Emulsiones Bituminosas

De Construpedia


La emulsiones bituminosas se emplean para facilitar la puesta en obra del betún disminuyendo su viscosidad y son ideales para aplicarlas en tiempo lluvioso, con áridos húmedos e incluso con temperaturas bajas sin los inconvenientes que presentan habitualmente los betunes fluidificados.

Contenido

Emulsión

Una emulsión se forma por la dispersión homogénea de un líquido en forma de gotas de pequeñas dimensiones dentro de otro que no es miscible con el primero.

El conjunto de estas pequeñas gotas constituye la llamada fase dispersa o discontinua, mientras que el medio en el cual están dispersas aquéllas se denomina fase continua o dispersante.

Las emulsiones bituminosas son dispersiones coloidales de betún asfáltico puro o algo fluidificado en agua.

Rotura de la emulsión

Cuando dos glóbulos de betún entran en contacto se sueldan, originando otro de mayor tamaño y menor superficie, por lo que el sistema evoluciona normalmente hacia la superficie de separación mínima, o sea, hacia la separación completa de ambas fases, betún y agua.

En otras palabras, tan pronto como se deje la emulsión en reposo, las partículas dispersas empezarán a unirse haciéndose cada vez más grandes hasta que se produce la separación del betún y del agua, diciéndose, en este caso, que la emulsión ha roto.

Estabilidad de la emulsión

Para conseguir la estabilidad de la emulsión, evitando esta separación, es preciso adicionar un emulsionante o emulgente, que al rodear a las partículas de betún impide sus sucesivas uniones.

La función del emulsionante no sólo evita la rotura de la emulsión, al cargar eléctricamente las partículas con una misma polaridad -acción estabilizante-, sino que actúa simultáneamente como sustancia hipotensora capaz de disminuir la tensión interfacial, facilitando la dispersión de las partículas de betún -acción emulsionante-, mejorando además la adhesividad con los áridos y aumentando la resistencia al desplazamiento por el agua tras la puesta en obra.

Tipos de Emulsiones

Las emulsiones pueden dividirse, dependiendo de la polaridad que el emulsionante proporcione a las partículas de bettín, en dos grupos:

  • Emulsiones aniónicas o básicas (con pH > 7)
  • Emulsiones catiónicas o ácidas (con pH < 7).

Emulsiones aniónicas

En las emulsiones aniónicas las partículas de asfalto se cargan negativamente presentando afinidad por los cuerpos con carga positiva. Los emulsionantes que permiten esta polaridad son generalmente oléalos o resínalos de sosa o de potasa, u otros jabones similares. El estearato sódico es muy usado con este fin: en agua, se ioniza dando un anión soluble en betún de manera que cada glóbulo de betún se rodea de una película de iones de estearato cargados negativamente con lo cual los glóbulos tienden a repelerse evitándose la coagulación de las mismas.

La cantidad de emulsionante depende de la estabilidad que se desee en la emulsión, aunque como máximo está en un 2% del peso de la emulsión.

Emulsiones catiónicas

En las emulsiones catiónicas las partículas de asfalto se cargan positivamente presentando por tanto afinidad por los cuerpos de carga negativa. Los emulsionantes que las producen son sales cuaternarias de amonio como el bromuro de cetil Irimetril amonio el cual forma un anión de bromo y un catión que es el radical cetil trimetril amonio cargado positivamente que rodea a las partículas de betún y se adhiere con gran facilidad a los áridos que presentan carga débil negativa.

Esta carga atrae a las partículas de betún generando en parte la rotura de la emulsión que continúa su rotura por evaporación del agua.

La proporción de emulsionante va del 2% al 3% en peso de emulsión, en función de la estabilidad que se desee conferir al sistema.

Las propiedades de estas emulsiones son diferentes pero ambas poseen una gran adhesividad frente a los áridos.

Cuando una emulsión está sometida a temperaturas inferiores a cero grados el agua de la misma se congela.

Al descongelarse, la emulsión se rompe total o parcialmente quedando inutilizada para su uso. A veces a temperaturas bajas, por encima de los cero grados, se producen alteraciones de los jabones empleados como emulsionantes, especialmente en los sódicos.

El tiempo de rotura es un factor decisivo en la aplicación en obra de cada tipo de tratamiento, según la resistencia que se desee obtener en las primeras horas, con vistas a la apertura al tráfico, la compactación, la resistencia a la lluvia, etc.

Clasificación de Emulsiones según Facilidad de Rotura

En función de la facilidad de rotura de una emulsión en contacto con los áridos, las mismas se clasifican en:

Emulsiones de rotura rápida (R)

Emulsiones de rotura media (M)

Emulsiones de rotura lenta (L)

Tipos de Emulsiones

Las especificaciones españolas establecen los siguientes tipos de emulsiones:

EAR O, EAR 1 y EAR 2

Emulsiones aniónicas de rotura rápida, con contenidos mínimos de betún del 43, 60 y 65% respectivamente.

Las EAR O pueden tener hasta un 7% de fluidificantes.

EAM

Emulsiones aniónicas de rotura media, con contenidos mínimos de betún del 57%.

Además pueden tener un máximo del 10% de fluidificantes.

EAL 1 y EAL 2

Emulsiones aniónicas de rotura lenta, con contenidos mínimos de betún del 55 y 60% respectivamente.

Las EAL 1 pueden tener un máximo del 8% de fluidificantes.

ECR O, ECR 1, ECR 2 y ECR 3

Emulsiones catiónicas de rotura rápida, cuyos contenidos mínimos de betún residual son del 43, 57, 62 y 66% respectivamente.

El contenido mínimo de fluidificantes es del 7% en las ECR O, del 2% en las ECR 3 y del 5% en las otras dos.

ECM

Emulsiones catiónicas de rotura media, con contenidos mínimos de betún puro del 59% y hasta el 12% de fluidificantes.

ECL 1 y ECL 2

Emulsiones catiónicas de rotura lenta, con contenidos mínimos de betún del 55 y 57% respectivamente.

Las primeras pueden tener un 10% de fluidificantes.

En algunas ocasiones, a las designaciones anteriores se les añade la letra d (por ejemplo: ECL Id, EAL 2d). Ésto indica que el betún residual de la emulsión es más duro que lo habitual, con penetraciones de 60/100 en vez de 130/200.

Emulsiones Bituminosas Especiales

Están especificadas también unas emulsiones bituminosas especiales para los riegos de imprimación.

Estas son los tipos

  • EAI aniónica y
  • ECI catiónica.

Los contenidos mínimos de betún residual son en ambos casos del 40%, mientras que los contenidos de fluidificantes pueden oscilar entre el 10 y el 20%.

Aplicación de las Emulsiones Bituminosas

Las emulsiones bituminosas tienen un amplio campo de aplicación en carreteras como ligantes en riegos, tratamientos superficiales y mezclas bituminosas en frío, y en los que la adhesividad, velocidad de rotura y viscosidad pueden optimizarse para conseguir las condiciones más adecuadas de aplicación.

Se usan también en aglomerados abiertos que suelen aplicarse en capas finas de rodadura, en capas espesas de base o en bacheos y en reparaciones puntuales. Del mismo modo, pueden emplearse en capas de base, grava-emulsión, y en forma de lechadas compuestas de mezclas densas finas aplicadas en capas de espesores reducidos.

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