Ponente: Dr. Fernando Manuel Moreno Navarro
Institución: Laboratorio de Ingeniería de la Construcción (LabIC), Universidad de Granada (España)
Evento: interCILA 2026
1. Introducción: La Durabilidad como Pilar Real de la Sostenibilidad
En el ámbito de la ingeniería de carreteras, la búsqueda de la sostenibilidad suele asociarse al reciclaje, el uso de mezclas a baja temperatura o la valorización de residuos. Sin embargo, el Dr. Fernando Manuel Moreno Navarro enfatiza que el primer paso para lograr una infraestructura verdaderamente sostenible es maximizar su vida útil y durabilidad.
Frente a la solución tradicional de incrementar el grosor de las capas de pavimento —lo que implica un mayor consumo de materias primas, costos más elevados y mayor huella de carbono—, la alternativa eficiente consiste en mejorar sustancialmente la calidad del ligante bituminoso.
2. Betunes Altamente Modificados (HiMA): Retos y Oportunidades
Los betunes altamente modificados (HiMA, por sus siglas en inglés) incorporan cargas de polímero entre el 7% y el 9% en peso (aproximadamente el doble que los betunes modificados convencionales). Esto permite la formación de una red continua interconectada de polímero en la matriz bituminosa, otorgando al material:
- Baja susceptibilidad térmica.
- Alta tenacidad y resistencia a la fisuración por fatiga.
- Elevada resistencia a las deformaciones plásticas (ahuellamiento).
El desafío de la estabilidad al almacenamiento
Dado el desequilibrio termodinámico y la diferencia de densidades entre la fase polimérica y el betún base a altas temperaturas, existe un riesgo constante de separación de fases. La investigación evaluó el efecto del contenido de azufre, agentes reticulantes, tiempos de digestión y el uso de ácido polifosfórico (PPA) para estabilizar la red sin comprometer la resistencia a bajas temperaturas ni fragilizar el ligante.
3. Metodología y El Protocolo STAiL
El estudio evaluó la formulación a escala de laboratorio (1 litro) y la escalabilidad industrial (10 litros en planta). Para caracterizar cuantitativamente los HiMA de forma unísona, el LabIC de la Universidad de Granada desarrolló el Protocolo STAiL, basado en modificaciones al ensayo de Recuperación Elástica Tras Deformación por Fluencia Repetida (Multiple Stress Creep Recovery – MSCR):
- Temperaturas de ensayo: Ajustadas a 45 °C y 70 °C.
- Ciclos de carga extendidos: Aplicación de tensiones de $3.2\text{ kPa}$ durante $1\text{ s}$ con $9\text{ s}$ de descanso, evaluando los últimos 15 ciclos para estabilizar la respuesta reológica.
- Concepto de «Ductilidad Activa»: En lugar de medir solo la deformación total alcanzada antes del fallo, el protocolo diferencia entre la deformación no recuperable y la capacidad del ligante para recuperar microdeformaciones ciclo a ciclo. Un material con alta ductilidad activa puede soportar millones de repeticiones de carga adicionales en campo.
- Índices de Desempeño ($LBI\text{ Index}$ y $TDE$): Permiten cuantificar numéricamente la susceptibilidad de los ligantes al tráfico repetido y la susceptibilidad térmica a los cambios de temperatura operacional.
4. Resultados Principales y Conclusiones
- Estabilidad al almacenamiento: Aumentar el contenido de polímero o la escala de producción exige un control estricto de los tiempos de digestión y la adición de agentes reticulantes. El uso de ácido polifosfórico (PPA) demostró ser un excelente aliado para mantener la estabilidad de la red polimérica a altas temperaturas sin fragilizar la respuesta del betún a bajas temperaturas ($-18\text{ °C}$).
- Trabajabilidad: La viscosidad rotacional a temperaturas de aplicación ($180\text{–}190\text{ °C}$) se incrementa sensiblemente con la carga de polímero, lo que exige optimizar las energías y temperaturas de mezclado en planta.
- Comportamiento mecánico: Los ligantes HiMA demostraron un incremento exponencial en su ductilidad activa frente a los betunes convencionales y modificados simples, reduciendo las deformaciones plásticas a valores cercanos a cero y maximizando la respuesta elástica.
Conclusión
La investigación confirma que los ligantes altamente modificados son una solución técnicamente viable y económicamente competitiva cuando se optimiza su formulación y estabilidad. Al permitir la construcción de capas de rodadura e intermedias más delgadas pero infinitamente más duraderas, se logra un balance óptimo entre eficiencia estructural, economía de recursos y sostenibilidad ambiental.