Bituminosos (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ciencias y Tecnologías de la Edificación - 2º curso
Asignatura Materials 2
Año del apunte 2015
Páginas 3
Fecha de subida 08/04/2015
Descargas 2
Subido por

Vista previa del texto

T3. BITUMINOSOS 1. Antecedents L’asfalt és un component natural de la majoria dels petrolis i també un dels materials constructius més antics utilitzats per l’home. Es feia servir com impermeabilitzant, morter d’unió, pintura per vaixells... A partir del 1902 s’inicia l’asfalt destil·lat de petroli.
2. Classificació Són materials formats per la destil·lació fraccionada del petroli, de naturalesa orgànica, solubles en dissolvents orgànics –sulfur de carboni, tricloroetilè. Tenen una composició química de carboni 82-85%, hidrogen 12-15%, oxigen 2-3% i nitrogen 0-1%.
Es divideixen en: a) Betums: són d’origen petroli, la fracció més densa del petroli i poc volàtil. Poden ser:  Naturals/asfàltics: es troben a la naturalesa en forma de líquid viscós o compostos sòlids, formats per la polimerització oxidant del petroli. S’obtenen de forma natural, formant llacs asfàltics o a l’interior de jaciments petrolífers, mesclats amb sorres, argiles o roques asfàltiques.
 Artificials: s’obtenen de forma artificial a partir del petroli, el qual està format per hidrocarburs i petites proporcions de nitrogen, sofre, oxigen i metalls.
Els hidrocarburs –àtoms de carboni i hidrogen, poden ser, segons la seva estructura:  Alifàtics: els àtoms a vegades es tanquen formant anells i poden tenir dobles i triples enllaços.
 Aromàtics: anells que tenen alternadament enllaços dobles i senzills de C-C.
Els diferents petrolis dels quals es poden obtenir són:  Parafínics: formats per hidrocarburs saturats, pràcticament no tenen productes asfàltics.
 Semiasfàltics: contenen productes asfàltics en quantitats mitges.
 Asfàltics: formats per hidrocarburs cíclics i aromàtics, amb grans quantitats de productes asfàltics.
b) Alquitrans: són d’origen orgànic –carbó, fusta. Poden ser:  Brut: s’obté com subproducte al procés de destil·lació seca –coquització en absència d’aire, de carbó fòssil o fusta a fàbriques de gas ciutat i forns de coc metal·lúrgic. És poc viscós i poc aglomerant.
 Reconstituït: als alquitrans en brut se’ls aplica un procés de destil·lació fraccionada –d’on quedarà el residu brea, aconseguint productes amb envelliment lent i una millora de propietats polimeritzant-los amb resines sintètiques.
c) Altres:  Betums fluïdificats: cutbacks obtinguts al mesclar betums asfàltics artificials amb dissolvents orgànics volàtils procedent de la destil·lació del petroli, són cars i contaminants.
 Betums fluxats: obtinguts al mesclar betums asfàltics artificials amb dissolvents orgànics volàtils de la destil·lació al buit del carbó.
 Emulsions bituminoses: mescla de dos líquids no miscibles, un dels quals es dispersa dins de l’altre en gotes molt petites. S’aconsegueix amb l’ús d’emulgents, que rodegen les partícules de betum impedint la seva unió.
Té una fase dispersant/contínua i una dispersada/discontínua. S’aconsegueix un resultat menys viscós i, per tant, més fàcil d’aplicar.
Tenen la limitació de la temperatura –l’aigua es congela o s’evapora, l’afinitat dels glòbuls de betum amb els àrids i l’acció dels electròlits.
Es poden dividir en:  Aniòniques/bàsiques: pH>7, amb gran adhesivitat amb àrids calissos.
 Catiòniques/àcides: pH<7, amb gran adhesivitat amb àrids silícics i calissos –per carreteres.
3. Mètode d’obtenció dels betums artificials a) Oxidació: per destil·lació fraccionada, atmosfèrica o de buit. Amb una oxidació controlada s’obté oxiasfalt, útil en làmines impermeabilitzants.
b) Cracking: procés químic pel qual es trenquen les molècules d’un compost, produint compostos simples, mitjançant altes temperatures i pressió.
4. Propietats a) Betums asfàltics:  Densitat: relació pes-volumen, la qual varia amb la temperatura, l’origen i el procés de destil·lació.
 Viscositat: resistència que oposa un material líquid o semi líquid a deformar-se si es sotmet a una força durant un temps.
 Susceptibilitat: indica la seva sensibilitat a variar la viscositat per elevació de temperatura.
 Penetració: resistència oposada pel material a la penetració d’un sòlid, la qual indica la facilitat amb la que l’asfalt es deforma, depenent de la viscositat i l’elasticitat.
L’assaig de penetració –punxonament, calcula en dècimes de mm la penetració de 100g durant 5s a 25ºC al material.
 Punt de reblaniment: degut a que els bituminosos no són sòlids reals, no presenten un punt de fusió definit.
L’assaig de l’anell-bola –temperatura de servei, compara aquest comportament en diferents asfalts, incrementant la temperatura.
 Punt d’inflamació: temperatura a la qual s’inflamen els vapors del betum o l’alquitrà a mesura que aproximem una flama a la seva superfície. Pels betums és de 215ºC i per alquitrans de 95-105ºC.
 Ductilitat: capacitat de deformar-se per allargament sense que la massa es disgregui. Augmenta amb la temperatura.
 Fragilitat: facilitat o punt de ruptura a determinada temperatura.
 Cohesió: capacitat de no disgregar-se ni separar-se en parts per deformació de la massa.
 Adherència: capacitat d’unió amb altres materials de diferents naturalesa.
 Envelliment: suma de la pèrdua de cohesió i augment de la fragilitat.
 Oxidació: transformació conseqüència de l’acció de l’oxigen o un oxidant, produint la pèrdua de propietats principals. En el cas del betum, polimerització amb enduriment.
 Permeabilitat: al ser productes molt viscosos i poc solubles son molt impermeables.
 Solubilitat: insolubles en altres productes excepte en sulfur de carboni, el residu insoluble en SC2 indica el % de betum.
b) Betums fluïdificats: no es pot aplicar l’assaig de penetració, punt d’ablaniment ni ductilitat. Només es podrà fer un cop separat del fluïdificant i del residu. És molt important l’assaig del punt d’inflamació degut al seu alt contingut de dissolvents.
c) Emulsions bituminoses: es fan els assaigs de carga de partícules i determinació del pH de l’emulsió per classificar-les en aniòniques i catiòniques. També es fan els assaigs de:  Contingut del lligant i aigua: mitjançant la destil·lació, on es separen els fluïdificant, el betum residual i l’aigua.
 Miscibilitat a l’aigua: es realitza per saber si l’emulsió és suficient estable per no produir-se una ruptura un cop mesclar l’aigua.
5. Especificacions a) Alquitrans:  AQ: brea dura i olis volàtils  BQ: brea menys dura i olis menys volàtils Ex: AQ38, BQ30  ‘Número’: temperatura d’equiviscositat b) Betums asfàltics de penetració:  B: betum Ex: B20/30  ‘Número’: interval de penetració en dècimes de mil·límetre a 25ºC c) Betums asfàltics oxidats:  OA: asfàltics oxidats  ‘1número’: punt de reblaniment –assaig anell-bola Ex: OA70/40  ‘2número’: valor de la penetració –assaig de penetració d) Betums fluïdificants:  RC: curat ràpid  MC: curat mig Ex: RC0, MC4  ‘Número’: quantitat de fluïdificant –del màxim 0 (50%) al mínim 5 (15%) e) Emulsions bituminoses:  EA: emulsions asfàltiques aniòniques  EC: emulsions asfàltiques catiòniques  R: ruptura ràpida  M: ruptura mitja  L: ruptura lenta Ex: EAR0  ‘Número’: percentatge de betum que contenen –del màxim 2 al mínim 0 6. Aplicacions a) Paviments en carreteres:  Regs d’imprimació: estendre una capa no asfàltica, una capa de lligant bituminós, una capa d’arena i una capa de bituminós.
 Regs d’adherència: aplicar una emulsió bituminosa de ruptura ràpida sobre una vella per tal de facilitar l’adherència i la unió d’una nova capa.
 Tractaments superficials: aplicar una fina capa de lligant bituminós i una capa i compactació d’àrid, per tal de crear una capa impermeable.
 Macadam per penetració amb lligants viscosos: aplicar un lligant bituminós viscós sobre una capa compactada d’àrid gruixut uniforme. El lligant penetra i després s’estén una capa d’àrid fi que s’introdueix als forats. S’aplica més lligant i després es treu l’excés de fi no adherit.
 Macadam per penetració amb lligants fluids: aplicar un lligant bituminós fluid sobre una capa compactada d’àrid gruixut uniforme. Els forats es plenen amb àrid fi i es torna a aplicar lligant.
 Lechada bituminosa: mescla d’emulsions asfàltiques amb àrids fins –sílice, formant mortes bituminosos molt fluids. S’utilitzen per impermeabilitzar, en monocapa –gruix 2-8mm, o multicapa –gruix>8mm.
 Mescles bituminoses: combinació d’àrids i lligant bituminós utilitzat en carretes de trànsit intens, de gran resistència i flexibilitat.
b)    Impermeabilitzacions: Impermeabilitzacions d’edificis en massa: amb una emulsió asfàltica afegida en 20-30% del pes del ciment a l’amassat, també pot augmentar fins al 15% les propietats.
Pintures asfàltiques: de betum –obtingut per oxidació, o alquitrà aplicades en calent, si són betums fluïdificant o emulsions seran en fred.
Membranes asfàltiques: una o vàries capes de teles o làmines orgàniques o inorgàniques, saturades de betum fluid i recobertes per capes superficials de betum més dur. Tenen acabat:  No protegit:  Arenades: es composen d’armadura recoberta per les dues cares de betum amb elastòmers, gruix de 1m.
 Plastificades: es composen d’armadura recoberta per les dues cares de betum d’oxiasfalt o amb elastòmers, gruix de 1m.
 Autoprotegides:  Mineral: amb una capa de minerals de pissarra de color natural o verd, vermell o blanc, la qual evita el contacte directe amb els rajos UV. Es composen d’armadura recoberta per les dues cares de betum amb elastòmers, gruix de 1m.
 Metall: amb una fulla d’alumini gofrat de 80micres, de color natural, vermell o verd. Es composen d’un màstic bituminós d’oxiasfalt o betum amb elastòmers –armat o no, gruix de 1m.
tenen un gran poder de reflexió del calor, impedint l’oxidació del betum.
...