El sistema de clasificación de penetración se desarrolló a principios del siglo XX para caracterizar la consistencia de los asfaltos semisólidos. El betún de grado de penetración es un betún de refinería que se fabrica con diferentes viscosidades y es un betún estándar que generalmente se utiliza como betún de grado de pavimentación, esencial para la construcción de carreteras y para la producción de pavimentos asfálticos con propiedades superiores. La prueba de penetración se realiza para caracterizar el betún en función de su dureza. Por eso recibe el nombre de betún de penetración.
El supuesto básico de la nivelación de penetración es que cuanto menos viscoso sea el asfalto, más profundamente penetrará la aguja. El betún que se produce durante el proceso de oxidación del fondo de vacío (la materia prima de producción de betún que se deriva de los residuos de las torres de destilación en las refinerías de petróleo al vacío) en la unidad de producción de betún se clasificará según su punto de penetración. Los grados de penetración se enumeran como una variedad de unidades de penetración (una unidad de penetración = 0,1 mm), como 60/70. La clasificación del betún ayuda a evaluar su idoneidad en diferentes condiciones climáticas y tipos de construcción. En regiones más cálidas, se prefieren grados de penetración más bajos para evitar el ablandamiento, mientras que en regiones más frías se utilizan grados de penetración más altos, como 120/150, para evitar la aparición de una fragilidad excesiva. Los grados de penetración especificados en AASHTO M 20 y ASTM D 946 se enumeran en la siguiente tabla.

• Betún 80/100: Las características de este grado confirman las del grado S 90 de IS-73-1992. Esto es adecuado para carreteras de poco volumen y todavía se utiliza ampliamente en todo el mundo. Debido a su punto de penetración y soplado de aire relativamente bajo, se utiliza en zonas frías.

• Betún 60/70: este grado es más duro que el 80/100 y puede soportar cargas de tráfico más altas. Las características de este grado confirman las del grado S 65 de IS-73-1992. Betún 60/70, significa que la penetración es entre 60 dm (decímetro) y 70 dm, eso significa que la aguja penetrará en la muestra de betún un mínimo de 60 dm y un máximo de 70 dm. Actualmente se utiliza principalmente en la construcción de Carreteras. El betún 60/70 es uno de los grados de betún más utilizados y es un material básico para todos los demás productos bituminosos. Se utiliza en zonas leves.

• Betún 40/50: El grado de penetración del betún 40/50 significa que el valor de penetración está en el rango de 40 a 50 en condiciones de prueba estándar que se utilizan comúnmente como grado de pavimentación. El betún de grado de penetración 40/50 es un betún semiduro de grado de penetración adecuado para la construcción y reparación de carreteras. Este grado de betún se utiliza principalmente en la fabricación de mezclas asfálticas en caliente para bases y capas de rodadura.

• Betún 30/40: Es el más duro de todos los grados y puede soportar cargas de tráfico muy pesadas. Las características de este grado confirman las del grado S 35 de IS-73-1992. El betún 30/40 se utiliza en aplicaciones especializadas como pistas de aeropuertos y también en carreteras con mucho tráfico en ciudades costeras.

El cutback es un líquido que fluye libremente a temperaturas normales y se obtiene fundiendo betún con disolventes adecuados. La viscosidad del betún se reduce sustancialmente añadiendo queroseno o cualquier otro disolvente. El betún reducido se obtiene reduciendo la viscosidad del betún ordinario añadiendo principalmente disolventes de tipo petróleo. Para su uso en revestimientos de superficies, algún tipo de betún macadán y estabilización de suelos con betún, es necesario tener un aglutinante fluido que pueda mezclarse relativamente a bajas temperaturas. Por lo tanto, para aumentar la fluidez del aglutinante bituminoso a bajas temperaturas, el aglutinante se mezcla con un disolvente volátil. Después de que la mezcla reducida se utiliza en trabajos de construcción, los volátiles se evaporan y la mezcla reducida desarrolla propiedades aglutinantes. La viscosidad de la reducción y la velocidad con la que se endurece en la carretera dependen de las características y la cantidad tanto del betún como del aceite volátil utilizado como diluyentes. El betún reducido se utiliza porque su viscosidad es menor que la del asfalto puro y, por lo tanto, puede usarse en aplicaciones de baja temperatura. El betún reducido se puede utilizar para la construcción y el mantenimiento de carreteras bituminosas en climas fríos.
Los recortes se clasifican según el tiempo que tardan en curarse o solidificarse por la evaporación del diluyente. Las clasificaciones son de curado rápido (RC), de curado medio (MC) o de curado lento (SC). Un cutback varía en comportamiento según el tipo de cortador o fundente utilizado como diluyente con aguarrás comúnmente utilizado para los grados RC, queroseno para MC y diésel para SC. Un disolvente de curado rápido (RC) se evaporará más rápidamente que un disolvente de curado medio (MC), que a su vez curará más rápidamente que un disolvente de curado lento (SC).
Los estándares de reducción de betún son los siguientes:
– ASTM D 2026, D 2027 y D 2028 para reducción de curado lento, medio y rápido
– AASHTO M 81, M 82 para reducción de curado rápido y medio
– EN 15522 Ligante Bituminoso Rebajado y Fundido

Los betún reducidos generalmente se dividen en tres grupos dependiendo de la volatilidad del disolvente añadido:

• Los de curado lento (SC-30, SC-70, SC-250, SC-800, SC-3000), a menudo llamados “aceites para carreteras”, suelen ser un material residual producido a partir de la destilación fraccionada de ciertos petróleos crudos. Tradicionalmente se utiliza cualquier tipo de aceites aromáticos, nafténicos y parafínicos. Los materiales bituminosos líquidos de curado lento se pueden preparar mezclando betún con una fracción oleosa de petróleo.

• Curado Medio (MC-70, MC-250, MC-800, MC-3000), son una mezcla de Betún con hidrocarburos más ligeros como el queroseno.

• Curado Rápido (RC-30, RC-70, RC-250, RC-800, RC-3000), se preparan con un diluyente ligero y de rápida evaporación, como nafta o gasolina.

A principios de la década de 1960, se desarrolló un sistema mejorado de clasificación de betún (asfalto) que incorporaba una prueba científica racional de viscosidad. Esta prueba científica reemplazó a la prueba de penetración empírica como clave para la caracterización del aglomerante bituminoso. La clasificación de viscosidad cuantifica las siguientes características del betún:

– Viscosidad a 60°C (140°F)
– Viscosidad a 135°C (275°F)
– La profundidad de penetración de una aguja de 100 g aplicada durante 5 segundos a 25° C (77° F)
– Temperatura del punto de inflamación
– Ductilidad a 25°C (77°F)
– Solubilidad en tricloroetileno
– Prueba de horno de película fina (tiene en cuenta los efectos del envejecimiento a corto plazo):
– Viscosidad a 60° C (140° F)
– Ductilidad a 25° C (77° F)

Grados de viscosidad El betún se clasifica según el grado de viscosidad (grado de fluidez). Cuanto mayor sea el grado, más rígido será el betún. En Grado de Viscosidad, las pruebas de Viscosidad se realizan a 60°C y 135°C, lo que representa la temperatura de la superficie de la carretera durante el verano y la temperatura de mezcla, respectivamente. La penetración a 25°C, que es la temperatura media anual del pavimento, también se ha mantenido en las Especificaciones.
Los estándares de viscosidad del betún son los siguientes:
– AASHTO M 226
– ASTM D 3381
– IS73:2013

Los nuevos grados basados en la norma S73:2013 han evolucionado así con la nomenclatura:

BETÚN VG-10: El VG-10 se utiliza principalmente en aplicaciones de pulverización, como revestimiento de superficies y pavimentación en climas muy fríos, en lugar del betún de grado de penetración 80/100. También se utiliza para producir emulsiones bituminosas y productos bituminosos modificados.

BETÚN VG-20: El VG-20 se utiliza para pavimentar en climas fríos y regiones de gran altitud.

BETÚN VG-30: VG-30 se utiliza especialmente para construir pavimentos bituminosos de alta resistencia que necesitan tolerar cargas de tráfico significativas. Se puede utilizar en lugar de un betún de penetración 60/70.

BETÚN VG-40: El VG-40 se utiliza en áreas altamente estresadas como intersecciones, cerca de casetas de peaje y estacionamientos de camiones en lugar del grado de penetración 30/40. Debido a su mayor viscosidad, se pueden producir mezclas bituminosas más rígidas para modificar la resistencia al empuje y otros problemas relacionados con una temperatura más alta y cargas de tráfico pesado.

La emulsión bituminosa es un líquido que fluye libremente a temperatura ambiente y consta de dos líquidos inmiscibles, betún y agua, estabilizados por un tercer componente, el emulsionante. El betún se dispersa por toda la fase acuosa continua en forma de gotitas discretas, típicamente de 0,5 a 5 micrones de diámetro, que se mantienen en suspensión mediante cargas electrostáticas. La dispersión se obtiene procesando betún y agua en condiciones controladas mediante un molino coloidal junto con aditivos seleccionados.
El contenido de betún se puede variar para adaptarse a diferentes requisitos y normalmente está entre 30% y 70%. El objetivo principal de emulsionar betún es obtener un producto que pueda usarse sin el calentamiento que normalmente se requiere cuando se utilizan recortes y betún de calidad para pavimentación. El uso de emulsionantes de adecuada calidad es fundamental para garantizar que la emulsión tenga estabilidad en el tiempo y también que se rompa y fragüe cuando se aplica sobre áridos/calzada. Es un líquido de color marrón chocolate que fluye libremente a temperatura ambiente.
Las emulsiones bituminosas deben clasificarse según su carga iónica en catiónicas o aniónicas. Dado que las emulsiones bituminosas acuosas se utilizan intensivamente como material aglutinante y formador de película en la construcción, se utilizan dos tipos de emulsionantes: aniónicos y catiónicos. Las emulsiones bituminosas aniónicas generalmente no se utilizan en la construcción de carreteras, ya que generalmente se utilizan agregados silíceos en la construcción de carreteras. Las emulsiones bituminosas aniónicas no dan buen comportamiento con los áridos silíceos mientras que las emulsiones bituminosas catiónicas dan buen comportamiento con estos áridos.
Las emulsiones catiónicas recubren los áridos de forma más eficaz debido a su carga positiva y, por tanto, tienen mejores propiedades de adhesión. La emulsión catiónica es la más preferida y la más utilizada. Las emulsiones catiónicas comienzan con una “C”. Si no hay C, la emulsión suele ser aniónica. La carga es importante al diseñar una emulsión para que sea compatible con ciertos agregados. El siguiente conjunto de especificaciones describe qué tan rápido se endurecerá o fusionará una emulsión. RS (fraguado rápido), MS (fraguado medio), SS (fraguado lento) y QS (fraguado rápido) son los grados de configuración.
Las emulsiones bituminosas tienen una baja viscosidad y pueden trabajarse a temperatura ambiente, lo que las hace ideales para su uso en pavimentos y pavimentaciones de carreteras.
Los estándares de betún en emulsión son los siguientes:
– Emulsiones aniónicas de EE. UU.: ASTM D 977 y AASHTO M 140
– Emulsiones catiónicas de EE. UU.: ASTM D 2397 y AASHTO M 208
– Europa: Norma Marco Armonizada EN 13808

Los principales grados de emulsiones bituminosas se clasifican de la siguiente manera:

Emulsión bituminosa CSS-1: CSS-1 es una emulsión bituminosa catiónica de fraguado lento diseñada para usarse como capa adhesiva, estabilización de base, sellado de niebla, control de polvo y aplicaciones especiales. Las emulsiones bituminosas catiónicas CSS-1 tienen una carga positiva y, por tanto, es posible una reacción directa y muy rápida entre la emulsión y un árido o pavimento. Las emulsiones CSS-1 se utilizan para diversos fines. Las emulsiones de fraguado lento son las más estables y generalmente se pueden diluir con agua y mezclar con rellenos y agregados minerales. Para todos los usos, las temperaturas del aire y del pavimento en la construcción deben ser lo suficientemente altas para permitir que la emulsión cure por completo.

Emulsión bituminosa CMS-2: CMS-2 es una emulsión asfáltica catiónica a base de agua de fraguado medio para uso en mezclas de asfalto y agregados fríos y calientes, estabilización de bases y recuperación de profundidad total. CMS-2 se puede mezclar en frío o en caliente en una planta central, con un taladro portátil en el lugar de trabajo o en el lugar de la carretera. El material mezclado puede usarse inmediatamente o almacenarse para uso posterior. Puede colocarse con una adoquín o trabajarse sobre el pavimento con una cuchilla o un recuperador.

Emulsión bituminosa CRS-2: CRS-2 es un asfalto emulsionado catiónico a base de agua diseñado para usarse como aglutinante bituminoso para sellos de viruta. Se suministra a granel. Las emulsiones CRS-2 deben aplicarse con distribuidores bien calibrados. Las boquillas distribuidoras y la barra rociadora deben dimensionarse y configurarse para ofrecer la dosis de disparo deseada. La tasa de disparo debe ser determinada mediante un diseño de sello de viruta de laboratorio con el agregado del proyecto y las condiciones del pavimento existente. CRS-2 no debe aplicarse cuando la temperatura del aire esté por debajo de 60 °F y esté disminuyendo. La emulsión a base de agua no debe exponerse a temperaturas bajo cero ni a sobrecalentamiento. La emulsión es un sistema químicamente estabilizado, por lo que se debe tener cuidado de no alterar el equilibrio químico con contaminación por productos químicos, sobreexposición al aire o condiciones mecánicas o térmicas adversas.

El betún de la refinería se trata adicionalmente mediante la introducción de aire procesado. Esto nos dará betún oxidado, también conocido como betún soplado. En este proceso, manteniendo una temperatura controlada, se sopla aire caliente con una temperatura de 200 a 300 grados Celsius a través de un tubo perforado hacia un compartimento que contiene betún, el aire se introduce bajo presión en el betún blando. Este proceso le da al betún propiedades más gomosas que su fórmula original y son simplemente betún más duro. Soplar aire a través de la mezcla bituminosa le confiere mayor viscosidad y mayor resistencia al ablandamiento (particularmente para aplicaciones en carreteras) y a procesos secundarios que involucran aditivos especialmente desarrollados o emulsificación con agua. Los grandes fabricantes de asfaltos hoy en día utilizan estos aditivos en su producción para conseguir un mayor rendimiento en el resultado final. Esta mezcla más dura tiene una menor ductilidad y susceptibilidad a la temperatura.
El betún oxidado tiene un mayor grado de suavidad y menor sensibilidad a las variaciones de temperatura. Este tipo de betún se utiliza para fabricar láminas para techos, neumáticos para automóviles y revestimientos. El asfalto oxidado se utiliza normalmente en operaciones de techado, revestimiento de tuberías, sellado inferior de pavimentos de hormigón de cemento Portland, aplicaciones hidráulicas y fabricación de pinturas. El betún soplado se utiliza ampliamente como compuesto de capa antideslizante en la industria de pilotes, para la fabricación de fieltros para tejados, para fieltros amortiguadores de sonido y sellador debajo de carros en la industria del automóvil, protección de juntas de cables eléctricos, compuesto para relleno de juntas, compuesto sellador y muchos otros.
El betún oxidado se puede envasar en una bolsa de plástico, en una bolsa artesanal y también en un tambor, y es posible entregarlo caliente en un camión cisterna a granel. El betún oxidado (betún soplado) se romperá en trozos pequeños y se calentará lentamente hasta la temperatura de aplicación de 220 ºC a 230 ºC.
Betún oxidado Simbólico es R. Por ejemplo, betún R 80/25 significa betún soplado con un grado de suavidad de 80 grados centígrados y un grado de penetración de 25. El betún oxidado se produce en varios grados, entre ellos:

• Betún Oxidado 150/5
• Betún Oxidado 115/15
• Betún Oxidado 105/35
• Betún Oxidado 95/25
• Betún Oxidado 90/40
• Betún Oxidado 90/10
• Betún Oxidado 90/15
• Betún Oxidado 85/25
• Betún Oxidado 85/40
• Betún Oxidado 85/25
• Betún Oxidado 75/25

Normalmente el betún se envasa y se exporta en bidones de acero nuevos. La capacidad del tambor de betún oscila entre 150 Kg y 200 Kg. La capacidad de envasado en bidones más utilizada por casi todos los consumidores de betún del mundo es de 180 kg.
Los bidones de 180 kg son los más utilizados por los consumidores de betún, ya que son los que más beneficios les aportan. Los importadores de betún pueden ahorrar costes utilizando bidones de 180 kg. Las áreas de ahorro están asociadas, entre otras, a los costos de producción del tambor y a los gastos relacionados con el manejo y el envío.
Los Bitubags y Jumbo Bags pueden ser una alternativa rentable a los bidones de betún. Los Bitubags pueden ser de dos tipos: 1000 kg y 300 kg.

Los Bitubags de 300kg contienen una cubierta de dos capas, que la primera se rompe y la segunda se quema y se derrite en el camión cisterna de destino (depósito)

La gran mayoría del betún se utiliza en la industria de la construcción, principalmente en aplicaciones de pavimentación y techado. El 85% de todos los betún se utiliza como aglutinante en asfalto para carreteras, pistas, estacionamientos y senderos peatonales. La grava y la roca triturada se mezclan con betún espeso, lo mantienen unido y luego se aplica a las carreteras.

Sus excelentes características de impermeabilización y comportamiento termoplástico lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones. A temperaturas elevadas (normalmente entre 100 y 2008 °C), actúa como un líquido viscoso y puede mezclarse con otros componentes y manipularse y formarse según sea necesario. Una vez enfriado, es un sólido inerte, duradero e hidrofóbico (repele el agua).

10% del betún utilizado en todo el mundo se utiliza en la industria de techados ya que sus cualidades impermeabilizantes ayudan a que los techos funcionen bien. El betún 5% se utiliza con fines de sellado y aislamiento en diversos materiales de construcción, como soporte de losetas de alfombra y pintura.

Además de estos usos principales, el betún también tiene muchos usos menores. Otros ejemplos son la insonorización, los explosivos, la protección contra el moho, el aglutinante de briquetas, el soporte de espejos, las suelas de zapatos, el revestimiento de postes de cercas y la estabilización de suelos.