FAQ: guía de empleo de betunes asfálticos (II)

En la anterior entrada de esta serie dedicada a las aplicaciones de los betunes asfálticos se trataron los usos más adecuados de los conocidos como betunes convencionales o de penetración. En esta ocasión se tratan los betunes modificados con polímeros, que ofrecen una respuesta mejorada en un amplio espectro de condiciones de carga y de temperatura, y son por tanto adecuados para mezclas bituminosas que deban soportar fuertes solicitaciones o estar sometidas a acciones climáticas extremas.

Los betunes de penetración han ofrecido tradicionalmente características suficientes para la fabricación de mezclas asfálticas y otros usos de pavimentación capaces de resistir las cargas del tráfico y de las acciones medioambientales a las que estaban sometidos. Sin embargo, existen situaciones para las que se requieren ligantes con propiedades mecánicas y reológicas mejoradas; estas mejoras pueden lograrse mediante la adición a los ligantes convencionales de agentes modificadores, entre los cuales los que mejores posibilidades ofrecen son los polímeros elastotermoplásticos (principalmente EVA y SBS), aunque también se emplean otros.

La modificación de los ligantes convencionales con este tipo de polímeros permite obtener un producto de mejores características que aquéllos: menor susceptibilidad térmica, mayor resistencia a las deformaciones plásticas, mayor adhesividad con los áridos y resistencia a la acción del agua, mayor resistencia al envejecimiento, mayor flexibilidad y recuperación elástica, y mayor resistencia a la fatiga, básicamente.

A la vista de estas características, parece bastante evidente que los ligantes modificados son adecuados para las siguientes situaciones:

- Tráficos muy pesados o intensos, o que generen solicitaciones especiales (esfuerzos tangenciales, aplicaciones de carga de velocidad muy reducida o vehículos detenidos, pasos muy canalizados, etc.)

- Temperaturas extremas, muy cálidas (para resistir deformaciones plásticas) o muy frías (para evitar fisuración térmica), o con gradientes muy acusados.

- Aplicaciones en las que se necesite una alta flexibilidad de la mezcla para adaptarse a deformaciones (tableros de puentes o soportes muy deformables).

- Mezclas en las que, por su granulometría y forma de trabajo, sea necesario aumentar la cohesión que aporta el ligante (mezclas abiertas o discontinuas).

- Mezclas que requieren características funcionales especiales, como una resistencia a la acción de combustibles y lubricantes (especialmente, en aeropuertos o intercambiadores de transporte).

- Disminución de las temperaturas de fabricación y puesta en obra de las mezclas bituminosas, ya que se alcanza la viscosidad de trabajo a menor temperatura.

En general, puede decirse que en todos los casos las prestaciones de los betunes modificados son superiores a las correspondientes a los betunes de penetración convencionales, y su limitación para su empleo generalizado es su coste, aunque es cierto que el sobrecoste es cada vez menor, incluso en vías de tráficos reducidos o con menores exigencias, sobre todo si se valora el ciclo de vida completo, frente al empleo de betunes convencional que, en estos casos, aportan inicialmente unas características suficientes.

Al igual que para los betunes de penetración, el PG-3 en su artículo correspondiente especifica las características que deben cumplir los betunes modificados:


En el caso de los betunes modificados con polímeros, su denominación se compone de sus siglas PMB (Polymer Modified Bitumen) seguida de tres números en formato XX/YY-ZZ; los dos primeros responden al rango de penetración, y el tercero, a su punto de reblandecimiento mínimo.

Como puede verse, la relación entre las propiedades fundamentales ya no es tan evidente como en el caso de los betunes de penetración, debido a que la adición de los polímeros las modifica en un sentido u en otro, dependiendo de la aplicación a que esté destinada el ligante. Además, se introducen otros ensayos destinados a la evaluación de la cohesión y a la recuperación elástica, dado que, como ya se ha indicado, estas son dos propiedades fundamentales requeridas a este tipo de betunes.

Al igual que se indicó en la entrada anterior, la elección de uno u otro betún deberá justificarse en función de los requerimientos que exija la aplicación considerada y de las correspondientes características del ligante; en este caso, aunque pueden tenerse en cuenta también los criterios generales que se indicaron para los betunes de penetración en lo que respecta a su rango de penetración y punto de reblandecimiento (mayor consistencia en zonas más cálidas, en pavimentos diseñados para mayor intensidad de tráfico pesado, y en las capas superiores del pavimento), las directrices de aplicación no son tan evidentes, dada la importancia de las características adicionales exigidas:

- PMB 10/40-70 (BM-1): se trata de un betún modificado de muy baja penetración (es decir, de muy alta consistencia), adecuado para la fabricación de mezclas de alto módulo empleadas como capa de base o intermedias. Respecto a un betún 'duro' convencional (15/25), aporta una mayor flexibilidad a la mezcla y una mayor resistencia a la fatiga, por lo que está especialmente indicado en tráficos muy pesados y para mezclas sobre soportes deformables.

- PMB 25/55-65 (BM-2): ligante de penetración relativamente baja, pero con un punto de reblandecimiento más elevado que su análogo convencional (que podría ser el 35/50); esto le hace indicado para la fabricación de mezclas convencionales en las capas superiores del pavimento que deban incrementar su resistencia a las deformaciones plásticas, por situarse en zonas cálidas o estar sometidas a tráficos pesados y canalizados. También se pueden emplear para capas de base en las que se quiera mejorar la resistencia a fatiga (de hecho, se ha empleado tradicionalmente en obras de refuerzo).

- PMB 45/80-60 (BM-3b): ligante de consistencia y punto de reblandecimiento medios (aunque mejorado respecto a los betunes convencionales); es adecuado para tráficos pesados no excesivamente intensos y en zonas climáticas medias o templadas, tanto en mezclas convencionales como en mezclas de granulometría abierta o discontinua.

- PMB 45/80-65 (BM-3c): ligante con mayor grado de modificación que el anterior, que aumenta su punto de reblandecimiento respecto a este, y mejora su cohesión y recuperación elástica, lo que le hace indicado para tráficos muy pesados en zonas climáticas cálidas en cualquier tipo de mezcla, pero especialmente para mezclas drenantes y discontinuas.

- PMB 45/80-75: este betún, que no estaba especificado anteriormente en España, es un betún 'supermodificado', de altas prestaciones, que se puede emplear para mezclas drenantes con contenidos de huecos muy elevados (por su muy alta cohesión y recuperación elástica), en aplicaciones para mezclas de baja sonoridad, o en mezclas drenantes o discontinuas que deban resistir elevados esfuerzos tangenciales. También, como sustituto del PMB 45/80-65 en zonas extremadamente cálidas y para mezclas tipo SMA con altos contenidos de ligante. Su elevada recuperación elástica y su alta viscosidad lo hacen muy adecuados para la fabricación de mezclas resistentes a la fisuración y para su aplicación como capa en sistemas antirremonte de fisuras.

- PMB 75/130-60 (BM-4): betún de baja consistencia (penetración alta), con buena flexibilidad incluso a bajas temperaturas, que es ideal para su aplicación en membranas antirremonte de fisuras (arenabetún o incluso betún puro) y para la fabricación de mezclas resistentes a la fisuración.

Las especificaciones para la Red de Carreteras del Estado, a través de los correspondientes artículos del PG-3, indican la gama de betunes modificados que se pueden emplear en la fabricación de mezclas bituminosas, en función del tipo de mezcla y de la capa a que se destine, de la zona térmica estival en que se encuentre y de la categoría de tráfico pesado.

En las siguientes tablas se indican los betunes que, según dicho Pliego, se pueden emplear en la fabricación de mezclas bituminosas en caliente tipo hormigón bituminoso y en las mezclas drenantes y discontinuas para capas de rodadura. Como puede verse, los betunes modificados más empleados en España en la Red de Carreteras del Estado son los PMB 45/80-60 (BM-3b) y PMB 45/80-65 (BM-3c), y se siguen las indicaciones generales puestas de manifiesto en esta entrada.




Como ya se indicó en la entrada previa relativa a los betunes convencionales, el Pliego indica explícitamente que, para las categorías de tráfico pesado T00 y T0, en las mezclas bituminosas a emplear en capas de rodadura se utilizarán exclusivamente betunes asfálticos modificados y que, por otro lado, las Normas 6.1-IC "Secciones de firme" y 6.3-IC "Rehabilitación de firmes" establecen que para las categorías de tráfico pesado T00 a T1 se emplearán las mezclas bituminosas discontinuas en caliente tipo BBTM B o bien las drenantes, según las condiciones pluviométricas y de intensidad de la circulación.

Los comentarios finales de la primera entrada de la serie son también aplicables a esta: en aquellos casos en que se ofrece la posibilidad del empleo de varios betunes, se deberá elegir el que, dentro de la gama permitida, que mejor se adapte a las necesidades de cada caso particular.

Del mismo modo, se incluyen las especificaciones correspondientes a la propuesta de modificación del artículo 543 del PG-3, que presentan algunos cambios respecto a la redacción actual dada en la OC 24/2008.

También los betunes modificados tienen otras aplicaciones dentro del campo de la pavimentación más allá de la fabricación de mezclas bituminosas; algunas ya se han indicado en este artículo (membranas de interposición antirremonte de fisuras), y junto con otras, serán tratadas en entradas posteriores de esta serie.

Quedan así mismo pendientes para una posterior entrada los betunes con adición de polvo de caucho procedente de la trituración de neumáticos fuera de uso; como se verá, en función de la cantidad de polvo aportada, existen diferentes tipos de betunes que ofrecen comportamientos diferentes.

3 comentarios:

  1. Gracias y enhorabuena por otra interesante entrada. Solo querría añadir un comentario sobre la puesta en obra de las mezcla modificadas con polimeros. La temperatura óptima de compactación, el tipo de compactador, el número de pasadas, etc depende del tipo y grado de modificación. El fabricante debe dar instrucciones para que la mejora de la mezcla realmente se obtiene.

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  2. Hola W, no había visto tu comentario hasta ahora.

    Efectivamente, los betunes modificados (incluidos aquellos a los que se añade caucho procedente de trituración de NFU) tienen ciertas particularidades a la hora de la puesta en obra y especialmente de la compactación.

    Ya en el PG-3 se hacen algunas indicaciones sobre ello, y aunque el fabricante, a través de su experiencia, pueda dar algunas indicaciones, lo realmente importante es que se verifique, primero con un buen estudio de laboratorio y posteriormente en el tramo de prueba que la mezcla puesta en obra tiene las características requeridas.

    Un saludo.

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  3. Estimado Ricardo, felicitaciones por el blog.
    Aquí algunos comentarios sobre el tema.
    Los polimeros EVA son plastómeros y los SBS son elastómeros.
    En la actualidad no hace sentido juzgar la calidad de los asfaltos modificados con los ensayos empíricos tradicionales. Ahora existe el ensayo Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) que permite juzgar la calidad de un modificado para las deformaciones permantes y también para la resistencia a la fatiga.
    En la práctica uno debe establecer cuál es la calidad que se requiere para el asfalto modificado en un proyecto especifico, determinando el Grado de Desempeño o Perfomance Grade (PG) del proyecto en función al clima y condiciones de carga que prevalecerán a lo largo del periodo de servicio. Sabido el PG del proyecto, tocará entonces encontrar el Asfalto modificado que cumplirá con el PG del proyecto.
    En la actualidad ya existen asfaltos modificados 2.0 o asfaltos modificados de segunda generación, que son los asfaltos altamente modificados o super modificados, que exhiben grados de performance de hasta PG 100-28, con recupraciones elásticas en el orden del 100%, pero con viscosidades lo suficientemente bajas para no afectar la trabajabilidad de las mezclas.
    Saludos
    Pablo del Aguila

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