Introducción a los Betunes Modificados con Polímeros (BM´s)

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)


Disminución de la deformación de las losas de asfalto al paso de las ruedas :

Pro

fund

idad

de

rode

ra


BM

Número de ejes


Esfuerzo de tracción

Temperatura constanteCambio de longitud

Contracción térmica

Cambios de temperaturaLongitud constante

Temperatura

Esfuerzo

EsfuerzoTérmico

Esfuerzode Tensión

Temperaturade fractura

Reserva deFuerza

BM


Temperatura

Fu

erz

a d

e r

es

erv

a

Mejora las propiedades a bajas temperaturas


Mejora de la cohesión (1) :

Árido oBloques metálicos

Betún

En

erg

ía d

e fr

actu

ra

Temperatura creciente

BM


Péndulo de impacto

Efectos de los polímeros sobre las propiedades del betúnMejora de la cohesión (2) :


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

sió

n (

%p

eso

)

An

tes

de

la in

mer

sió

n

An

tes

Des

pu

és d

e la

inm

ersi

ón

Des

pu

és d

e la

inm

ersi

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


• Película de ligante más gruesa -> incremento de durabilidad.

• Mejora de la adhesividad -> Retención de los áridos

BP Olexobit

Betunes Modificados de Alto Rendimiento

Introducción a los Betunes Modificados con Polímeros (BM´s)

Documents

Transcript of Introducción a los Betunes Modificados con Polímeros (BM´s)