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Para los artículos El bitume es una substancia compuesta de una mezcla de hidrocarburos, muy visqueuse (incluso sólido) a la temperatura ambiental y de color negro. Conocido desde la más elevada Antigüedad bajo forma natural, proviene, hoy en dia, casi exclusivamente de la destilación de los petróleos brutos.
En el lenguaje corriente, se lo confunde a menudo con el alquitrán de origen houillère, o con el asphalte cuyo no es que un componente.
Más generalmente, el bitume designa toda mezcla de hidrocarburos extraídos del petróleo por fractionnement que, bajo forma pâteuse o sólida es liquéfiable a caliente y adhiere sobre los apoyos sobre los cuales se lo aplica.
Sumario |
Historia
De laAntigüedad en la revolución industrial
Era conocido en esta época, para este uso (estanqueidad), bajo el nombre de « bitume de Judée » sobre todo de los Egipcios, Hébreux y Sumériens porque existía en el estado natural sobre los bordes de Mar Muerto (pero también de Mar Caspio). Había ya múltiples trabajos:
- Ligando;
- Productos pharmaceutiques - que sirven sobre todo en la conservación de las momias egipcias - y cosmétologiques ;
- Pero sobre todo, y este en todo el estanque mediterráneo, al calfatage de las naves.
- Es igualmente gracias al bitume de Judée que Nicéphore Niépce inventará la fotografía en Saint-Loup de Varennes 1824 [1].
1627, una carta patente autorizó su aprovechamiento comercial a Pechelbronn , en Alsacia, de una fuente que producía un aceite de piedra » réputée para sus propiedades terapéuticas. 1741 fue constituida la primera sociedad petrolera de la historia, para explotar cerca de la fuente una vena de arena bitumineux cuya se tiraba de una grasa apta a reemplazar el viejo oing » y el suif. El rey Louis XV, consciente del interés de este aprovechamiento, la confió por carta patente del 5 de agosto de 1772 a uno cierto L Guapo. Esta sociedad creará Antar 1927.
Hoy en dia
En construcción de carretera, sirve de ligando para la realización de matériaux enrobés a caliente, tales que los hormigones bitumineux o los graves bitumes. Entre igualmente en la fabricación de enduits superficiales bajo forma de émulsion o bien fluidifié por un solvant.
Tipos de bitumes
Bitume Natural
Bitume Natural de extracción de carrera
El bitume existe en el estado natural bajo forma de residuo de antiguos yacimientos de petróleo cuyos elementos los plus ligeros han sido eliminados durante el tiempo por un tipo de destilación natural. Extraídos sea a cielo abierto, los yacimientos se presentan entonces como de verdaderos lagos. El bitume puede también presentarse bajo forma de filons en sótano. El más conocido de estos bitumes naturales es el bitume de Trinidad que levanta del primer tipo de yacimiento.
La producción mundial es muy débil ya que no sobresale 200 000 t.
Los bitumes naturales no son mucho utilizados que como ajouts para ciertas utilizaciones particulares, a tenor de sus características específicos (aptitud a ser colorés, efecto stabilisateur para los asphaltes fluidos...).
El bitume de Trinidad depurado es extraído por raffinage, contiene una parte minérale, su masa volumique es vecina de 1,40 g/cm3, la penetración a 25 °C es comprendida entre 1 1/10 mm y 4 1/10 mm, y la temperatura bille-anillo superior a 90 °C. (El bitume « soluble » tiene una penetración estándar de 3 a 12 1/10 mm y una temperatura bille-anillo comprendido entre 68 y 78 °C).
Pólvora de Trinidad 50/50
Es una mezcla compuesta de 50 % de bitume de Trinidad depurado y de 50 % de filler calcaire.
Gilsonite® :
La Gilsonite es un hidrocarburo natural, que se presenta bajo forma de 0/2. La masa volumique es de 1,05 g/cm3, la penetración estándar es vecina de 0 (1/10 mm) y la temperatura bille-anillo superior a 150°C. La dosificación va de algunas para-cien a 10 % de los granulats secos.
Bitume Bruto derivado del petróleo
Los brutos a bitume son brutos pesados que vienen de Venezuela (Boscan, Bachaquero, Lagunillas y Tia Juana) o del Mediano Oriente (Safaniya (o Árabe pesado) y Kuwait).
Estos bitumes comprenden los bitumes puros normalizados (norma NF 12591) y las bitumes especiales divididos bitumes de grade « duro » (NF 13924) y bitumes a susceptibilidad mejorada.
Bitume fluidifié
Un bitume fluidifié, o cut back, es un bitume cuyo se ha reducido la viscosité añadiéndole un diluant bastante volatil (del petróleo o del kérosène por ejemplo).
Bitume fluxé
Un bitume fluxé es un bitume cuyo la viscosité ha sido reducida por la ajout de un aceite de fluxage.
Fabricación del bitume puro
Los bitumes puros son fabricados industriellement a marchar de petróleos brutos de donde se extrae, al previo, las fracciones más ligeras. De la parte restante, constituida por aceites visqueuses, se separa un bitume de la dureza deseada. Ciertas variedades son preparadas a marchar de una materia de cargo craquée, otros son obtenidas por oxidación (soufflage).
Consumo de bitume
Aproximadamente 90 % del bitume producido en el mundo es utilizado para la construcción de carretera. Los consumos de bitume son pues ampliamente proporcionales a la importancia de las coberturas de carretera, a su desarrollo y a la calidad de su entrevista. América del Norte, con su inmensa cobertura, viene ampliamente en cabeza, seguida de Europa, donde el crecimiento de los intercambios comerciales entrena una fuerte demanda desarrolladora de las infraestructuras de carretera. En Asia, el bond en antes de la economía china dope la demanda desde varios años.
En Europa, los países los plus gordos consumidores son Francia, Alemania, Italia y España. Alemania es el país que consume el plus de liants modificados. El cuadro aquí-debajo presenta el consumo de bitume a uso de carretera en 2006 [2].
| País | Tonnage 2006 (Mt) | % De bitume modificado | Tonnage De émulsion |
|---|---|---|---|
| Francia | 3 | <10 | 1 |
| Alemania | 2,41 | 23 | |
| Italia | 1,9 | 11 | 0,081 |
| España | 1,6 | 12,9 | 0,345 |
| Turquía | 1,56 | 2,2 | 0,015 |
| Reino Unido | 1,5 | 7 | 0,5 |
| Polonia | 1,45 | 15 | 0,078 |
| Austria | 0,55 | 50 | 0,1 |
| Suecia | 0,5 | 2 | 0,05 |
| Portugal | 0,46 | 4 | |
| República Checa | 0,45 | 19 | 0,02 |
| Grecia | 0,4 | 5 | 0,015 |
| Países Bajos | 0,37 | 7 | 0,02 |
| Finlandia | 0,29 | 1 | 0,01 |
| Noruega | 0,29 | 0,003 | |
| Irlanda | 0,27 | 10,2 | 0,02 |
| Suiza | 0,27 | 10 | |
| Hungría | 0,23 | 32,3 | 0,004 |
| Bélgica | 0,22 | 20 | |
| Croacia | 0,2 | 0 | 0,012 |
| Dinamarca | 0,17 | 5 | 0,02 |
| Eslovaquia | 0,12 | 12 | |
| Estonia | 0,08 | 0,002 | |
| Luxemburgo | 0,04 | ||
| Islandia | 0,03 |
Estructura physico-químico
Los bitumes están mezclas de hidrocarburos tiene pesos moléculaire elevado que puede pertenecer en los tres grupos siguientes :
El grupo oléfinique es encontrado en ciertos bitumes craqués.
La utilización, como solvant selectivo, de un hidrocarburo ligero gran exceso, permite fraccionar un bitume en dos partes [3].
- La parte dissoute — las maltènes — tiene el aspecto de un aceite visqueuse de color oscurecido ;
- La fracción precipitada — las asphaltènes — es constituida por cuerpos de pesos moléculaire muy elevado que se presenta bajo la forma de una substancia sólida y noirâtre.
No hay de discontinuidad entre maltènes y asphaltènes, el fractionnement obtenido dependiente del solvant empleado. Se tiene mucho tiempo utilizado el éther de petróleo, ahora reemplaza porel heptane normal.
Se constata que los maltènes se comportan como un fluido perfectamente visqueux (fluido newtonien). La presencia de las asphaltènes confiere a las bitumes de las propiedades características delestado colloïdal.
Los asphaltènes tienen tendencia a absorber la fracción aromatique la más pesada de las maltènes y forman así de las corpuscules complejas — las micelles — que están en suspensión en una fase continua formada por las maltènes de bajos pesos moléculaire.
Si los maltènes contienen suficientemente de aromatiques para que las fuerzas de absorción de las asphaltènes sean saturadas, las micelles son completamente móviles en medio de la fase dispersante : son peptisées. La solución colloïdale es entonces en el estado de "suelo"..
Se no hay suficientemente de aromatiques, los micelles se atraen mutuamente, devienen menos móviles y forman una cobertura en medio de la fase intermicellaire. Esta estructura, que confiere al bitume de las propiedades élastiques, es designada bajo el nombre de "gel ".
Soufflage De los bitumes
El bitume se presenta como un sistema colloïdal. Pero se hay suficientemente moléculas aromatiques en la parte maltènes, las asphaltènes pueden entonces ser floculés. Este sistema puede ser considerado como un gel" que confiere al bitume sus propiedades élastiques. Es particular el caso de los bitumes dichos "soufflés" o "oxydés" .
El bitume salido tal qué de las unidades de raffinage es demasiado mou para ser utilizado para las revêtements de carretera. También para devolverlo más duro, se procede a su soufflage. El procedido es ni más ni menos una déshydrogénation parcial y una polymérisation del bitume con el oxígeno del aire.
En efecto, que hace pasar el aire a través del bitume bajo elevada temperatura (240 a 260 °C), hay déshydrogénation parcial y el oxígeno contenido en el aire soplado forma de los puentes oxígeno con los canales hydrocarbonées y se forma coberturas tridimensionnels por polymérisation. La reacción es más o menos exothermique y la temperatura en la torre de soufflage no sobresale nunca 300°C bajo pena de aparición del fenómeno de "craquage". La dureza del bitume obtenida puede ser controlada por el tiempo de pasaje del aire, porque más hay puentes oxígeno más duro es el bitume.
Así es como se obtiene de los bitumes más o menos duros según las necesidades del mercado. La dureza del bitume es definida por su pénétrabilité (1) mínima y máxima. Más los valores de pénétrabilité son pequeñas, más duro es el bitume.
Clasificación de las bitumes
Los bitumes son classifiés según una prueba de calificación. Los bitumes puros y los bitumes de carretera duros son clasificados en la ayuda de la prueba de pénétrabilité a la aguja, las bitumes industriales duros y los bitumes oxydés con la prueba de Punto de ramollissement bille y anillo, los bitumes fluidifiés y los bitumes fluxés según su pseudoviscosité medida al viscosimètre.
Las propiedades de utilización son variables según los países. En Europa, la clasificación es la siguiente[4] :
| Tipo de bitume | Norma | Naturaleza de la prueba de calificación | nb | Clases |
|---|---|---|---|---|
| Bitumes Puros | NF 12591[5] | Pénétrabilité a la aguja a 25 °C | 9 | 20-30 ; 30-45 ; 35-50 ; 40-60 ; 50-70 ; 70-100 ; 100-150 ; 160-220 ; 250-330 |
| Pénétrabilité a la aguja a 15 °C[6] | 4 | 250/330 ; 330/430 ; 500/650 ; 650/900 | ||
| Viscosité cinématique a 60 °C[7] | 4 | V1500 ; V3000 ; V6000 ; V12000 | ||
| Bitumes De carretera duros | NF 13924[8] | Pénétrabilité a la aguja a 25 °C | 2 | 10/20 ; 15/25. |
| Bitumes Industriales duros | NF 13305[8] | Punto de ramollissement bille y anillo | 5 | H80/90 ; H85/95 ; H90/100 ; H100/110 ; H155/165. |
| Bitumes oxydés | NF 13304[8] | Punto de ramollissement bille y anillo | 8 | 85/25 ; 85/40 ; 95/25 ; 95/35 ; 100/40 ; 105/35 ; 110/30 ; 115/15. |
| Bitumes fluidifiés | XP T 65-002[8] | Pseudo-viscosité a 25 °C | 5 | 0–1 ; 10–15 ; 150–250 ; 400–600 ; 800–1 400. |
| Bitumes fluxés | XP T 65-003[8] | Pseudo-viscosité a 25 °C | 6 | 0–1 ; 10–15 ; 150–250 ; 400–800 ; 800–1 600 ; 1 600–3 200. |
| Bitumes Modificados | NF 14023[9] | Pénétrabilité a la aguja a 25 °C | 10 | 10-40 ; 25-55 ; 45-80 ; 40-100 ; 65-105 ; 75-130 ; 90-150 ; 120-200 ; 200-300. |
Propiedades
Las calidades físicas y químicas del bitume han hecho un matériau de toda primera importancia.
Posee un grande poder agglomérant porque adhiere en la mayoría de las matériaux usuels : piedra, hormigón, bosque, metal, vaso.
Es un excelente aislante térmico y diélectrique.
Es ligero, ductile y flexible. Del punto de vista mécanique, se comporta como un matériau plástico o élastique.
Es insoluble en el agua, pero se puede obtener de las soluciones en de numerosos solvants orgánicos. Es prácticamente inerte vivo-a-vi mayoría de las agentes químicas usuels.
Sus propiedades poco corrientes y la complejidad de su composición han conducido primeramente a introducir pruebas empíricas destinados a fichar las diferentes variedades obtenidas, pero la importancia y la multiplicidad de las aplicaciones que son hechas han traído luego productores y usuarios a estudiarlo más completamente.
Los medios modernos de investigación han permitido analizar la influencia de la composición sobre las propiedades físicas y de orientarse así versos de las calidades que responden mejor a las necesidades de los usuarios. El estudio de las propiedades viscoélastiques ha permitido comprender el significado de pruebas empíricas utilizadas hasta entonces y de conectarlas a nociones fundamentales. Ha permitido igualmente el cálculo del comportamiento mécanique de los bitumes de la misma manera que aquel de los otros matériaux de construcción, tales que el hormigón o los metales.
Utilización
Se utiliza prácticamente los bitumes así preparados bajo tres formas diferentes :
- Tales qué ;
- Bajo forma de cut-backs : bitumes fluidifiés por adición de solvants volatiles ;
- Bajo forma de émulsion aqueuse o émulsion de bitume.
La combinación de estos diversos procedidos permite obtener una gama muy extendida de productos que pueden responder a las exigencias variadas de utilizaciones muy diferentes.
Mezclado con elementos finos (como la arena), es utilizado como producto de estanqueidad en el edificio o el ingenio civil.
Los característicos físicos de los bitumes son descritas generalmente por varios parámetros cuya temperatura de ramollissement (el método bille-anillo" o el método Kraemer-Sarnow) y la dureza (método de la Penetración).
Todos los bitumes son totalmente disuelvo por el sulfure de carbono.
El bitume es transporté en mar sobre los bitumiers.
Investigación y Desarrollo
2007, la sociedad Arkema ha presentado un aditivo[réf. Necesario], que, mezclado al bitume, permite disminuir de aproximadamente 50°C la temperatura a la cual el bitume es fluido, mejorando así las condiciones de manipulación del personal. Su principal ventaja reside así en la economía de energía y la reducción de las emisiones de gases nocivos (principalmente el monoxyde de carbono, con economías que pueden alcanzar los 50 % por informe a una instalación que utiliza del bitume clásico. Según Arkema, la utilización de este aditivo sobre el conjunto de las infraestructuras del territorio europeo (estimado a 350 millones de toneladas de bitume por año) permitiría una economía de 700.000 toneladas de fioul cada año, lo que representa el consumo anual chauffage de una ciudad de 2,5 millones de habitantes (ejemplo de París). A efectos ambiental, esto sería una abstención de emisiones de 1,8 millones de toneladas de dióxido de carbono en la atmósfera.
Toxicidad, salud ambiental
Cierto componente del bitume, y sobre todo del bitume fresco y caliente (alquitranes, HAP) son réputés tóxicos y podrían afectar la salud de los obreros de obras o el medio ambiente cercano. Los extraídos de bitume» son clasificados 2B por el Circ (cancérogènes «posibles»). En Francia, el Afsset ha anunciado un estudio de los riesgos relacionados al uso de los bitumes sobre la salud. Este anuncio se ha hecho poco después de un proceso que opone una sociedad de trabajos públicos y la familia de un obrero muerto de un cáncer de la piel [10]. El estudio se basará en un censo completo de los datos científicos existentes», y la evaluación de los riesgos en el marco de una valoración transdisciplinaire «transparente e independiente». El INRS recomienda en las trabajadoras exposiciones :
- « El puerto de ropa de amparo (combinaciones, guantes, y en ciertos casos máscara y lunettes) » [10];
- « La aplicación de medidas de higiene elemental : disponer de ropa propia, lavarse las manos regularmente, tomar una ducha inmediatamente después del trabajo »[10].
Notas y referencias
- ↑ cf [1]
- ↑ Fuente : Dadas de European Asphalt Pavement Asociación(EAPA)
- ↑ cf "The properties of Asphaltic Bitumen, J.Pfeiffer, Elsevier"
- ↑ Las fechas de las referencias normativas son aquellas de adopción de la norma europea en Francia
- ↑ Norma NF 12591 - Bitumes y liants bitumineux - Especificaciones de las bitumes de carretera - Diciembre 1999
- ↑ Contra los bitumes testado a la prueba de pénétrabilité a la aguja a 25°C, los hitos de cada clase de las bitumes mous testados a la pénétrabilité a la aguja a 15 °C, no corresponden en las profundidades mini y maxi de enfoncement de la aguja. Las correspondencias son las siguientes : 250/330 : 70-130 ; 330/430 : 90-170 ; 500/650 : 140-260 ; 650/900 : 180-360
- ↑ Las clases son representadas por la viscosité mediana de cada intervalo de viscosité. Los hitos de viscosité para cada clase son así las siguientes (expresadas mm2/s) : V1500 : 1000-2000 ; : V3000 : 2000-4000 ; V6000 : 4000-8000 ; V12000 : 8000-16000
- e Norma FD T 65-000 - Liants hydrocarbonés - Clasificación - Diciembre 2003
- ↑ Norma NF 14023 - Bitumes y liants bitumineux - Marco de especificaciones de las bitumes modificados por de los polymères - marzos 2006
- c Los trabajadores del bitume serán protegidos mejor (Futura ciencia)
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