BR112018009727B1

BR112018009727B1 - Emulsão de asfalto modificada por polímero, composição de pavimentação de microrrevestimento, artigo, e, método para aplicar emulsão de asfalto modificada por polímero a uma superfície pavimentada

Info

Publication number: BR112018009727B1
Application number: BR112018009727-6A
Authority: BR
Inventors: James M. Hemsley, Jr.; Walter S. Jordan, Iii; Codrin Daranga
Original assignee: Ergon Asphalt & Emulsions, Inc
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2022-08-30
Also published as: AU2016353233A1; CN108463510A; CA3005330A1; BR112018009727A2; AU2016353233B2; BR112018009727A8; US11781019B2; EP3374434A1; MX2018005995A; US20210054210A1; WO2017083614A1; CA3005330C

Abstract

EMULSÃO DE ASFALTO MODIFICADA POR POLÍMERO, COMPOSIÇÃO DE PAVIMENTAÇÃO DE MICRORREVESTIMENTO, ARTIGO, E, MÉTODO. Uma emulsão modificada por polímero usada para aplicações de pavimentação de microrrevestimento que resulta em uma composição de pavimentação durável. O resíduo da emulsão apresenta uma resistência a trincamento e uma redução global no trincamento reflexivo.

Description

Campo Técnico

[001] Esta invenção refere-se a emulsões de asfalto modificadas para tratamentos de superfície de estrada.

Fundamentos

[002] Concreto de asfalto, também conhecido como pavimento de asfalto, é um material compósito que inclui agregado mineral e um aglutinante de asfalto (betume) o qual endurece para formar uma superfície robusta. Pavimento de asfalto se deteriora ao longo do tempo por oxidação de aglutinante de asfalto, cargas pesadas e condições climáticas variadas. Um método para restaurar ou reparar pavimento de asfalto deteriorado é remover e substituir o pavimento existente com pavimento recém-preparado ou reciclado. Remoção e substituição, no entanto, são onerosas e geram muito desperdício.

Sumário da Invenção

[003] Em vez de remover e substituir pavimento deteriorado, é preferível restaurar o pavimento usando um tratamento de superfície. Em um aspecto, esta descrição é direcionada a uma emulsão de asfalto modificada por polímero compreendendo: uma fase de asfalto compreendendo um asfalto e um polímero; e uma fase aquosa compreendendo água, e um agente emulsificante, em que um resíduo recuperado da emulsão tem um valor de penetração de 110-160 unidades de acordo com ASTM D5 e apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais que 50 ciclos até a falha. Em certas formas de realização, o resíduo da emulsão apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais que 100 ciclos até a falha.

[004] Em um outro aspecto, a emulsão de asfalto modificada por polímero é combinada com agregado para formar uma composição de pavimentação de microrrevestimento. A composição de pavimentação de microrrevestimento é então aplicada por equipamento de pavimentação convencional como um tratamento de preservação para pavimento deteriorado. A superfície resultante formada pelo resíduo enchido com agregado provê durabilidade intensificada em relação a composições de microrrevestimento convencionais como demonstrado pelo Teste de Recobrimento. Por exemplo, o resíduo resultante apresenta uma resistência substancialmente mais elevada a trincamento do que a formulação de microrrevestimento convencional. A composição desta descrição reduz trincamento reflexivo que se tornou prevalente em composições de microrrevestimento padrão.

[005] As emulsões de asfalto modificadas por polímero descritas são adequadas para manutenção de estrada para a preservação de pavimento deteriorado, estendendo deste modo a vida útil e o serviço do pavimento.

Descrição dos Desenhos

[006] A Fig. 1 é um gráfico que demonstra os resultados do Teste de Recobrimento para formas de realização desta descrição.

[007] A Fig. 2 é um gráfico que representa os resultados do Teste de Recobrimento e o impacto do teor de emulsão.

Descrição detalhada

[008] O termo “cerca de” refere-se a uma faixa de números que é considerada equivalente ao valor recitado (por exemplo, tendo a mesma função ou resultado). Em muitos casos, o termo “cerca de” pode incluir números que são arredondados para o algarismo significativo mais próximo.

[009] O termo “deteriorado” refere-se a pavimento de asfalto trincado, envelhecido, oxidado ou deformado, por exemplo deformado inclui pavimento de asfalto identificado por Miller, John S., e William Y. Bellinger. Distress identification manual for the long-term pavement performance program (“Manual de identificação de deformação para o programa de desempenho de asfalto de longa duração”). No FHWA-HRT-13-092. 2014.

[0010] O termo “agentes emulsificantes” refere-se a tensoativos (incluindo tensoativos biodegradáveis) e a agentes estabilizantes. Agentes emulsificantes mantêm o material de asfalto em uma suspensão estável e controlam o tempo de quebra da emulsão, onde o tempo de quebra é o tempo requerido para os materiais de asfalto emulsificados se separarem da fase aquosa permitindo evaporação de água e formação de um revestimento curado ou endurecido.

[0011] O termo “polímero” inclui, independentemente, homopolímeros, copolímeros, terpolímeros, copolímeros em bloco, copolímeros segmentados, copolímeros enxertados, e qualquer mistura ou combinação dos mesmos.

[0012] O termo “trincamento reflexivo” significa trincas ou juntas em uma camada de subsuperfície que resultam em trincas similares em uma camada de recobrimento.

[0013] Faixas numéricas expressas usando pontos de extremidade incluem todos os números subsumidos dentro dessa faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1; 1,5; 2; 2,75; 3; 3,80; 4 e 5).

[0014] Todas as porcentagens são porcentagens em peso.

[0015] São descritas emulsões de asfalto que quando combinadas com agregado tornam-se adequadas para aplicações de revestimento de pasta fluida, e em particular aplicações de microrrevestimento, para a preservação de pavimento. Várias formas de realização desta descrição são bem adequadas para uso como um enchedor de trinca e para prevenção de trincamento reflexivo. Formas de realização desta descrição são mais resistentes a trinca do que emulsões de microrrevestimento convencionais, como demonstrado por um aumento significante em ciclos até a falha no Teste de Recobrimento. Os tratamentos de revestimento de pasta fluida possibilitam o uso de uma ampla variedade de asfaltos para restaurar e rejuvenescer pavimento de estrada deteriorado.

[0016] A emulsão descrita é uma mistura de componentes que interagem uns com os outros. Como uma consequência, a concentração de um componente pode ser aumentada dentro de certos limites se a concentração de outro é correspondentemente diminuída, sem alterar significantemente as propriedades da composição resultante. A emulsão descrita, quando combinada com um agregado pode ser aplicada a uma base existente ou substrato de um pavimento. Em certas formas de realização, a emulsão descrita inclui uma fase de asfalto a qual inclui asfalto e um polímero, e uma fase aquosa, a qual inclui um agente emulsificante em água. A emulsão descrita desejavelmente inclui teor de asfalto substancial. Por exemplo, a concentração de asfalto da fase de asfalto pode ser cerca de 90% a cerca de 97% em peso, e em algumas formas de realização cerca de 92% a cerca de 96% em peso da fase de asfalto ou 15% a 75%, ou até mesmo 50% a 70% do peso total da emulsão.

[0017] Em uma forma de realização alternativa, o polímero pode ser aplicado como uma dispersão e combinado com a fase aquosa em oposição a um polímero sólido aplicado à fase de asfalto. Alternativamente, uma combinação de polímeros em cada fase pode ser empregada. Aqueles versados na técnica com conhecimento desta descrição são capazes de selecionar um polímero específico ou polímeros e a fase de dispensação adequada a fim de alcançar resultados de durabilidade desejados para atender os requerimentos de preservação do pavimento pretendido. O teor de asfalto é similar a qualquer abordagem incorporando polímeros.

[0018] O teste de penetração sob ASTM D5 provê um mecanismo para medir a consistência e dureza do asfalto ou o resíduo do asfalto após quebra de emulsão. A distância que a agulha penetra em unidades de mm/10 medidas é o valor de penetração. Asfalto macio tem um elevado valor de penetração, e o inverso é verdadeiro para asfalto duro. Para fins desta descrição, o resíduo para testagem de penetração pode ser obtido por ASTM D 6997, por AASHTO PP-72 (Método A ou B), ou qualquer outro método adequado para a recuperação de resíduo de uma emulsão de asfalto.

[0019] O Teste de Recobrimento é um método de teste que determina a susceptibilidade de asfalto a fatiga ou trincamento reflexivo. O teste é um teste normalizado designado pelo Departamento de Transporte do Texas sob o código de referência TEX-248-F. Para fins desta descrição, o termo Teste de Recobrimento refere-se a TEX-248-F e seu adendo para microrrevestimento flexível, datado de 16 de novembro de 2012. O Método de Teste, TEX-248-F, e seu adendo de 16 de novembro de 2012 são aqui incorporados por referência em sua integridade. As amostras de teste são em geral espécimes de resíduo resultantes da combinação de uma emulsão com agregado. Os resultados do teste relatam ciclos até a falha com falha sendo definida como uma redução de 90% ou superior no valor de carga inicial.

[0020] Vários graus de asfalto podem ser usados na composição de emulsão de asfalto descrita dependendo das temperaturas de pavimento esperadas. Os graus de composição de asfalto usados na emulsão podem ser definidos pelos valores de Grau de Desempenho (PG) das normas do Programa Estratégico de Pesquisa de Rodovias (Strategic Highway Research Program, SHRP) ou da Associação Americana de Funcionários de Rodovias Estaduais e Transporte (American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO) M320. Formas de realização contempladas dentro do escopo desta descrição em geral dependem dos valores de penetração de acordo com ASTM D5 que resultou em um resíduo recuperado da emulsão tendo um valor de penetração de cerca de 110 unidades a cerca de 160 unidades. Os graus de composição de asfalto usados para formar as emulsões podem por exemplo incluir valores de penetração de cerca de 100 unidades a cerca de 250 unidades alcançando os valores de penetração desejados para o resíduo correspondente. A faixa exemplificada de valores de penetração é em geral reconhecida como graus de asfalto “mais macios” por aqueles versados na técnica. A utilização inicial dos graus de asfalto mais macios resulta em resíduo tendo a durabilidade e resultados de Teste de Recobrimento desejados. Exemplos adequados de graus de composição de asfalto incluem PG-52, PG58-28, PG52-28, PG52-34, AC 5, AC 10, AC 15, AC 0, 150 pen, 120 pen, 120-150 pen, ou 150-200 pen. Aqueles versados na técnica com conhecimento desta descrição são capazes de selecionar um grau de asfalto de desempenho específico para alcançar o valor de penetração desejado do resíduo para aplicações de revestimento de pasta fluida.

[0021] Os asfaltos usados podem ser, por exemplo, asfaltos oxidados ou soprados, asfaltos não oxidados e mesclas dos mesmos. Em outros aspectos, o asfalto inclui, mas não está limitado a, asfalto produzido a partir de destilação atmosférica, destilação a vácuo, extração de solvente, ar, ou combinações desses métodos. Ainda outros asfaltos podem incluir asfaltos de ocorrência natural tais como gilsonita, asfaltitas, e semelhantes.

[0022] A sopragem de asfalto, também referida como oxidação ou retificação com ar, pode ser usada para produzir asfalto oxidado ou soprado de consistência desejada a partir de um asfalto mais macio que o produto de asfalto final resultante do processo de sopragem. O resultado desejado do processo de sopragem é um aumento no ponto de amolecimento e uma redução nos valores de penetração em relação àqueles do asfalto de base inicial. Tipicamente, o processo de sopragem inclui aquecer o asfalto de base, em geral a uma temperatura de 232,2°C (450 °F) a 260°C (500 °F), e soprar ar no asfalto quente por um período de tempo requerido para conferir as propriedades desejadas. O processo de sopragem é um processo dependente da temperatura e do tempo com uma relação inversa de temperatura e tempo. Assim, a temperaturas mais elevadas o tempo de sopragem é em geral menor que o tempo requerido para alcançar as mesmas propriedades em temperatura mais baixa. A superfície de troca ou superfície de contato entre o asfalto quente e o ar forçado dentro dele em geral também é um fator na determinação da duração do processo de sopragem e a quantidade de ar requerida.

[0023] Em algumas formas de realização, a fase de asfalto incorpora um polímero como um modificador para intensificar características físicas específicas do resíduo resultante. Polímeros exemplares incluem aqueles que assistem no provimento de propriedades desejadas para o resíduo de emulsão de asfalto, por exemplo, provendo uma camada de absorção de tração que adere fortemente ao pavimento subjacente, provendo uma superfície não pegajosa, ou provendo um polímero com uma natureza não intumescente. Os polímeros podem por exemplo ser cerca de 4% a 8% em peso da fase de asfalto ou cerca de 1% a cerca de 15 % em peso total da emulsão.

[0024] Polímeros adequados incluem qualquer elastômero ou plastômero adequado para aplicações de asfalto. Exemplos não limitantes de tais polímeros incluem borracha de estireno-butadieno, borracha de estireno- butadieno-estireno, policloropreno, plastômeros de estireno butadieno, poliuretanos, olefinas termoplásticas, ou poliamidas termoplásticas.

[0025] Em uma forma de realização alternativa, o polímero pode ser incorporado na fase aquosa da emulsão. Em tais aplicações, os polímeros são providos como uma dispersão. Exemplos não limitantes incluem polímeros derivados de poliolefinas tais como acetato de vinila, cloreto de vinila, cloreto de vinilideno, estireno, estireno substituído, butadieno, poliésteres insaturados, etileno e semelhantes. Em algumas formas de realização, o polímero é derivado de monômeros de acrilato e misturas dos mesmos e polimerizados com estireno ou etileno. Em ainda outras formas de realização, o polímero é derivado de acrilato de butila e copolimerizados com estireno ou etileno. Em ainda outras formas de realização, o polímero é uma acrilonitrila butadieno.

[0026] Os agentes emulsificantes contemplados por esta descrição mantêm o material de asfalto em uma suspensão estável e controlam o tempo de quebra da emulsão. Há tipicamente quatro categorias de agentes emulsificantes, a saber catiônicos, aniônicos, anfotéricos e não iônicos. Dependendo do tipo de agente emulsificante usado, um ácido ou uma base pode ser necessário para ativar o agente emulsificante.

[0027] Quando agentes emulsificantes catiônicos são usados, ácido pode ser adicionado para ajustar o pH da emulsão para entre 1,0 e 7,0. Ácidos adequados incluem ácidos inorgânicos, por exemplo ácido clorídrico e ácido fosfórico. O ácido promove uma carga positiva no agente emulsificante. Uma subcategoria de agentes emulsificantes catiônicos, conhecidos como sais de amônio quaternários, não requerem ativação ácida porque a carga é acumulada dentro do agente emulsificante. Agentes emulsificantes catiônicos exemplares incluem poliaminas, aminas graxas, amido-aminas graxas, aminas etoxiladas, aminas propoxiladas, diaminas, imidazolinas, sais de amônio quaternários, e misturas dos mesmos.

[0028] Quando agentes emulsificantes aniônicos são usados, uma base pode ser adicionada para ajustar o pH da emulsão para entre 7,0 e 12,0. Bases adequadas incluem bases inorgânicas, por exemplo hidróxido de sódio e hidróxido de potássio. A base promove uma carga negativa no agente emulsificante. Agentes emulsificantes aniônicos exemplares incluem metais alcalinos ou sais de amônio de ácidos graxos, polialcoxicarboxilatos de metais alcalinos, N-acilsarcosinatos de metais alcalinos, hidrocarbilsulfonatos de metais alcalinos, por exemplo, alquilsulfonatos de sódio, arilsulfonatos de sódio, alquilarilsulfonatos de sódio, alquilarenosulfonatos de sódio, lignosulfonatos de sódio, dialquilsulfosuccinatos de sódio e alquil sulfatos de sódio, ácidos carboxílicos e sulfônicos de cadeia longa, seus sais e misturas dos mesmos.

[0029] Quando agentes emulsificantes anfotéricos são usados ambas a funcionalidade química catiônica e aniônica são acumuladas na mesma molécula. Portanto, qualquer funcionalidade pode ser ativada; a porção catiônica pode ser ativada por ácido ou a porção aniônica pode ser ativada por base. Agentes emulsificantes anfotéricos exemplares incluem betaínas e derivados de imidazolínio anfotéricos.

[0030] Quando agentes emulsificantes não iônicos são usados, pode não ser necessário ativar o agente emulsificante nem com ácido nem base. Agentes emulsificantes não iônicos exemplares incluem compostos etoxilados e ésteres, por exemplo álcoois graxos etoxilados, ácidos graxos etoxilados, ésteres de sorbitano, ésteres de sorbitano etoxilados, alquilfenóis etoxilados, amidas graxas etoxiladas, ésteres de ácido graxo de glicerina, álcoois, alquil fenóis, e misturas dos mesmos.

[0031] A quantidade de agente emulsificante deve ser preferivelmente suficiente para manter uma emulsão estável. A concentração pode variar com base no tipo de agentes emulsificantes usados e outros componentes da emulsão mas é em geral de mais que 0 a cerca de 5% em peso da emulsão.

[0032] A emulsão pode conter outros aditivos para ajustar as propriedades de emulsão em relação ao uso, método de aplicação, e condições de armazenamento planejados. Exemplos não limitantes de aditivos incluem agentes estabilizantes, promotores de adesão, biocidas, agentes anticongelamento, aditivos de controle de quebra, agentes peptizantes, aditivos de asfalto, promotores de cura, ajustadores de pH, modificadores de viscosidade, aditivos de controle de pegajosidade, pigmentos, aditivos de resistência a UV, agentes tensoativos, ou combinações dos mesmos.

[0033] A porcentagem em peso da fase de asfalto da emulsão pode por exemplo representar de cerca de 15% a cerca de 75% do peso de emulsão total. A fase aquosa da emulsão correspondente pode por exemplo representar de cerca de 70% a cerca de 30% do peso de emulsão total. Os agentes emulsificantes ou outros aditivos podem representar de cerca de 0,0001% a cerca de 20,0% do peso de emulsão total, e preferivelmente de cerca de 0,01% a cerca de 3,0% do peso de emulsão total.

[0034] As emulsões de asfalto descritas podem ser preparadas misturando-se, sem nenhuma ordem específica, o agente emulsificante, água e em algumas formas de realização o polímero, e ajustando o pH da solução de agente emulsificante resultante dependendo do tipo de agente emulsificante. A solução de agente emulsificante pode por exemplo ser aquecida de uma temperatura ligeiramente acima da ambiente a até cerca de 70°C. Separadamente, a mescla de asfalto e polímero pode por exemplo ser aquecida a 130°C a 160°C, dependendo da viscosidade do asfalto e polímero usados. A emulsão pode ser formada em pressão ambiente ou sob pressão com resfriamento subsequente a abaixo de 100°C (212°F) antes de exposição à atmosfera. A mescla de asfalto e polímero e a solução de agente emulsificante podem ser misturadas ou injetadas em um misturador mecânico de cisalhamento elevado e alta velocidade, tal como um moinho coloidal ou outro equipamento capaz de emulsificar os constituintes para produzir a emulsão de asfalto. A temperatura da emulsão finalizada é desejavelmente mantida, por exemplo, abaixo de cerca de 15°C a cerca de 75°C, em algumas formas de realização de cerca de 25°C a cerca de 60°C, ou até mesmo de cerca de 35°C a cerca de 50°C. O uso de tais temperaturas permite operação do misturador em pressão ambiente e evita a ebulição da fase aquosa e consequente interferência no processo de emulsificação. A razão da solução de asfalto e agente emulsificante é ajustada para produzir uma emulsão de asfalto contendo uma quantidade desejada de material de asfalto, a qual pode por exemplo ser de 30% a 70%.

[0035] No método acima descrito, o polímero pode ser adicionado na fase aquosa ou na fase de asfalto. Em certas aplicações com múltiplos polímeros, ambas as fases podem conter um polímero. Alternativamente, a emulsão de asfalto pode ser produzida com injeção direta, onde o asfalto e o agente emulsificante (sem o polímero) são injetados no moinho coloidal através de linhas de suprimento individuais e o polímero é diretamente injetado na linha de suprimento de asfalto logo à frente do moinho coloidal. O asfalto modificado por polímero pode também ser produzido por pós-adição, onde a quantidade desejada do polímero é adicionada dentro da emulsão pré- fabricada contendo asfalto mas sem o polímero.

[0036] A emulsão deve permanecer estável durante armazenamento e tipicamente pode ser armazenada por cerca de 14 dias, dependendo dos constituintes. Alguma sedimentação pode ocorrer, mas uma agitação leve (simples) da emulsão normalmente redispersa asfalto na emulsão.

[0037] Uma emulsão final pode também ser preparada a partir de uma emulsão concentrada diluindo a emulsão concentrada com água adicional suficiente para prover o teor de asfalto ou aditivo desejado na emulsão final.

[0038] As porcentagens em peso específicas da fase de asfalto e a fase aquosa na emulsão final pode ser escolhida dependendo de fatores tais como a composição de pavimento pré-existente ou os materiais de curso de base e condições, o tempo de cura desejado, e regulações ou especificações de agência de usuário. Similarmente, os agentes emulsificantes e outros aditivos podem ser ajustados para condições de aplicação específicas, materiais asfálticos, e substratos.

[0039] A emulsão final pode ser preparada antecipadamente à sua aplicação ou em um local de trabalho imediatamente antes de sua aplicação. Se desejado, o concentrado pode ser misturado com água em uma taxa suficiente para produzir a emulsão final desejada de forma contínua durante aplicação usando equipamento de dosagem e mistura conhecido por aqueles versados na técnica.

[0040] A emulsão de asfalto modificada por polímero pode ser combinada com agregado para formar uma composição de revestimento que é bem adequada para aplicações de preservação de pavimento, tais como microrrevestimento. Uma composição de pavimentação de microrrevestimento produzida de acordo com esta descrição, quando aplicada em pavimento e curada, demonstra um nível de durabilidade atualmente não alcançado com o uso de emulsões de microrrevestimento convencionais. Para fins desta descrição, durabilidade indica a longevidade da composição de microrrevestimento aplicada e sua resistência a trincamento.

[0041] A maioria dos agregados de recapeamento conhecidos ou usados para pavimento são adequados para uso com a emulsão de asfalto modificada por polímero desta descrição. A Associação Internacional de Revestimento de Pasta Fluida (International Slurry Surfacing Association, ISSA) categoriza agregado em geral utilizado para composições de microrrevestimento como Tipo II ou Tipo III (como definidos pela escala de classificação de agregado da norma ISSA A143). Qualquer uma das formas pode ser adequada para uso com a emulsão modificada por polímero desta descrição. Exemplos não limitantes de agregados que estão dentro da norma ISSA A143.

[0042] Algumas formas de realização da composição de pavimentação de microrrevestimento podem compreender outros aditivos opcionais. Por exemplo um enchedor mineral pode ser empregado como um aditivo na composição de pavimentação de microrrevestimento. Enchedores minerais adequados podem incluir aqueles categorizados sob ASTM D242. Exemplos não limitantes de materiais específicos incluem cimento Portland (Tipo: I, II, I/II, III, IV, ou V), cimento hidráulico, cal hidratada, cal agrícola, cinza volante, potassa, pó de rocha e pó de escória.

[0043] O projeto da composição de pavimentação de microrrevestimento e os componentes variados podem ser abordados através do uso de métodos padrões publicados sob ISSA. Exemplos não limitantes de métodos padrões empregados que auxiliam na formulação de composições de pavimentação de microrrevestimento incluem: Boletim Técnico ISSA No 100, “Test Method for Wet Track Abrasion of Slurry Surfaces” (“Método de Teste para Abrasão de Pista Molhada de Superfícies de Pasta Fluida”), : Boletim Técnico ISSA No 109, “Test Method for Measurement of Excess Asphalt in Bituminous Mixtures by Use of a Loaded Wheel Tester and Sand Adhesion” (“Método de Teste para Medição de Asfalto em Excesso em Misturas Betuminosas pelo Uso de um Testador de Roda Carregada e Adesão de Areia)”, : Boletim Técnico ISSA No 139, “Test Method to Classify Emulsified Asphalt/Aggregate Mixture Systems by Modified Cohesion Tester Measurement of Set and Cure Characteristics” (“Método de Teste para Classificar Sistemas de Mistura de Asfalto Emulsificado/Agregado por Medição de Características de Endurecimento e Cura com Testador de Coesão Modificado”).: ISSA A-143 “Recommended Performance Guidelines for Micro-Surfacing” (“Diretrizes de Desempenho Recomendadas para Microrrevestimento”) : Boletim Técnico ISSA No 144, “Test Method for Classification of Aggregate Filler-Bitumen Compatibility by Schulze-Breuer and Ruck Procedures” (“Método de Teste para Classificação de Compatibilidade de Enchedor de Agregado e Betume por Procedimentos Schulze-Breuer e Ruck”), e: Boletim Técnico ISSA No 147, “Test Methods for Measurement of Stability and Resistance to Compaction, Vertical and Lateral Displacement of Multilayered Fine Aggregate Cold Mixtures” (“Métodos de Teste para Medição de Estabilidade e Resistência a Compactação, Deslocamento Vertical e Lateral de Misturas Frias de Agregado Finas Multicamadas”). Os resultados de tais métodos possibilitam que um versado na técnica faça a composição de pavimentação de microrrevestimento sob medida para atingir características desejadas para uma aplicação.

[0044] Em uma forma de realização, a composição de pavimentação de microrrevestimento pode ser optimizada utilizando as “Diretrizes de Desempenho Recomendadas para Microrrevestimento” de ISSA A-143 ou prática similar. Uma vez que a optimização sob A-143 foi completada, optimização adicional pode ser feita através do uso do Teste de Recobrimento como exposto nesta descrição. O Teste de Recobrimento pode então ser usado para determinar o teor de emulsão ideal ou a faixa de teor de emulsão ideal para prover os melhores resultados para o agregado específico, gradação, e combinação de emulsão.

[0045] A composição de pavimentação de microrrevestimento pode ser gerada com o uso de equipamento de mistura convencional usado na indústria de pavimentação. Por exemplo, a emulsão de asfalto modificada por polímero pode ser combinada com agregado e aditivos opcionais em um misturador pug mill para formar uma composição de pavimentação de microrrevestimento. O agregado pode compreender cerca de 70% em peso a cerca de 95% em peso da composição de pavimentação de microrrevestimento. A emulsão de asfalto modificada por polímero pode por exemplo representar mais que 10%, mais que 12%, mais que 14%, ou até mesmo mais que 16% em peso da composição de pavimentação de microrrevestimento. Os outros aditivos opcionais podem representar até cerca de 5% em peso da composição de pavimentação de microrrevestimento.

[0046] A composição de pavimentação de microrrevestimento final pode ser aplicada em pavimento usando técnicas de espalhamento convencionais, tais como uma caixa de espalhamento, uma caixa de revestimento ou ambas. Uma taxa de aplicação recomendada pode ser, por exemplo, cerca de 5 kg/metro quadrado a cerca de 20 kg/metro quadrado ou uma espessura na faixa de cerca de 0,6 cm a cerca de 2,5 cm. A taxa de aplicação pode também variar dependendo das condições de aplicação especificadas, da composição de pavimentação de microrrevestimento, da superfície a qual ela é aplicada, e da natureza dos materiais permanentes ou base (a saber, a estrutura de pavimento), e outros fatores similares.

[0047] A composição de pavimento de microrrevestimento resultante, mediante quebra de emulsão, tem um valor de penetração de 110-160 unidades de acordo com ASTM D5 e apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais que 50 ciclos até a falha. Em certas formas de realização o resíduo pode ter um valor de penetração de 130-150 unidades de acordo com ASTM D5. Adicionalmente, certas formas de realização apresentam uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais que 100 ciclos até a falha, de mais que 125 ciclos até a falha, ou de mais que 150 ciclos até a falha. Os valores demonstrados para o Teste de Recobrimento representam uma melhora de pelo menos 5 vezes mais que emulsões de microrrevestimento convencionais e algumas apresentam tanto quanto 10, ou até mesmo 20 vezes mais que emulsões de microrrevestimento convencionais.

[0048] A composição descrita é adicionalmente ilustrada nos seguintes exemplos não limitantes. Várias modificações e alterações das composições descritas serão aparentes para aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo desta descrição.

Exemplos

[0049] Procedimento para Conduzir Amostras de Recobrimento de Microrrevestimento: TEX-248-F e seu adendo para microrrevestimento flexível, datado de 16 de novembro de 2012. Os Exemplos para testagem são fundidos e preparados de acordo com o procedimento exposto em 248F e o adendo correspondente para o Teste de Recobrimento de microrrevestimento. Os Exemplos são testados em um Testador de Desempenho de Materiais de Asfalto (AMPT) da IPC Global. O Software de Teste de Recobrimento UTS- 36 é selecionado no AMPT e o ar é ligado. A informação de espécime é inserida no dispositivo e os seguintes parâmetros são ajustados. Temperatura Alvo - 5 °C Período de Relaxamento Pré-Teste - 10 Deslocamento Alvo - 1,27 Largura de Pulso de Carregamento -60.000 Carga de terminação - 90 Número Máximo de Ciclos - 500

[0050] O Exemplo é então colocado dentro do gabarito no AMPT e as cavilhas no gabarito apertadas. Uma vez que todas as oito cavilhas estão posicionadas, ajustar o LVDT Externo A1D para leitura -0,700. Abaixar a câmara e esperar que a câmara atinja a temperatura de teste. Uma vez na temperatura de teste pressionar iniciar e AMPT. O AMPT indicará quando a testagem está completa e proverá os resultados.

[0051] Exemplos 1 e 2: Emulsões de asfalto modificadas por polímero foram produzidas para demonstrar a durabilidade intensificada das composições desta descrição. Cada um dos Exemplos foi preparado pela mistura dos materiais mostrados na Tabela 1 nas porcentagens em peso indicadas na Tabela 2. O Exemplo 1 foi produzido de acordo com emulsões de microrrevestimento convencionais. O Exemplo 2 foi produzido como uma forma de realização desta descrição. Para ambos os Exemplos, o agente emulsificante foi misturado com água para formar e fase aquosa e seu pH ajustado para abaixo de 2,5. A solução de agente emulsificante resultante foi aquecida de uma temperatura ligeiramente acima do ambiente a cerca de 60°C. Separadamente, o asfalto e polímero foram aquecidos a cerca de 130° a 175°C. A solução de agente emulsificante e asfalto aquecido foram injetados em um moinho coloidal para produzir a emulsão de asfalto. A temperatura da emulsão finalizada foi mantida abaixo de cerca de 100°C (212 °F). As emulsões foram combinadas com agregado de Grau 2 de Capital Aggregate, Marble Falls, TX, enchedor mineral, e água por mistura manual. Múltiplas amostras de teste foram produzidas com cada um dos Exemplos para formar composições de pavimentação de microrrevestimento a 12,5%, 13,5%, 14,5 % e 15,5% em peso de agregado seco. Água adicional foi adicionada a cada amostra, conforme necessário para manter a consistência desejada.

[0052] Os Exemplos foram então submetidos ao Teste de Recobrimento. Os resultados do Teste de Recobrimento estão relatados na Tabela 3. A Fig. 1 indica os resultados do Teste de Recobrimento para os exemplos 1 e 2 a 12,5% em peso de Teor de Emulsão de Asfalto com o agregado. Teste de Recobrimento no Exemplo 1 resultou em menos do que 20 ciclos até a falha enquanto no Exemplo 2 foi substancialmente além daquele a um nível de cerca de 170 ciclos até a falha. A Fig. 2 demonstra o impacto nos níveis variados de Teor de Emulsão de Asfalto com a emulsão dos Exemplos 1 e 2. Com o exemplo 1, o Teor de Emulsão de Asfalto variado teve relativamente pouco impacto nos resultados do Teste de Recobrimento. O Exemplo 2 demonstra resultados melhorados do Teste de Recobrimento em relação ao Exemplo 1. Adicionalmente, a Fig. 2 indica que há um nível ideal de Teor de Emulsão de Asfalto que foi alcançado próximo a 13,5% a cerca de 14%.Tabela 1: Materiais

Tabela 2: Exemplos

Tabela 3: Exemplos 1 e 2 com teores de emulsão variados.

[0053] Embora formas de realização específicas tenham sido ilustradas e descritas aqui para fins de descrição das formas de realização preferidas, será reconhecido por aqueles versados na técnica que uma ampla variedade de implementações alternativas ou equivalentes calculadas para alcançar os mesmos fins podem ser substituídas pelas formas de realização específicas mostradas e descritas sem se afastar do escopo da presente invenção. Pretende-se que este pedido cubra qualquer adaptação ou variação das formas de realização preferidas discutidas aqui. Portanto, pretende-se manifestamente que esta invenção seja limitada apenas pelas reivindicações e pelas equivalentes das mesmas.

Claims

1. Emulsão de asfalto modificada por polímero, caracterizada pelo fato de que compreende: uma emulsão líquida estável contendo uma fase de asfalto e uma fase aquosa, a fase de asfalto compreendendo um asfalto e um polímero, em que o polímero compreende de 4% a 8% em peso do peso total da fase de asfalto, o asfalto compreende de 90% a 97% em peso do peso total da fase de asfalto, a fase aquosa compreendendo água e um agente emulsificante, e o asfalto compreende de 50% a 70% em peso do peso total da emulsão; em que um resíduo recuperado da emulsão tem um valor de penetração de 110-160 unidades de acordo com ASTM D5 e apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais do que 50 ciclos até a falha.

2. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o resíduo recuperado da emulsão ter um valor de penetração de 130-150 unidades de acordo com ASTM D5.

3. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito resíduo apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais do que 100 ciclos até a falha.

4. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o asfalto compreende de 92% a 96% em peso do peso total da fase de asfalto.

5. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero compreende 6% em peso do peso total da fase de asfalto.

6. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito polímero compreende elastômeros ou plastômeros.

7. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito agente emulsificante compreende de 0,01% a 5% em peso do peso total da emulsão.

8. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o emulsificante compreende emulsificantes catiônicos, emulsificantes aniônicos, emulsificantes não iônicos, ou emulsificantes anfotéricos.

9. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente agentes estabilizantes, promotores de adesão, biocidas, agentes anticongelamento, aditivos de controle de quebra/ruptura, agentes peptizantes, aditivos de asfalto, promotores de cura, ajustadores de pH, modificadores de viscosidade, aditivos de controle de pegajosidade, pigmentos, aditivos de resistência a UV, agentes tensoativos, ou combinações dos mesmos.

10. Composição de pavimentação de microrrevestimento, a dita composição caracterizada pelo fato de que compreende a mencionada emulsão de asfalto modificada por polímero conforme definida na reivindicação 1 e agregado.

11. Composição de pavimentação de microrrevestimento de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a dita emulsão de asfalto modificada por polímero compreende mais do que 10% em peso da composição de pavimentação de microrrevestimento.

12. Composição de pavimentação de microrrevestimento de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o dito agregado compreende agregado do Tipo II ou agregado do Tipo III de acordo com a escala de classificação de agregado da norma ISSA A143.

13. Composição de pavimentação de microrrevestimento de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um enchedor mineral categorizado sob ASTM D242.

14. Artigo, caracterizado pelo fato de compreender pavimento com o resíduo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 13 aplicado sobre o mesmo.

15. Artigo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o resíduo tem um valor de penetração de 130-150 unidades de acordo com ASTM D5.

16. Artigo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito resíduo apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais do que 100 ciclos até a falha.

17. Método para aplicar emulsão de asfalto modificada por polímero a uma superfície pavimentada, método esse sendo caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar sobre a superfície pavimentada, (a) uma emulsão de asfalto modificada por polímero que compreende uma fase de asfalto e uma fase aquosa, em que: (i) a fase de asfalto é uma emulsão líquida estável compreendendo um asfalto e um polímero, em que o asfalto tem um valor de penetração de 100 a 250 unidades de acordo com ASTM D5, o dito polímero compreende borracha de estireno-butadieno, borracha de estireno- butadieno-estireno, policloropreno, plastômeros de estireno-butadieno, poli-uretanos, olefinas termoplásticas, ou poliamidas termoplásticas, o polímero compreende de 4% a 8% em peso do peso total da fase de asfalto, e o asfalto compreende de 90% a 97% em peso do peso total da fase de asfalto, e (ii) a fase aquosa compreendendo água e um agente emulsificante; e em que o asfalto compreende de 50% a 70% em peso do peso total da emulsão; e (b) agregado, e quebrar/romper a emulsão para formar um resíduo ligado ao pavimento, em que o referido resíduo tem um valor de penetração de 110-160 unidades de acordo com ASTM D5 e apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais do que 50 ciclos até a falha.

18. Emulsão de asfalto modificada por polímero, caracterizada pelo fato de que compreende: uma emulsão líquida estável compreendendo uma fase de asfalto e uma fase aquosa, a fase de asfalto compreendendo um asfalto e um polímero, em que o asfalto tem um valor de penetração de 100 a 250 unidades de acordo com ASTM D5, o polímero compreende borracha de estireno-butadieno, borracha de estireno-butadieno-estireno, policloropreno, plastômeros de estireno-butadieno, poliuretanos, olefinas termoplásticas, ou poliamidas termoplásticas, o dito polímero compreende de 4% a 8% em peso do peso total da fase de asfalto, e o asfalto compreende de 90% a 97% em peso do peso total da fase de asfalto, e a fase aquosa compreende água e um agente emulsificante, e em que um resíduo recuperado da emulsão tem um valor de penetração de 110-160 unidades de acordo com ASTM D5 e apresenta uma resistência a trincamento como demonstrado por um valor de acordo com o Teste de Recobrimento de mais do que 50 ciclos até a falha.

19. Emulsão de asfalto modificada por polímero de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o dito polímero é: (i) combinado como um sólido com o asfalto antes de formação da emulsão, (ii) adicionado com a água como uma dispersão aquosa, ou (iii) uma combinação dos mesmos.