Introducción a los Betunes Modificados con Polímeros (BM´s)
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Introducción a los BMs
• Historia.• ¿Por qué hacen falta los BMs?• ¿Qué es un Polímero?• ¿Para qué se usan los polímeros?• ¿Cómo actúan?• Efectos de los polímeros sobre el betún.• Compatibilidad.• Principales Aplicaciones.
Historia de los Betunes Modificados
• iNo son nuevos!
• En 1873 se registró la primera patente de asfalto modificado con caucho.
• 1902 : En Francia se extiende por primera vez asfalto modificado con caucho.
• Durante los 50 y los 60 se analizan en el Reino Unido diversos tipos de modficadores.
¿Por qué hacen falta los Betunes Modificados?
En determinadas zonas o para ciertas aplicaciones, pueden necesitarse pavimentos de alto
rendimiento, debido a:
• Incremento de tráfico
• Cargas por eje más pesadas
• Mayores presiones de neumáticos
• Mayores esfuerzos en capas superficiales
• Reducidos costes de construcción de carreteras
– Menor mantenimiento
– Capas más delgadas
– Larga duración
Además, y debido a sus mejores características, los Betunes Modificados pueden
añadir oportunidades para la realización de superficies más respetuosas con el medio
ambiente.
Como consecuencia, los polímeros están jugando un papel de importancia creciente en
la industria del asfalto y constituyen los modificadores de betún más avanzados
• Polímero - “hecho de muchas partes”
• Largas cadenas químicas de elementos más pequeños (monómeros)
• Unidos extremo a extremo
• Copolímero – 2 modos diferentes de replicar unidades
moleculares
• Bloques de copolímeros – Unidades moleculares repetidas siguiendo un
modelo sistemático de bloque
¿Qué es un polímero?
SS
SS
SS
SS
S
B B B
SS
S
¿Para qué se usan los polímeros?Generalmente, se aplican a la industria del betún estas
familias de polímeros:
• Elastómeros– Elástico, flexible
– Recuperan la deformación
– P.e. Gomas sintéticas (estireno-butadieno, SBR) o
gomas termoplásticas (estireno-butadieno-estireno, SBS).
• Plastómeros– Rígido, áspero, mas puede ser frágil
– Resistente a la deformación
– P.e. Acetato de etileno vinilo (EVA), Polietileno (PE), Cloruro de polivinilo (PVC).
La modificación se consigue formando una “red” de polímeros distribuída en el betún, otorgándole a éste las propiedades del polímero.
Es de común conocimiento por los fabricantes de betunes modificados, por los de polímeros y por los suministradores de equipos que la modificación queda caracterizada por :-
• La elección del polímero y del betún
- Elastómero/plastómero, composición del betún y aditivos
• Formación de la red de polímero
- Diseño de la planta, condiciones del proceso, aditivos, condiciones de maduración
• Almacenamiento del producto
- las propiedades cambian con el tiempo y la temperatura
Mecanismo modificador
Efectos de los polímeros en las propiedades del betún
Disminución de la susceptibilidad térmica, produciendo :
Incremento de la rigidez a elevadas temperaturas en la carretera (reduciendo la deformación permanente)
Disminución de rigidez a bajas temperaturas del pavimento (disminuyen fisuración)
Temperatura
Rig
idez
Betún sin modificar
PMB
Baja (fisuración)
Alta (deformación)
Efectos de los polímeros en las propiedades del betún
Disminución de la deformación de las losas de asfalto al paso de las ruedas :
Pro
fund
idad
de
rode
ra
Betún sin modificar
BM
Número de ejes
Efectos de los polímeros en las propiedades del betún
Esfuerzo de tracción
Temperatura constanteCambio de longitud
Contracción térmica
Cambios de temperaturaLongitud constante
Temperatura
Esfuerzo
EsfuerzoTérmico
Esfuerzode Tensión
Temperaturade fractura
Reserva deFuerza
BM
Betún sin modificar
Temperatura
Fu
erz
a d
e r
es
erv
a
Mejora las propiedades a bajas temperaturas
Efectos de los polímeros en las propiedades del betún
Mejora de la cohesión (1) :
Árido oBloques metálicos
Betún
En
erg
ía d
e fr
actu
ra
Temperatura creciente
BM
Betún sin modificar
Péndulo de impacto
Efectos de los polímeros sobre las propiedades del betúnMejora de la cohesión (2) :
Betún sin modificar
BM
El incremento de la superficie bajo la curvafuerza/distancia para los BM indica la mayor cohesión del ligante
Fu
erza
Distancia
Efectos de los polímeros sobre las propiedades del betúnMejora de la cohesión y adhesividad usando el Ensayo Cántabro de abrasión :
Betún sin modificar BM
Pér
did
a p
or
abra
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eso
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An
tes
de
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An
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ón
Des
pu
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inm
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ón
Compatibilidad Betún/Polímero• La compatibilidad betún/polímero puede variar ampliamente, dependiendo de la composición química del betún y del polímero en particular.
• La compatibilidad de un polímero con un betún no implica que el betún sea compatible con otros tipos de polímero.
Compatibilidad Betún/Polímero
Formulación Penetración a 25°C,mm/10
Anillo yBola, °C
Betún 1 68 52
Betún 1 + 5% EVA 48 62.2
Betún 2 69 49
Betún 2 + 5% EVA 67 51.8
Betún 3 72 48
Betún 3 + 5% EVA 79 49.2
Sensibilidad del EVA a la composición química del betún -3 betunes diferentes de penetración aproximada 70
FormulaciónPenetración
a 25°C,Anillo y
BolaDuctilidad a25°C, cm
Estabilidad al almac., 3 días
at 180°C
mm/10 °C mm/10AyB °C
Betún ASBS X 58 51.2 86 1 0.8
Betún BSBS X
46 70.0 17 9 0.2
Betún ASBS X
+ aditivo
57
59.2
>100
0 0.2
Betún ASBS Y
43 56.2 98 2 1
Betúnn BSBS Y 45 72.6 17 123 15
Compatibilidad Betún/PolímeroSensibilidad del SBS a la composición química del betún - 2 tipos de SBS en 2 tipos de betún 60/70
Pen
Aplicaciones de los Betunes ModificadosTratamientos superficiales
• Mejor retención de áridos particularmente en puntos sometidos a fuertes esfuerzos.
• Reducción de exudaciones.
• Mejor control de fisuración.
Betún sin modificar BM
Aplicaciones de los Betunes ModificadosMezclas Densas
• Mejor resistencia a la deformación.
• Mejor resistencia a la fatiga.
• Mejor control de la fisuración a bajas temperaturas.
Capas Delgadas
• Mayor retención de áridos.
• Mejor adhesividad entre capas.
Aplicaciones de los betunes modificadosAsfalto drenante/mezclas abiertas
• Disminuye la pérdida de betún durante la fabricación el transporte y extendido de asfalto
Ligante en mezcla (%))
Bet
ún
ret
enid
o (
%)
BM
Betún sin modificar
• Película de ligante más gruesa -> incremento de durabilidad.
• Mejora de la adhesividad -> Retención de los áridos
BP Olexobit
Betunes Modificados de Alto Rendimiento