ES2401597T3 - Composiciones de asfalto y procedimientos para su preparación - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento de preparación de un asfalto modificado con un polímero que comprende: - el suministro de una fuente de un asfalto puro; el calentamiento de dicho asfalto puro; - el suministro de una fuente de un ácido fosfórico; - la adición de dicho ácido a dicho asfalto puro después de la etapa de calentamiento de dicho asfalto puro; el suministro de una fuente de un polímero; - la adición de dicho polímero a dicho asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de adición de dicho ácido a dicho asfalto puro, en el que dicha mezcla es un concentrado que comprende entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero; - el suministro de una fuente de un asfalto de dilución; - la adición de dicha mezcla a dicho asfalto de dilución para formar un producto diluido, y - la mezcla de dicho producto diluido.

Description

Composiciones de asfalto y procedimientos para su preparación
Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere de manera general al campo de los procedimientos para la preparación de composiciones de asfalto. Más en particular, la presente invención se refiere a procedimientos que incluyen la adición, en momentos específicos, tanto de un polímero como de una fuente de ácido polifosfórico. Así, la composición de asfalto se puede denominar modificada con un polímero.
2. Discusión de la técnica relacionada
Históricamente a las composiciones de asfalto se le han añadido polímeros. Los asfaltos poliméricos de la técnica anterior del tipo considerados en el presente documento, a veces denominados asfaltos modificados con un polímero, son muy conocidos por los expertos en la materia. Un asfalto modificado con un polímero convencional normalmente está basado en la adición de un elastómero termoplástico al asfalto. El polímero mejora el comportamiento del asfalto. Sin embargo, los aditivos poliméricos son relativamente caros. Así, un problema ya reconocido previamente ha sido que los asfaltos modificados con un polímero son costosos.
En el pasado se han añadido ácidos minerales a las composiciones de asfalto. Los asfaltos que contienen ácido de la técnica anterior del tipo en consideración en el presente documento, a veces denominados asfaltos modificados con un ácido, también son muy conocidos por los expertos en la materia. Un asfalto modificado con un ácido convencional normalmente está basado en la adición de un ácido mineral a un asfalto soplado por aire. El documento DE 2 255 173 describe una composición de asfalto que comprende el 88,5% en peso de asfalto; el 10% en peso de polímero y el 1,5% en peso de ácido o-fosfórico, por ejemplo, ácido polifosfórico (es decir, Hn+2PnO3n+1, en donde n> 1) que se puede añadir al asfalto soplado por aire en forma de pentóxido de fósforo (es decir, P2O5). El ácido mejora el comportamiento a baja temperatura del asfalto soplado por aire. Un problema ya reconocido previamente ha sido que la adición de ácido polifosfórico al asfalto soplado por aire conlleva un compromiso entre las propiedades.
Las refinerías de petróleo están diseñadas para refinar determinados tipos de crudos. Una refinería diseñada para refinar crudo dulce ligero no podría refinar de manera eficiente un crudo pesado, en caso de ser capaz. Los crudos pesados no requieren un procesamiento tan severo como los crudos ligeros.
Los crudos dulces y amargos se definen de esta forma en función del porcentaje de azufre contenido en el crudo. El punto de inflexión entre crudos dulces y amargos no está bien definido, pero en general un porcentaje en peso inferior al 2% se considera que es dulce, mientras que un porcentaje en peso superior al 2% se considera que es amargo. La mayoría del azufre en el crudo permanece en la fracción con el punto de ebullición más elevado o en el residuo del fondo, el asfalto. Dado que un crudo dulce ligero podría producir sólo el 15% de asfalto y un crudo amargo pesado podría producir el 50% de asfalto, el asfalto procedente del crudo dulce ligero en realidad puede contener un mayor porcentaje de azufre.
Los crudos pesados y ligeros se definen de esta forma en función de la densidad API o la densidad específica del crudo. La densidad API y la densidad específica se relacionan mediante la siguiente ecuación, DE = (141,5)/(131,5 + API) en la que cuanto mayor sea la API, menor será la DE. Densidades API elevadas son indicativas de crudos ligeros, mientras que densidades API bajas son indicativas de crudos pesados. El punto de inflexión entre los crudos pesados y ligeros no está bien definido, pero en general una densidad API inferior a 25 se considera que es de un crudo pesado, mientras que una densidad API superior a 25 se considera que es de un crudo ligero.
Un compuesto aromático se puede describir como aquellos compuestos que presentan propiedades físicas y químicas que se asemejan a las del benceno. Un compuesto nafténico se describe como aquellos compuestos que presentan propiedades físicas y químicas que se asemejan a las de ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano, u otros homólogos nafténicos derivados del petróleo. En general, el punto de inflexión entre los asfaltos aromáticos y nafténicos se considera que es del 70% en compuestos cíclicos a partir de un análisis de Iatroscan. Si el contenido en compuestos cíclicos es superior al 70% se considera que son aromáticos, mientras que si es inferior al 60% se considera que son nafténicos.
En 1987 se estableció el Strategic Highway Research Program (SHRP) para mejorar el comportamiento y la durabilidad de las carreteras de Estados Unidos y para conseguir que esas carreteras sean más seguras tanto para automovilistas como para trabajadores de carreteras. Uno de los resultados del SHRP fue el desarrollo de las especificaciones para asfaltos Superior Performing Asphalt Pavements (SUPERPAVE™). El sistema SUPERPAVE™ especifica las técnicas de caracterización de materiales y sus resultados para la certificación del comportamiento del asfalto dentro de intervalos de temperatura (por ejemplo, 70-22: desde +70°C hasta -22°C). Al especificar los límites aceptables para los resultados de caracterización, en vez de alguna composición particular, las especificaciones SUPERPAVE™ no dependen del material. Así, un usuario final puede requerir que un asfalto
cumpla una especificación SUPERPAVE™ particular y estar razonablemente seguro de que el asfalto instalado se comportará de manera satisfactoria, sin tener en cuenta la fuente de crudo específica u otros parámetros de la composición, controlando de esta forma la formación de roderas, el agrietamiento a bajas temperaturas y el agrietamiento por fatiga. Así, se ha generado una necesidad reconocida recientemente para que composiciones y procedimientos cumplan las especificaciones SUPERPAVE™ de forma consistente y eficaz.
Resumen y objetos de la invención
A modo de resumen, la presente invención se refiere a procedimientos para la preparación de asfaltos mediante la adición de ácido polifosfórico y un polímero, con especial cuidado al período de tiempo durante el cual se introducen estos componentes. Los efectos de la presente invención, que suponen mejoras sustanciales, son ampliar el intervalo de temperaturas en el que se puede conseguir un comportamiento satisfactorio para una composición de asfalto dada, o como corolario, reducir la cantidad de aditivo polimérico que de otro modo sería necesaria para conseguir un comportamiento satisfactorio dentro de un intervalo de temperaturas.
Estos y otros aspectos y objetos de la presente invención se apreciarán y entenderán mejor cuando se consideren junto con la siguiente descripción y los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
Una idea clara de las ventajas y características que constituyen la presente invención, y de la construcción y funcionamiento de los mecanismos típicos proporcionados con la presente invención, se harán más fácilmente evidentes en referencia a las formas de realización ejemplares, y por tanto no limitantes, ilustradas en los dibujos adjuntos y que forman una parte de esta memoria descriptiva, en las que números de referencia similares designan elementos idénticos en diferentes vistas, y en las que:
La Figura 1 ilustra una vista esquemática de bloques de un primer proceso según la presente invención;
La Figura 2 ilustra una vista esquemática de bloques de un segundo proceso según la presente invención;
La Figura 3 ilustra una vista esquemática de bloques de un tercer proceso según la presente invención;
La Figura 4 ilustra una vista esquemática de bloques de un cuarto proceso según la presente invención; y
La Figura 5 ilustra una vista esquemática de bloques de un quinto proceso según la presente invención.
Descripción de formas de realización preferidas
La presente invención y sus diversas características y detalles ventajosos se explican con más detalle en referencia a las formas de realización no limitantes que se ilustran en los dibujos adjuntos y detallados en la siguiente descripción. Se omiten las descripciones de componentes y técnicas de procesamiento muy conocidos para así no oscurecer innecesariamente la presente invención en detalle.
En referencia a la Figura 1, en un primer procedimiento un asfalto puro se somete a una etapa de calentamiento 10. Mientras el asfalto puro está caliente, se introduce un ácido mineral en una etapa ácida 20. A continuación se lleva a cabo una etapa de mezcla 30 durante un periodo de tiempo de entre una hora aproximadamente y dos horas aproximadamente. Le sigue una etapa de calentamiento 40 adicional a 300°F-400°F (268°C-368°C) aproximadamente. A continuación se prepara una mezcla en la etapa polimérica 50 con la adición de al menos un polímero, en donde dicha mezcla es un concentrado que incluye entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero. Posteriormente la mezcla resultante se añade a un asfalto de dilución en la etapa 60.
Ahora en referencia a la Figura 2, en un segundo procedimiento un asfalto puro se somete a una etapa de calentamiento 70. A continuación se añade un ácido mineral al asfalto puro en una etapa ácida 80. A continuación se prepara una mezcla con la adición de al menos un polímero en la etapa polimérica 90. Posteriormente la mezcla se añade a un asfalto de dilución en la etapa 100.
Ahora en referencia a la Figura 3, en un tercer procedimiento un asfalto puro se somete a una etapa de calentamiento 110. A continuación se prepara una mezcla con la introducción de al menos un polímero en la etapa polimérica 120, en donde dicha mezcla es un concentrado que incluye entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero. Mientras tanto, se añade un ácido mineral a un asfalto de dilución en una etapa ácida 130. La mezcla se añade a la combinación ácido-asfalto de dilución en la etapa 140.
Ahora en referencia a la Figura 4, en un cuarto procedimiento un asfalto puro se somete a una etapa de calentamiento 150. A continuación se prepara una mezcla añadiendo al menos un polímero al asfalto puro calentado en la etapa polimérica 160, en donde dicha mezcla es un concentrado que incluye entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero. A continuación la mezcla y el ácido mineral se añaden simultáneamente a un asfalto de dilución en una etapa ácida 170.
Ahora en referencia a la Figura 5, en un quinto procedimiento un asfalto puro se somete a una etapa de calentamiento 180. A continuación se prepara una mezcla con la adición de al menos un polímero al asfalto puro calentado en una etapa polimérica 190, en donde dicha mezcla es un concentrado que incluye entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero. A continuación la mezcla se añade a un asfalto de dilución en la etapa 200. La
combinación mixta resultante se mezcla en una etapa 210. A continuación se añade un ácido mineral a esta combinación mixta en una etapa ácida 220.
El asfalto que se utiliza en cualquiera de los cinco procedimientos anteriormente descritos puede ser cualquier asfalto de petróleo o residuo asfáltico adecuado. Es muy importante señalar que el asfalto de mezcla y el asfalto de dilución pueden ser asfaltos idénticos, ligeramente diferentes, o completamente diferentes. En formas de realización preferidas se utilizan asfaltos de petróleo puros. Los asfaltos puros adecuados pueden estar basados en crudos dulces o amargos, crudos pesados o ligeros, y crudos aromáticos o nafténicos. En formas de realización particularmente preferidas, y en aras de la economía, se utilizan crudos nafténicos amargos pesados. Un origen preferido para los crudos nafténicos amargos pesados es Venezuela.
El ácido que se utiliza en cualquiera de los cinco procedimientos anteriormente descritos es ácido fosfórico, preferentemente en forma de ácido polifosfórico, o ácido superfosfórico. Una fuente preferida del ácido polifosfórico es el Phospholeum.
La cantidad de ácido utilizado puede ser de aproximadamente el 0,05% en peso a aproximadamente el 5% en peso, de manera preferible del 0,1% en peso aproximadamente al 2,0% en peso aproximadamente, basado en el peso total del producto diluido resultante. En formas de realización preferidas, la cantidad de ácido añadido es igual a aproximadamente el 0,4% en peso, basado en el peso total del producto diluido resultante.
El polímero que se utiliza en cualquiera de los cinco procedimientos anteriormente descritos puede estar basado en uno o más polímeros orgánicos o inorgánicos adecuados. En formas de realización preferidas se utilizan copolímeros en bloque de elastómeros termoplásticos o termoendurecibles. Los elastómeros adecuados incluyen nailon, cloruro de polivinilo, polietileno (lineal o reticulado), poliestireno, polipropileno, resinas de fluorocarbonos, poliuretano, resinas de acrilato, resinas fenólicas, resinas alquídicas, poliésteres y monómeros de etilenpropilenodieno (EPDM). En formas de realización particularmente preferidas, se utilizan copolímeros en bloque en forma de estireno-butadieno-estireno (SBS) o caucho de estireno-butadieno (SBR).
La combinación del polímero y el asfalto en la que se mezclan constituye una mezcla.
Ejemplos
Ahora se describirá en profundidad las formas de realización específicas de la presente invención mediante los siguientes ejemplos no limitantes que sirven para ilustrar diversas características de relevancia. Los ejemplos están destinados simplemente a facilitar la comprensión de formas en las que se puede llevar a la práctica la presente invención y a facilitar aún más a los expertos en la materia la puesta en práctica de la presente invención. Por consiguiente, los ejemplos no se deben interpretar como una limitación del alcance de la presente invención.
Ejemplo 1 (profético)
Se puede preparar una composición mediante: el suministro de una fuente de asfalto puro basado en un crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela; el calentamiento del asfalto puro; el suministro de ácido clorhídrico como fuente de ácido mineral; la adición del ácido mineral al asfalto puro, después de la etapa de calentamiento del asfalto puro; la mezcla del asfalto puro durante un período de tiempo de entre aproximadamente una hora y aproximadamente dos horas, después de la etapa de adición del aceite mineral; el calentamiento adicional del asfalto puro a una temperatura comprendida entre 325°F (162°C) aproximadamente y 375°F (190°C) aproximadamente, después de la etapa de mezcla del asfalto puro; el suministro de SBR como fuente de polímero; la adición del polímero al asfalto puro en una relación ponderal de aproximadamente 1:10 para formar una mezcla, después de la etapa de calentamiento adicional del asfalto puro; el suministro de más crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela como fuente de asfalto de dilución; la adición de la mezcla al asfalto de dilución para formar un producto diluido; y la mezcla del producto diluido. El ácido clorhídrico se puede añadir en una cantidad igual al 0,4% en peso aproximadamente de dicho producto diluido.
El procedimiento de este ejemplo se puede utilizar como base para un proceso de preparación de un material de pavimentación, en donde el producto diluido se convierte en el material de pavimentación, tal como por ejemplo, con la adición de un agregado al producto diluido.
Ejemplo 2
Se preparó la muestra 2 mediante: el suministro de una fuente de un asfalto puro basado en un crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela; el calentamiento del asfalto puro; el suministro de una fuente de un ácido polifosfórico en forma de Phospholeum; la adición del ácido polifosfórico al asfalto puro después de la etapa de calentamiento del asfalto puro; el suministro de una fuente de polímero en forma de copolímero en bloque SBS; la adición del polímero al asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de adición del ácido polifosfórico al asfalto puro; el suministro de más cantidad del mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela como fuente de asfalto de dilución; la adición de la mezcla al asfalto de dilución para formar un producto diluido; y la mezcla del producto diluido. El ácido polifosfórico se añadió en una cantidad igual al 0,4% en peso aproximadamente del producto diluido. El copolímero en bloque SBS se añadió en una cantidad igual al 3,0% en
peso aproximadamente del producto diluido.
El procedimiento de este ejemplo también se puede utilizar como base para un proceso de preparación de un material de pavimentación, en donde el producto diluido se convierte en el material de pavimentación, tal como por ejemplo, con la adición de un agregado al producto diluido.
Para su comparación, se preparó la muestra 1 que no está elaborada según la presente invención mediante: el suministro de una fuente de un asfalto puro basado en el mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela; el calentamiento del asfalto puro; el suministro de una fuente de polímero; la adición del polímero al asfalto puro para formar una mezcla; el suministro de más cantidad del mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela como fuente de asfalto de dilución; la adición de la mezcla al asfalto de dilución para formar un producto diluido; y la mezcla del producto diluido. El polímero SBS se añadió en una cantidad igual al 3,0% en peso aproximadamente del producto diluido.
Ejemplo 3
Se preparó la muestra 3 mediante: el suministro de una fuente de un asfalto puro basado en el mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela; el calentamiento del asfalto puro; el suministro de una fuente de polímero en forma de copolímero SBS; la adición del polímero al asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento del asfalto puro; el suministro de más cantidad del mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela como fuente de asfalto de dilución; el suministro de una fuente de ácido polifosfórico; la adición del ácido polifosfórico al asfalto de dilución; la adición de la mezcla al asfalto de dilución para formar un producto diluido después de la etapa de adición del ácido polifosfórico al asfalto de dilución; y la mezcla del producto diluido.
Se añadió el ácido polifosfórico en una cantidad igual al 0,4% en peso aproximadamente de dicho producto diluido. Se añadió el copolímero en bloque SBS en una cantidad igual al 3,0% en peso aproximadamente del producto diluido.
De nuevo, el procedimiento de este ejemplo se puede utilizar como base para el proceso de preparación de un material de pavimentación, en donde el producto diluido se convierte en el material de pavimentación, tal como por ejemplo, con la adición de un agregado al producto diluido.
Ejemplo 4
La muestra 4 se preparó mediante: el suministro de una fuente de un asfalto puro basado en el mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela; el calentamiento del asfalto puro; el suministro de una fuente de polímero en forma de copolímero de SBS; la adición del polímero al asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento del asfalto puro; el suministro de más cantidad del mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela como fuente de asfalto de dilución; el suministro de una fuente de ácido polifosfórico; la adición tanto de la mezcla como del ácido polifosfórico al asfalto de dilución de manera simultánea para formar un producto diluido; y la mezcla del producto diluido.
Se añadió el ácido polifosfórico en una cantidad igual al 0,4% en peso aproximadamente de dicho producto diluido. Se añadió el copolímero en bloque SBS en una cantidad igual al 3,0% en peso aproximadamente del producto diluido.
De nuevo, el procedimiento de este ejemplo se puede utilizar como base para el proceso de preparación de un material de pavimentación, en donde el producto diluido se convierte en el material de pavimentación, tal como por ejemplo, con la adición de un agregado al producto diluido.
Ejemplo 5
Se prepararon las muestras 5-6 mediante: el suministro de una fuente de un asfalto puro basado en el mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela; el calentamiento del asfalto puro; el suministro de una fuente de polímero en forma de copolímero SBS; la adición del polímero al asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento del asfalto puro; el suministro de más cantidad del mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela como fuente de asfalto de dilución; la adición de la mezcla al asfalto de dilución para formar un producto diluido; la mezcla del producto diluido; el suministro de una fuente de ácido polifosfórico; y la adición del ácido polifosfórico al producto diluido después de la etapa de mezcla del producto diluido.
Para los ejemplos 5-6, el ácido polifosfórico se añadió en una cantidad igual al 0,4% en peso aproximadamente de dicho producto diluido. Se añadió el copolímero en bloque SBS a la muestra 5 en una cantidad igual al 3,0% en peso aproximadamente del producto diluido. Se añadió el copolímero en bloque SBS a las muestras 6 y 7 en una cantidad igual al 3,5% aproximadamente, y al 5,0% aproximadamente, en peso del producto diluido, respectivamente.
De nuevo, el procedimiento de este ejemplo se puede utilizar como base para el proceso de preparación de un material de pavimentación, en donde el producto diluido se convierte en el material de pavimentación, tal como por ejemplo, con la adición de un agregado al producto diluido.
Para su comparación, se preparó la muestra 7 que no está elaborada según la presente invención mediante: el suministro de una fuente de un asfalto puro basado en el mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela; el calentamiento del asfalto puro; el suministro de una fuente de polímero en forma de copolímero SBS;
5 la adición del polímero al asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento del asfalto puro; el suministro de más cantidad del mismo crudo nafténico amargo pesado procedente de Venezuela como fuente de asfalto de dilución; la adición de la mezcla al asfalto de dilución para formar un producto diluido; y la mezcla del producto diluido.
Resultados
10 En referencia a la Tabla I, se presentan los datos del viscosímetro rotatorio (RV) y del reómetro de haz de flexión (BBR) para las siete muestras. Los datos del RV proporcionan información sobre las propiedades aglutinantes de las muestras a temperaturas elevadas. Los datos del BBR proporcionan información sobre las propiedades aglutinantes de las muestras a bajas temperaturas.
Tabla I
Brookfield (cps)
BBR (S-MPa. m-unidades) Paso
®135°C
®163°C ® 190°C s ® 12°C m ® 12°C s ® 18°C m ® 18°C s ® 24°C m ® 24°C Calidad
3000 máx.
300máx. 0,300mín. 300máx. 0,300mín. 300máx. 0,300mín.
Muestra 1
3% de SBS: sin ácido 1020 322 135 214,50 0,357 459,40 0,299 70-22
Muestra 2
3% de SBS: 0,4% de ácido (añadido antes del SBS) 1250 417 157 242,90 0,348 480,00 0,288 76-22
Muestra 3
3% de SBS: 0,4% de ácido (añadido al asfalto dedilución) 1310 442 178 240,30 0,325 521,80 0,267 76-22
Muestra 4
3% de SBS: 0,4% de ácido (añadido en algún momento como concentrado) 1280 430 175 251,00 0,334 470,40 0,255 76-22
Muestra 5
3% de SBS; 0,4% de ácido (añadido después de la curación) 1180 420 170 232,60 0,323 511,50 0,268 76-22
Muestra 6
3,5% de SBS; 0,4% de ácido (añadido después de la curación) 1560 490 195 227,90 0,332 508,00 0,269 82-22
Muestra 7
5% de SBS; 1790 697 227 211,60 0,370 408,1 0,295 76-22
Ahora en referencia a la Tabla II, se presentan los datos del reómetro de cizallamiento dinámico (DSR) para las siete muestras. Los datos del DSR proporcionan información sobre las propiedades aglutinantes de las muestras a temperaturas elevadas e intermedias.
Tabla II
G*/sen (kPa)
G*/sen d (MPa)
DSR Original
DSR RTFO DSR PAV Paso
% depérdida
70°C 76°C 82°C 70°C 76°C 82°C 34°C 31°C 28°C 25°C 22°C 19°C Calidad
1,0 máx.
1,00 mín. 2,20 mín. 5,00 máx.
Muestra 1
3% de SBS; sin ácido 1,806 0,969 3,310 1,677 2,474 5,044 70-22
Muestra 2
3% de SBS; 0,4% de ácido (añadidoantes del SBS) 2,989 1,580 0,877 6,815 3,170 1,884 2,056 5,863 76-22
Muestra 3
3% de SBS; 0,4% de ácido (añadido alasfalto de dilución) 1,245 0,754 3,485 1,834 2,409 3,387 4,886 6,761 76-22
Muestra 4
3% de SBS, 0,4% de ácido (añadido almismo tiempo que el concentrado) 1,334 0,774 3,007 1,706 2,081 6,138 76-22
Muestra 5
3% de SBS; 0,4% de ácido (añadidodespués de la curación) 1,418 0,727 3,263 1,697 1,972 5,502 76-22
Muestra 6
3,5% de SBS, 0,4% de ácido (añadido después de la curación) 2,146 1,115 4,155 2,268 1,078 4,070 62-22
Muestra 7
5% de SBS, 0,4% de ácido (añadidodespués de la curación) 0,340 1,915 1,209 2,908 1,669 1,038 4,014 76-22
Ahora en referencia a la Tabla III, se presentan una serie de datos sobre el comportamiento mecánico y algunos datos sobre la composición (IATROSCAN) para las siete muestras. No se pudo ejecutar la prueba de la viscosidad absoluta sobre la muestra 7 debido a que la viscosidad era demasiado elevada para el equipo de prueba. El procedimiento de análisis IATROSCAN abarca la separación de las cuatro fracciones presentes de forma inherente en cualquier asfalto derivado del petróleo y residuo asfáltico. Las cuatro fracciones son asfaltenos, resinas, compuestos cíclicos y saturados.
Tabla III
Vis.Abs.(P)
Vis.Cin.cSt Pen.dmm V.ácido % análisis latroscan Ductilidad(cm) F Duct Resis. Tracción Puntoabland. Rec.elástico TFO,Rec.elastic PruebaSept.
140°F (60°C)
275°F (135°C) 25°C A R C S 25°C 4°C f 2 /f1 Kg/cm2 °F 20 cm, 10°C,% 77°F,% T & B dif, °F, %
Muestra 1
3% de SBS: sin ácido 6531 897,1 54 2,82 16 12 67,1 5,4 150 + 19 0,25 1,200 129 68,75 70 Superior a 48
Muestra 2
3% de SBS; 0,4%de ácido (añadidoantes del SBC) 9700 993,7 49 6,38 18 12 65,6 5.0 129 14 0,27 1,651 133 66,25 80 Superior a 40
Muestra 3
3% de SBS; 0,4%de ácido (añadidoal asfalto dedilución) 44.511 1496 46 7,25 15 14 65,4 5,6 150 + 15 0,28 1,751 170 72,50 82,5 Superior a 56
Muestra 4
3% de SBS, 0,4%de ácido (añadidoal mismo tiempo que elconcentrado) 15.235 1205 44 7,42 18 10 65,9 6,1 111 15 0,35 1,059 153 72,50 50,0 Superior a 36
Muestra 5
3% de SBS; 0,4%de ácido (añadidodespués de la curación) 79.291 1386 43 7,26 17 20 55,5 7,3 112 14 0,30 1,008 156 73,75 52,5 Superior a 45
Muestra 6
3,5% de SBS, 0,4% de ácido (añadido después de la curación) 41.860 1519 49 7,66 18 21 53,8 7,7 140 10 0,27 1,329 155 68,75 82,5 Superior a 36
Muestra 7
5% de SBS; - 1712 47 2,48 16 32 46,9 5,7 121 24 0,39 1,594 194 88,80 87,5 Superior a 74
Los asfaltenos son sólidos negros y amorfos que contienen, además de carbono e hidrógeno, algo de nitrógeno, azufre y oxígeno. También están presentes oligoelementos tales como el níquel y el vanadio. Los asfaltenos generalmente se consideran materiales aromáticos altamente polares de pesos moleculares comprendidos entre 2000-5000 (promedio en número), y constituyen el 5-25% del peso del asfalto.
Las resinas (aromáticas polares) son fracciones sólidas y semisólidas muy adhesivas de color oscuro y pesos moleculares relativamente elevados presentes en los maltenos. Son los agentes dispersantes de peptizantes para los asfaltenos, y la proporción de resinas a asfaltenos establece, hasta un cierto punto, el carácter de tipo sol o tipo gel de los asfaltos. Las resinas separadas de betunes tienen pesos moleculares de 800-2000 (promedio en número) pero hay una amplia distribución molecular. Este componente constituye el 15-25% del peso de los asfaltos.
Los compuestos cíclicos (aromáticos del naftaleno) comprenden los compuestos de peso molecular más bajo en betunes y representan la fracción principal del medio de dispersión para los asfaltenos peptizados. Constituyen el 45-60% en peso del asfalto total y son líquidos oscuros y viscosos. Son compuestos con núcleos aromáticos y aromáticos nafténicos con constituyentes de cadena lateral y tienen pesos moleculares de 500-900 (promedio en número).
Los saturados comprenden de manera predominante hidrocarburos alifáticos de cadena lineal y ramificada presentes en betunes, junto con alquilnaftenos y algunos alquilos aromáticos. El intervalo de pesos moleculares promedio es aproximadamente similar al de los compuestos cíclicos, y los componentes incluyen saturados cerosos y no cerosos. Esta fracción forma el 5-20% del peso de los asfaltos.
La muestra sometida a ensayo primero se desprovee de asfaltenos para dar maltenos que es la fracción de la disolución de heptano. A continuación esta disolución se absorbe sobre un gel de sílice de 5 micrómetros (5 μ), y se fracciona mediante elución ascendente sobre barras de vidrio recubiertas con gel de sílice (Chromarods®) utilizando tipos de disolventes, procedimientos de desarrollo y duración de desarrollo específicos. Las tres fracciones separadas a continuación se queman en los Chromarods utilizando detección de llama ionizada (FID) y sistemas de detección por ionización termoiónica de llama. El sistema FID proporciona una respuesta específica a los compuestos orgánicos, por tanto se separan tres fracciones cromatográficas y se identifican como compuestos aromáticos polares, compuestos aromáticos nafteno, y saturados, o resinas, compuestos cíclicos y saturados, respectivamente. Éstos, junto con los asfaltenos, comprenden las cuatro fracciones genéricas encontradas en el asfalto.
Una aplicación práctica de la presente invención que tiene valor dentro del ámbito tecnológico es la construcción de carreteras. Además, todas las formas de realización descritas de la presente invención son útiles junto con composiciones como las que se utilizan para el sellado, o para la impermeabilización al agua, o similares.
Aunque el mejor modo para llevar a cabo la presente invención contemplado por los inventores se ha descrito anteriormente, la práctica de la presente invención no se limita a él. Por consiguiente, los expertos en la materia apreciarán que, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la invención se puede llevar a la práctica de una forma diferente a la descrita específicamente en el presente documento.
Por ejemplo, el comportamiento de la composición se podría mejorar proporcionando aditivos adicionales. En otro ejemplo, a pesar de que se prefiere el Phospholeum como fuente de ácido polifosfórico, se puede utilizar en su lugar cualquier material o precursor adecuado que contenga ácido fosfórico. De forma similar, a pesar de que se prefieren los látex de estireno-butadieno-estireno (SBS) y caucho de estireno-butadieno (SBR) como aditivo polimérico, se podría utilizar en su lugar cualquier material viscoelástico adecuado.
Además, a pesar de que la composición descrita en el presente documento es un material físicamente distinto, será evidente que la composición se puede integrar en otros materiales con los que está asociada.
12 5

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento de preparación de un asfalto modificado con un polímero que comprende:
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto puro; el calentamiento de dicho asfalto puro;
    -
    el suministro de una fuente de un ácido fosfórico;
    -
    la adición de dicho ácido a dicho asfalto puro después de la etapa de calentamiento de dicho asfalto puro; el suministro de una fuente de un polímero;
    -
    la adición de dicho polímero a dicho asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de adición de dicho ácido a dicho asfalto puro, en el que dicha mezcla es un concentrado que comprende entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero;
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto de dilución;
    -
    la adición de dicha mezcla a dicho asfalto de dilución para formar un producto diluido, y
    -
    la mezcla de dicho producto diluido.
  2. 2. Un procedimiento de preparación de un asfalto modificado con un polímero según la reivindicación 1, que comprende:
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto puro;
    -
    el calentamiento de dicho asfalto puro;
    -
    el suministro de una fuente de un ácido fosfórico;
    -
    la adición de dicho ácido a dicho asfalto puro, después de la etapa de calentamiento de dicho asfalto puro;
    -
    la mezcla de dicho asfalto puro durante un periodo de tiempo de entre 1 hora y 2 horas, después de la etapa de adición de dicho ácido;
    -
    el calentamiento adicional de dicho asfalto puro a una temperatura de 149°C a 204°C, después de la etapa de mezcla de dicho asfalto puro;
    -
    el suministro de una fuente de un polímero,
    -
    la adición de dicho polímero a dicho asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento adicional de dicho asfalto puro, en la que dicha mezcla es un concentrado que comprende entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero;
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto de dilución;
    -
    la adición de dicha mezcla a dicho asfalto de dilución para formar un producto diluido, y
    -
    la mezcla de dicho producto diluido.
  3. 3. Un procedimiento de preparación de un asfalto modificado con un polímero que comprende:
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto puro;
    -
    el calentamiento de dicho asfalto puro;
    -
    el suministro de una fuente de un polímero,
    -
    la adición de dicho polímero a dicho asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento de dicho asfalto puro, en la que dicha mezcla es un concentrado que comprende entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero;
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto de dilución;
    -
    el suministro de una fuente de un ácido fosfórico;
    -
    la adición de dicho ácido a dicho asfalto de dilución;
    -
    la adición de dicha mezcla a dicho asfalto de dilución para formar un producto diluido después de la etapa de adición de dicho ácido a dicho asfalto de dilución, y
    -
    la mezcla de dicho producto diluido.
  4. 4.Un procedimiento de preparación de un asfalto modificado con un polímero que comprende:
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto puro;
    -
    el calentamiento de dicho asfalto puro;
    -
    el suministro de una fuente de un polímero,
    -
    la adición de dicho polímero a dicho asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento de dicho asfalto puro, en la que dicha mezcla es un concentrado que comprende entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero;
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto de dilución;
    -
    el suministro de una fuente de un ácido fosfórico;
    -
    la adición tanto de dicha mezcla como de dicho ácido a dicho asfalto de dilución de manera simultánea para formar un producto diluido, y
    -
    la mezcla de dicho producto diluido.
  5. 5. Un procedimiento de preparación de un asfalto modificado con un polímero que comprende:
    -
    el suministro de una fuente de un asfalto puro;
    -
    el calentamiento de dicho asfalto puro;
    -
    el suministro de una fuente de un polímero,
    -
    la adición de dicho polímero a dicho asfalto puro para formar una mezcla después de la etapa de calentamiento de dicho asfalto puro, en la que dicha mezcla es un concentrado que comprende entre el 10% en peso y el 20% en peso de dicho polímero;
    - el suministro de una fuente de un asfalto de dilución; 5 - la adición de dicha mezcla a dicho asfalto de dilución para formar un producto diluido;
    -
    la mezcla de dicho producto diluido;
    -
    el suministro de una fuente de un ácido fosfórico, y la adición de dicho ácido a dicho producto diluido después de la etapa de mezcla de dicho producto diluido.
  6. 6. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que dicha temperatura es de 162°C a 190°C.
    10 7. El procedimiento de la reivindicación 3 ó 4, que comprende además la adición de un agregado a dicho producto diluido.
  7. 8. El procedimiento de la reivindicación 1 ó 2 ó 3 ó 4 ó 5, en el que dicha etapa de adición de dicho ácido incluye la adición de dicho ácido en una cantidad de entre el 0,1% y el 1,0% en peso de dicho asfalto modificado con un polímero.
    15 9. El procedimiento de la reivindicación 1 ó 2 ó 3 ó 4 ó 5, en el que dicha etapa de adición de dicho ácido incluye la adición de una fuente de un ácido polifosfórico, y dicho ácido se añade en una cantidad del 0,4% en peso de dicho asfalto modificado con un polímero.
    14 15
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