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Reparación del firme del Puerto de Tarragona (I)

Los ligantes bituminosos que incorporan en su composición polvo de neumático fuera de uso (NFU), ya sean betunes mejorados o modificados con caucho, son ya una realidad en el mercado de ligantes asfálticos. Estos ligantes aúnan las ventajas técnicas que aporta el empleo del polvo de caucho al betún junto con las medioambientales derivadas de la eliminación de un residuo, que pasa a convertirse en una materia prima, en la fabricación de estos ligantes para su uso en las mezclas asfálticas. 

En este artículo, se presenta el desarrollo de un nuevo ligante para su empleo en mezclas de alto módulo, no incluido de momento en las normativas actualmente vigentes en España que contemplan betunes mejorados y modificados con caucho, así como betunes de alta viscosidad con caucho. Se muestran tanto las propiedades empíricas y reorólogicas como el comportamiento de las mezclas fabricadas con este betún mejorado con caucho de alto módulo (BC-AM o también denominado BC 20/30).

En las mezclas de alto módulo son de destacar las limitaciones a su uso impuestas por la normativa vigente, como la limitación de espesores, a fin de evitar problemas de fragilidad. El uso de estos betunes mejorados BC-AM pretende aportar los beneficios que supone la adición de NFU en los betunes mejorados, dando lugar a ligantes con propiedades superiores a los betunes convencionales y, por tanto, de las mezclas con ellos fabricadas, reduciendo así los problemas mencionados. 

Este nuevo ligante tiene prestaciones intermedias entre las de un betún de penetración 15/25 y uno modificado del tipo PMB 10/40-70.

Para la caracterización del material, se ha realizado un extenso análisis reológico, así como de su comportamiento, comparado con betunes convencionales y modificados con polímero de alto módulo, mediante el ensayo EBADE y reómetro DSR. Las propiedades mecánicas de las MAM elaboradas con estos tres ligantes se ha estudiado a través de ensayos de módulo, fatiga y EBADE.

El betún mejorado con caucho alto módulo, BC-AM

Considernado las mejoras reológicas que aporta el NFU en los betunes mejorados con caucho, se ha formulado un ligante de penetración entre 20 y 30 dmm., comparándolo con un betún de alto módulo convencional.

El BC-AM tiene penetración similar y un punto de reblandecimiento algo superior al de un betún duro del tipo 15/25 y cumple perfectamente con las características requeridas de estabilidad al almacenamiento. También destaca la recuperación elástica, realizada en este caso mediante el ensayo en ductilómetro (método del medio hilo), superior al 50%.

A fin de caracterizar más profundamente al material, se realizaron ensayos con el reómetro de corte directo en ambos ligantes. En el diagrama de Black (ver gráfico en artículo completo), puede verse la tendencia lineal del betún convencional B 15/25, mientras que el BC 20/30 presenta un comportamiento más parecido al de un betún modificado, más elástico en todo el rango de medidas. 

Así, para valores similares de consistencia, los ángulos de desfase entre aplicación de carga y respuesta del material son bastante menores, con lo cual la respuesta esperada del BC 20/30 resulta, como decimos, de material más elástico y, en consecuencia, adecuado. 

Esto se confirma en la curva isócrona en la que se aprecia el comportamiento con respecto a la temperatura bajo la frecuencia de 1,59 Hz. tomada como referencia: las propiedades viscoeláticas del BC-AM son notablemente mejores que las del betún asfáltico B 15/25, sobre todo en cuanto a ángulo de fase, que es mucho más bajo (ligante más elástico), en todo el rango de temperaturas. Los módulos en temperaturas más bajas son similares.

Asimismo, cabe esperar una menor susceptibilidad térmica del BC 20/30 frente a la del betún convencional: a temperaturas intermedias de servicio, los valores de G* son menores que los del betún convencional (menor rigidez), mientras que para altas temperaturas de servicio, los valores de G* son más altos. Esto se traduce en una menor deformabilidad. Todo ello hace prever que el BC 20/30 aporte un mejor comportamiento en mezcla frente a fatiga y deformaciones plásticas que el que aportaría el betún duro convencional.

Resultados ensayo EBADE

Para caracterizar comparativamente el comportamiento de este ligante frente a cargas repetitivas, se realizó un análisis del mismo mediante ensayo EBADE, donde se ha sometido a un barrido de deformaciones a distintas temperaturas. Se incluyeron, a fin de contrastar los resultados, ensayos similares para un betún convencional 15/25. Los resultados obtenidos se recogen a lo largo de este artículo.

Análisis de tensiones

Analizando las tensiones alcanzadas por cada ligante a lo largo de los ciclos, vemos cómo el betún convencional presenta en general tensiones mayores, con pocas diferencias a mayores niveles de deformación. Cabe destacar sobre todo la rotura en torno a los 50.000 ciclos del ligante convencional, con una caída brusca de la tensión admisible mientras que el BC 20/30 presenta una mayor resistencia. Esa diferencia de comportamiento entre el B 15/25 y BC 20/30 se intensifica a bajas temperaturas.

Tanto a 3ºC como a -5ºC, se observa que, conforme aumenta la rigidización del material, se alcanzan lógicamente picos de tensión mayores en todos los ligantes. Para todas las temperaturas ensayadas, se comprueba la modificación real producida por el polvo de caucho en el comportamiento del ligante BC 20/30 que ofrece resistencia durante mayor número de ciclos, frente al B 15/25.

Autores: Vicente Pérez Mena (Director Técnico de Asfaltos de CEPSA Comercial Petróleo), Marimar Colás Victoria (Responsable de Desarrollo y Gestión de Producto de CEPSA Comercial Petróleo) y Antonio García Siller (Delegado de Asistencia Técnica de Asfaltos de CEPSA Comercial Petróleo).

Artículo completo en Cimbra 414.