ES2947612T3 - Método para producir un material para la construcción de carreteras y una carretera fabricada a partir del mismo - Google Patents

Abstract

Un método para producir un material de construcción de carreteras incluye las etapas de calentar plásticos y betún y mezclar 5% - 25% en peso de plásticos con betún. La mezcla de plástico/betún calentada luego se mezcla con agregados para formar un compuesto bituminoso que luego se puede usar para colocar una superficie de carretera (pavimento). Alternativamente, los plásticos y el betún calentados se mezclan directamente con el agregado para formar un compuesto bituminoso. Los plásticos utilizados son, preferentemente, plásticos de desecho que se recogen, limpian y trituran, o los plásticos pueden estar granulados o en forma de microperlas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para producir un material para la construcción de carreteras y una carretera fabricada a partir del mismo

Esta invención se refiere a un método para producir un material para hacer carreteras y a una carretera hecha con él. Los materiales para hacer carreteras, a veces llamados pavimentos en algunas jurisdicciones, incluyen piedra, áridos, bloques de madera, ladrillo vitrificado y betún (a veces llamado asfalto). El término "carretera" utilizado en el presente documento incluye en su ámbito de aplicación los caminos peatonales (conocidos como pavimentos o aceras en algunos países) o los carriles bici.

El betún es una forma del petróleo negra y pegajosa semisólida o líquida muy viscosa y se puede encontrar en yacimientos naturales o se puede refinar. El primer uso general del betún en la construcción de carreteras, donde se utiliza como ligante mezclado con partículas de áridos, fue ideado por el escocés John McAdam y la superficie pasó a conocerse como "Tarmacadam", abreviado "Tarmac" en el lenguaje común.

El revestimiento superficial de mezcla in situ consiste en mezclar los áridos de una calzada con betún para obtener una superficie más resistente y, en general repelente al agua, compactando la mezcla resultante. Los revestimientos superficiales de mezcla en planta proporcionan una mayor resistencia e impermeabilidad para mayores volúmenes de tráfico de automóviles y proporcionan una superficie de mejor calidad para la conducción. Este proceso de mezcla en planta generalmente implica áridos de hasta unos 3 cm de tamaño de malla que se calientan hasta una temperatura de 150 °C - 250 °C y se mezclan en una planta con betún. El compuesto resultante se lleva a una calzada donde se vierte en una máquina de colocación y se aplica a la superficie de una carretera, tras lo cual se lamina antes de que la mezcla se enfríe. Estas superficies de carretera son susceptibles de ser infiltradas por el agua de lluvia y de que la superficie se rompa dejando baches que son perjudiciales para los neumáticos, las ruedas y las suspensiones de los vehículos, y que pueden provocar accidentes graves.

En la actualidad, existen diferentes grados de betún, como 30/40, 60/70 y 80/100, en función del valor de penetración requerido, pero, por la razón anteriormente expuesta, existe la necesidad de una superficie de carretera mejorada.

Un problema diferente, pero de alcance mundial, es la eliminación de los residuos plásticos. Se comprenderá que plásticos como el polietileno de baja densidad se utiliza para bolsas, sacos, bolsas de basura y botellas de detergente exprimibles, el polietileno de alta densidad se utiliza para botellas de productos farmacéuticos, desinfectantes, leche y zumos de fruta, el polipropileno se utiliza para tapones de botellas, película para envolver alimentos y bandejas de comida preparada para el microondas, el poliestireno se utiliza para vasos de yogures y envases de huevos, el poliestireno espumado se emplea en bandejas de comida, cajas de huevos y vasos desechables, y el poli(cloruro de vinilo) (PVC) se emplea en botellas de agua, tarjetas de crédito, juguetes, accesorios eléctricos, etc. En la actualidad, estos materiales plásticos se utilizan prácticamente en todos los sectores de la economía, desde la agricultura hasta los envases, pasando por la construcción de automóviles y edificios y los equipos de comunicaciones. Estos materiales plásticos no son biodegradables y, según estudios recientes, pueden permanecer inalterados hasta 4.500 años. En la actualidad, la mayoría de los residuos plásticos se depositan en vertederos, lo que provoca problemas ecológicos.

En la actualidad, una carretera de compuesto bituminoso tiene una duración aproximada de cuatro a cinco años, tras los cuales es necesario repararla o sustituirla periódicamente, lo que supone un coste adicional y molestias para los usuarios de la carretera. El compuesto bituminoso actual sufre los efectos de la temperatura y la oxidación lo que provoca grietas y rajaduras, los problemas de agua antes mencionados que forman baches y reducen la vida útil de las carreteras, y un coste relativamente elevado al tener que reparar o repavimentar una carretera de forma periódica.

En cuanto a los residuos plásticos, los intentos de reciclado han resultado infructuosos o demasiado caros y se ha demostrado que la combustión de los materiales plásticos libera gases peligrosos para el medio ambiente.

El documento CH545832A describe un método en el que se mezclan y funden residuos plásticos granulados que contienen polietileno y/o polipropileno en un ligante bituminoso calentado, y a continuación se mezclan con áridos minerales de cierto grado. La composición resultante contiene, por ejemplo, un 0,5 % en peso de plásticos y un 6,1 % en peso de ligante.

Esta invención pretende utilizar material plástico de desecho, aunque debe entenderse que el beneficio del método de esta invención no depende de dicho uso, ya que se pueden utilizar otras fuentes de plásticos.

Principalmente, esta invención pretende producir un material mejorado para hacer carreteras y una carretera mejorada producida a partir de él.

Según esta invención, en un aspecto, se proporciona un método para producir un material para hacer carreteras según la reivindicación 1.

Alternativamente, la etapa 2 puede incluir las etapas de:

(a) mezclar los plásticos y el betún calentados para formar una mezcla de plásticos/betún, y

(b) mezclar la mezcla de la etapa (a) con los áridos para recubrir dichos áridos con los plásticos/betún.

Preferiblemente, en la etapa 1, los plásticos se calientan hasta una temperatura entre 120 °C - 180 °C.

Ventajosamente, en la etapa 1, los plásticos se calientan hasta aproximadamente 165 °C y el betún hasta aproximadamente 160 °C.

Ventajosamente, en la etapa 1, la proporción de plásticos con respecto al betún es del 5 % - 25 % en peso de plásticos con respecto al betún.

Convenientemente, el grado de betún es uno de 40/60, 60/70, 80/100 o 100/150, pero es, preferiblemente, 40/60 para una carretera muy transitada.

Preferiblemente, en la etapa 1, se recogen los residuos plásticos, se limpian y se trituran hasta 1 mm - 50 mm para calentarlos y mezclarlos con el betún.

En otro aspecto de esta invención, la mezcla de plásticos, betún y áridos de la etapa 2 se utiliza para formar una superficie de carretera.

Ventajosamente, la superficie de la carretera se fabrica extendiendo el material de la etapa 2 a una temperatura en el intervalo de 70 °C - 160 °C y posteriormente laminando el material para que se compacte, el peso de laminación es de hasta aproximadamente 10160 kg (10 t).

Por lo tanto, se entenderá que los plásticos fundidos con betún caliente forman un recubrimiento aceitoso que se dispone sobre los áridos y el compuesto de mezcla resultante se extiende sobre la superficie de una carretera. Esta tecnología mejora la resistencia de la superficie de la carretera y su impermeabilidad. Cuando se utilizan residuos plásticos, también se obtienen beneficios para el medio ambiente. En los países subdesarrollados, se da empleo a personas que recogen los plásticos de los vertederos, aunque en los países más desarrollados se prevé la utilización de maquinaria de recogida de plásticos.

La invención se describirá ahora, a modo de ejemplo, haciendo referencia al dibujo adjunto, en el que:

La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un método para producir un material de construcción de carreteras y de una carretera fabricada con él.

Esta invención utiliza preferentemente plásticos de desecho que se recogen de vertederos, basureros, camiones de basura, programas de recogida en las escuelas, o se compran a compradores/recolectores de residuos, aunque debe entenderse que el material mejorado para hacer carreteras de esta invención no depende del uso de plásticos de desecho, ya que es posible que se pueda utilizar material plástico de una planta química.

En relación con la figura 1, en la etapa 1 se recogen los residuos plásticos de los mencionados vertederos, etc. Los residuos plásticos recogidos se clasifican, si es necesario, y se limpian, por ejemplo, lavándolos y cortándolos a un tamaño de 1 mm - 55 mm mediante una máquina trituradora en la etapa 2. De acuerdo con la invención, se utilizan microperlas de plástico de 5 gm a 1 mm o plásticos granulados en el intervalo de 1 mm a 10 mm.

A continuación, en la etapa 3, se calienta el plástico triturado a una temperatura de 120 °C - 180 °C, preferiblemente 165 °C. Se ha comprobado que los plásticos se ablandan a 120 °C y no hay evolución de gas en el intervalo de 120 °C - 180 °C. El betún se calienta de forma similar, normalmente en un horno separado, hasta 160 °C en la etapa 3.

En la etapa 4, los plásticos se mezclan con el betún en una proporción del 5 % - 25 % en peso de plásticos respecto al peso del betún. Se utiliza una instalación mezcladora para controlar la temperatura de los plásticos y el betún que se mezclan para proporcionar un recubrimiento sustancialmente uniforme de plásticos en el compuesto bituminoso.

El betún utilizado puede tener grados 60/70, 80/100 o 100/150, pero para las carreteras con mucho tráfico es, preferentemente, de grado 40/60.

En la etapa 5, la mezcla calentada de plásticos/betún se mezcla con los áridos, la mezcla de plásticos/betún es el 4 % - 10 % en peso de los áridos. Los áridos son de 10 mm o 14 mm y tienen polvo de piedra y cal como relleno.

Los áridos pueden ser, preferentemente, piedra de granito o pueden ser cerámica u otro material adecuado. Los plásticos/betún, cuando se mezclan con los áridos, producen un compuesto bituminoso formado por los áridos recubiertos con plásticos/betún y el compuesto puede transportarse a una máquina de colocación donde se extiende sobre una superficie previamente preparada, la temperatura a la que se extiende en la carretera está entre 70 °C -160 °C en la etapa 6. A continuación, la superficie se lamina con un rodillo que tiene hasta 10160 kg (10 t) de capacidad, por ejemplo.

Alternativamente, las etapas 4 y 5 se combinan en la etapa 7, en la que los plásticos y el betún calentados se mezclan con los áridos, de forma que la mezcla de plásticos y betún recubre los áridos.

Se cree que la utilización de plásticos con betún para recubrir los áridos de un material de construcción de carreteras presenta las siguientes ventajas con respecto a las superficies de carretera bituminosas producidas actualmente:

1. Una carretera más resistente con mayor valor de estabilidad Marshall: la resistencia de la carretera aumenta aproximadamente un 100 %, lo que hace que los intervalos de mantenimiento se dupliquen. Se calcula que el uso de esta invención producirá una carretera que durará hasta diez años antes de requerir mantenimiento, e incluso puede durar cuatro o cinco veces más.

2. Mayor resistencia a la penetración del agua de lluvia y al estancamiento del agua.

3. Reducción del desprendimiento y la producción de baches.

4. Aumento del aglutinante y mejora de la adherencia de la mezcla.

5. Reducción de los poros en los áridos, con la consiguiente reducción de las roderas y los barrancos. 6. No hay lixiviación de plásticos.

7. Protección UV mejorada.

8. Mayor resistencia a la carga, satisfaciendo así las necesidades actuales con vehículos de carretera más pesados y una mayor densidad de vehículos.

9. Disminución del coste de construcción de carreteras.

10. Aprovechamiento de los residuos plásticos.

11. Cuando se utilizan gránulos o microperlas, el tamaño de las partículas es completamente uniforme, lo que significa que el tiempo de mezcla después de añadir los gránulos es constante y puede reducirse al mínimo para aumentar la eficacia de la planta de asfalto. La producción de microperlas y granulado requiere la consistencia de los ingredientes para funcionar y, como tal, el control de calidad se incorpora a la producción de microperlas o granulado, aumentando aún más la eficiencia de las plantas de asfalto y minimizando cualquier contaminación del producto final. Esto se debe a que la formación de una microperla o granulado sólo es posible si no hay contaminación, ya que cualquier contaminante tiende a bloquear los filtros de las máquinas granuladoras.

Son posibles muchas variaciones sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un material para hacer carreteras que incluye las etapas de:

1. calentar plásticos y betún (3) de forma que los plásticos se fundan, y

2. mezclar el betún recubierto de plástico con los áridos (4, 5), donde la relación entre plástico/betún a áridos es de aproximadamente 4 %-10 % en peso entre el betún recubierto de plástico y los áridos,

en el que se utilizan microperlas de plástico de 5 μm a 1 mm o plásticos granulados en el intervalo de 1 mm a 10 mm; y en el que los áridos tienen un tamaño de malla de 10 mm o 14 mm.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que la etapa 2 incluye las etapas de:

(a) mezclar los plásticos calentados y el betún para formar una mezcla de plásticos/betún (4), y

(b) mezclar la mezcla de la etapa (a) con los áridos para recubrir dichos áridos con plástico/betún (5).

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, en el que en la etapa 1, los plásticos se calientan hasta entre 120 °C y 1802C.

4. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que los plásticos se calientan hasta aproximadamente 165 °C y el betún se calienta hasta aproximadamente 160 °C.

5. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que en la etapa 1, la proporción de plásticos con respecto al betún es del 5 % - 25 % en peso de plásticos con respecto al betún.

6. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el grado del betún es uno de 40/60, 60/70, 80/100 o 100/150.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el grado del betún es 40/60 para una carretera muy transitada.

8. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que, en la etapa 1, los residuos plásticos se recogen, se limpian y se trituran hasta 1 mm - 50 mm para ser calentados y mezclados con betún.

9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla de plásticos, betún y áridos de la etapa 2 se utiliza para formar una superficie de carretera (6).

10. Un método según la reivindicación 9, en el que la superficie de la carretera se hace extendiendo el material de la etapa 2 a una temperatura en el intervalo de 70 °C - 160 °C y posteriormente laminando el material para que se compacte, el peso de laminación es de hasta aproximadamente 10160 kg (10 t).