ES2241222T3 - Aglutinante de pavimentacion de asfalto modificado con caucho. - Google Patents
Aglutinante de pavimentacion de asfalto modificado con caucho.Info
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Abstract
Se proporciona un mejor aglutinante de pavimento asfáltico de caucho modificado mediante la incorporación de una proporción menor de un polioctenámero en el cemento asfáltico líquido caliente. El aglutinante puede contener de aproximadamente 80% a aproximadamente 99% en peso de cemento asfáltico, de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 20% en peso de caucho desmenuzado, tal como el caucho de neumáticos molido ("GTR"), y de aproximadamente 0,01% a aproximadamente 10% en peso del polioctenámero. El polioctenámero puede ser de la forma trans- o cis-, tal como el vendido bajo el nombre comercial VESTENAMER(r). Se proporciona un hormigón de pavimento por la adición, mientras se mezcla, del aglutinante de asfalto mejorado a un conjunto de materiales convencionales, los materiales también pueden contener caucho desmenuzado adicional.
Description
Aglutinante de pavimentación de asfalto
modificado con caucho.
La invención se refiere a composiciones de
pavimentación de asfalto, o betún, que están modificadas por la
adición de caucho, y particularmente granza de caucho, como caucho
triturado de neumáticos obtenido de neumáticos de desecho.
El cemento asfáltico (CA) convencional producido
por una refinería de petróleo debe modificarse para mejorar sus
cualidades como aglutinante. El cemento asfáltico obtenido del
refino de petróleo es una mezcla de hidrocarburos y compuestos
heterocíclicos, que incluyen asfaltenos y maltenos formados a partir
de hidrocarburos polinucleares de peso molecular relativamente alto.
El asfalto varía dependiendo de su fuente, es decir, el crudo de
petróleo y la refinería. Un aglutinante de asfalto se define como la
sustancia usada para mantener unidas las partículas agregadas como,
por ejemplo, roca triturada, piedra, materiales de relleno, etc., y
formar, así, el hormigón de asfalto.
Se han desvelado y adoptado para uso comercial
diversos modificadores en un esfuerzo por mejorar el rendimiento y
ampliar la vida de las composiciones de pavimentación de asfalto.
Una clase de material que se ha añadido al asfalto caliente es
modificadores de polímeros. Un polímero usado comúnmente que se
añade al asfalto a alta temperatura es copolímero de bloque
estireno-butadieno-estireno (SBS) en
un intervalo que es normalmente menor que el 10% en peso de la
mezcla de aglutinante de asfalto. Aunque se mejoran ciertas
propiedades físicas y características de rendimiento del hormigón de
asfalto aplicado, el uso de SBS tiene varios inconvenientes, que
incluyen su insolubilidad en el asfalto y el hecho de que se separa
y asciende hasta la parte superior del asfalto durante el
almacenamiento a no ser que se someta la mezcla al tipo apropiado de
mezclado sobre una base continua. Cuando se usa con GTR, la mezcla
de asfalto-SBS se somete a un aumento en la
viscosidad durante el almacenamiento. Un inconveniente adicional al
uso de SBS como modificador es que se requieren niveles
relativamente superiores del polímero para conseguir el mismo nivel
de mejora en la valoración de la prueba de aglutinante de asfalto
("PG") del Strategic Highway Research Program (SHRP)
establecido a escala federal.
También se ha usado comercialmente polipropileno
como modificador, pero al igual que el SBS este material no forma
una auténtica solución con el asfalto y si la agitación mecánica y/o
recirculación de la mezcla se interrumpe o desciende por debajo de
un cierto nivel, el aditivo de polímero se separará para formar una
capa separada en la superficie del asfalto caliente en el equipo de
procesamiento.
Otro material polimérico que se ha sugerido para
su uso como modificador de asfalto es caucho de
estireno-butadieno (SBR). Sin embargo, el asfalto
modificado que contiene SBR produce una composición que tiene
pegajosidad relativamente alta, lo que produce una acumulación
indeseable del material en las paletas, tolvas, palas y raspadores
de las máquinas de pavimentación. Este efecto se manifiesta también
como adherencia en la superficie del equipo de la apisonadora cuando
se está dando acabado al hormigón caliente en la superficie de la
carretera, lo que sólo puede mitigarse dejando que el asfalto se
enfríe a menos de 65ºC (150ºF) antes del apisonado. Además, el
hormigón acabado de pavimentación tiene mayor tendencia a
desarrollar "telas de araña", o finas grietas superficiales,
bajo ciertas condiciones climáticas.
Se ha desvelado una diversidad de otros
polímeros, que incluyen terpolímeros de caucho, que tienen utilidad
como modificadores de asfalto. Por ejemplo, el documento
USP-5.733.955 desvela la adición de polímero de
caucho como modificador que está formado por un monómero de
diolefina, un monómero aromático de vinilo y una
isobutoximetilacrilamida conjugados que forman la estructura
principal del polímero. En el documento
USP-5.773.496 se desvela un modificador de asfalto,
que es una mezcla de azufre y un polímero formado por un copolímero
lineal que es un copolímero de bloque de dieno conjugado con
estireno y un copolímero lineal similar de peso molecular
especificado. No parece que estos u otros modificadores poliméricos
hayan sido adoptados para su uso por contratistas de pavimentación
comerciales.
Un material que ha sido adoptado para su uso como
un modificador de cemento asfáltico es la granza de caucho. La
fuente principal de granza de caucho en los Estados Unidos y otras
partes del mundo es el caucho triturado de neumáticos (GTR) obtenido
de neumáticos de desecho. La Administración Federal de Autopistas de
los Estados Unidos (FHWA) ha aprobado la granza de caucho producida
a partir de neumáticos desechados para su uso en pavimentos de
autopistas como modificador de cemento asfáltico. El uso de granza
de caucho como modificador de cemento asfáltico en lugar de otros
modificadores poliméricos "vírgenes" ha sido acogida por
algunos como una solución al creciente problema de la eliminación de
los neumáticos de desecho de una forma económica y ecológicamente
aceptable.
Se ha incorporado granza de caucho, o GTR, de
diversos tamaños de partícula en el cemento asfáltico caliente,
aunque se prefieren materiales con tamaño de partículas
relativamente pequeño de malla 40 o menor. Existen dos tipos básicos
de granza de caucho disponibles que se identifican por los
procedimientos de su fabricación respectiva. El GTR criogénico se
produce desmenuzando el neumático en trozos relativamente grandes y
sometiendo después el caucho a trituración en condiciones
criogénicas. El GTR triturado en caliente o ambiente se produce bajo
condiciones no criogénicas. El GTR criogénico muestra una cierta
regularidad de forma cuando se examina por técnicas de microscopio
electrónico de barrido (SEM) y revela partículas que tienen
superficies generalmente planas de área superficial relativamente
baja, como puede esperarse de la fractura del caucho del neumático
cristalino congelado criogénicamente. En contraste, las partículas
de GTR ambiente son de aspecto irregular con zarcillos extendidos
resultantes de la separación y el desmenuzamiento de la estructura
del caucho (en comparación con la fractura criogénica) y posee un
área superficial muy superior en comparación con las partículas
producidas por el procedimiento criogénico.
El uso de GTR como un modificador de cemento
asfáltico que se usa como aglutinante en composiciones de
pavimentación proporciona varias ventajas, que incluyen una
superficie de la carretera más resiliente, que se flexiona bajo la
fuerza del tráfico de vehículos que circulan para romper las finas
placas de hielo durante su formación. La superficie de la carretera
es también más oscura y, por tanto, absorbe más energía radiante del
sol para fundir el hielo que se acumula y secar más rápidamente una
superficie húmeda. La adición de GTR proporciona también resistencia
antideslizante mejorada. Sin embargo, existen oportunidades
limitadas de que se forme un enlace químico entre los asfaltenos y
maltenos y las partículas de caucho, y es difícil dispersar
uniformemente el GTR en el cemento asfáltico. Como resultado de
estas limitaciones químicas y físicas, el pavimento acabado que
contiene GTR sigue sujeto a formación de roderas bajo tráfico
continuo y/o cargas pesadas, y también a sangría en zonas de frenada
y aceleración rápida.
Por tanto, un objeto de la presente invención es
proporcionar un aglutinante de pavimentación de asfalto modificado
que mejore las características de rendimiento de las composiciones
de pavimentación de asfalto que contiene granza de caucho o GTR.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
procedimiento mejorado para la fabricación de aglutinantes de
pavimentación de asfalto modificado con caucho.
Otro objeto importante de la invención es también
proporcionar un procedimiento y una composición mejorados para
pavimentos de calzadas que impulsen la adopción y el uso extensos de
GTR a partir de neumáticos de desecho y, por tanto, avancen en el
reciclado de neumáticos de desecho para resolver un problema
ambiental y ecológico de primer orden en los Estados Unidos y otras
partes del mundo.
Un objeto más de la invención es proporcionar una
composición de pavimentación de asfalto modificado con caucho que
pueda producirse en equipos de mezclado de asfalto y máquinas de
pavimentación existentes.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
aglutinante de asfalto que tenga propiedades mejoradas debido a
reticulación que producirá un hormigón de asfalto superior cuando se
aplique a subsuperficies deficientemente preparadas.
Un objeto más de la invención es proporcionar un
aglutinante de pavimentación mejorado de asfalto modificado con
caucho que emplee modificadores poliméricos disponibles
comercialmente y que sea más económico de producir y aplicar que los
modificadores poliméricos y aditivos usados en la actualidad.
Según la invención, un aglutinante de
pavimentación mejorado de asfalto modificado con caucho está formado
por entre aproximadamente el 30% y aproximadamente el 99% en peso de
cemento asfáltico, entre aproximadamente el 0,5% y aproximadamente
el 20% en peso de granza de caucho y entre aproximadamente el 0,01%
y aproximadamente el 10% en peso de polioctenámero. En una forma de
realización preferida de la invención, el aglutinante de
pavimentación de asfalto modificado está formado por entre
aproximadamente el 80% y aproximadamente el 95% del cemento
asfáltico, entre aproximadamente el 2% y aproximadamente el 15% de
la granza de caucho y entre aproximadamente el 0,2% y
aproximadamente el 5% del polioctenámero. Se ha encontrado que los
objetos anteriores, y otras ventajas, se consiguen con la
incorporación de una proporción menor de un polioctenámero en el
cemento asfáltico líquido calentado. El polioctenámero se añade en
forma de material particulado en seco al cemento asfáltico fundido a
una temperatura de 163ºC (325ºF) aproximadamente, estando la mezcla
agitada o movida en cualquier otra forma (por ejemplo, mediante
bombas de recirculación) hasta que el polioctenámero se disuelve y
se mezcla minuciosamente. La granza de caucho puede añadirse al
cemento asfáltico caliente con los sedimentos de polioctenámero o
después de que los sedimentos de polioctenámero se hayan dispersado
y antes o después de que se hayan fundido o mezclado.
El polioctenámero es una macromolécula cíclica
que tiene una estructura cristalina que muestra una baja viscosidad
por encima de su punto de fusión. La macromolécula tiene una alta
proporción de dobles enlaces que permite la reticulación y
proporciona un polímero de caucho. De manera importante, cuando el
polioctenámero se funde tiene una viscosidad y pegajosidad
comparables a las de la miel. Estas propiedades del material fundido
ayudan al mezclado del GTR en el cemento asfáltico. Su gran número
de dobles enlaces permite que el polioctenámero reaccione con sitios
disponibles como, por ejemplo, azufre de los constituyentes del
asfalto, y particularmente los asfaltenos y maltenos, dejando a la
vez un gran número de sitios disponibles para la reacción con el
azufre en la superficie del GTR o granza de caucho que forma los
otros componentes principales de la composición de aglutinante. Una
vez enfriado y reticulado, el polioctenámero no tiene pegajosidad y
reduce la pegajosidad del GTR/aglutinante de asfalto de manera que
existe escasa adherencia de asfalto desde la superficie de la
carretera, lo que permite apisonar la carretera mucho antes y
estando todavía caliente.
Un polioctenámero adecuado está disponible en
Hüls AG de Marl, Alemania, y a través de su distribuidor en los
Estados Unidos, Creanova Inc. de Somerset, Nueva Jersey, con la
marca comercial VESTENAMER®. La forma preferida del polioctenámero
es polioctenámero trans, que se refiere también como "caucho de
octenámero trans" (TOR). Existen dos calidades de polioctenámeros
trans VESTENAMER® disponibles comercialmente: "8012" identifica
a un material que tiene un contenido trans de aproximadamente el 80%
(y un contenido cis del 20%) con un punto de fusión de
aproximadamente 54ºC (129ºF); y 6213 que tiene un contenido trans de
aproximadamente el 60% (contenido cis del 40%) con un punto de
fusión de aproximadamente 30ºC (86ºF). Estos dos polímeros tienen un
doble enlace en cada octavo átomo de carbono del anillo. La forma
preferida del TOR para su uso en la práctica de la invención tiene
un contenido trans de aproximadamente el 80%. Sin embargo, pueden
obtenerse también compuestos que tienen otras proporciones de las
formas isómeras cis y trans del polioctenámero mezclando productos
disponibles para su uso en la invención. Los compuestos de esta
clase pueden producirse según las enseñanzas del documento
USP-3.804.803.
En una forma de realización preferida de la
invención, el GTR y el polioctenámero se añaden al cemento asfáltico
(CA) licuado caliente que se mantiene a una temperatura comprendida
en el intervalo entre aproximadamente 138º y aproximadamente 177ºC
(aproximadamente 280º y aproximadamente 350ºF). La temperatura
preferida es desde aproximadamente 160º a aproximadamente 177ºC
(aproximadamente 320º a aproximadamente 350ºF) y dependerá de las
cualidades y las características del cemento asfáltico, que como se
ha explicado anteriormente, pueden variar con la fuente.
En una forma de realización preferida, el cemento
asfáltico y el GTR se mantienen en el intervalo de temperatura
prescrito hasta que se obtiene una composición homogénea. En muchas
instalaciones de campo existentes, el mezclado se proporciona a
menudo por medio de una o más bombas de recirculación en el depósito
de calentamiento de CA. En una forma de realización más preferida
del procedimiento, el mezclado se hace mediante cuchillas
giratorias, paletas o similares de baja cizalla, lo que tiene como
resultado una distribución más uniforme de los materiales secos y
húmedos en el cemento asfáltico viscoso. Se continúa con el mezclado
durante entre aproximadamente 30 minutos y aproximadamente dos
horas. Durante el mezclado, el polioctenámero se funde y los dobles
enlaces empiezan a reaccionar con el azufre en el cemento asfáltico
y el azufre en la superficie del GTR. A la vista de este efecto
superficial, es deseable proporcionar el GTR en una forma que tenga
el área superficial más alta
posible.
posible.
Después de haber mezclado el CA y el GTR u otra
granza de caucho, se añade el polioctenámero en seco y se continúa
con el mezclado. En la práctica preferida de la invención, el GTR se
añade dispensando el material de flujo libre en el CA mientras se
hace circular el CA, y/o se mezcla por cualquier otro medio, para
facilitar el recubrimiento de las partículas de GTR por el cemento
asfáltico. Posteriormente, se añade también el polioctenámero en una
forma seca y se continúa con el mezclado mientras el material se
disuelve para formar una solución con el CA. De esta forma, los
dobles enlaces del polioctenámero reaccionarán con, y reticularán,
el azufre y otros sitios de reacción en la superficie del GTR. Así,
como se entiende actualmente, el procedimiento y la composición de
la invención proporcionan un aglutinante de asfalto superior
mejorando la reticulación de los asfaltenos, y otros sitios de
reacción del CA con los del GTR por medio del gran número de dobles
enlaces disponibles en el polioctenámero, es decir, en cada octavo
átomo de carbono.
La forma preferida de granza de caucho es caucho
triturado de neumático producido por el denominado procedimiento de
trituración caliente o ambiente. El desmenuzamiento y separación del
caucho del neumático a temperaturas ambiente produce partículas
irregulares que tienen un área superficial alta que eleva de forma
deseable el número de sitios de reacción disponibles para enlace o
reticulación con el polioctenámero. Existen muchas fuentes de GTR y
el material puede usarse en forma vulcanizada o desvulcanizada.
Puede usarse GTR desvulcanizado producido por un procedimiento
oxidante o reductor. Para la práctica de la invención se prefiere
material clasificado que tiene tamaños de partícula que pasarán los
tamices de malla 20 a malla 80. Sin embargo, puede usarse cualquier
GTR que tenga tamaños de partícula menores de malla 10
aproximadamente.
Hay varios tipos o calidades de GTR disponibles
que tienen utilidad en la práctica de la invención. Por ejemplo, los
neumáticos convencionales de automóviles de pasajeros han sido
formulados por sus fabricantes de manera que muestren ciertas
características de manejo y comodidad en carretera. Los neumáticos
de camiones y de vehículos todoterreno requieren características
diferentes, y tienen por tanto formulaciones diferentes. Otra fuente
de granza de caucho adecuada para su uso en la composición es caucho
triturado de desecho industrial. Estos materiales pueden producirse
por trituración ambiente o trituración criogénica. Los materiales
pueden mezclarse para conseguir las propiedades deseadas y cumplir
las normas.
El agregado usado para preparar el hormigón de
asfalto puede ser uno o una mezcla de los diversos agregados
estándar usados en la técnica, incluyendo grava, roca triturada,
piedra, grava de cantera y material de pavimentación reciclado.
Para mejorar ciertas normas de rendimiento,
pueden incorporarse aditivos en la composición de aglutinante de
asfalto de la invención. Se ha encontrado que puede añadirse aceite
mineral a un aglutinante de asfalto de la invención preparado
generalmente según la descripción anterior para mantener el valor de
PG dentro de un intervalo aceptable.
Se describirán composiciones de pavimentación de
autopistas que emplean el aglutinante de pavimentación de asfalto
mejorado de la invención. En la práctica general del procedimiento,
se añade un cemento asfáltico que cumple las normas federales para
autopistas a un depósito de mezclado de 37.854 litros en un terminal
de asfalto o a un depósito de asfalto recirculante en la planta de
hormigón de asfalto. El cemento asfáltico se mantiene a una
temperatura en el intervalo de 138º a 177ºC (de 280ºF a 350ºF), con
la temperatura promedio en el extremo superior del intervalo; es
decir, de 160º a 171ºC (de 320ºF a 340ºF). El cemento asfáltico se
hace circular por medio de una bomba de recirculación y/o medios
suplementarios de mezclado mecánico. Para facilitar el mezclado de
los componentes adicionales, el depósito terminal calentado puede
proporcionarse también con una agitación auxiliar en forma de un
propulsor doble de montaje descentrado o similar. Para adición de
componentes adicionales en la planta de hormigón de asfalto se
añaden los otros componentes (GTR, polioctenámero) a un molino de
cerámica con el agregado y el cemento asfáltico que puede contener
una banda de GTR.
Lo siguiente ilustra composiciones típicas que
utilizan formas representativas de caucho triturado y partículas de
caucho. Como resultará evidente para los expertos en la materia, las
proporciones específicas y los componentes pueden variar para
cumplir las normas locales, las condiciones climáticas y otras
condiciones específicas.
Como aglutinante de pavimentación de asfalto se
preparan calentando 91,5 partes de cemento asfáltico
58-28 a una temperatura en el intervalo de 183º a
160º (de 280º a 320ºF) y añadiendo, con mezclado continuo, 8 partes
de caucho de neumático de pasajeros (GTR) con trituración secundaria
de malla 80. Se continúa con el mezclado durante 2 horas
aproximadamente hasta que se obtiene una mezcla uniforme. Se
continúa con el mezclado y se añaden 0,5 partes de polioctenámero
trans al 80% (VESTENAMER® 8012) con mezclado durante 30 minutos
aproximadamente hasta que se disuelve en el asfalto. Posteriormente,
se añaden 6 partes de este aglutinante de asfalto a 94 partes de un
agregado estándar de piedras en una mezcladora de producción de
lotes vertical o convencional para producir el hormigón de asfalto.
A continuación se aplica el hormigón de asfalto a una subsuperficie
preparada adecuadamente usando técnicas de pavimentación estándar
para proporcionar una superficie de carretera que tiene resistencia
mejorada a la formación de roderas y sangría y a la formación de
finas placas de hielo.
Se prepara un aglutinante de pavimentación de
asfalto calentando 80 partes de cemento asfáltico
58-28 a una temperatura en el intervalo de 138º a
160ºC (de 280º a 350ºF) y 18 partes de caucho triturado de neumático
de camión de malla 40. Se continúa con el mezclado durante 3 horas
aproximadamente hasta que se obtiene una mezcla uniforme. Se
continúa con el mezclado y se añaden 2 partes de polioctenámero
trans al 60% (VESTENAMER® 6273) con mezclado durante 30 minutos
aproximadamente hasta que se disuelve en el asfalto. El aglutinante
de asfalto mezclado se transfiere desde la mezcladora a un camión
aislado para el transporte al sitio de pavimentación que está en un
lugar distante de la planta de mezclado del asfalto. Posteriormente,
se mezclan 8 partes de este aglutinante de asfalto con 92 partes de
un agregado estándar en la tolva de una máquina esparcidora de
pavimentación para producir hormigón de asfalto que se aplica a una
superficie de carretera preparada apropiadamente.
Se prepara un aglutinante de pavimentación de
asfalto calentando 99 partes de cemento asfáltico
50-30 a una temperatura en el intervalo de 138º a
177ºC (de 280º a 350ºF) y 0,9 partes de caucho triturado
criogénicamente de desecho industrial. Se continúa con el mezclado
durante 1 hora aproximadamente hasta que se obtiene una mezcla
uniforme. Posteriormente, se añaden 0,1 partes de polioctenámero
trans al 80% (VESTENAMER® 8012) con mezclado continuo durante 15
minutos aproximadamente hasta que se disuelve en el asfalto para
formar el aglutinante. Posteriormente, se mezclan 7 partes de este
aglutinante de asfalto con una mezcla de agregado formada por 94
partes de grava de cantera y 3 partes de vidrio reciclado en una
mezcladora universal para producir hormigón de asfalto que se aplica
a continuación en un grosor de 5 cm (2 pulgadas) aproximadamente
para rehacer una superficie de carretera preparada
apropiadamente.
Se prepara un aglutinante de pavimentación de
asfalto calentando 80 partes de cemento asfáltico
64-18 a una temperatura en el intervalo de 138º a
177ºC (de 280º a 350ºF) y añadiendo con mezclado continuo 10 partes
de neumáticos triturados en ambiente de vehículos todoterreno.
Después de mezclado durante 1,5 horas aproximadamente para obtener
una mezcla uniforme, se añaden 10 partes de polioctenámero trans al
80% (VESTENAMER® 8012) y se mezcla durante un período adicional de
1,5 horas aproximadamente hasta que se disuelve en el asfalto para
formar el aglutinante. Posteriormente, se añaden 10 partes de este
aglutinante de asfalto a una mezcla de 80 partes de grava y 10
partes de caucho triturado de neumático de malla 10 en una
mezcladora vertical para producir cemento asfáltico. El cemento
asfáltico resultante se transfiere a un camión para su transporte al
sitio de pavimentación en el que se extiende sobre una subsuperficie
nivelada y apisonada para proporcionar un terreno de aparcamiento y
vías de acceso.
Se prepara una composición de pavimentación de
autopistas empleando la siguiente mezcla de agregados:
Ingrediente | Tamiz^{*} cm (pulgadas) | Cantidad kg (libras) |
Arena | 0,63 cm (1/4 pulgada) | 1.109,8 kg (2.450 libras) |
Grava nº 2 | 0,95 cm (3/8 pulgada) | 281 kg (620 libras) |
Grava nº 3 | 0,47 cm (3/16 pulgada) | 430 kg (950 libras) |
Grava nº 4 | 0,16 cm (1/16 pulgada) | 285 kg (630 libras) |
--------------------------------------------------- | ||
*El material pasará por un tamiz con aberturas del tamaño indicado |
El agregado, que pesa en total 2.106 kg (4.650
libras), transportado desde tolvas de almacenamiento exteriores a
través de un sistema de cintas transportadoras flexibles a una
mezcladora de tambor calentada con un tornillo horizontal que se
mantiene a una temperatura de aproximadamente 149º a 204ºC (300ºF a
400ºF) para desprender cualquier traza de humedad. Se descarga el
agregado seco a una temperatura de aproximadamente 171º a 177ºC
(340º a 350ºF).
Se descarga el agregado seco en un molino de
cerámica que tiene un par de cuchillas contrarrotativas calentadas
con aceite y se mantiene a 171ºC (340ºF) aproximadamente.
Posteriormente, se añaden al molino de cerámica 18,14 kg (40 libras)
de GTR nº 10 y 1,36 kg (3 libras) de polioctenámero trans
Vestenamer® 8012 y se mezclan durante 5 a 10 segundos
aproximadamente a 90 rpm aproximadamente.
A continuación se añaden al molino de cerámica
158 kg (350 libras) aproximadamente de una mezcla de GTR al 7% en
cemento asfáltico a 171ºC (340ºF) aproximadamente. Después de
mezclar durante 30 a 35 segundos aproximadamente, se transfiere el
hormigón de asfalto a un camión para el transporte al sitio de
pavimentación en el que se transfiere a la tolva de una esparcidora
de pavimentación. Se hace avanzar la composición de pavimentación
desde la tolva y se mezcla más mediante un transportador de tornillo
helicoidal de 30,5 cm (12 pulgadas) que se mueve hacia la sección de
la esparcidora. Un par de transportadores contrarrotativos de
tornillo helicoidal de 15 cm (6 pulgadas) distribuye uniformemente
el hormigón de asfalto a lo largo de la sección delantera de la
esparcidora, depositándose sobre el sustrato preparado de la
calzada. La temperatura de la composición de pavimentación al
depositarse es de 132ºC (270ºF) aproximadamente y desde el mezclado
inicial del polioctenámero con el cemento de asfalto/GTR ha
transcurrido aproximadamente una hora.
Después de depositar la composición de
pavimentación de la invención, se inició la compresión con
apisonadoras de pavimentación y se procedió durante treinta minutos
aproximadamente para dar acabado a la pavimentación en una sección
de calzada usando este lote de hormigón de asfalto. La temperatura
de la superficie de carretera compactada durante esta operación fue
superior a 65,5ºC (150ºF). Durante la operación de apisonado, se
observó que la superficie de la composición de la invención tenía
una "adherencia" significativamente reducida en el equipo de
apisonado en comparación con el hormigón de asfalto GTR sin el
polioctenámero. El hormigón de asfalto caliente podía apisonarse
mucho antes que la composición de la técnica anterior, que era
preciso enfriar para reducir la adherencia de material desde la
superficie de pavimentación. Se observó también que la composición
de pavimentación se descargaba con facilidad desde el camión a la
máquina de pavimentación y que el material no se agarrotaba en las
superficies de la esparcidora ni se posaba en los diversos
transportadores de tornillo helicoidal con los que entraba en
contacto.
Basándose en la evaluación de datos económicos,
una composición de aglutinante de asfalto según la invención puede
proporcionar características de rendimiento superiores con unos
ahorros de coste sustanciales, en comparación con un aglutinante
modificado con SBS. Estas ventajas incluyen un mezclado más uniforme
de los componentes, reducción de pegajosidad del asfalto de caucho
que reduce la adherencia de la superficie de la carretera (asfalto
colgante en los cilindros calentados de la apisonadora),
pavimentación más rápida (las apisonadoras pueden ir más deprisa por
la superficie caliente) que también confieren una mejor composición
de acabado a la calzada. La invención puede proporcionar así las
ventajas de una superficie de carretera superior por menos dinero,
permitiendo por tanto un aumento en los kilómetros pavimentados
dentro del presupuesto autorizado o un ahorro en el coste del
proyecto.
Claims (36)
1. Un aglutinante de pavimentación de asfalto
formado por:
(a) del 80% al 99% en peso de cemento
asfáltico;
(b) del 0,5% al 20% en peso de granza de caucho,
y
(c) del 0,01% al 10% en peso de
polioctenámero.
2. El aglutinante de pavimentación de asfalto de
la reivindicación 1 formado por:
(a) del 80% al 95% en peso de cemento
asfáltico;
(b) del 2% al 15% en peso de granza de caucho;
y
(c) del 0,2% al 5% en peso de polioctenámero.
3. El aglutinante de pavimentación de asfalto de
la reivindicación 1 en el que el polioctenámero es un caucho de
polioctenámero trans.
4. El aglutinante de pavimentación de asfalto de
la reivindicación en el que el caucho de polioctenámero trans tiene
un punto de fusión de 54ºC (129ºF) aproximadamente.
5. El aglutinante de pavimentación de asfalto de
la reivindicación 3 en el que el polioctenámero trans tiene el 80%
aproximadamente de sus dobles enlaces en la posición trans.
6. El aglutinante de pavimentación de asfalto de
la reivindicación 3 en el que el polioctenámero trans tiene un punto
de fusión de 30ºC (86ºF) aproximadamente.
7. El aglutinante de pavimentación de asfalto de
la reivindicación 3 en el que el polioctenámero trans tiene el 60%
aproximadamente de sus dobles enlaces en la posición trans.
8. Un procedimiento para la fabricación de una
composición de aglutinante de pavimentación de asfalto que
comprende:
a) calentamiento del cemento asfáltico a una
temperatura en el intervalo de 138ºC a 177ºC (280ºF a 350ºF);
b) adición al cemento asfáltico calentado del
0,5% en peso al 20% en peso, basado en el peso total de la
composición de aglutinante, de granza de caucho y del 0,01 al 10% en
peso, basado en el peso total de la composición de aglutinante de
polioctenámero; y
c) mezclado del cemento asfáltico, la granza de
caucho y el polioctenámero hasta que se disuelve el polioctenámero
para formar una composición de aglutinante homogénea.
9. El procedimiento de la reivindicación 8 en el
que la temperatura de la composición se mantiene en el intervalo de
138º a 177ºC (de 280º a 350ºF) durante la etapa de mezclado (c).
10. El procedimiento de la reivindicación 8 en el
que el mezclado de la etapa (c) se continúa durante entre 30 minutos
y tres horas.
11. El procedimiento de la reivindicación 8 en el
que el polioctenámero se disuelve en el cemento asfáltico calentado
después de añadirse la granza de caucho.
12. El procedimiento de la reivindicación 8 en el
que el polioctenámero tiene un punto de fusión de 54ºC (129ºF)
aproximadamente.
13. El procedimiento de la reivindicación 8 en el
que la granza de caucho es caucho triturado de neumático.
14. El procedimiento de la reivindicación 13 en
el que el caucho triturado de neumático se obtiene de neumáticos
triturados a temperaturas ambiente.
15. El procedimiento de la reivindicación 13 en
el que el caucho triturado de neumático es de un tamaño de partícula
que pasará un tamiz de malla 40.
16. El procedimiento de la reivindicación 8 que
incluye la etapa adicional de añadir aditivos potenciadores del
rendimiento a la composición de aglutinante.
17. El procedimiento de la reivindicación 8 en el
que la composición de aglutinante se mezcla haciendo pasar la
composición a través de una bomba de recirculación.
18. Un procedimiento para la fabricación de una
composición de pavimentación de hormigón de asfalto que comprende un
aglutinante de asfalto y material agregado, comprendiendo el
procedimiento las etapas de:
a) calentamiento de cemento asfáltico a una
temperatura en el intervalo de 138º a 177ºC (280º a 350ºF);
b) adición al cemento asfáltico calentado del
0,5% en peso al 20% en peso, basado en el peso total de la
composición de aglutinante, de granza de caucho y del 0,01 al 10% en
peso, basado en el peso total de la composición de aglutinante de
polioctenámero; y
c) mezclado del cemento asfáltico, la granza de
caucho y el polioctenámero hasta que el polioctenámero se disuelve
para formar una composición de aglutinante homogénea;
d) combinación de la composición de aglutinante
calentada y material agregado;
e) mezclado de la composición de aglutinante y el
material agregado para recubrir uniformemente el material agregado
con la composición de aglutinante caliente para formar una
composición de pavimentación de hormigón de asfalto homogénea.
19. El procedimiento de la reivindicación 18 en
el que el mezclado de la etapa (e) es parte de un procedimiento
sustancialmente continuo.
20. El procedimiento de la reivindicación 19 en
el que el mezclado de la etapa (e) tiene lugar en la tolva de una
máquina esparcidora de pavimentación.
21. El procedimiento de la reivindicación 20 en
el que el material agregado comprende material de pavimentación
reciclado.
22. El procedimiento de la reivindicación 18 en
el que el mezclado de la etapa (e) tiene lugar en una mezcladora de
producción de lotes vertical.
23. El procedimiento de la reivindicación 18 en
el que las etapas (a) a (c) se realizan en un lugar distante del
lugar en el que se realizan la etapas (d) y (e), y el procedimiento
comprende la etapa adicional de transportar el aglutinante de
asfalto en un depósito aislado al lugar distante.
24. Una composición de pavimentación que
comprende un aglutinante de asfalto y un agregado mineral, en el que
el aglutinante de asfalto está formado por cemento asfáltico,
polioctenámero y granza de caucho.
25. La composición de pavimentación de la
reivindicación 24 en la que el polioctenámero es un polioctenámero
trans que tiene el 80% aproximadamente de sus dobles enlaces en la
posición trans y un punto de fusión de 54ºC (129ºF)
aproximadamente.
26. La composición de pavimentación de la
reivindicación 24 que comprende además partículas clasificadas de
caucho triturado que pasarán un tamiz de malla 10 y serán retenidas
por un tamiz de malla 20.
27. Una superficie pavimentada que comprende un
aglutinante de asfalto y un agregado mineral, en la que el
aglutinante de asfalto está formado por cemento asfáltico,
polioctenámero y granza de caucho.
28. La superficie pavimentada de la
reivindicación 27 en la que el polioctenámero es un polioctenámero
trans que tiene el 80% aproximadamente de sus dobles enlaces en la
posición trans y un punto de fusión de 54ºC (129ºF)
aproximadamente.
29. Un procedimiento de aumento de la
compatibilidad de la granza de caucho y el cemento asfáltico en una
composición de aglutinante de asfalto que comprende la adición a la
composición del 0,01 al 10% en peso de polioctenámero, basado en el
peso total de la composición de aglutinante de asfalto.
30. El procedimiento de la reivindicación 28 en
el que la granza de caucho es caucho triturado de neumático.
31. El procedimiento de la reivindicación 30 en
el que el caucho triturado está formado por partículas que pasarán
un tamiz de malla 40.
32. El procedimiento de la reivindicación 29 en
el que la granza de caucho comprende del 0,5% al 20% en peso, basado
en el peso de la composición de aglutinante de asfalto.
33. El procedimiento de la reivindicación 29 en
el que el polioctenámero es una mezcla isomérica que es
aproximadamente el 80% de polioctenámero trans y aproximadamente el
20% de polioctenámero cis.
34. El procedimiento de la reivindicación 29 en
el que el polioctenámero se mezcla en cemento asfáltico fundido
antes de la adición de la granza de caucho.
35. El procedimiento de la reivindicación 29 en
el que la composición de aglutinante de asfalto se prepara mezclando
cemento asfáltico, polioctenámero trans y caucho triturado de
neumático a una temperatura en el intervalo desde 138º a 177ºC
(280ºF a 350^{0}) durante un tiempo predeterminado que oscila
entre 30 minutos y 2 horas.
36. El procedimiento de la reivindicación 35 en
el que el tiempo es suficiente para permitir una reticulación
sustancial entre el polioctenámero y el cemento asfáltico y el
caucho triturado de neumático.
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