Qué son los materiales bituminosos

Qué son los materiales bituminosos?

La palabra betún proviene de la latina bitumen, que significa pez

hirviente, y la de asfalto, de la griega asphaltos, que tiene la misma

acepción.

Vulgarmente se designan a las sustancias de color negro sólidas y

viscosas, dúctiles, que se ablandan por el calor, y si son puras se

llaman betún, y cuando impregnan calizas, arcillas, pizarras, etc., se

denominan rocas asfálticas, de color marrón oscuro.

Modernamente se obtienen como residuos de la destilación del petróleo

bruto unos productos análogos denominados betún de petróleo, de

propiedades similares a los naturales; pero, no obstante, cada uno

tiene características que los hacen aptos para las diversas aplicaciones.

2. ¿Cuál es la clasificación general de los materiales

bituminosos?

Además de los betunes naturales y el petróleo existen otros productos,

como los alquitranes, de propiedades y usos análogos; existen varias

terminologías. En el Congreso Internacional de Carreteras celebrado en

Milán en 1926, se acordó la siguiente:

· Betún

· Asfalto

Además, existen el alquitrán y la brea. Los alquitranes provienen de la

destilación seca de productos orgánicos vegetales.

3. ¿Qué son los betunes?

Son las mezclas de hidrocarburos naturales o de petróleo, sólidos,

viscosos o líquidos, conteniendo una pequeña porción de productos

volátiles; tienen propiedades aglomerantes y son completamente

solubles en el sulfuro de carbono.

4. ¿Cuál es la clasificación de los betunes según su origen?

Al betún se le atribuye el mismo origen que el petróleo y, según le

hipótesis de Mendeleieff y Moissa, se formaron 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.

La hipótesis de 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 putrefacción, oxidación y

polimerizaciones, dando productos ricos en carbono e hidrógeno.

5. ¿Cuál es la clasificación de los betunes naturales?

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Betunes Naturales: Existen betunes muy puros, como el betún de Judea

(Siria) ; la grahamita, gilsonita (América) , de una riqueza de 99,5% de

solubilidad en el sulfuro de carbono; tienen un punto de fusión mayor

de 125o C., pero que por muy duros carecen

De ductibilidad, no pudiendo ser empleados más que diluidos para la

fabricación de barnices.

6. ¿Cuáles son los compuestos resultantes del ensayo de

solubilidad del betún?

En los betunes se han encontrado los sigtes componentes: asfaltenos,

maltenos, carbenos y resinas asfálticas o carboides.

· 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.

· Maltenos: son blandos, por contener la totalidad de la parafina del

betún, comunicándole la ductilidad y plasticidad, siendo estables.

· Carbenos: son cuerpos negros brillantes con gran proporción de

carbono; provienen de la oxidación de los asfaltenos y resinas

asfálticas. Una porción mayor de 2 por 100 hacen perder al betún la

ductilidad y adhesividad, volviéndolos frágiles, no pudiendo ser

empleados en pavimentación.

· Carboides o resinas asfálticas: son cuerpos sólidos de color rojizo

u oscuro que se ablandan por el calor aún más que los asfaltenos.

Estos compuestos forman una microemulción en la que la fase continua

la construyen los maltenos, y la discontinua los asfaltenos, carbenos y

resinas asfálticas, y, según predominen unos u otros, hacen que los

betunes sean más o menos duros, viscosos, adhesivos, etc.

El sulfuro de carbono S2C disuelve a los tres primeros; el tetracloruro de

carbono Cl4C a los asfaltenos y maltenos, y el éter de petróleo o aceite

de nafta 88oB., solo a los maltenos. Los carboides son insolubles en

todos los disolventes.

7. ¿Cuáles son las propiedades del betún?

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 50

grados Celsius y funden de 100 a 130 grados Celsius. Arden sin dejar

residuos, con llama amarilla-verdosa muy fuliginosa.

Los betunes son muy estables a una temperatura de 2500 C; perdiendo

menos de 1 % los calentados a 1630 C, propiedad que lo caracteriza y

diferencia de los alquitranes.

Los betunes, con el tiempo, experimentan un envejecimiento, sin duda

debido a una oxidación. Los rayos ultravioletas también les atacan, así

como el prolongado contacto con el agua estancada y sobretodo la

saturada de cal a 500

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8. ¿Cuál es la clasificación del betún según su dureza? Explicar

en qué consiste el ensayo.

Los betunes se clasifican por su dureza en variadas categorías. Se

entiende por dureza la penetración de una aguja de 1 mm2 de diámetro

cargada con 100 gramos durante 5 segundos a 250C, y se expresa en

décimas de mm.

Betún duro………………………………………………………………30-60

. Semiduro……………………………………………………..80-

100

. Semiblando…………………………………………………180-

200

. Bando…………………………………………………………..200

-300

. Muy blando…………………………………………………300-

350

Para el afirmado de carreteras solo se usan los primeros tres

La fluidificación de los betunes duros se hace agregando los productos

volátiles para disminuir la viscosidad, facilitando su puesta en obra

pues se evapora progresivamente una vez extendidos en los firmes, y

deberán tener un punto de inflamación mayor que al que hay que

calentarle para su aplicación.

9. ¿Cuáles son los ensayos del betún?

· Densidad real: Se determina a 250C, por medio de la balanza

hidrostática para los que son duros a temperatura ordinaria, para lo cual

se llena un molde metálico de 2 cm3 con el betún calentado a 500C, en un

baño de agua y una vez frío se pesa en el aire, P1, y su sumergido P2, en

agua destilada a 250

D25 = P1

P1 – P2

Para los betunes fluidos se utiliza el picnómetro, pesándole

primero vacío, P1; después, lleno de agua destilada a 250C, P2,

y finalmente, lleno de betún, P3:

D25 = P3 – P1

P2 – P1

Si el betún es viscoso, se llena el picnómetro hasta su mitad,

P4, y después se rellena con agua destilada, P5

D25 = P4 – P1

(P2 – P1) – (P5 – P4)

· Penetración: Se aprecia la consistencia del material bituminoso

introduciendo una aguja de 1 mm. De diámetro, cargada con un

peso de 100 gramos durante 5 segundos, en unas probetas de 55

mm. De diámetro y 35 mm. De altura, y midiendo en décimas de

mm la penetración. Se utiliza un aparato denominado

penetrómetro.

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· Ductibilidad: Es el alargamiento expresado en cm. Que

experimenta una probeta de un cm2 de sección hasta la rotura.

Se emplea un aparato denominado ductilómetro, formado por

una cubeta de sección rectangular provista de un termostato y de

un dispositivo que permita producir una tracción a razón de 5 cm.

por minuto. Durante el ensayo las probetas se mantienen

sumergidas en un baño de agua, generalmente de 25o C,

pudiéndose hacer a 4o y 40o C.

· Punto de reblandecimiento: Hay quien le llama de fusión, no

siendo correcto, puesto que los betunes, al no ser sólidos

cristalinos carecen de él, por pasar paulatinamente del estado

sólido al líquido. Existen varios métodos, como el del flotador,

punto de gota; pero el de uso más frecuente es el de anillo o la

bola. La determinación por el procedimiento del anillo y la bola se

verifica introduciendo en un vaso de vidrio alto un soporte

provisto de dos anillos metálicos de 15,8 mm. De diámetro y 6 de

altura, llenos de betún fundido entre los cuales y a la misma

altura se sitúa un termómetro, quedando a 25,5 mm del fondo.

Sobre los anillos se coloca una bola de acero de 9,5 mm de

diámetro y 3,5 gramos de peso. Se llena el vaso de agua hervida

y enfriada a 50C y se calienta paulatinamente a razón de 50C por

minuto. El betún se reblandece, sede el peso de la bola y llega a

tocar

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