Betunes Y Alquitranes

CAPITULO VIII

BETUNES Y ALQUITRANES

I.- INTRODUCCIÓN.-

Betún, Alquitrán y Asfalto, son nombres de compuestos cuya definición no se encuentra aún bien especificada, aparentemente la confusión no solo tiene origen en lo común de su apariencia, si no también en su origen y cuando no en su composición química.

Mientras en algunos textos se habla del alquitrán como una sustancia “grasa y oscura” en otros se refiere al betún como una “mezcla de líquidos viscosa, negra y pegajosa”, al igual que a los asfaltos que se los denomina “material viscoso, pegajoso y de color negro”. Como quiera que es importante conceptualizar estos materiales, se consideraran para su mención las diferencias mas importantes entre ellas, resultantes sobre todo del uso que se les da a cada una.

II.- CONCEPTOS.-

A.- BETÚN:

Llamado también BITUMEN, en su estado natural, es una mezcla de líquidos orgánicos (Hidrocarburos) altamente viscosa, negra, pegajosa y completamente soluble en disulfuro de carbono. En la actualidad se la obtiene como un resultado de la destilación fraccionada del petróleo, es la fracción más pesada y la que tiene el punto de ebullición más alto.

Según Felix Orus Asso en su libro “MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN”, los betunes “… si son puras (sustancias) se llaman betún, y cuando impregnan calizas, arcillas, pizarras, etc. se denominan rocas asfálticas …”

La mayoría de los betunes contienen azufre y varios metales pesados como níquel, vanadio, plomo, cromo, mercurio y también arsénico, selenio y otros elementos tóxicos. Los betunes pueden lograr una buena conservación de plantas y animales, que forman fósiles en las rocas.

B.- ALQUITRÁN:

Es un producto viscoso y oscuro que se obtiene como residuo de las destilaciones industriales de varias materias orgánicas, principalmente de la hulla, maderas resinosas, turba, huesos, petróleo, etc.

Los alquitranes de mayor punto de fusión, (las breas), se utilizan en la fabricación de impermeabilizantes para cubiertas y de aglomerados de carbón.

El alquitrán es un residuo negro y pegajoso compuesto por miles de sustancias químicas, algunas de las cuales se consideran carcinogénicas o están clasificadas como residuos tóxicos. Entre las sustancias que componen el alquitrán del tabaco, se encuentran los hidrocarburos aromáticos policíclicos, aminas aromáticas y compuestos inorgánicos. Es importante señalar que el alquitrán obstruye los pulmones y afecta a la respiración, siendo al igual que los otros componentes de los cigarrillos, el causante de la toxicidad de éstos.

C.- ASFALTO:

se entiende así a aquel material obtenido directamente por refinación del petróleo de “base asfáltica”. Es un material ligante sólido o semisólido, de color negro o marrón oscuro, que se licua gradualmente al calentarlo. Sus constituyentes principales son los betunes.

D.- BOSQUEJO HISTÓRICO:

El uso de los materiales bituminosos se remonta a la civilizaciones babilónicas, habiéndose empleado como aglomerante en las murallas hace mas de 450 años antes de Jesucristo, la Biblia la menciona en el calafateado del Arca de Noe: “… dispondrás celditas, y las calafatearás con brea por dentro y por fuera. …” y en la construcción de la torre de Babel: “… El ladrillo les servía de piedra y el alquitrán de mezcla” . En Egipto fue usado en las pirámides y para el embalsamado de los cadáveres (momias). Los hebreos lo utilizaron en medicina y en la fabricación de lacas y barnices.

III.- CLASIFICACIÓN.-

El Congreso Internacional de Carreteras celebrado en Millán en 1926 determinó adoptar la siguiente clasificación:

Se consideran betunes a las mezclas de hidrocarburos naturales o de petróleo, sólidos, viscosos o líquidos, conteniendo una pequeña proporción de productos volátiles; tienen propiedades aglomerantes y son completamente solubles en el sulfuro de carbono.

Se denominan asfaltos a los productos naturales o compuestos, en los que el betún asfáltico sirve de aglutinante a materias minerales inertes. La palabra asfalto debe ser acompañada del origen del producto: asfalto lacustre, asfalto en roca, etc.

Son alquitranes aquellos productos que provienen de la destilación seca de productos orgánicos vegetales.

IV.- ORIGEN DEL BETÚN.-

MENDELEIEFF y MOISSAN, le atribuye el mismo origen que al petróleo, y menciona que se forma mediante la acción del vapor de agua sobre carburos metálicos en el interior de la tierra en las capas ígneas y luego fueron expulsadas hacia el exterior por el vapor de agua hirviendo e impregnaron las rocas blandas, como calizas, areniscas, etc.

Por su parte, ENGLER admite que los petróleos son el resultado de la descomposición fuera del contacto del aire de productos de origen animal y vegetal en el interior de la Tierra, mediante la acción del calor y presión durante miles de años. Estos productos, probablemente ceras animales y vegetales, sufrieron putrefacciones, oxidaciones y polimerizaciones, dando productos ricos en carbono e hidrógeno.

A.- COMPOSICIÓN QUÍMICA:

Los betunes están formados por una mezcla de hidrocarburos cíclicos saturados derivados de los ciclanos, de elevado número de átomos de carbono de muchas series, de la siguiente composición centesimal:

Carbono: 80 – 88 %

Hidrógeno: 9 – 12 %

Oxígeno: 0 – 5 %

Azufre: 0 – 3 %

Nitrógeno: 0 – 2 %

En los betunes se han encontrado los siguientes componentes:

1.- Asfaltenos:

Son cuerpos negros y amorfos que por la acción del calor aumentan de volumen; no se funden, transformándose en carbenos, perdiendo sus propiedades aglutinantes. Son los componentes más duros, comunicando a los betunes estabilidad, cuerpo y adhesividad. Son solubles tanto en el sulfuro de carbono S2C como en tetracloruro de carbono Cl4C.

2.- Maltenos:

Son blandos, por contener la totalidad de la parafina del betún, comunicándole la ductilidad y plasticidad, siendo estables. Son solubles tanto en el sulfuro de carbono S2C como en tetracloruro de carbono Cl4C y éter de petróleo o aceite de nafta de 88ºB

3.- Carbenos:

Son cuerpos negros brillantes con gran proporción de carbono; provienen de la oxidación de los asfaltenos y resinas asfálticas. Una proporción mayor del 2 % hace perder al betún la ductilidad y adhesividad, volviéndolo frágil, no pudiendo ser empleado en pavimentación. Son solubles en el sulfuro de carbono S2C.

4.- Carboides o resinas asfálticas:

Son cuerpos sólidos de color rojizo u oscuro que se ablandan por el calor aún más que los asfaltenos. Son insolubles en todos los disolventes.

Estos compuestos forman una microemulsión, en la que la fase contínua la construyen los maltenos, y la discontinua, los asfaltenos, carbenos y resinas asfálticas, y, según predominen unos y otros, hacen que los betunes sean más o menos duros, adhesivos, viscosos, etc.

V.- PROPIEDADES.-

Los productos bituminosos tienen como propiedades esenciales la cohesión, adhesión, viscosidad, poder de secado, susceptibilidad, envejecimiento y miscibilidad. Asimismo siendo de naturaleza coloidal, su comportamiento presenta tres diferentes estados que son: la adherencia, debida a fenómenos de adsorción. La coagulación o gelificación que es una aglomeración de las partículas o micelas, separándose del líquido que forma la fase continua. Y el secado o cura de un betún, que se da debido a un proceso de gelificación o fraguado total de la masa, agrupándose las micelas en cadenas, formando una estructura rígida, perdiendo la adherencia a los áridos.

VI.- CARACTERÍSTICAS.-

Los betunes son de color negro o marrón oscuro, pudiendo estar en estado sólido, viscoso o blando, y líquidos, a la temperatura ordinaria. Su densidad varía de 1,1 a 1,4. Los betunes sólidos tienen fractura concoidea, reblandecen hacia los 50ºC y funden de 100 a 130ºC. Arden sin dejar residuo, con llama amarillo-verdosa muy fuliginosa.

Los betunes son muy estables aun a temperaturas de 250ºC, perdiendo menos del 1% los calentados a 163ºC, propiedad que los caracteriza y diferencia de los alquitranes. Con el tiempo experimentan un envejecimiento, sin duda debido a una oxidación. Los rayos ultravioleta del Sol también los atacan, así como el prolongado contacto con el agua estancada, y sobre todo la saturada de cal a 50º

A.- REFINACIÓN DE LOS BETUNES NATURALES:

Se realiza calentando el aceite de esquisto de Autun a 120ºC, añadiendo después el betún y agitando para quitar la espuma que forma el agua al evaporarse. Se dejan sedimentar las partículas minerales, y decanta después. Posteriormente y dependiendo de la penetración que se desee obtener, se emplea de un 20 a un 40% de fluidificante. Los betunes naturales refinados suelen contener de un 75 a 90 % de betún y de un 10 a 20% de materias minerales en suspensión. (La terminología de carreteras suele llamar a los Betunes refinados, CEMENTO ASFÁLTICO).

B.- BETUNES SEGÚN SU DUREZA:

Los betunes según su “dureza”, pueden ser clasificados en varias categorías. Se entiende por dureza, la

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