MX2012000399A - Uso de fosfatos de calcio en mezclas de asfalto. - Google Patents
Uso de fosfatos de calcio en mezclas de asfalto.Info
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Abstract
La invención se refiere a sistemas y métodos para la modificación del comportamiento de los usuarios en una comunidad en línea donde los usuarios almacenan o comparten datos para auxiliarse entre sí a tomar decisiones informadas. Un aspecto de la invención proporciona un método para la estimulación de la participación activa en una comunidad en línea. El método incluye: recibir información de un primer usuario con respecto a un asunto, y recibir una solicitud de un segundo usuario para obtener la información adicional deseada del primer usuario, y enviar un mensaje personalizado al primer usuario que solicita la información adicional. Otro aspecto de la invención proporciona un medio legible por computadora cuyo contenido hace que una computadora lleve a cabo un método para la estimulación de la participación activa en una comunidad en línea. El método incluye: recibir información de un primer usuario con respecto a un asunto, identificar la información adicional deseada del primer usuario y enviar un mensaje personalizado al primer usuario que solicita la información adicional.
Description
USO DE FOSFATOS DE CALCIO EN MEZCLAS DE ASFALTO
Referencia Cruzada a la Aplicación Relacionada
Esta solicitud reivindica la prioridad bajo 35 U.S.C § 119(e) para la Solicitud Provisional Norteamericana Serie No. 61/223,527 presentada el 7 de julio de 2009, cuya descripción está incorporada en su totalidad en la presente por referencia.
Antecedentes de la Invención
Los pavimentos de asfalto normalmente comprenden un aglutinante de asfalto, un material agregado, tal como gravilla, y varios aditivos para mejorar el desempeño. El daño inducido por la humedad del pavimento de asfalto es un problema significativo en el mantenimiento de caminos y puentes. El daño inducido por la humedad puede manifestarse por si misma en forma de desmoronamiento, depresión o separación del asfalto. Estos tipos de daño se relacionan con la pérdida de la capacidad del asfalto al unirse con la superficie agregada debido al contacto repetido con agua.
El desmoronamiento es la separación progresiva de partículas agregadas en un pavimento de la superficie hacia abajo o de los bordes internos. Mientras que las partículas agregadas se separan del asfalto, el pavimento adquiere un aspecto rugoso y mellado.
La separación del asfalto se refiere a la degradación de la unión entre el aglutinante de asfalto y el agregado causado por la humedad. La separación es el resultado de una falta de adherencia entre el agregado y el aglutinante del asfalto. La separación ocurre cuando el agua interactúa con el aglutinante de asfalto y reduce sus propiedades cohesivas. Las propiedades físicas y químicas del agregado y del asfalto pueden influenciar a la separación causada por la humedad. La separación también se influencia por las fuerzas de esquileo y temperatura causadas por los neumáticos en la carretera.
De acuerdo al tiempo del asfalto, éste también se vuelve duro debido a la oxidación causada por el oxígeno en la atmósfera. La oxidación puede resultar en una pérdida de capacidad de unión en el asfalto mientras que se vuelve más frágil. Esto puede conducir al craqueo por tensión del pavimento de asfalto.
Muchos aditivos se han utilizado para intentar reducir o eliminar varios tipos de daños por humedad en pavimentos de asfalto. Varios de los aditivos utilizados presentan desventajas, tales como resistencia o eco-toxicidad de temperatura limitada. La cal se agrega frecuentemente al agregado antes del mezclado con el aglutinante de asfalto para reducir el daño por humedad del pavimento de asfalto. En un proceso, la cal hidratada se mezcla y rocía sobre el material agregado seguido por el curado por varios días antes de mezclar el agregado con el asfalto.
Sería deseable tener un proceso mejorado para mejorar la rigidez y reducir el daño por humedad de los pavimentos de asfalto.
Breve Descripción de la Invención
La presente invención se refiere, en un aspecto, a las composiciones mejoradas del pavimento de asfalto que contienen fosfato de calcio. Las composiciones de pavimento de asfalto comprenden el agregado, aglutinante de asfalto y fosfato de calcio. El "fosfato de calcio" según lo utilizado en la presente y en las reivindicaciones significa cualquier forma, o combinación de formas, de fosfato de calcio, que incluyen fosfato monocálcico, fosfato monocálcico anhidro, fosfato dicálcico, fosfato dicálcico anhidro, fosfato tricálcico, fosfato de hidroxiapatita, ortofosfato, metafosfato, pirofosfato, hidrógeno o dihidrógeno de fosfato de calcio, el fosfato de calcio descrito en la Publicación Norteamericana No. 2008/0274264, o cualquier combinación de estos materiales.
Una cantidad suficiente de fosfato de calcio se agrega a la mezcla de pavimento de asfalto para obtener las propiedades deseadas en la composición final. Normalmente, la cantidad de fosfato de calcio agregado a la mezcla de pavimento alcanzará una concentración de entre 0.05% y 10% en peso de la mezcla de pavimento de asfalto, más preferiblemente entre 0.5% y 7% en peso de fosfato de calcio, e incluso más preferiblemente entre 0.5% en peso y 2% en peso de fosfato de calcio. La mezcla de pavimento de asfalto contiene preferiblemente entre aproximadamente 4% en peso y 9% en peso de aglutinante de
asfalto, y contendrá normalmente aproximadamente 5% en peso del aglutinante de asfalto. La mezcla de pavimento de asfalto contiene entre aproximadamente 81% en peso a aproximadamente 95.95% en peso de agregado.
La composición de pavimento de asfalto puede también comprender sales de fosfato que contienen cierta cantidad de ácido fosfórico y/o ácido polifosfórico dentro de las porciones porosas de la sal de fosfato que puede agregarse al aglutinante de asfalto. Los ácidos pueden proporcionar funcionalidad adicional para modificar las propiedades del aglutinante de asfalto cuando se liberan en la mezcla de asfalto.
La composición de pavimento de asfalto puede incluir otros aditivos para obtener otros mejoramientos o efectos sinérgicos adicionales con el fosfato de calcio. Por ejemplo, yeso, cal, arena o piedra caliza que pueden agregarse a las mezclas de asfalto descritas anteriormente. También, otros aditivos usados en las mezclas de asfalto, como por ejemplo polímeros, agentes de vulcanización o caucho pulverizado, pueden agregarse a la mezcla de asfalto.
En otro aspecto, la invención se refiere a procesos para producir una mezcla de pavimento de asfalto mejorada agregando fosfato de calcio. En una modalidad, el fosfato de calcio se agrega al material agregado antes de mezclar el material agregado con el aglutinante de asfalto. En otra modalidad, el fosfato de calcio se agrega al aglutinante de asfalto antes de agregar el agregado al aglutinante de asfalto. En incluso otra modalidad, el fosfato de calcio se produce "in situ" agregando cal y un ácido fosfórico o ácido polifosfórico al aglutinante de asfalto. La cal y el ácido se combinan para formar el fosfato de calcio.
Entre las ventajas de las mezclas de pavimento de asfalto de la presente invención es que el pavimento de asfalto tiene un punto de rigidez y ablandamiento mejorados. Otra ventaja es que las composiciones de pavimento de asfalto exhiben una resistencia a la humedad mejorada. Otras ventajas de las composiciones y procesos del pavimento descritos en la presente serán evidentes para los expertos en la técnica basado en la descripción detallada de la invención establecida más abajo.
Descripción Detallada de la Invención
La presente invención se refiere generalmente a los procesos mejorados de los materiales de pavimento de asfalto para preparar los materiales de pavimento de asfalto que son menos susceptibles al daño por humedad agregando un compuesto de fosfato de calcio al agregado antes de mezclar el agregado con el aglutinante de asfalto. El fosfato de calcio puede proporcionarse en forma de fosfato monocálcico, fosfato monocálcico anhidro, fosfato dicálcico, fosfato dicálcico anhidro, fosfato tricálcico, hidroxiapatita o combinaciones de estos materiales. La invención no se limita a este respecto, y deberá entenderse que el término "fosfato de calcio" según lo utilizado en la presente se refiere a cualquier forma, o combinación de
formas, de fosfato de calcio, incluyendo los descritos anteriormente y cualquier otro fosfato de calcio tal como, por ejemplo, ortofosfato, metafosfato o pirofosfato. El fosfato de calcio puede también ser un fosfato de calcio hidrógeno o dihidrógeno, o fosfato de calcio descrito en la Publicación Estadounidense No. 2008/0274264, cuyo contenido está incorporado en la presente por referencia en su totalidad.
En adición a, o en lugar de, el fosfato de calcio, las sales de fosfato que contienen una cierta cantidad de ácido fosfórico y/o ácido polifosfórico dentro de las porciones porosas de la sal de fosfato pueden agregarse al aglutinante de asfalto. Los ácidos pueden proporcionar funcionalidad adicional para modificar las propiedades del aglutinante de asfalto cuando se liberan en la mezcla de asfalto.
Cualquier tipo de material de asfalto, algunas veces referido como betún, usado para la fabricación de mezclas de pavimento puede utilizarse en las composiciones de pavimento de la presente invención. El material agregado puede ser cualquier tipo apropiado de material agregado. Normalmente, el material agregado es roca triturada.
El fosfato de calcio se combina con el aglutinante y agregado de asfalto en la mezcla de pavimento. El fosfato de calcio puede agregarse al agregado, o puede mezclarse con el aglutinante de asfalto antes de la adición del agregado. La cantidad de fosfato de calcio agregado a la mezcla de pavimento se selecciona para lograr las propiedades deseadas en el producto de pavimento final. Normalmente, la cantidad de fosfato de calcio agregada a la mezcla de pavimento alcanzará una concentración de entre aproximadamente 0.05% y aproximadamente 10% en peso de la mezcla de pavimento de asfalto. El fosfato de calcio puede agregarse para alcanzar una concentración de entre aproximadamente 0.5% y aproximadamente 7% en peso de fosfato de calcio, y en algunas modalidades la concentración de fosfato de calcio puede estar entre aproximadamente 0.5% en peso y aproximadamente 2% en peso de la mezcla de pavimento de asfalto. La mezcla de pavimento de asfalto contiene preferiblemente entre aproximadamente 4% en peso y 9% en peso de aglutinante de asfalto, y normalmente contendrá aproximadamente 5% en peso de aglutinante de asfalto. La mezcla de pavimento de asfalto contiene entre aproximadamente 81% a aproximadamente 95.95% en peso de agregado. Deberá entenderse que las proporciones dadas anteriormente son referentes a la relación entre el fosfato de calcio, aglutinante de asfalto y agregado únicamente, y pueden ser aditivos adicionales en cualquier mezcla de pavimento de la presente invención.
En una modalidad de la invención, el fosfato de calcio se mezcla con el agregado en forma seca. El fosfato de calcio puede agregarse a una pila agregada, o puede agregarse al agregado durante el proceso para producir la mezcla de pavimento de asfalto. Según lo discutido anteriormente, el fosfato de calcio se mezcla con el agregado para alcanzar un nivel de fosfato de calcio de entre aproximadamente 0.05% en peso a aproximadamente 10% en peso del peso total de la mezcla de pavimento de asfalto. En algunas modalidades el fosfato de calcio se agrega para alcanzar un nivel de fosfato de calcio entre 0.5% y 7% en peso de fosfato de calcio, o entre 0.5% en peso y 2% en peso de fosfato de calcio. El agregado tratado con fosfato de calcio se mezcla con el aglutinante de asfalto usando los métodos comunes para combinar los aditivos con el agregado o con los aglutinantes de agregado y asfalto conocidos por los expertos en la técnica para producir un material de pavimento de asfalto.
En otra modalidad de la invención, el fosfato de calcio se agrega al asfalto líquido, calentado antes de mezclar el asfalto con el agregado. El fosfato de calcio se mezcla con el asfalto líquido para alcanzar un nivel de fosfato de calcio de entre aproximadamente 0.05% en peso a aproximadamente 10% en peso del peso total de la mezcla del pavimento de asfalto. En algunas modalidades el fosfato de calcio se agrega para alcanzar un nivel de fosfato de calcio de entre 0.5% y 7% en peso de fosfato de calcio, o entre 0.5% en peso y 2% en peso de fosfato de calcio. El aglutinante de asfalto normalmente se calienta a una temperatura entre aproximadamente 100°C y 230°C, preferiblemente aproximadamente 160°C. El fosfato de calcio y el asfalto se mezclan por un tiempo suficiente para dispersar el fosfato de calcio en el líquido de asfalto, preferiblemente por un tiempo de entre aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 24 horas.
En otra modalidad de la invención, el fosfato de calcio se produce "¡n situ" mezclando la cal con el asfalto que se trata con ácido polifosfórico (PPA, por sus siglas en inglés). En esta modalidad de la invención, el aglutinante de asfalto normalmente se calienta a una temperatura entre aproximadamente 100°C y 230°C, preferiblemente aproximadamente 160°C. El PPA y la cal se agregan al asfalto calentado con la mezcla. El asfalto, PPA y cal se mezclan por un tiempo suficiente para dispersar el PPA y cal en el líquido de asfalto, preferiblemente por un tiempo entre aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 24 horas. La cal puede agregarse al asfalto ya sea antes o después de que el PPA se agrega al asfalto, o cal y el PPA puede agregarse al mismo tiempo. La cal puede agregarse en cualquier forma deseada. En una modalidad, la cal hidratada se agrega al asfalto. Una cantidad suficiente de cal y PPA se agregan para alcanzar una concentración de fosfato de calcio de entre aproximadamente 0.05% en peso hasta 10% en peso de la mezcla de pavimento de asfalto. En algunas modalidades la cal y el ácido se agregan para alcanzar un nivel del fosfato de calcio de entre de 0.5% y 7% en peso de fosfato de calcio, o entre 0.5% en peso y 2% en peso de fosfato de calcio.
En otra modalidad de la invención, una sal de fosfato porosa, tal como hidroxiapatita, que contiene ácido fosfórico o ácido polifosfórico en los poros de la sal, se agrega al aglutinante de asfalto. La sal de fosfato puede agregarse en combinación con el fosfato de calcio o puede agregarse sin la adición del fosfato de calcio. Preferiblemente, la sal de fosfato se agrega al aglutinante de asfalto para alcanzar una concentración de sal de fosfato de entre aproximadamente 0.5% y aproximadamente 3% en peso de la mezcla de pavimento de asfalto.
Otros aditivos pueden utilizarse para obtener mejoramientos o efectos sinérgicos adicionales con el fosfato de calcio. Por ejemplo, pueden agregarse a las mezclas de asfalto descritos anteriormente yeso, cal, arena o piedra caliza. También, otros aditivos usados en mezclas de asfalto, tales como por ejemplo polímeros, agentes de vulcanización o caucho pulverizado, pueden agregarse a la mezcla de pavimento de asfalto.
El uso del fosfato de calcio aumenta la resistencia de humedad del producto de pavimento de asfalto. Además, el fosfato de calcio proporciona un aumento significativo en la tiesura del pavimento de asfalto con respecto al pavimento de asfalto que contiene únicamente cal. Esto mejora la resistencia a la rotura del pavimento de asfalto para las situaciones de tráfico pesado.
Otra ventaja del uso del fosfato de calcio es que es compatible con otros aditivos tales como PPA, así como asfaltos que contienen PPA y polímeros tales como caucho SBS, estireno, caucho pulverizado o combinaciones de éstos o de otros polímeros.
La siguiente tabla 1 proporciona los resultados de las pruebas realizadas midiendo el punto de ablandamiento del asfalto PG 64-22. El punto de ablandamiento de asfalto limpio se compara al punto de ablandamiento de asfalto con la cal agregada (CaO), CaHP04 anhidro, y Ca(H2P04)2 anhidro. Dos conjuntos de pruebas se realizaron, uno usando un aglutinante de asfalto que contiene 15% en peso de los aditivos, y un segundo conjunto usando un aglutinante de asfalto que contiene 50% en peso de los aditivos. Como puede verse en la tabla 1, las muestras con el fosfato de calcio agregado muestran un punto de ablandamiento mejorado con respecto al asfalto limpio y asfalto con cal agregada.
Tabla 1 - Punto de Ablandamiento (°C)
Como será reconocido por los expertos en la técnica pertinente basado en las enseñanzas de la presente, numerosos cambios y modificaciones pueden hacerse con respecto a lo descrito anteriormente y otras modalidades de la invención sin apartarse de su alcance según lo definido en las reivindicaciones anexas. Por consiguiente, esta descripción detallada de las modalidades preferidas deberá considerarse tanto ilustrativa como opuesta a un sentido limitante.
Claims (17)
1. Una composición de pavimento de asfalto que comprende: (a) entre aproximadamente 4% en peso a aproximadamente 9% en peso de un aglutinante de asfalto; (b) entre aproximadamente 81% a aproximadamente 95.95% en peso de agregado; y (c) entre 0.05% en peso hasta 10% en peso de fosfato de calcio.
2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el fosfato de calcio se selecciona del grupo que consiste de fosfato monocálcico, fosfato de monocálcico anhidro, fosfato dicálcico, fosfato dicálcico anhidro, fosfato tricálcico, hidroxiapatita, ortofosfato, metafosfato, pirofosfato, fosfato de calcio hidrógeno, fosfato de calcio dihidrógeno, o combinaciones de los mismos.
3. La composición de acuerdo con la reivindicación 2, que además comprende por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste de yeso, cal, arena, piedra caliza, polímeros, agentes de vulcanización o caucho pulverizado.
4. La composición de acuerdo con la reivindicación 2, que además comprende una sal de fosfato que contiene uno del ácido fosfórico o ácido polifosfórico.
5. Un proceso para producir un material de pavimento de asfalto que comprende las etapas de: (a) proporcionar un material agregado; (b) mezclar el fosfato de calcio con el material agregado; (c) mezclar el agregado y la mezcla de fosfato de calcio con un aglutinante de asfalto.
6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el fosfato de calcio se selecciona del grupo que consiste de fosfato monocálcico, fosfato de monocálcico anhidro, fosfato dicálcico, fosfato dicálcico anhidro, fosfato tricálcico, hidroxiapatita, ortofosfato, metafosfato, pirofosfato, fosfato de calcio hidrógeno, fosfato de calcio dihidrógeno, o combinaciones de los mismos.
7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la mezcla de pavimento de asfalto comprende: (a) entre aproximadamente 4% en peso a aproximadamente 9% en peso de un aglutinante de asfalto; (b) entre aproximadamente 81% en peso a aproximadamente 95.95% en peso de agregado; y (c) entre 0.05% en peso hasta 10% en peso de fosfato de calcio.
8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, que además comprende la etapa de agregar por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste de yeso, cal, arena, piedra caliza, polímeros, a agentes de vulcanización o caucho pulverizado.
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, que además comprende la etapa de agregar a la mezcla de pavimento una sal de fosfato que contiene uno de ácido fosfórico o de ácido polifosfórico.
10. Un proceso para producir un material de pavimento de asfalto que comprende las etapas de: (a) calentar un aglutinante de asfalto a una temperatura entre aproximadamente 100°C y 230°C; (b) agregar fosfato de calcio al aglutinante de asfalto calentado mientras que se mezcla; y (d) agregar el agregado al aglutinante de asfalto.
11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el aglutinante de asfalto y el fosfato de calcio se mezclan por un período entre aproximadamente 30 minutos y aproximadamente 24 horas.
12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 11, que además comprende la etapa de agregar por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste en yeso, cal, arena, piedra caliza, polímeros, agentes de vulcanización y caucho pulverizado.
13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 11, que además comprende la etapa de agregar a la mezcla de pavimento una sal de fosfato que contiene uno de ácido fosfórico o ácido polifosfórico.
14. Un proceso para producir un material de pavimento de asfalto que comprende las etapas de: (a) calentar un aglutinante de asfalto a una temperatura entre aproximadamente 100°C y 230°C; (b) agregar PPA al aglutinante de asfalto calentado mientras que se mezcla; (c) , agregar cal al aglutinante de asfalto calentado mientras que se mezcla; y (d) agregar el agregado al aglutinante de asfalto después de agregar el PPA y la cal.
15. El proceso de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el aglutinante de asfalto, PPA y la cal se mezclan por un período entre aproximadamente 30 minutos y aproximadamente 24 horas.
16. El proceso de acuerdo con la reivindicación 15, que además comprende la etapa de agregar por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste en yeso, cal, arena, piedra caliza, polímeros, agentes de vulcanización o caucho pulverizado.
17. El proceso de acuerdo con la reivindicación 15, que además comprende la etapa de agregar a la mezcla de pavimento una sal de fosfato que contiene uno de ácido fosfórico o de ácido polifosfórico.
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