo fusible,

semisólido o sólido, negro o marrón oscuro, que queda después de la evaporación parcial o destilación

fraccionada del alquitrán o sus derivados.

El alquitrán no se obtiene como producto, sino como subproductos. Normalmente estos carbones

vegetales (hulla, antracita), los calentamos para que se desprendan los hidrocarburos que guardan en su

interior y entonces obtenemos el gas ciudad. Este gas va por unas tuberías, y en las tuberías

encontramos un residuo viscoso que es a lo que llamamos alquitrán en bruto. Este alquitrán se le somete

a un proceso de destilación, donde vamos separando aceites de distinta finura, y al final nos va a quedar

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Asignatura: Ciencia y Tecnología de los Materiales

Ingeniería Técnica de Obras Públicas

Tema 7: Materiales Bituminosos

Profesor: Alberto Villarino Otero

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sólo la brea. Con la brea y con aceites de distintas densidades, vamos a obtener el alquitrán con el que

vamos a trabajar.

Las especificaciones españolas consideran dos tipos de alquitranes, AQ y BQ, según los tipos de breas y

aceites que entren en su composición. Los del tipo A contienen brea más dura y aceites más volátiles

que los del tipo B. Se subdividen en subtipos, de acuerdo con la composición y viscosidad de los

mismos; así p.ej., en el AQ-38, las letras indican su composición y el número la temperatura de

equiviscosidad.( temperatura a la cual tienen la misma viscosidad).Se consideran los siguientes:

AQ-38 AQ-46 AQ-54 BQ-30 BQ-38 BQ-46 BQ-58 BQ-62

El análisis químico elemental de un producto bituminoso, bien sea betún o alquitrán, no indica nada

sobre las propiedades de este producto; prácticamente todos los productos tienen una composición

química parecida; debido a ello, para caracterizar a un producto bituminoso hay que hacerlo a través de

sus propiedades físico-químicas.

BETUNES

Son mezclas de hidrocarburos naturales, o pirogenados (aquellos que se han sometido a tratamientos de

calor), o de sus combinaciones y que pueden ser gaseosos, líquidos, semisólidos y sólidos, solubles por

completo en sulfuro de carbono. Los hay naturales y artificiales.Los betunes naturales o nativos son

líquidos viscosos o compuestos sólidos constituidos por mezcla de hidrocarburos y sus derivados no

metálicos. Los betunes artificiales proceden del petróleo obteniéndose por: destilación, oxidación o

cracking.

Betunes Naturales

Se encuentran en la naturaleza formando lagos (el de Trinidad), mezclados con arena o arcilla, y a veces

impregnando rocas. Son poco abundantes y su extracción no presenta gran interés. El origen de estos

betunes está en los petróleos que han subido a la superficie a través de fisuras y se han depositado allí;

con el tiempo los materiales mas ligeros que lo componían se evaporaron, quedando los componentes

de mayor viscosidad. Estos lagos se siguen explotando en USA y Sudamérica. Si estos betunes, los

unimos a betunes artificiales, pues les confieren mejoras en cuanto a resistencias y durabilidad. A veces

estos betunes impregnan rocas porosas y se las conoce como rocas asfálticas; y fueron el primer

material bituminoso utilizado en pavimentación.(en Francia, Italia, País Vasco... podemos encontrar estas

rocas).

Betunes Artificiales

Se obtienen a partir del petróleo sometiendo al mismo, después de una destilación fraccionada a

temperatura ambiente, en la que se recogen éteres y aceites ligeros, a otro proceso de destilación

fraccionada en caliente y vacío para obtener aceites pesados y grasas sin que se produzca el cracking

que se origina con temperaturas más altas.

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Reciben el nombre de betunes asfálticos los naturales o nativos y los artificiales. Los betunes asfálticos

preparados por destilación de hidrocarburos naturales se presentan como sólidos o semisólidos a la

temperatura ambiente por lo que, para poder utilizarlos en obra, es preciso calentarlos a fin de reducir su

viscosidad. Estos betunes se llaman también betunes de penetración ya que es el ensayo de penetración

quien los caracteriza.

Las especificaciones españolas clasifican a los betunes por la penetración que dan en el ensayo

normalizado de penetración, de aquí que a estos betunes se les denomine como "betunes de

penetración". Las letras representan la palabra betún y los números que la siguen indican el intervalo en

el cual debe estar comprendido el valor de la penetración, a 20º, expresado en décimas de milímetro. Se

clasifican en los tipos: B 20/30, B 40/50, B 60/70, B 80/100, y B 150/200.

Asfalto

Es un producto natural o preparado en el que el betún asfáltico está unido a materias minerales inertes.

Betunes fluidificados o "Cutbacks"

Se obtienen mezclando los betunes duros con aceites ligeros (queroseno, gasolina, etc.). Tienen la

ventaja de que no es preciso calentarlos para su utilización y los disolventes empleados tienen como

misión únicamente favorecer la puesta en obra dado que posteriormente se eliminan durante el proceso

de curado dando lugar al betún asfáltico de partida. Un paso más para favorecer la puesta en obra del

betún, disminuyendo su viscosidad y para poder aplicarlo en tiempo lluvioso, con áridos húmedos e

incluso con baja temperatura, consiste en emulsionarle con agua. La emulsión con agua es, por otra

parte, más económica que el empleo de fracciones ligeras del petróleo que se utilizan en los cutbacks.

Las especificaciones españolas definen dos grupos de betunes fluidificados: RC (curado rápido) y MC

(curado medio). Los rápidos emplean como disolvente naftas o gasolinas muy volátiles, mientras que los

medios utilizan petróleo o queroseno. Dentro de estos grupos hay seis tipos con proporciones

decrecientes de fluidificantes y por tanto de viscosidad creciente. Los tipos 0 tienen hasta un 50% de

fluidificante, mientras que los de tipo 4 tienen solamente un 17%. Los tipos son: RC 0 RC 1 RC 2 RC 3

RC 4 RC 5 MC 0 MC 1 MC 2 MC 3 MC 4 MC 5

Betunes Modificados con Polímeros

Durante las últimas décadas ha sido objeto de constante interés la modificación de los gigantes

bituminosos con objeto de mejorar sus propiedades que en algunos casos resultan insuficientes para

cumplir la s especificaciones exigidas a estos materiales en sus numerosas aplicaciones

tecnológicas.Los ligantes bituminosos son materiales termoplásticos que presentan un intervalo de

plasticidad reducido, comportándose a bajas temperaturas y a temperatura moderadamente elevada

como productos viscosos.

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