COMPATIBILIDAD DE BETUNES

MODIFICADOS CON SBS EN FUNCIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL

BETÚNI. Aguirre de Carcer, R. M.

Masegosa, M.T. Viñas, M. Sanchez-Cabezudo, C. Salom, M. G. ProlongoA. Páez, F. Barceló, V.

Contreras

Universidad Politécnica de Madrid Centro Tecnológico de Repsol

(España)

Hinchamiento en fracciones ligeras del

betún saturados + aromáticos

Betún + PolímeroSistema heterogéneo

Almacenamiento a elevada

temperatura

Analizar la influencia de la estructura y composición del betún sobre la estabilidad y

evolución temporal de la propiedades de los sistemas

betún+ polímero

OBJETIVO

Proceso de mezcla

BETÚN

• SBS radial, Calprene 411, • Mw=3 105 , • 30% en peso estireno + 70 % en

peso de butadieno

Betún Penetración 25 ºC; 0.1 mm

Punto de reblandecimiento

(ºC)

Viscosidad (135 ºC;

Pa·s)

M18 18 66 1.65

M172 172 44 0.22

A17 17 61 1.02

A570 570 30 0.96

SBS Radial

Betunes

Betún Aromáticos/asfaltenos

Maya 18 1.9

Maya 172 2.4

Arabia 17 4.8

Arabia 570 6.9

Saturados Aromáticos Resinas Asfaltenos0

10

20

30

40

50

60Maya 18Maya 172Arabia 17Arabia 570

(%)

Betún Penetración 25 ºC; 0.1 mm

Punto de Reblandecimiento

(ºC)Viscosidad

(135 ºC; Pa·s)

M100 100 44 0.35M80/A20 104 45 0.31M60/A40 104 45 0.30M40/A60 103 44 0.29M20/A80 103 45 0.28

A100 100 45 0.27

Saturados Aromáticos Resinas Asfaltenos0

10

20

30

40

50

60

9.5

48.4

29.3

8.6

14.7

38.4

29.0

16.8

A100 M20/A80

M40/A60 M60/A40

M80/A20 M100

(%)

Descenso progresivo de la relación aromáticos/asfaltenos al pasar de

Arabia100 a Maya100

Betunes

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

Inte

nsida

d (u.

a.)

(sin

A570 A17 M172 M18

Estructura de los asfaltenos (n-heptano): rayos x

Banda 002

Banda 10

Banda γ

Betún d 𝜸 (Å) dm (Å) Lc (Å) La (Å) Me

A17A570M18M172

4.8 4.84.7 4.7

3.63.63.63.6

19.622.121.420.4

11.5 10.6 13.7 15.3

5.56.16.05.7

Lc

dmdγ

La

Me= 4

dm= Distancia interlaminardγ = Distancia entre cadenas Lc = Diámetro transversal de los agregados aromáticosLa = Diámetro longitudinal de los agregados aromáticosMe= Número de laminas aromáticas por agregado

Betunes + SBS radial estabilizados por vulcanización con azufre

Condiciones de preparación

Masa de betún: 500 g Contenido SBS: 3 pph Velocidad de agitación: 5000 rpm Temperatura: 190ºC Tiempo: 5.5 h Contenido de azufre: 0.05 pph Contenido ZnO: 0.075 pph Tiempo de vulcanización: 30 min 0

153045607590

105120

M80/A20 M60/A40 M40/A60 M20/A80 A100

Pene

trac

ión

(dm

m)

Betún

Betún-SBS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

M80/A20 M60/A40 M40/A60 M20/A80 A100

T AB

(ºC)

Betún

Betún-SBS

0,00,20,40,60,81,01,21,41,61,82,0

M80/A20 M60/A40 M40/A60 M20/A80 A100Vi

scos

idad

(Pa.

s)

Betún

Betún-SBS

Ensayos de estabilidad: tres días a T=160ºC

M80/A20 M60/A40 M40/A60 M20/A80 A1000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30InferiorSuperior

A 96

6/A

1376

Banda a 966 cm-1 : C=C ButadienoBanda a 1376 cm-1: flexiones C-H de grupos CH3 terminales

Contenido de betún maya inferior a 60% (w/w) Sistemas Betún-SBS estables

Muestras betún – SBS almacenadas a T=160ºC

Micrografías de fluorescencia

t=6 h t=30 h t=72 h

T=160 ºC

Buena dispersión del SBS en la fase malténica

Efectividad de la reacción de vulcanización

Betunes con alto contenido de A100

Estabilidad de las propiedades físicas de las

mezclas betún –SBS durante el

almacenamiento a elevadas temperaturas

A100

+ S

BSM

80/A

20 +

SBS

Conclusiones

1. Los betunes utilizados poseen valores de las propiedades físicas similares y asfaltenos con estructuras análogas

2. Las mezclas betún –SBS (3%) presentan valores de las propiedades físicas diferentes y su comportamiento en almacenamiento a elevadas temperaturas indica falta de estabilidad para mezclas con alto contenido en betún maya

3. El cambio de comportamiento observado se puede atribuir a un cambio en la composición del betún base y en concreto al cambio en la relación entre el contenido de aromáticos y asfaltenos

4. A la vista de los resultados es posible afirmar que la estabilidad de las mezclas betún-SBS requiere un contenido de aromáticos alrededor del 45% y un contenido de asfaltenos no superior al 12%