ES2563630A1 - Formulación aditiva para asfaltos, método de obtención y uso en la regeneración de firmes de carretera - Google Patents

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Abstract

Formulación aditiva para asfaltos, método de obtención y uso en la regeneración de firmes de carretera. La presente invención se refiere a un primer componente, que es un betún o una mezcla de betunes, en un porcentaje comprendido entre el 40%-80% en peso del total de composición y un segundo componente, que es una mezcla que contiene: un betún, en un porcentaje comprendido entre 5%-20% del peso total de la mezcla del segundo componente, que consiste en hidrocarburos que poseen un número de átomos de carbono igual o superior a 13, y que presenta un punto de ebullición igual o superior a los 490ºC; glicerina, en un porcentaje comprendido entre 5%-10%; goma antioxidante, en un porcentaje igual o inferior a 1,50%; una mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje comprendido entre 1%-30%; un éster metílico, en un porcentaje comprendido entre 1%-30%; y resina de parafina, en un porcentaje comprendido entre 1%-30%, del peso total de la mezcla del segundo componente.

Description

DESCRIPCIÓN
FORMULACIÓN ADITIVA PARA ASFALTOS, MÉTODO DE OBTENCIÓN Y USO EN LA REGENERACIÓN DE FIRMES DE CARRETERA
5
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a composiciones aditivas y métodos para la regeneración de asfaltos, y se engloba en el sector de la construcción y la obra civil, concretamente en el área de pavimentación y construcción de firmes de carreteras.
10
ESTADO DE LA TÉCNICA
La construcción sostenible de carreteras es en la actualidad no sólo una necesidad, sino también un deber inexcusable, y más cuando dicha construcción ofrece numerosas oportunidades para la reutilización de materiales, tanto generados por la propia obra como aportados desde el exterior. 15
Frente a la técnica de refuerzo de firmes, el reciclado y reutilización de los mismos se muestra como una alternativa muy ventajosa para reducir el impacto al medio de esta actividad. En este sentido, el reciclado de materiales o pavimentos asfálticos reciclables, conocidos en el campo de la técnica como RAP (del inglés reclaimed 20 asphalt pavements), para la ejecución de nuevas capas no es una técnica novedosa, ya que se conoce desde hace casi 40 años, pero la aparición de maquinaria específica y la evolución de los sistemas constructivos, junto a una mayor preocupación por todos los temas relacionados con la sostenibilidad medioambiental, han contribuido a un gran crecimiento y desarrollo del reciclado de firmes. No obstante, esta práctica debe 25 estimularse ya que en el año 2008 se producían anualmente 50 millones de toneladas de residuo RAP (EAPA, 2008: Arguments to estimulate the government to promote asphalt resuse and recycling).
Actualmente, el reciclado se puede aplicar a todos los materiales que constituyen las 30 secciones del firme, empleando métodos muy diversos que llevarse a cabo in situ (tratando e incorporando el RAP directamente en el propio lugar del que se ha extraído previamente) o en planta (extrayendo el material a regenerar y llevándolo a una planta industrial localizada en otro punto para posteriormente reutilizar el RAP en el mismo lugar del que se extrajo o en otro proyecto); en frío, en templado o en caliente; y con 35
aportación o sin aportación de nuevo material granular. Los métodos de reutilización de RAP en templado y en caliente se emplean para producir nuevo asfalto, mientras que los métodos de reciclado en frío se llevan a cabo adicionando emulsiones, betunes o conglomerante hidráulico (cemento). Para la aplicación de todas estas técnicas, existe en el mercado gran variedad de maquinaria y plantas asfálticas 5 provistas de los elementos necesarios para procesar debidamente el material a reciclar. Además de estos equipos específicos, en el reciclado de materiales también son de utilidad las máquinas fresadoras y los equipos móviles de machaqueo y clasificación.
10
En cuanto al reciclado de firmes mediante composiciones bituminosas en caliente (es decir, con calentamiento de los materiales hasta obtener una mezcla entorno a los 150-180 ºC que permita la puesta en obra), cabe señalar que su aplicación está condicionada por el clima y la temperatura del medio, de tal forma que no es aconsejable ni ventajoso su empleo en invierno. Además, es un proceso costoso en la 15 medida en que requiere el empleo de áridos vírgenes, y no se consigue reciclar más de un 15% del firme a regenerar (denominado comúnmente como RAP). También existen mezclas bituminosas semicalientes, cuya temperatura de fabricación se encuentra reducida con respecto a las calientes hasta una temperatura comprendida entre 125ºC-130ºC. 20
Por su parte, las mezclas bituminosas templadas (puesta en obra a una temperatura que ronda los 100ºC, aunque puede ser menor, como 80ºC) para la regeneración de firmes tratan de mejorar la técnica disminuyendo la temperatura de reutilización y reciclado del RAP (Miranda Pérez, L. (2012): Mezclas Asfálticas Templadas y 25 Semicalientes (ponencia). Jornada Técnica Firmes de Carreteras. Sostenibilidad). Se emplean generalmente emulsiones (con agua) y tampoco son aconsejables en invierno, siendo su principal contratiempo que sólo permiten regenerar una parte del firme en cuestión sobre el que se aplica, requiriendo además la adaptación técnica y tecnológica de las plantas industriales donde se fabrica o utiliza (Vázquez Epifanio, 30 J.M. (2012): Mezclas templadas: una apuesta de futuro hecha realidad (ponencia). I Jornada Técnica Nacional de Emulsiones Bituminosas. Emulsiones bituminosas: la técnica al servicio de la carretera. Organizado por CIESM-INTEVIA; Consejería de Obras Públicas y Vivienda y de la Agencia de Obra Pública de la Junta de Andalucía (2012): Recomendaciones para la redacción de pliegos de especificaciones técnicas 35
para el uso de mezclas bituminosas a bajas temperaturas. Memoria técnica, 117 páginas).
El reciclado de asfaltos en frío (a temperatura ambiente) es, a día de hoy, el objeto de interés principal en el campo de la técnica por sus ventajas medioambientales, 5 existiendo ya diversas alternativas y mejoras en cuanto a las mezclas bituminosas a emplear (García Santiago, J.L. (2012): Reciclado de firmes bituminosos con emulsión bituminosa (ponencia). I Jornada Técnica Nacional de Emulsiones Bituminosas. Emulsiones bituminosas: la técnica al servicio de la carretera. Organizado por CIESM-INTEVIA; Consejería de Obras Públicas y Vivienda y de la Agencia de Obra Pública de 10 la Junta de Andalucía (2012): Recomendaciones para la redacción de pliegos de especificaciones técnicas para el uso de mezclas bituminosas a bajas temperaturas. Memoria técnica, 117 páginas). Las composiciones o mezclas en frío que se conocen son emulsiones que siempre presentan un contenido en agua, de tal forma que en condiciones desfavorables puede llegar a descomponerse tras haber sido aplicado en 15 el lugar de regeneración del firme con el que se mezcla, de tal forma que su aplicación está condicionada por las condiciones meteorológicas y estacionales. Además, requiere que pase un cierto tiempo de curado hasta que se cohesionada la mezcla y se produce la pérdida total del agua antes de que pueda permitirse el paso de tráfico rodado; el asfalto regenerado mediante estas mezclas en frío deben ser protegidas 20 tras ser aplicadas mediante una banda de rodadura, ya que por sus características no se pueden emplear aún como tales. Un aspecto a tener en cuenta de la regeneración de RAP en frío es que este método exige una mayor cantidad de materiales (fresado y aditivos) que cuando se construye una vía con nuevo aglomerado en caliente para obtener una capa con la misma capacidad portante. 25
Desde esta perspectiva, se hace necesario investigar y conseguir un ligante o mezcla bituminosa lo suficientemente manejable durante la fase de mezclado, extensión y compactación en la reutilización y reciclado de RAP como para permitir una adecuada manipulación del aglomerado y rebajar la temperatura de trabajo (Potti, J.J. (2007): 30 I+D+i en carreteras. IV Congreso Andaluz de Carreteras. Carreteras para el Siglo XXI: compromiso de calidad y servicio: 1359-1365).La presente invención, que es una composición bituminosa con las especificaciones que se describen a continuación y que se adiciona al asfalto para su regeneración, se muestra como una alternativa ventajosa en el reciclado de firmes de carretera, como también lo es su método de 35
fabricación y su modo de aplicación en frío.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN
El primer objeto de la presente invención lo constituye una composición bituminosa que está diseñada para adicionarse a viejos asfaltos para su regeneración, y que funciona como un aditivo de regeneración de pavimentos asfálticos reciclables. Dicha 5 composición comprende:
- un primer componente que es un betún o una mezcla de betunes en un porcentaje comprendido entre el 40% y el 80% en peso del total de composición; y
- un segundo componente que es una mezcla que contiene: 10
o un betún, en un porcentaje comprendido entre 5% y 20% del peso total de la mezcla del segundo componente, que consiste en hidrocarburos con un número de átomos de carbono igual o superior a 13, y que presenta un punto de ebullición igual o superior a los 490ºC;
o glicerina, en un porcentaje comprendido entre 5% y 10% del peso total 15 de la mezcla del segundo componente;
o goma antioxidante, en un porcentaje igual o inferior a 1,50% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o una mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje comprendido entre 1% y 30% del peso total de la mezcla del segundo componente; 20
o un éster metílico, en un porcentaje comprendido entre 1% y 30% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
o resina de parafina, en un porcentaje comprendido entre 1% y 30% del peso total de la mezcla del segundo componente.
25
La composición bituminosa descrita está constituida por la fusión de ambos componentes, es decir, en la composición se encuentran los dos componentes fundidos entre sí, y es estable y líquida a temperatura ambiente. En general, un betún a temperatura ambiente suele aparecer en forma de bloque sólido, por lo que la presente composición bituminosa presenta grandes ventajas y oportunidades en el 30 campo, por cuanto permite almacenarse en estado líquido previo a su utilización sin necesidad de presencia de calor para mantenerla en estado líquido, como ocurre con los betunes que se emplean de materia prima en este proceso. Así, la composición tal cual se ha descrito está ya lista para ser mezclada con el fresado del aglomerado constituyente de los distintos tipos de firme, como aditivo, en un proceso con rangos 35
de temperatura bajos (ver más adelante). Debe señalarse que, al ser una composición con un alto contenido en betún, presenta una viscosidad variable dependiendo de la temperatura. Así, se ha comprobado que la temperatura ambiente incide notablemente en la viscosidad del mismo, de tal forma que oscila entre 800 y 200 cps a temperaturas comprendidas entre 17ºC y 30ºC. 5
Esta composición no contiene agua, de ningún modo; es importante hacer mención a este hecho porque al no existir agua en su composición permite utilizarlo para la regeneración de firmes de carretera sin necesidad de esperar al curado del producto constituido por el antiguo firme reciclado y la composición bituminosa, como sucede 10 con las mezclas en frío conocidas hasta ahora, que al ser emulsiones siempre contienen agua que condiciona sus propiedades y sus usos; de este modo, la apertura al tráfico del firme reciclado con la composición que aquí se describe es inmediata. Además, un aspecto o ventaja que debe destacarse como esencial en la composición descrita es que permite que el firme (RAP o fresado) resultante con el que se mezcla 15 para su regeneración sirve directamente como banda de rodadura, mostrando capacidad portante suficiente para este fin por sí sola sin tener que ser recubierta por una capa adicional para ser protegida, como incluso exige la ley en varios países (entre ellos España) para la regeneración de carreteras con mezclas en frío. Generalmente, el RAP reciclado en frío que se emplea en regeneración de carreteras 20 debe cubrirse con otra capa superior de protección como suele ser un aglomerado en caliente de 4 cm de espesor, o alternativamente slurries, pero siempre debe ser cubierto porque sus propiedades no son del todo adecuadas para actuar como banda de rodadura, contrariamente al RAP que se puede reciclar y regenerar con la composición bituminosa descrita. 25
El primer componente de la composición bituminosa puede ser sólo un betún, o alternativamente una mezcla de dos o más betunes. Los betunes que se emplean en la composición son comerciales, y la proporción con la que aparecen en la composición depende del tipo de betún utilizado y del tipo de fresado con el que va a 30 mezclarse la composición, a fin de regenerarlo y volver a emplearlo. Los betunes comerciales que han mostrado resultados más interesantes y que por tanto son preferidos en la presente composición son los conocidos comercialmente como 15/25 y 50/70. La proporción del primer componente (uno o más betunes) oscila preferentemente entre 60% y 80% del peso total de la mezcla final, siendo 35
preferentemente del 70%.
Por su parte, el segundo componente puede estar comprendido en la composición bituminosa en un porcentaje comprendido entre el 20% y el 60% del peso total de la composición, sin necesidad de que ésta comprenda un tercer elemento. En el caso más preferido, el segundo componente está comprendido en un porcentaje del 30%, 5 de tal forma que la composición bituminosa presenta una formulación preferida que consiste en 70% del primer componente y 30% del segundo. Este caso preferido en el que la composición bituminosa presenta una proporción entre el primer componente y el segundo de 70:30, es especialmente preferible para la regeneración de firmes y carreteras y para el empleo del RAP como banda de rodadura. 10
La mezcla que constituye el segundo componente de la composición bituminosa es de apariencia oscura (color negro), estable bajo condiciones normales y de consistencia líquida-oleosa, y tiene un punto de inflamabilidad inferior a 150ºC. Esta mezcla es insoluble en agua. 15
El betún de este segundo componente o mezcla procede de la refinería del petróleo, y es concretamente un residuo complejo que procede de la destilación del petróleo a una temperatura igual o superior a los 490ºC (su punto de ebullición). Más concretamente, es un residuo obtenible de la destilación (por ejemplo, en vacío) de 20 otro residuo que a su vez procede de la destilación (por ejemplo, a presión atmosférica) del petróleo a temperaturas superiores a 490ºC (914ºF). Preferentemente, los hidrocarburos que constituyen el betún poseen un número de átomos de carbono igual o superior a 23, pudiendo ser más preferentemente aún igual o superior a 34, y dicho betún presenta preferentemente un punto de ebullición de al 25 menos 495ºC (923ºF). El betún posee en este caso un número CAS (Chemical Abstracts Service Registry Numbers) como identificador único para sustancias químicas que es 64741-56-6. El betún no es una sustancia clasificada como peligrosa en el Anexo I de la Directiva 67/548/EEC, ni tampoco aparece en la lista del Anexo I de Regulación (EC) No. 689/2008 de Exportación e Importación de Productos Químicos 30 Peligrosos. En un modo preferido, el betún de esta mezcla está contenido en un 15% del peso total del segundo componente.
Por su parte, la glicerina puede estar contenida preferiblemente en un 10% del peso total del segundo componente. También preferentemente, la goma antioxidante del 35
segundo componente es una p-fenilendiamina, y más preferiblemente aún N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-p-fenilendiamida, que puede estar contenida en un porcentaje de 1,25%. La mezcla de ácidos grasos, que posee un número CAS 61789-45-5, puede estar presente preferiblemente en un 20% del peso total de la mezcla del segundo componente, mientras que el éster metílico puede estar contenido en un 10% y la 5 resina parafínica en un 5%.
De esta forma, una realización preferida de la composición bituminosa comprende:
- el primer componente, que es un betún o una mezcla de betunes, en un porcentaje comprendido entre el 40% y el 80% en peso del total de 10 composición; y
- el segundo componente, que es una mezcla que contiene:
o el betún que consiste en hidrocarburos con un número de átomos de carbono igual o superior a 13, más preferentemente igual o superior a 23, y que presenta un punto de ebullición igual o superior a los 490ºC, 15 más preferentemente de al menos 495ºC, en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o la glicerina, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o la goma antioxidante, que es N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-p-fenilendiamida, 20 en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o la mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje del 20% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o el éster metílico, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla 25 del segundo componente; y
o la resina de parafina, en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente.
El segundo componente puede comprender adicionalmente (incluso hasta completar 30 su formulación del 100%) uno o más aditivos adicionales comúnmente conocidos en el campo, u otros posibles que sean de interés. Entre estos aditivos no se encuentra el agua. De manera preferida, entre los aditivos que puede incorporar la composición bituminosa se encuentran los contenidos en las siguientes categorías: aditivos para evitar la formación de surcos, aditivos para reducir y retrasar la aparición de la fatiga; 35
aditivos para incrementar la resistencia a la rotura térmica; aditivos para la mejora de la resistencia a la formación de surcos a altas temperaturas; aditivos para la mejora de los valores de rigidez; aditivos ligantes o aglutinantes; aditivo para el relleno de huecos, para mejorar la estabilidad y que mejoran la unión entre elementos como ligantes; aditivos que mejoran la resistencia a la tracción; aditivos oxidantes que 5 incrementan la rigidez del asfalto una vez mezclado con él y extendido; aditivos antioxidantes que incrementan la vida media del producto; aditivos que mejoran la resistencia al agua, y cualquier combinación de los tipos de aditivos presentados.
Concretamente, de manera preferida, el o los aditivos que pueden incorporarse a la 10 mezcla del segundo componente son seleccionados dentro del grupo que consiste en:
· un polímero elastómero del tipo estirénico que es SBS (estireno-butadieno-estireno, del inglés styrene butadiene styrene), para evitar la formación de surcos, retrasar y reducir la aparición de la fatiga e incrementar la resistencia a la rotura térmica; 15
· caucho estireno-butadieno (SBR, del inglés styrene butadiene rubber), para evitar la formación de surcos, retrasar y reducir la aparición de la fatiga e incrementar la resistencia a la rotura térmica;
· polietileno de baja densidad (low density polyethylene o LDPE), para la mejora de la resistencia a la formación de surcos a altas temperaturas; 20
· un polímero termoplástico que es etilvinilacetato, en inglés ethylene vinyl acetate o EVA, para la mejora de la resistencia a la formación de surcos a alta temperatura;
· un polímero termoplástico que es etileno-propileno, del inglés EPMD o ethylene propylene, para la mejora de la resistencia a la rotura térmica; 25
· caucho de miga, conocida como crumb rubber, para evitar la formación de surcos, retrasar y reducir la aparición de la fatiga e incrementar la resistencia a la rotura térmica;
· ácido polifosfórico (PPVA), para la mejora de la resistencia a las altas temperaturas; 30
· azufre y/o lignina, como ligante o aglutinante;
· cal, para rellenar huecos, incrementar la estabilidad y mejorar la unión entre componentes;
· un compuesto seleccionado del grupo que consiste en lana mineral, fibra de vidrio y celulosa, que mejoran la resistencia a la tracción; 35
· sales de manganeso, que son aditivos oxidantes que incrementan la rigidez del asfalto una vez mezclado con él y extendido;
· plomo y/o calcio, como compuestos antioxidantes que mejoran la vida media del producto; y
· aminas, que mejoran la resistencia al agua. 5
La invención contempla que el segundo componente incorpore uno de estos aditivos, o cualquier combinación de ellos. ,Preferiblemente, cada uno de estos aditivos, cuando forman parte de la mezcla del segundo componente, puede estar contenido en la misma entre 0% y 15%, es decir hasta un máximo del 15% del peso total de la mezcla 10 del segundo componente, y está más preferentemente contenido entre 1% y 15% del peso total de la mezcla del segundo componente.
En una realización preferida de la invención, de entre los aditivos adicionales antes expuestos la mezcla del segundo componente comprende: polímeros del tipo estireno-15 butadieno-estireno (SBS) y estireno-butadieno (SBR), aminas, ácido polifosfórico (PPVA), polietileno de baja densidad, sales de manganeso y etilvinilacetato.
En el caso más preferido de todos, la composición bituminosa objeto de protección presenta la siguiente formulación: 20
- el primer componente, que es un betún o una mezcla de betunes que son betunes comerciales seleccionados entre 15/25 y 50/70 (en el caso más preferido, es un betún y es betún comercial 50/70), en un 70% en peso del total de composición; y
- el segundo componente, en un porcentaje del 30% del peso total de la 25 composición, que es una mezcla que contiene:
o el betún que consiste en hidrocarburos con un número de átomos de carbono igual o superior a 13, más preferentemente igual o superior a 23, y que presenta un punto de ebullición igual o superior a los 490ºC, siendo más preferentemente de al menos 495ºC, en un porcentaje del 30 15% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o la glicerina, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o la goma antioxidante, que es N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-p-fenilendiamida, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo 35
componente;
o la mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje del 20% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o el éster metílico, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente; y 5
o la resina de parafina, en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o el polímero estireno-butadieno-estireno (SBS) en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o el caucho estireno butadieno (SBR) en un porcentaje del 5% del peso 10 total de la mezcla del segundo componente;
o las aminas, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o el ácido polifosfórico (PPVA), en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente; 15
o el polietileno de baja densidad (LDPE), en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o las sales de manganeso, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
o el etilvinilacetato, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla 20 del segundo componente.
Esta composición bituminosa, en cualquiera de las variantes presentadas, muestra condiciones favorables e idóneas para la regeneración de firmes de carreteras, vías, calles, etc., de tal forma que está diseñado para incorporarse al fresado o material 25 asfáltico reciclable (conocido como RAP) extraído de una vía, mediante mezcla como un aditivo, y posteriormente volver a reutilizar dicho RAP en la vía, con propiedades mejoradas (ver Ejemplo 4). Dicho RAP reciclado y regenerado puede incluso ser utilizado gracias a la composición bituminosa que aquí se describe como banda de rodadura, sin necesidad de ser recubierto por capas adicionales. Además, gracias a 30 esta composición bituminosa es posible regenerar una vía o carretera mediante RAP o fresado obteniendo una capa o envuelta con una capacidad portante similar a la de una capa fabricada con aglomerado en caliente de nueva generación.
De este modo, otro objeto de protección de esta invención está constituido por un material asfáltico reciclable (o RAP –reclaimed asphalt paviment-, también denominado fresado en esta memoria) que comprende como aditivo la composición bituminosa anteriormente descrita, y que es útil para la regeneración de vías y firmes de carretera. Preferentemente, la cantidad de composición bituminosa que contiene 5 está comprendida entre 1% y 5% del peso total de RAP, más preferentemente entre 1% y 3% del peso total de RAP, y siendo más preferentemente aún de 1,4% del peso de RAP.
Se ha comprobado que si este RAP o material asfáltico reciclable extraído de una vía y 10 mezclado con la composición bituminosa para volver a reintroducirlo en la misma vía presenta propiedades aún todavía más potenciadas en cuanto a su capacidad de regeneración y reutilización, por ejemplo en cuanto a la dureza adquirida inicial o la resistencia conservada, si dicho RAP que contiene la composición bituminosa comprende además un componente que es un aditivo de relleno para mejora de la 15 resistencia conservada del producto. Preferentemente, este aditivo de relleno para mejora de la resistencia conservada es un aditivo mineral seleccionado entre cal y cemento, aunque son casos no limitativos de la invención (puede ser por ejemplo ceniza volante). Este aditivo actúa no sólo como cohesionador de la mezcla, sino que además absorbe la humedad, rellena los huecos y aporta rigidez al producto, y de 20 manera global mejora la resistencia conservada de la mezcla. Así, si a la mezcla composición bituminosa-RAP se le añade dicho aditivo en una cantidad comprendida entre 1% y 5% del peso total de la mezcla, preferentemente 1%, las propiedades parecen ser idóneas y óptimas para regenerar la vía mediante dicha mezcla. Estos resultados aquí obtenidos están en la línea del estudio realizado por Reyes, O.J. y 25 Rincón, J.F. (2009): Influencia de las características del relleno mineral en la resistencia de una mezcla asfáltica; Revista EIA, Número 11, p. 93-103.
Un tercer objeto de la presente invención consiste en un método de fabricación de la composición bituminosa antes descrita, en cualquiera de sus variantes, que 30 comprende la etapa de:
- mezclar el primer componente con el segundo componente a una temperatura comprendida entre 110ºC y 150ºC incluidos ambos límites.
La temperatura de mezcla va a depender del betún o betunes del primer componente a utilizar, aunque la temperatura descrita es la más adecuada por cuanto se garantiza que el betún o betunes del primer componente se encuentren en estado líquido cuando se desea mezclar con el segundo componente, facilitando su manejo sin incrementos ni gastos energéticos innecesarios. En el caso más preferido, la 5 temperatura de mezcla de los dos componentes es de 120ºC, por debajo de la cual el betún tiende a solidificarse. La mezcla puede realizarse mediante agitador manual o industrial, sin ser este aspecto determinante para las propiedades del producto final bituminoso obtenido. Lo mismo ocurre con las revoluciones a las que se mezclan los componentes. 10
En una realización particular, el primer componente que es uno o más betunes se encuentra ya en forma líquida (en caliente, contenido en una cisterna que mantiene la temperatura adecuada); en caso de que este betún o mezcla de betunes tenga una temperatura para licuarse mayor que la necesaria en el proceso, entonces es 15 necesario dejar que el primer componente líquido pierda temperatura, por ejemplo dejándolo enfriar, hasta que alcance la temperatura requerida para la mezcla con el segundo componente. En otra realización alternativa, el primer componente puede estar en estado sólido (un bloque en frío) antes de la mezcla con el segundo componente; en este caso, es necesario incluir una etapa de calentamiento del betún 20 o mezcla de betunes hasta fundirlo, antes de proceder al mezclado con el segundo componente.
El segundo componente puede estar ya mezclado y listo de acuerdo con las formulaciones anteriormente descritas en esta memoria, de tal forma que se mezcla 25 con el primer componente. En otra alternativa, es posible fabricar este segundo componente previamente a su mezcla con el primero, de tal forma que el método puede incluir una etapa previa para preparar el segundo componente, mediante mezcla de sus elementos constituyentes, in situ, es decir donde se va a mezclar con el primero para fabricar la composición bituminosa. 30
Una vez realizada la mezcla, la composición bituminosa es estable a temperatura ambiente. De este modo, tras el proceso de fabricación puede almacenarse en bidones, depósitos… previo a su utilización o comercialización, sin necesidad de
presencia de calor para mantenerla en estado líquido, como ocurre con los betunes que se emplean de materia prima en este proceso.
Otro objeto de la presente invención está constituido por el uso de la composición bituminosa para la regeneración de asfaltos y firmes, o lo que es lo mismo, un método 5 para regenerar asfaltos y firmes que comprende mezclar la composición bituminosa con un material asfáltico reciclable (RAP), también denominado como fresado en el campo técnico, en frío, antes de extender la mezcla en el espacio donde se desea regenerar el firme, ya sea la misma vía de donde se extrajo el RAP u otra diferente.
10
Por “mezcla en frío” debe entenderse a una temperatura comprendida entre 0ºC y 60ºC; se denomina en frío por la significativa diferencia de temperatura de este proceso con las mezclas en templado y en caliente. En un caso más preferido, la mezcla de la composición bituminosa y el RAP se lleva a cabo a temperatura ambiente, entendiéndose como temperatura ambiente aquella que oscila entre 25ºC y 15 30ºC, incluidos ambos límites. Éste es uno de los aspectos más destacables de este método de regeneración de firmes mediante la composición bituminosa objeto de protección de esta patente, ya que por un lado, en contraposición con otros materiales y métodos de reciclado de RAP, no es necesario precalentar el aditivo de regeneración porque a temperatura ambiente se mantiene estable y licuado de tal forma que es 20 manejable recalentar el RAP porque está líquido, y por otro se lleva a cabo sin necesidad de recalentar el RAP. De este modo, se puede afirmar que su uso garantiza una sostenibilidad medioambiental nunca alcanzada en el sector gracias a que puede emplearse en frío, sin requerir el calentamiento previo del RAP antes de la mezcla y vertido o sin calentamiento de la propia composición bituminosa para que 25 sea manejable, pasos obligatorios en los procesos de mezcla en templado y en caliente debido al uso de betunes. Además, este método permite reutilizar el 100 % del fresado del firme antiguo (que es además considerado residuo, según las zonas/países), resultado que no puede alcanzarse con otros métodos conocidos, como las mezclas a temperatura templada. 30
La mezcla composición-RAP que se va a emplear en la regeneración de firmes se obtiene mediante mezcla del RAP con una cantidad de composición bituminosa comprendida preferentemente entre 1% y 5% del peso total de RAP, más
preferentemente con una cantidad comprendida entre 1% y 3% del peso total de RAP, y más preferentemente aún una cantidad del 1,4% del peso total de RAP.
Se ha comprobado que en un caso particular la envuelta obtenida a partir de la mezcla RAP-composición bituminosa se optimiza cuando el RAP o fresado presenta una 5 humedad previa comprendida entre el 1% y el 10%, estando comprendida más preferentemente entre el 2% y el 3%.
Además, el proceso puede comprender en el caso más preferido una etapa de adición de un aditivo de relleno para la mejora de la resistencia conservada del material, tal 10 como se ha definido anteriormente. Este aditivo de relleno es preferentemente seleccionado entre cal y cemento, aunque puede ser otro válido para este caso como ceniza volante. Este elemento debe añadirse en un porcentaje comprendido entre 1% y 5% del peso total, aunque es preferentemente 1%. De este modo, el producto obtenido y que se va a emplear en la regeneración de la vía o firme presenta 15 propiedades todavía aún más potenciadas para el interés buscado (ver Ejemplo 3). Si se añade este aditivo, el método de regeneración de firmes comprende primero mezclar el RAP con este aditivo de mejora de la resistencia conservada, y seguidamente añadir a la mezcla en segundo lugar la composición bituminosa objeto de interés. 20
Al tratarse de una tecnología en frío (es decir, a temperaturas como las descritas anteriormente y muy por debajo de las mezclas templadas y calientes) y gracias a las propiedades de la composición bituminosa (que no lleva agua), su utilización y la regeneración de firmes no se limita a los meses estivales, como viene siendo el 25 proceder habitual en lo referente a la construcción y reciclado de carreteras en la actualidad, por las limitaciones propias de las tecnologías existentes, sino que pude ser aplicado en cualquier época del año. De hecho, el rango de temperatura de utilización de la composición cuando se va a mezclar con el fresado, en cualquiera de los casos expuestos, es amplio, no mostrando cambios apreciables entre -50ºC y 30 80ºC.
Además, tanto la fabricación de la composición bituminosa como su aplicación en el proceso de regeneración de asfaltos se puede llevar a cabo haciendo uso de la maquinaria existente, es decir sin ninguna maquinaria específica, lo que no hace 35
necesaria una gran inversión en infraestructuras y maquinaria. Así, el proceso de fabricación se puede realizar in situ o ex situ, concretamente: en plantas continuas de fabricación de aglomerado en caliente, sin precisar el encendido de los calentadores; plantas discontinuas de fabricación de aglomerado en caliente; plantas de fabricación de aglomerado en frío; plantas de fabricación de hormigón; plantas móviles continuas 5 o discontinuas para realizar el mezclado in situ, maquinaria recicladora para realizar reciclados in situ y, en general, cualquier maquinaria fabricada para este fin. De este modo, el uso de la composición bituminosa para reutilizar y reciclar RAP, y el método de regeneración de firmes y vías permite regenerar la misma vía de la que se extrae el RAP, o utilizar la mezcla preparada para una vía diferente. 10
La composición bituminosa objeto de la presente invención está diseñada para utilizarse como producto aditivo en la regeneración de asfaltos y firmes de carretera, que ofrece la posibilidad de conseguir recuperar el antiguo aglomerado, fresado (RAP) constituyente de las carreteras y calles, devolviéndole sus propiedades mecánicas 15 mediante un método ambientalmente sostenible que permite la reutilización de sus componentes. Incluso este método comprende regenerar el firme de tal forma que la mezcla de RAP-composición bituminosa en cualquiera de sus variantes se utilice como banda de rodadura. En este caso, el método de regeneración de firmes comprende una etapa final en la que una vez extendida la mezcla de composición bituminosa-20 RAP, dicha mezcla se somete a riego superficial para evitar la pérdida de árido fino, como es habitual en el campo del reciclado en frío de carreteras. Para ello, puede emplearse cualquier composición conocida en este área de trabajo, como puede ser preferentemente la composición bituminosa de tratamiento superficial TL2000, según se describe en la patente US 7,041,717 B2, aunque también puede ser la emulsión 25 tipo ECL1 o similar.
En definitiva, la invención cubre así no sólo la composición bituminosa descrita y su método de obtención, junto a un RAP que comprende dicha composición como aditivo y que va a ser empleado en la regeneración de asfaltos, sino además un método de 30 uso (aplicación) de la composición bituminosa descrita para regenerar firmes de carretera y asfaltos. Dicho método comprende mezclar dicha composición con el fresado proveniente de la carretera, calle o acopio (RAP), que es levantado y extraído del lugar de origen. La cantidad a utilizar depende de las características del fresado a regenerar (betún residual, granulometría de los áridos constituyentes del mismo…), y 35
oscila como se ha dicho en una proporción variable entre el 1% y el 5% en peso de composición bituminosa con respecto a dicho fresado. En particular, para regeneración de firmes de carretera, la cantidad de composición bituminosa está comprendida preferentemente entre 1% y 3% en peso del total de fresado, siendo más preferible del 1,4% en peso del total de fresado (RAP). 5
Este proceso de regeneración puede llevarse a cabo in situ, es decir en el propio lugar del que se levanta y extrae el fresado (normalmente en el caso de regeneración de firmes de carretera), o al menos en el propio lugar en el que va a aplicarse el fresado regenerado, o ex situ, es decir en cualquier planta diseñada para tal fin a la cual se 10 transporta el firme levantado para su mezcla con la composición objeto de interés (en estos casos, la mezcla composición bituminosa-RAP puede ser almacenada hasta su uso, por ejemplo en bidones). Este último caso puede ser más recomendable cuando se desea preparar una mezcla de composición y RAP que se va a almacenar para usar a demanda en el bacheo de vías. 15
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
FIGURA 1. Imagen de comparación de una vía o firme de carretera regenerada mediante reciclado en frío sin banda de rodadura (1a) y una vía regenerada y recuperada con la composición bituminosa del Ejemplo 2 según se usa en el Ejemplo 20 4 (1b).
EJEMPLOS
Ejemplo 1. Preparación de una composición bituminosa para la regeneración de firmes de carretera de acuerdo con la presente invención. 25
En este caso, se preparó una composición bituminosa de formulación 70:30, que presenta el 70% del primer componente y el 30% del segundo. El betún empleado como primer componente es un betún comercial 50/70, que se encontraba en estado líquido y el cual se mezcló con el segundo componente de siguiente formulación a una temperatura de 120ºC: 30
o betún que consiste en hidrocarburos con un número de átomos de carbono superior a 23 y que presenta un punto de ebullición superior a los 495ºC, en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o glicerina, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del 35
segundo componente;
o goma antioxidante, que es N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-p-fenilendiamida, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje del 20% del peso total de la 5 mezcla del segundo componente;
o éster metílico, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
o resina de parafina, en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente; 10
o polímero estireno-butadieno-estireno (SBS) en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o caucho estireno butadieno (SBR) en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o aminas, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del 15 segundo componente;
o ácido polifosfórico (PPVA), en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o polietileno de baja densidad (LDPE), en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente; 20
o sales de manganeso, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
o etilvinilacetato, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente.
25
Una vez obtenida la composición bituminosa, se procedió a su mezcla con RAP o fresado extraído de una vía, en una cantidad de composición de 1,4% del peso total de RAP. La mezcla con el RAP se realizó a una temperatura de 30ºC en una planta de aglomerado en caliente, sin necesidad de encender los quemadores porque no es necesario calentar ni el RAP ni la composición bituminosa, en tongadas de ±3 Tm. 30 Para optimizar la envuelta, el fresado o RAP se modificó previamente a la mezcla para que presentara un grado de humedad comprendido entre 2% y 3%.
Ejemplo 2. Preparación de una composición bituminosa regeneradora de firmes de carretera de acuerdo con la presente invención, para bacheo de vías. 35
En este caso, se preparó una composición bituminosa de formulación 50:50, que presenta el 50% de cada uno de los dos componentes descritos en esta memoria. El betún empleado es también en este caso un betún 50/70, que se encontraba en estado líquido y el cual se mezcló con el segundo componente de siguiente formulación a una temperatura de 120ºC: 5
o betún que consiste en hidrocarburos con un número de átomos de carbono superior a 23 y que presenta un punto de ebullición superior a los 495ºC, en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o glicerina, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del 10 segundo componente;
o goma antioxidante, que es N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-p-fenilendiamida, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje del 20% del peso total de la 15 mezcla del segundo componente;
o éster metílico, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
o resina de parafina, en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente; 20
o polímero estireno-butadieno-estireno (SBS) en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o caucho estireno butadieno (SBR) en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o aminas, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del 25 segundo componente;
o ácido polifosfórico (PPVA), en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente;
o polietileno de baja densidad (LDPE), en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente; 30
o sales de manganeso, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
o etilvinilacetato, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente.
35
Una vez obtenida la composición bituminosa, se procedió a su mezcla con RAP o fresado extraído de una vía, en una cantidad del 3% del peso total del RAP. La mezcla se realizó a una temperatura de 30ºC en planta, aunque también podría haberse llevado a cabo en hormigonera. Tras la mezcla, se envasó en bidones para emplearlos a demanda, ya que las propiedades de la mezcla así lo permiten. 5
Ejemplo 3. Análisis de laboratorio de las composiciones bituminosas objeto de protección para regeneración de material fresado o RAP.
Un objeto de interés fue analizar en laboratorio el efecto en las propiedades de la mezcla de la composición bituminosa con el fresado o RAP, así como el efecto al 10 añadir componentes aditivos de mejora de conservación de la resistencia. Así, en primer lugar, se analizaron las propiedades de la mezcla composición-RAP obtenida de acuerdo con el Ejemplo 1 de la presente invención, para posteriormente analizar diferentes alternativas: una mezcla compuesta por composición bituminosa, RAP y además 1% de cal, por un lado, y una mezcla composición bituminosa y RAP y 15 añadiendo 1% de cemento a la misma. El curado de las probetas empleadas para el estudio de laboratorio se realizó a la intemperie y a temperatura ambiente.
Tabla 1. Propiedades de la mezcla de reciclado de RAP con la composición bituminosa descrita en el Ejemplo 1 20
EDAD
MEZCLA DE RECICLADO (1,4% DE COMPOSICIÓN BITUMINOSA)
DENSIDAD (g/cm3)
ENSAYO DE INMERSIÓN COMPRESIÓN
RCS (MPa) (SECAS)
RCS (MPa) (HUM.) IRC (%)
7 DÍAS
2,25 1,9 1,1 60,0
15 DÍAS
2,25 2,1 1,4 64,5
30 DÍAS
2,26 2,3 1,5 65,2
Tabla 2. Estudio comparativo entre la mezcla de reciclado de RAP con la composición bituminosa descrita en el Ejemplo 1, y la misma mezcla con 1% de cemento
EDAD
MEZCLA DE RECICLADO (1,4% DE COMPOSICIÓN BITUMINOSA) Y 1% DE CEMENTO
DENSIDAD
ENSAYO DE INMERSIÓN COMPRESIÓN
(g/cm3)
RCS (MPa) (SECAS) RCS (MPa) (HUM.) IRC (%)
7 DÍAS
2,21 2,1 2,1 100
15 DÍAS
2,20 2,3 1,9 82,6
30 DÍAS
2,21 2,4 2,3 95,8
60 DÍAS
2,21 2,5 2,3 92,0
Tabla 3. Estudio comparativo entre la mezcla de reciclado de RAP con la composición bituminosa descrita en el Ejemplo 1, y la misma mezcla con 1% de cal
EDAD
MEZCLA DE RECICLADO (1,4% DE COMPOSICIÓN BITUMINOSA) Y 1% DE CAL
DENSIDAD (g/cm3)
ENSAYO DE INMERSIÓN COMPRESIÓN
RCS (MPa) (SECAS)
RCS (MPa) (HUM.) IRC (%)
7 DÍAS
- - - -
15 DÍAS
2,19 2,5 2,5 100
30 DÍAS
2,19 2,7 3,0 111
60DÍAS
- - - -
Estos resultados confirmaron la posibilidad de incorporar elementos minerales como 5 cal y cemento, que incrementan la dureza de la mezcla formada por el fresado extraído de una vía y la composición bituminosa que se añade para su regeneración e incorporación a la vía, principalmente mejoran la resistencia conservada del producto.
Ejemplo 4. Uso de la composición bituminosa definida en el Ejemplo 1 para la 10 regeneración de un firme de carretera: carretera TO1927.
La carretera TO1927 es una carretera perteneciente a la Diputación de Toledo, donde se ha realizado un estudio piloto para la regeneración del firme deteriorado. Se realizaron varios trabajos de fresado/reposición del firme con la composición bituminosa tal cual se describe en el Ejemplo 1 en uno de los sentidos de la vía, y con 15 aglomerado en caliente en el otro sentido, siendo el tramo de 1 km. Se fresaron 6 cm de firme, se trasladó el mismo a una planta y se mezcló del 100% con la composición bituminosa con una proporción del 1,4% en peso de la composición, desechando únicamente lo que pasaba por la criba de 25. Se volvió a llevar la mezcla a obra,
extendiendo el fresado mezclado con la composición a temperatura ambiente (unos 30ºC) y compactándolo con un rulo y con compactador neumático como cualquier mezcla bituminosa caliente convencional.
Para evitar la pérdida de árido fino, se realizó un riego con un producto de tratamiento 5 superficial conocido como TL2000, en una cantidad de 400 gramos por metro cuadrado de pista. Este último se mostró claramente más eficaz al funcionar como capa de rodadura sin ningún tipo de recubrimiento de protección que sería obligada en caso de utilizar los productos tradicionales de reciclado en frío de firmes, y presentando un aspecto favorable tras 12 meses de su puesta en servicio. 10
Se analizaron las características físicas y mecánicas del firme regenerado un año después de su aplicación. Se realizó una inspección visual de las características superficiales de la capa de rodadura ejecutada con la composición, así como una extracción en probetas testigo para los ensayos de laboratorio. 15
Un año después, se extrajeron 10 probetas testigo de 100 mm de diámetro, 3 para analizar parámetros Marshall, 6 para sensibilidad al agua y 1 en deformación en pista de laboratorio. Los ensayos para determinar las características físicas y mecánicas que presentaba la capa bituminosa fueron: 20
- NLT 159/200. Determinación de los parámetros Marshall.
- UNE-EN 12697-12:2009 Mezclas bituminosas. Métodos de ensayo para mezclas bituminosas en caliente. Parte 12: Determinación de la sensibilidad al agua de las probetas de mezcla bituminosa.
- UNE-EN 12697-22:2008+A1:2008. Mezclas bituminosas. Métodos de ensayo 25 para mezclas bituminosas en caliente. Parte 22: Ensayo de rodadura.
- UNE-EN 12697-26:2012 ANEXO C. Mezclas bituminosas. Métodos de ensayo para mezclas bituminosas en caliente. Parte 26: Rigidez.
Inspección visual 30
Superficialmente la capa de rodadura ejecutada con la mezcla no presentó patologías como pérdida de áridos, pérdida de mástic, fisuras, roderas o baches. El aspecto de la capa es muy similar a la de cualquier mezcla bituminosa en caliente tipo hormigón asfáltico.
Ensayos de laboratorio 35
· Parámetros Marshall
- Densidad aparente (g/cm3): 2.337
- Estabilidad Marshall (KN): 7.9
- Deformación Marshall: 3.2
· Sensibilidad al agua: 5
- Resistencia a tracción indirecta (ITS) (Kpa):
· Probetas húmedas: 1684.5
· Probetas secas: 1904.0
- Relación de resistencia a la tracción indirecta (%): 88.5
· Ensayo de rodadura 10
- WTS aire (mm/103): 0.088
- PRD aire (%): 5.070
- RD (mm): 3.043
· Módulos de rigidez
- Módulo de rigidez (Mpa): 4021.25 15
- Módulo de rigidez 0.60 (Mpa): 4004.02
La densidad Marshall obtenida es muy similar a la de las mezclas en caliente con este árido, pero sin necesidad de emplear temperaturas tan altas ni con un consumo excesivo de energía calorífica. En cuanto a la estabilidad Marshall, el valor obtenido es 20 inferior a los habituales de las mezclas bituminosas en caliente (MBC); no obstante a ello, no hay que olvidar los dos criterios a tener en cuenta para todos los ensayos realizados:
- Son ensayos sobre probetas testigo. Los ensayos habituales sobre las MBC se realizan con probetas preparadas en el laboratorio y por tanto con mejores 25 condiciones de fabricación que los testigos.
- Son ensayos a una determinada edad, por lo que este parámetro puede seguir subiendo en el tiempo.
La deformación Marshall obtenida es muy similar a la de las mezclas en caliente. Las 30 resistencias a tracción indirecta obtenidas son muy similares a las de las mezclas bituminosas en caliente tipo hormigón bituminoso AC S, por lo tanto aunque la estabilidad Marshall sea algo inferior, la capacidad soporte de la mezcla estimada con el ensayo de tracción indirecta nos indica que es similar a las MBC, aunque comparativamente en caliente son más costosas, a nivel energético y de materia prima 35
(se emplean áridos vírgenes), y es un valor no conseguido hasta ahora con reciclado de firme en frío o en templado.
El PG-3 solicita, en el apartado 542.5.1.4 de Sensibilidad al agua: En cualquier circunstancia se comprobará la adhesividad árido-ligante mediante la caracterización 5 de la acción del agua. Para ello, la resistencia conservada en el ensayo de tracción indirecta tras inmersión, realizado a quince grados Celsius (15 ºC), según la UNE-EN 12697-12, tendrá un valor mínimo del ochenta por ciento (80%) para capas de base e intermedia, y del ochenta y cinco por ciento (85%) para capas de rodadura. El resultado obtenido de 88.5 % supera los valores mínimos solicitados por el PG-3 para 10 el empleo de las mezclas tipo hormigón bituminoso (Artículo 542) para capas de rodadura.
Según el ensayo de rodadura, el firme regenerado con la composición bituminosa puede emplearse como capa de rodadura para: 15
- Hasta tráfico T3 para todas las zonas.
- Hasta tráfico T2 para las zonas media y templada.
- Para todos los tráficos en zona templada.
Respecto a la rigidez, los resultados obtenidos acorde a la norma UNE-EN-12697-26, 20 Anexo C en las diferentes probetas testigo ensayadas a 20ºC están recogidos en la siguiente Tabla 4.
Tabla 4. Resultados de rigidez de acuerdo con la norma UNE-EN-12697-26, anexo C.
DENSIDAD SSD (Mg/m3 ) MÓDULO DE RIGIDEZ (MPa) MÓDULO DE RIGIDEZ 0,60 (MPa)
Testigo 1
2,339 3,741.929 3,748.761
Testigo 2
2,339 4,109.927 4,110.255
Testigo 3
2,300 4,151.891 4,153.051
Media
2,326.00 4,001.25 4,004.02
Desviación
22.51 225.55 222.10
CV
0.0097 0.0564 0.0555
25

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una composición bituminosa regeneradora de firmes de carretera, caracterizada por que comprende:
    - un primer componente que es un betún o una mezcla de betunes en un 5 porcentaje comprendido entre el 40% y el 80% en peso del total de composición; y
    - un segundo componente que es una mezcla que contiene:
    o un betún, en un porcentaje comprendido entre 5% y 20% del peso total de la mezcla del segundo componente, que consiste en hidrocarburos 10 con un número de átomos de carbono igual o superior a 13 y que presenta un punto de ebullición igual o superior a 490ºC;
    o glicerina, en un porcentaje comprendido entre 5% y 10% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o goma antioxidante, en un porcentaje igual o inferior a 1,50% del peso 15 total de la mezcla del segundo componente;
    o una mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje comprendido entre 1% y 30% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o un éster metílico, en un porcentaje comprendido entre 1% y 30% del peso total de la mezcla del segundo componente; y 20
    o resina de parafina, en un porcentaje comprendido entre 1% y 30% del peso total de la mezcla del segundo componente.
  2. 2. La composición bituminosa de la reivindicación anterior, el segundo componente está contenido en un porcentaje comprendido entre 20% y 60% en peso del total de la 25 composición.
  3. 3. La composición bituminosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el primer componente está contenido en un 70% del peso total de la composición y el segundo componente en un 30% del peso total de la composición. 30
  4. 4. La composición bituminosa según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde donde el betún o betunes del primer componente son comerciales del tipo 15/25 ó del tipo 50/70.
    35
  5. 5. La composición bituminosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el betún de la mezcla del segundo componente es un residuo obtenible de la destilación en vacío de un residuo que a su vez procede de la destilación a presión atmosférica del petróleo a temperaturas superiores a 490ºC.
    5
  6. 6. La composición bituminosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde los hidrocarburos del betún del segundo componente poseen un número de átomos de carbono igual o superior a 23, y dicho betún presenta un punto de ebullición de al menos 490ºC.
    10
  7. 7. La composición bituminosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende:
    - el primer componente, que es un betún o una mezcla de betunes, en un porcentaje comprendido entre el 40% y el 80% en peso del total de composición; y 15
    - el segundo componente, que es una mezcla que contiene:
    o el betún que consiste en hidrocarburos con un número de átomos de carbono igual o superior a 23 y que presenta un punto de ebullición igual o superior a los 490ºC, en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente; 20
    o la glicerina, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o la goma antioxidante, que es N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-p-fenilendiamida, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente; 25
    o la mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje del 20% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o el éster metílico, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
    o la resina de parafina, en un porcentaje del 5% del peso total de la 30 mezcla del segundo componente.
  8. 8. La composición bituminosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la mezcla del segundo componente comprende uno o más aditivos adicionales seleccionados del grupo que consiste en: 35
    · un polímero elastómero del tipo estirénico que es SBS, para evitar la formación de surcos, retrasar y reducir la aparición de la fatiga e incrementar la resistencia a la rotura térmica;
    · caucho estireno-butadieno, para evitar la formación de surcos, retrasar y reducir la aparición de la fatiga e incrementar la resistencia a la rotura térmica; 5
    · polietileno de baja densidad, para la mejora de la resistencia a la formación de surcos a altas temperaturas;
    · un polímero termoplástico que es etilvinilacetato, para la mejora de la resistencia a la formación de surcos a alta temperatura;
    · un polímero termoplástico que es etileno-propileno, para la mejora de la 10 resistencia a la rotura térmica;
    · caucho de miga, para evitar la formación de surcos, retrasar y reducir la aparición de la fatiga e incrementar la resistencia a la rotura térmica;
    · ácido polifosfórico, para la mejora de la resistencia a las altas temperaturas;
    · azufre y/o lignina, como ligante o aglutinante; 15
    · cal, para rellenar huecos, incrementar la estabilidad y mejorar la unión entre componentes;
    · un compuesto seleccionado del grupo que consiste en lana mineral, fibra de vidrio y celulosa, que mejoran la resistencia a la tracción;
    · sales de manganeso, que son aditivos oxidantes que incrementan la rigidez del 20 asfalto una vez mezclado con él y extendido;
    · plomo y/o calcio, como compuestos antioxidantes que mejoran la vida media del producto; y
    · aminas, que mejoran la resistencia al agua,
    y cualquier combinación de los mismos. 25
  9. 9. La composición bituminosa según la reivindicación anterior, que presenta la siguiente formulación:
    - el primer componente, que es un betún 50/70, en un 70% en peso del total de composición; y 30
    - el segundo componente, en un porcentaje del 30% del peso total de la composición, que es una mezcla que contiene:
    o el betún que consiste en hidrocarburos con un número de átomos de carbono igual o superior a 23 y que presenta un punto de ebullición igual o superior a los 490ºC, en un porcentaje del 15% del peso total de 35
    la mezcla del segundo componente;
    o la glicerina, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o la goma antioxidante, que es N-1,3-dimetilbutil-N’-fenil-p-fenilendiamida, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo 5 componente;
    o la mezcla de ácidos grasos, en un porcentaje del 20% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o el éster metílico, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente; y 10
    o la resina de parafina, en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o el polímero estireno-butadieno-estireno en un porcentaje del 5% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o el caucho estireno butadieno en un porcentaje del 5% del peso total de 15 la mezcla del segundo componente;
    o las aminas, en un porcentaje del 10% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o el ácido polifosfórico, en un porcentaje del 15% del peso total de la mezcla del segundo componente; 20
    o el polietileno de baja densidad, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente;
    o las sales de manganeso, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla del segundo componente; y
    o el etilvinilacetato, en un porcentaje del 1,25% del peso total de la mezcla 25 del segundo componente.
  10. 10. Un método de fabricación de la composición definida en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que comprende la etapa de:
    - mezclar el primer componente con el segundo componente a una temperatura 30 comprendida entre 110ºC y 150ºC incluidos ambos límites.
  11. 11. Un material asfáltico reciclable (RAP) que comprende como aditivo la composición bituminosa descrita en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en una cantidad comprendida entre 1% y 5% del peso total de material asfáltico reciclable. 35
  12. 12. El material asfáltico reciclable según la reivindicación anterior, que comprende además un aditivo de relleno para mejora de la resistencia conservada del material, seleccionado entre cal y cemento, en una cantidad comprendida entre 1% y 5% del peso total. 5
  13. 13. Uso de la composición bituminosa descrita en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 como aditivo regenerador de asfaltos y firmes de carretera.
  14. 14. El uso según la reivindicación anterior, que comprende mezclar la composición 10 bituminosa con un material asfáltico reciclable que es un fresado previamente extraído y levantado de una vía, en una cantidad de composición bituminosa comprendida entre 1% y 5% del peso total de mezcla y a una temperatura comprendida entre 0ºC y 60ºC, para posteriormente extender la mezcla en la misma vía o en una vía diferente.
    15
  15. 15. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, que comprende mezclar el fresado previamente extraído y levantado de una vía con un aditivo de relleno para mejora de la resistencia conservada, seleccionado entre cal y cemento, en una cantidad comprendida entre 1% y 5% del peso total, previamente a la mezcla del material fresado con el aditivo que es la composición bituminosa. 20
  16. 16. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, donde la mezcla de material asfáltico y composición bituminosa se emplea como capa de rodadura en una vía a regenerar.
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