MXPA06014927A - Composicion de pavimento de asfalto resistente a la disgregacion y metodo. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se dirige a una composicion de pavimento de asfalto resistente a la disgregacion, que contiene asfalto, agregado, acido polifosforico, y un aditivo alcalino anti disgregacion.

Description

COMPOSICIÓN DE PAVIMENTO DE ASFALTO RESISTENTE A LA DISGREGACIÓN Y MÉTODO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a aditivos anti disgregación para pavimento de asfalto, y más particularmente al uso de ácido polifosfórico en conjunto con un aditivo alcalino para mejorar la adhesión entre un aglutinante de asfalto y el agregado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Como bien se sabe, el asfalto se usa comúnmente como un material de pavimentación. Típicamente, el asfalto, al que con frecuencia se le llama "cemento de asfalto" o "aglutinante de asfalto", se mezcla con un agregado para formar un concreto de asfalto adecuado para pavimentación. Por lo tanto, el concreto de asfalto comprende agregado contenido dentro de una fase continua del aglutinante de asfalto por la adherencia del aglutinante de asfalto con el agregado. Infortunadamente, sin embargo, el aglutinante de asfalto tiene una tendencia a perder su unión adhesiva con el agregado, particularmente en presencia de humedad, en un proceso conocido como "disgregación". Específicamente, la adhesión entre las moléculas polares dentro del asfalto y las moléculas polares sobre la superficie del agregado es interrumpida por el agua (una molécula polar) de la lluvia o de fuentes subterráneas. La disgregación del aglutinante del asfalto de las superficies del agregado reduce la vida del pavimento y es un serio problema a través de muchos millones de caminos en el mundo. Además de disgregar, el agua actúa como un solvente en el asfalto disminuyendo con ello la viscosidad del asfalto, reduciendo su resistencia y aumentando el ahuellamiento. En vista de lo anterior, se han hecho numerosos esfuerzos a través de los años para reducir la disgregación del asfalto. Muchos esfuerzos se han dirigido a la inclusión de diversos aditivos a las composiciones de aglutinante de asfalto o aún al agregado para aumentar la adhesión aglutinante-agregado. Una clase típica de aditivo anti disgregación comprende agentes activos de superficie tales como aminas, preferiblemente líquidas, que tienen grupos de cabeza polar que muestran una afinidad para las superficies polares como la del agregado. Las aminas también contienen típicamente cadenas grasas largas no polares que muestran una alta afinidad para el aglutinante de asfalto. La estructura molecular de una amina activa de superficie también tiende a disminuir la tensión interfacial entre el aglutinante de asfalto y el agregado, aumentando con ello la resistencia de la unión adhesiva entre los dos. Los ejemplos de esas poliaminas incluyen AD-HERE HP PLUS (un nombre comercial de Arr-Maz Custom Chemicals, Inc. de Winter Haven Florida, USA) y PAVE-BOND (una marca comercial de Rohm and Haas). Estos anti disgregantes usualmente se mezclan con el aglutinante de asfalto antes de bombear el aglutinante modificado a la planta de mezclado.

Alternativamente, la modificación de los aglutinantes de asfalto con ácido polifosfórico se ha conocido desde hace algún tiempo (ver, p. ej, la Patente US No. 3,751 ,278), aunque sus beneficios como un aditivo anti disgregación pueden no haber sido reconocidos hasta más recientemente. Los ácidos polifosfóricos pueden hacerse reaccionar con el asfalto para aumentar la fracción de asfalto o la dispersión del asfalteno del aglutinante. Se cree que este cambio es la principal razón para un cambio en las relaciones temperatura-viscosidad del aglutinante de asfalto. Específicamente, a temperaturas elevadas, un aglutinante que comprende ácidos polifosfóricos tiende a tener mayor viscosidad que el mismo aglutinante sin ácido polifosfórico. A la inversa, a menores temperaturas, un aglutinante que comprende ácido polifosfórico tiende a tener menor viscosidad que el mismo aglutinante sin ácido polifosfórico. Se cree que una razón secundaria para el incremento de la viscosidad a alta temperatura es el enlazado del hidrógeno entre el ácido no reaccionado (sitios de ácido libre) y el asfalto. Algunos estudios indican que el enlazado del hidrógeno puede ser al menos parcialmente neutralizado o revertido con la presencia de anti disgregantes de amina convencionales, y como resultado, existe la creencia entre algunas personas experimentadas en la técnica de que el ácido polifosfórico y los anti disgregantes de amina no deberían usarse juntos. Otra alternativa para mejorar la adhesión es el uso de caliza hidratada (con frecuencia llamada simplemente "caliza") en las composiciones para pavimentación. Típicamente, la caliza se añade a la composición de pavimentación a través de tratar al agregado. El uso de caliza en el pavimentado con asfalto se ha conocido por lo menos desde hace 80 años, pero sus beneficios como un aditivo anti disgregación no fueron conocidos hasta más recientemente. Específicamente, aquellos experimentados en la técnica creen que la caliza reacciona con moléculas altamente polares para formar sales insolubles que tienden a no atraer al agua. Esto previene que las moléculas polares reaccionen unas con otras en la composición de pavimento para formar jabones solubles al agua que promueven la disgregación (ver, p. ej., Petersen, J:C:, H. Plancher, y P. M. Hamsbergen, "Lime Treatment of Asphait to Reduce Age Hardening and Improve Flow Properties", Proceedings, AAPT, Vol. 56, 1987). Un método adicional para mejorar la adhesión por medio de tratar al agregado incluye la aplicación de cubiertas de polímero a las partículas (ver, p. ej., la Patente US No. 5,219,904 y la 6,093,494). Específicamente, la Patente US No. 5,219,901 describe una técnica para reducir las tendencias de disgregación, que involucra el cubrir al agregado con una película fina, continua, de polímero orgánico de alto peso molecular insoluble al agua, tal como un polímero de acrílico o un polímero de estireno-acrílico. Aunque muchos de los métodos anteriores para mejorar la resistencia a la disgregación han sido efectivos en diversos grados dependiendo de muchos factores tales como el tipo de asfalto, el tipo de agregado, la cantidad de aditivo, etc., continúa existiendo una necesidad de un concreto de asfalto o composición de pavimentación que tenga adherencia aumentada o comportamiento anti disgregación además de otras cualidades que lo hagan un material de pavimentación deseable (p. ej., costo, facilidad de uso, resistencia al ahuellamiento, craqueo, fatiga, oxidación y envejecimiento, etc.).

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Brevemente, por lo tanto, la presente invención se dirige a una nueva composición para pavimentación que comprende una composición de pavimentación de asfalto que comprende un aglutinante de asfalto, agregado y un aditivo alcalino anti disgregación, donde el aglutinante de asfalto comprende asfalto y ácido polifosfórico. La presente invención también se dirige a una composición de pavimentación de asfalto consistente esencialmente de asfalto, agregado, ácido polifosfórico y un aditivo anti disgregación. Adicionalmente, la presente invención se dirige a un pavimento de asfalto que comprende una composición compactada de pavimentación de asfalto que comprende un aglutinante, agregado y un aditivo alcalino anti disgregación, donde el aglutinante de asfalto comprende asfalto y ácido polifosfórico. Además, la presente invención se dirige a un método para mejorar la resistencia a la disgregación de un pavimento de asfalto preparado usando una composición de pavimentación de asfalto que comprende asfalto y agregado, comprendiendo el método la modificación de la composición de pavimentación de asfalto a través de la adición de ácido polifosfórico y de un aditivo alcalino anti disgregación a la composición de pavimentación de asfalto. La presente invención también se dirige a un método para preparar una composición de pavimentación de asfalto, comprendiendo el método el mezclado de un aglutinante de asfalto modificado que comprende un asfalto y ácido polifosfórico con un agregado y un aditivo alcalino anti disgregación para producir la composición de pavimentación de asfalto. Adicionalmente, la presente invención se dirige a un método de pavimentación de una superficie con una composición de pavimentación de asfalto, comprendiendo el método el depositar la composición de pavimentación de asfalto sobre la superficie y compactar la composición de pavimentación de asfalto depositada, donde la composición de pavimentación de asfalto comprende asfalto, agregado, ácido polifosfórico y un aditivo alcalino anti disgregación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se ha descubierto que, sorprendentemente, la adición de ácido polifosfórico y de un agente alcalino anti disgregación (p. ej., caliza) en una composición de pavimentación de asfalto aumenta sustancialmente la resistencia a la disgregación de la composición de pavimentación. Por lo tanto, en una modalidad, la presente invención se dirige a una composición de pavimentación de asfalto que comprende asfalto, agregado, ácido polifosfórico, y un agente alcalino anti disgregación. Típicamente, la composición de pavimentación de asfalto de la presente invención puede formarse mezclando un aglutinante de asfalto modificado y una mezcla de agregado, donde el aglutinante de asfalto comprende asfalto modificado con ácido polifosfórico y la mezcla de agregado comprende agregado tratado con un agente alcalino anti disgregación (p. ej., caliza). Es posible, sin embargo, añadir la caliza a la composición de pavimentación después de que ha iniciado el mezclado del agregado y el aglutinante de asfalto (p. ej., inyectando caliza hidratada en una revolvedora justo después de que se inyecta el aglutinante de asfalto).

A. Asfalto El asfalto es definido por la norma ASTM como un material cementoso de café oscuro a negro en el que los constituyentes predominantes son bitúmenes que ocurren en la naturaleza o que son obtenidos en el procesamiento del petróleo. Los asfaltos contienen característicamente hidrocarburos de muy alto peso molecular llamados asfáltenos. Estos son esencialmente solubles en disulfuro de carbono, e hidrocarburos aromáticos y clorinados. Bitumen es un término genérico definido por la norma ASTM como una clase de sustancias cementosas naturales o manufacturadas, de color negro u oscuro, compuestas principalmente de hidrocarburos de alto peso molecular, de las cuales son típicos los asfaltos, las breas, los alquitranes y los asfáltenos. Además la norma ASTM clasifica a los asfaltos o materiales bituminosos como sólidos, semisólidos o líquidos usando una prueba de penetración para la consistencia o la viscosidad. En esta clasificación, los materiales sólidos son aquellos que tienen una penetración de no más de 1 milímetro cuando se aplica una carga de 100 gramos durante 5 segundos mientras están a 25°C, y los semisólidos son aquellos que tienen una penetración de más de 1 milímetro cuando se aplica una carga de 50 gramos durante 5 segundos mientras están a 25°C. Los asfaltos semisólidos y líquidos predominan actualmente en la práctica comercial. El asfalto tiene propiedades viscosas, que le permiten fluir, y propiedades elásticas, que resisten al flujo. A temperaturas elevadas, las propiedades viscosas dominan y el asfalto tiende a fluir o deformarse. A temperaturas menores, las propiedades elásticas dominan y el asfalto tiende a resistir al flujo. Todos los tipos de asfalto, tanto los naturalmente ocurrentes como los manufacturados sintéticamente, son adecuados para usarse en esta invención. Los asfaltos naturalmente ocurrentes son inclusivos del asfalto de roca nativa, del asfalto de lago, etc. Los asfaltos manufacturados sintéticamente son con frecuencia un subproducto de operaciones de refinación del petróleo e ¡ncluyen asfalto aireado, asfalto mezclado, asfalto craqueado o residual, asfalto de petróleo, asfalto de propano, asfalto de corrida directa, asfalto térmico, etc. Los ejemplos de asfalto, a los que con frecuencia se denomina por su lugar de extracción, incluyen el Ácido de Wyoming, el Pesado Saudita, el Intermedio de Texas, el Valle de California, el Venezolano y el Canadiense. La química del asfalto puede describirse a nivel molecular como a nivel intermolecular (microestructural). En el nivel molecular, el asfalto es una mezcla de moléculas orgánicas complejas que tienen un espectro de peso molecular que va desde varios cientos hasta varios miles. Aunque estas moléculas afectan las características de comportamiento del asfalto, el comportamiento del asfalto está muy determinado por la microestructura del asfalto, que es la de un fluido polar dispersado. Específicamente, una asociación tridimensional continua de moléculas polares (asfáltenos) dispersas en un fluido de moléculas no polares o de polaridad relativamente baja (maltenos). Todas estas moléculas son capaces de formar enlaces intermoleculares dipolares de resistencia variada. Dado que estos enlaces intermoleculares son más débiles que los enlaces que mantienen juntos a los constituyentes de hidrocarburo orgánico básico del asfalto, se romperán primero y controlarán las características de comportamiento del asfalto. Por lo tanto, las características físicas del asfalto son un resultado directo de la formación, la ruptura y la reformación de estos enlaces intermoleculares o de otras propiedades asociadas con las superestructuras moleculares. El resultado es un material que se comporta elásticamente a través de los efectos de las redes de moléculas polares y de manera viscosa debido a las diversas partes de la red de moléculas polares que pueden moverse unas con relación a las otras debido a la dispersión en las moléculas no polares fluidas. Los aglutinantes de asfalto se caracterizan más comúnmente por las propiedades físicas que indican cómo se desempeñan como un constituyente en una composición de pavimentación o en asfalto mezclado caliente. Los ejemplos de propiedades físicas relevantes incluyen la durabilidad y la reología, y algunas pruebas para evaluar los diferentes aspectos de estas propiedades incluyen: prueba de horno de película delgada (normas AASHTO 179 y ASTM D 1754), prueba de horno de película delgada rodante (normas AASHTO T 240 y ASTM D 2872), prueba de recipiente de envejecimiento por presión (norma AASHTO PP1 ), prueba de penetración (normas AASHTO T 49 y ASTM D 4), prueba de punto de suavización (normas AASHTO T 53 y ASTM D 36), prueba de viscosidad absoluta a 60°C (normas AASHTO T 202 y ASTM D 2171 ), prueba de viscosidad cinemática a 135°C (normas AASHTO T 201 y ASTM D 2170), prueba de ductilidad (normas AASHTO T 51 y ASTM D 1 13), prueba de viscómetro rotacional (normas AASHTO TP 48 y ASTM D 4402), reómetro de cortante dinámico (norma AASHTO TP 5), reómetro de flexión de trabe (norma AASHTO TP1), y la prueba de tensión directa (norma AASHTO TP 3). En lugar de referirse a una extensa lista de propiedades, los experimentados en la técnica típicamente categorizan a los aglutinantes de asfalto a través de uno o más sistemas de graduación tales como el sistema de graduación de penetración, el sistema de graduación de viscosidad, y el sistema Superpave de desempeño. Los grados de penetración se enlistan como una escala de unidades de penetración determinadas de acuerdo con las normas AASHTO M 20 y ASTM D 946. El grado 40-50 es el grado más duro, los grados 60-70, 85-100 y 120-150 se usan típicamente en los Estados Unidos, y el grado 200-300 es el grado más suave y se usa para climas fríos tales como el del norte de Canadá. La graduación de la viscosidad se realiza en el aglutinante de asfalto tal como se proporciona (graduación AC) o en muestras de residuos envejecidos (graduación AR) de acuerdo con las normas AASHTO M 226 y ASTM D 3381. Los grados típicos para el asfalto mixto caliente en los Estados Unidos son el AC-10, el AC-20, el AC-30, el AR-4000 y EL AR 8000. El grado de desempeño Superpave (PG) más recientemente desarrollado generalmente se considera que caracteriza con más precisión y mayor totalidad a los aglutinantes de asfalto para su uso en pavimentos de asfalto mezclados calientes. La graduación de desempeño Superpave se basa en la idea de que unas propiedades de los aglutinantes de asfalto deberían relacionarse con las condiciones bajo las cuales se usan. Por lo tanto, el sistema Superpave usa varias pruebas que se realizan de acuerdo con la norma AASHTO PP6 a temperaturas que dependen de las condiciones relevantes del clima. La graduación de desempeño Superpave se reporta con el uso de dos números - siendo el primero la temperatura máxima promedio del pavimento durante 7 dias (°C) y siendo el segundo la temperatura mínima que se pretende sea experimentada por el pavimento (°C). Por lo tanto, un PG 58-22 está diseñado para usarse donde la temperatura máxima promedio del pavimento durante 7 días es de 58°C y la temperatura mínima esperada para el pavimento es de -22°C. Los aglutinantes de asfalto que se usan típicamente en los Estados Unidos tienen una temperatura máxima promedio durante 7 dias para el pavimento que está dentro de la escala de cerca de 50 y cerca de 80°C, y una temperatura mínima esperada del pavimento que está dentro de la escala de cerca de 10 y cerca de 40°C. Debe notarse que como regla general los aglutinantes PG que difieren en la especificación de alta y baja temperaturas por 90°C o más son típicamente el resultado de alguna clase de modificación para mejorar ciertas características, tales como la resistencia a la deformación térmica por alta temperatura ("flujo plástico" o "ahuellamiento"), fraccionamiento por baja temperatura, o ambos. Como se mencionó arriba, la composición de pavimento de la presente invención no se limita a ningún aglutinante de asfalto o combinación de aglutinantes en particular. Aunque puede usarse cualquier aglutinante de asfalto, es preferible que la composición de pavimento comprenda un aglutinante o una combinación de aglutinantes de asfalto que tengan propiedades físicas adecuadas para la aplicación particular. La selección de ese aglutinante o de esa combinación de aglutinantes de asfalto es muy conocida por aquellos experimentados en la técnica. Los ejemplos de aglutinantes de asfalto comercialmente disponibles que pueden ser adecuados para preparar una composición de pavimento de la presente invención, incluyen: CONOCO AC-30, DIAMONS SHAMROCK AC-30, SHELL AR-4000, AMOCO 64-22, CITGO AC-30, CITGO PG 67-22, VALERO PG 64-22, y HUSKY 85/100.

B. Ácido polifosfórico Un ácido polifosfórico es una serie de oxiácidos de fósforo que tienen la fórmula química general Hn+2(PnO3o+¡). Más específicamente, los ácidos fosfóricos ocurren en el sistema P2Os-H2O y tienen un contenido de P2Od que está por arriba de cerca del 74 por ciento. Los ácidos polifosfóricos son mezclas complejas de orto- (n = 1), piro- (n = 2), tri- (n = 3), tetra (n = 4) especies de polímero de cadena aún más larga, cuyas proporciones son una función directa del contenido de P2O5 del ácido. Aunque los ácidos polifosfóricos pueden ser mencionados en términos del contenido de P2Os, los ácidos polifosfóricos son típicamente mencionados en términos de una concentración o porcentaje equivalente de H3PO4 (ácido fosfórico). Preferiblemente, el ácido polifosfórico usado en la preparación de la composición de pavimento de asfalto de la presente invención tiene una concentración equivalente de H3PO4 de al menos cerca de 100%. Más preferiblemente, el ácido polifosfórico tiene una concentración equivalente de H3PO4 de al menos 105%. Aún más preferiblemente, el ácido polifosfórico tiene una concentración equivalente de H3PO4 de al menos 110%. Aún más preferiblemente, el ácido polifosfórico tiene una concentración equivalente de H3PO de al menos 115%. Los ejemplos de ácidos polifosfóricos apropiados incluyen ácidos que tengan un contenido equivalente de H3PO4 de 105% (contenido de P2O5 de cerca de 76.05%), un contenido equivalente de H3PO4 de 115% (contenido de P2O5 de cerca de 83.29%), o un contenido equivalente de H3PO4 de 116.4% (contenido de P2O5 de cerca de 84.31 %), que están comercialmente disponibles en Astaris LLC. Los ácidos polifosfóricos no son basados en agua y son menos corrosivos que unos ácidos fosfóricos basados en agua, lo cual es ventajoso sobre los ácidos fosfóricos basados en agua. Por ejemplo, la mezcla de ácido fosfórico con asfalto caliente bajo condiciones de aglutinación típicas tiende a dar como resultado espumado y salpicaduras, mientras que los ácidos polifosfóricos se incorporan fácilmente con poco o ningún espumado o salpicadura. Preferiblemente, la cantidad de ácido polifosfórico que se añade a la composición de pavimento es una cantidad efectiva, es decir, una cantidad que aumente la adhesión entre el aglutinante de asfalto y el agregado, en comparación con una composición de pavimento idéntica que no contenga ácido polifosfórico. Más preferiblemente, el ácido polifosfórico se añade a la composición de pavimento en una cantidad que logre el máximo beneficio anti disgregación. Aunque esta cantidad óptima depende de varios factores incluyendo el tipo de asfalto (i.e., la composición química del asfalto), el tipo de agregado usado para hacer la composición del pavimento, el contenido de humedad del asfalto y del agregado, la inclusión de aditivo de polímero, etc., puede determinarse fácilmente a través de pruebas empíricas de rutina. Sin embargo, en general se cree que las mejoras de anti disgregación pueden ser observadas incluyendo tan poco como 0.05% por peso de ácido polifosfórico en el aglutinante de asfalto. Preferiblemente, la concentración de ácido polifosfórico que se añade al asfalto es de al menos cerca de 0.1% por peso del aglutinante de asfalto. Más preferiblemente, la concentración de ácido polifosfórico añadida al asfalto es de al menos cerca de 0.2% por peso del aglutinante de asfalto. También se ha descubierto que la adhesión puede ser afectada de manera negativa al exceder una concentración más alta de ácido polifosfórico. Aunque este nivel más alto de concentración varia dependiendo del asfalto en particular, es preferible que la concentración de ácido polifosfórico añadida al asfalto no sea mayor de cerca de 2% por peso del aglutinante de asfalto. Más preferiblemente, la concentración de ácido polifosfórico añadida al asfalto no es mayor de cerca de 1.5% por peso del aglutinante de asfalto. Aún más preferiblemente, la concentración máxima de ácido polifosfórico es de cerca de 1.2% por peso del aglutinante de asfalto. Aún más preferiblemente, la concentración máxima de ácido polifosfórico es de cerca de 1 % por peso del aglutinante de asfalto. Aún mucho más preferiblemente, la concentración máxima de ácido polifosfórico añadida al asfalto es una concentración máxima de cerca de 0.7% por peso del aglutinante de asfalto. En vista de lo anterior, en una modalidad de la presente invención el ácido polifosfórico está a una concentración dentro de una proporción de cerca de 0.05 a cerca de 2.0% por peso del aglutinante de asfalto. Preferiblemente, el ácido polifosfórico está a una concentración dentro de la proporción de cerca de 0.1 y cerca de 1.2% por peso del aglutinante de asfalto. Más preferiblemente, el ácido polifosfórico está a una concentración dentro de la proporción de cerca de 0.1 y cerca de 0.7% por peso del aglutinante de asfalto.

C. Aditivo alcalino anti disgregación Además del ácido polifosfórico, la composición de pavimento de la presente invención comprende un aditivo alcalino anti disgregación. Se contempla que típicamente el aditivo alcalino anti disgregación debería ser caliza hidratada, que comprende hidróxido de calcio (Ca(OH)2). La caliza hidratada comercial es un polvo seco que se obtiene por el tratamiento de la cal viva (óxido de calcio, CaO) con agua suficiente para satisfacer su afinidad química para el agua, convirtiendo con ello los óxidos en hidróxidos. Preferiblemente, la cantidad de caliza añadida a la composición de pavimento es una cantidad efectiva, es decir, una cantidad que aumente la adhesión entre el aglutinante de asfalto y el agregado en comparación con una composición de pavimento idéntica que no contenga caliza. Más preferiblemente, la caliza se añade a la composición de pavimento en una cantidad que logre el máximo beneficio anti disgregación. Aunque esta cantidad óptima depende de varios factores incluyendo el tipo de asfalto (i.e., la composición química del asfalto), el tipo de agregado usado para hacer la composición de pavimento, el contenido de humedad del asfalto y del agregado, la inclusión de aditivos de polímero, etc., puede ser fácilmente determinada a través de pruebas empíricas de rutina. En general, se cree que las mejoras anti disgregación pueden observarse incluyendo tan poco como 0.5% de caliza por peso del agregado en la composición de pavimento. Preferiblemente, la concentración de caliza añadida a la composición de pavimento es de al menos cerca de 1 % por peso del agregado. Adicionalmente, es preferible que la concentración de caliza añadida a la composición de pavimento no sea tan grande como para ir en detrimento de otras propiedades. Típicamente, la concentración de caliza no es mayor a cerca de 2.0% por peso del agregado. Preferiblemente, la concentración de caliza no es mayor a cerca de 1.5% por peso del agregado. Como tal, en una modalidad de la presente invención la composición de pavimento comprende caliza a una concentración que está entre cerca de 0.5 y cerca de 2.0% por peso del agregado. Preferiblemente, la composición de pavimento comprende caliza a una concentración que está entre cerca de 1 y cerca de 1.5% por peso del agregado. Cuando se añade la caliza a la mezcla de asfalto caliente, esta reacciona con el agregado para reforzar el enlace entre el bitumen y la piedra. Al mismo tiempo que trata al agregado, la caliza también reacciona con el aglutinante de asfalto. Específicamente, se cree que la caliza reacciona con las moléculas altamente polares que de otra forma pueden reaccionar en la mezcla para formar jabones solubles en agua que promueven la disgregación. Cuando esas moléculas reaccionan con la caliza, forman sales insolubles que ya no atraen al agua (ver, p. ej., Petersen, J.C., H. Plancher, y P.M. Harnsbergen, "Lime Treatment of Asphait to Reduce Age Hardening and Improve Flow Properties", Proceedings, AAPT, Vol. 56, 1987). Adicionalmente, la dispersión de las diminutas partículas de caliza hidratada a través de la mezcla hace a esta más dura y resistente, reduciendo la posibilidad de que la unión entre el aglutinante de asfalto y el agregado se rompa mecánicamente, aún si no hay agua presente. La caliza hidratada que se usa para preparar la composición de pavimento de la presente invención puede ser añadida al agregado, al asfalto o a ambos, de acuerdo con cualquier método apropiado. Hay varios métodos efectivos y probados para añadir la caliza hidratada al asfalto. Los ejemplos de esos métodos incluyen la inyección de la caliza hidratada en una revolvedora, la adición de la caliza a un molino para arcilla, añadir la caliza hidratada al agregado húmedo con marinado, añadir la caliza en mezcla aguada al agregado con o sin marinado (ver, p- ej., "How to Add Hydrated Lime to Asphait", An Overview of Current Methods, National Lime Association, http://www.lime.org/publications.html). Típicamente, el método por el cual se añade la caliza es especificado por los departamentos estatales del transporte. Estas especificaciones y procedimientos desarrollados por el estado están típicamente adaptados a los materiales locales y a las posibilidades de las empresas y el equipo de construcción.

D. aditivos activos de superficie anti disgregación Adicionalmente, se ha descubierto que la composición de pavimento de la presente invención puede comprender un aditivo activo de superficie anti disgregación. Como se mencionó arriba, la mayoría de esos aditivos son aditivos tipo amina y su descubrimiento es sorprendente porque los aditivos tipo amina son considerados por algunos expertos en la técnica como incompatibles con la modificación por ácido fosfórico. Es importante notar que el tipo de aditivo activo de superficie anti disgregación que puede ser incluido en una composición de pavimento de la presente ¡nvención no se limita al de tipo amina, sino que también incluye otros materiales activos de superficie comercialmente disponibles, que son conocidos por aquellos experimentados en la técnica, para aumentar la adhesión entre el agregado y el aglutinante de asfalto. Típicamente, los aditivos anti disgregación de tipo amina comprenden, por ejemplo, aminas primarias, diaminas, triaminas, tetraminas, poliaminas, amido aminas o diaminas etoxilatadas, etc. Preferiblemente, un aditivo activo de superficie anti disgregación es un líquido, de modo que se mezcla más fácilmente a través del asfalto. Los ejemplos de aditivos líquidos de amina anti disgregación comercialmente disponibles incluyen los anti disgregantes PAVEBOND y MORLIFE disponibles comercialmente en Rohm and Haas y el anti disgregante AD-HERE, disponible en Arr-Maz Custom Chemicals, Inc.

Si se incluye, la concentración de aditivo activo de superficie anti disgregación en la composición de pavimento de la presente ¡nvención es preferiblemente consistente con la(s) concentración(es) consideradas apropiadas para la aplicación particular y las variables asociadas tales como el tipo de asfalto, el tipo de agregado, etc. Típicamente, la concentración de los aditivos activos de superficie anti disgregación es de entre cerca de 0.5 y cerca de 1.0% por peso del aglutinante de asfalto. En otra modalidad, sin embargo, la composición de pavimento de la presente invención preferiblemente no es modificada con aditivos líquidos anti disgregación, en general, y con anti disgregantes de tipo amina, en particular. Dicho de otra forma, en esta modalidad el aglutinante de asfalto está preferiblemente sustancialmente libre de aditivos líquidos anti disgregantes. Específicamente, la concentración de estos aditivos, en orden creciente de preferencia, es menor a cerca de 0.5, 0.2, 0.1 , 0.05, ó 0.01 % por peso del aglutinante de asfalto, o aún del 0%.

Modificadores de asfalto de polimero La composición de pavimento de la presente invención también puede comprender un modificador de polímero. Los modificadores de asfalto de polímero típicos incluyen copolímeros de estireno-butadieno-estireno (SBS), copolímeros de estireno-butadieno (SB), y terpolímeros elastoméricos. Los terpolímeros comercialmente disponibles incluyen al ELVALOY, disponible en DuPont, que es un polímero de etileno-glicidil-acrilato (i.e., comprende una parte principal de etileno modificado con un grupo funcional glicidilo para proporcionar propiedades reactivas parecidas al epoxi y un grupo funcional de acrilato para proporcionar propiedades de flexibilidad y elastoméricas). Los modificadores de polimero apropiados adicionales pueden incluir polímeros de etileno-vinil-acetato (EVA), polímeros de etileno-metacrilato (EMA), copolímeros de estireno-isopreno (SIS), resinas de epoxi, cauchos naturales, y poliolefinas tales como polibutadieno y poliisopreno. Si se incluye, la concentración de polímero modificador en la composición de pavimento de la presente invención es preferiblemente consistente con la(s) concentración(es) que se consideran apropiadas para la aplicación particular y las variables asociadas tales como el tipo de asfalto, el tipo de agregado, etc. Típicamente, la concentración de modificadores de polímero es de entre 2 y cerca de 10% por peso del aglutinante de asfalto. Más típicamente, la concentración de polímero es de entre cerca de 2 y cerca de 6% por peso del aglutinante de asfalto. Los terpolímeros comercialmente disponibles como el modificador ELVALOY, comprenden típicamente cerca de 2% por peso del aglutinante de asfalto y algunas veces tan poco como cerca de 1% por peso del aglutinante de asfalto. Sin embargo, en otra modalidad, la composición de pavimento de la presente invención preferiblemente no es modificada con polímeros. Dicho de otra forma, en esta modalidad el aglutinante de asfalto está preferiblemente sustancialmente libre de modificadores de polímero. Específicamente, la concentración de esos aditivos, en orden creciente de preferencia, es de menos de cerca de 1.0, 0.5, 0.2, 0.1 , 0.05, ó 0.01 % por peso del aglutinante de asfalto, o aún de 0%. En vista de las modalidades anteriores, la composición de pavimento también puede estar sustancialmente libre de anti disgregantes líquidos y de modificadores de polimero. Por lo tanto, en una modalidad de la presente ¡nvención la composición de pavimento de la presente invención puede consistir esencialmente de aglutinante de asfalto, ácido fosfórico, caliza, y agregado, a las concentraciones que sean preferibles de acuerdo con los valores que se establecen aquí más adelante.

F. Preparación del aglutinante de asfalto La preparación del aglutinante de asfalto puede realizarse a través de medios apropiados conocidos en la técnica, tales como la adición directa con agitación o el mezclado n línea. Independientemente del método, la preparación del aglutinante de asfalto se facilita típicamente aumentando la temperatura del aglutinante de asfalto, del ácido polifosfórico y de los otros aditivos. Para facilitar el mezclado, la temperatura se aumenta hasta al menos el punto de suavización del asfalto. Típicamente, la temperatura de la mezcla se aumenta hasta entre cerca de 160 y cerca de 200°C. Después de que el asfalto está calentado hasta una temperatura suficiente para los propósitos de mezclado, típicamente se introducen el ácido polifosfórico y cualesquiera otros constituyente(s) en la alimentación caliente del asfalto con la agitación adecuada para dispersar el ácido polifosfórico y los otros constituyentes opcionales a través del asfalto. Aunque los aglutinantes de asfalto que comprende asfalto, aditivos tales como el ácido polifosfórico, y modificadores de polímero (si están presentes), pueden prepararse mezclando en línea los constituyentes en la planta de mezclado caliente (llamado con frecuencia post-mezclado), es preferible que el asfalto, el ácido polifosfórico y el modificador de polímero opcional sean mezclados por el proveedor del aglutinante de asfalto antes de ser entregados a una planta de asfalto de mezclado caliente (llamado con frecuencia premezclado). Algunas combinaciones de asfalto y aditivos pueden ser mezcladas con relativa facilidad usando una caldera de mezclado, mientras que otros requieren molido de alto cortante u otras operaciones de mezclado especiales. Esta preferencia, sin embargo, no debería interpretarse como una indicación de que el ácido polifosfórico no puede ser mezclado con un aglutinante de asfalto (libre de modificador de polímero, o que contenga uno) en una instalación de asfalto de mezclado caliente. En contraste, los aditivos activos de superficie anti disgregación típicamente no son premezclados: estos son típicamente mezclados con el asfalto en la instalación de mezclado caliente antes de que el asfalto sea mezclado con el agregado. Los métodos para mezclar los aditivos activos de superficie anti disgregación y el asfalto son muy conocidos por aquellos experimentados en la técnica y cualquiera de estos métodos puede usarse para preparar una composición de pavimento de asfalto de la presente invención. De modo similar, aunque puede ser posible premezclar el aditivo alcalino anti disgregación (p. ej., caliza) con el asfalto, esta práctica seria atipica. Como se dijo arriba, la caliza se añade típicamente a la composición de pavimento tratando el agregado antes de mezclarlo con el aglutinante de asfalto.

G. Agregado "Agregado" es un término colectivo para los materiales minerales tales como arena, grava y piedra quebrada que se usan con un aglutinante de asfalto para formar materiales compuestos tales como una composición de pavimento de asfalto. Por volumen, el agregado típicamente totaliza al menos el 90% por volumen de una composición de pavimento de asfalto. Por ejemplo, no es poco común que las composiciones de pavimento de asfalto comprendan entre cerca de 92 y cerca de 96% por volumen de agregado. El agregado puede comprender agregado natural, agregado fabricado, o una combinación de los dos. El agregado natural se extrae típicamente de la roca a partir de una excavación abierta (i.e., cantera) que se reduce a tamaños utilizables por quebrado mecánico. Los agregados naturales provienen de la roca de tres amplias clasificaciones geológicas: ígnea, sedimentaria y metamórfica. Las rocas ígneas son principalmente cristalinas que fueron formadas por el enfriamiento del material fundido por debajo de la corteza terrestre. Las rocas sedimentarias se formaron a partir de material insoluble depositado en el fondo de un océano o de un lago que fueron transformados en roca por el calor y la presión. Las rocas sedimentarias tienen apariencia de capas y se clasifican más bien con base en el mineral predominante. Por ejemplo, las rocas sedimentarias se clasifican generalmente como calcáreas (piedra caliza, yeso), silíceas (pedernal, arenisca) u arcillosas (lutita, etc.). Las rocas metamórficas son rocas ígneas o sedimentarias que han sido sometidas a suficiente calor, presión o ambos, de modo que su estructura mineral ha cambiado a partir de la de la roca original. El agregado fabricado es típicamente el subproducto de otros procedimientos de fabricación tales como la escoria del procesamiento metalúrgico (p. ej., producción de acero, estaño, y cobre). El agregado fabricado también incluye materiales de especialidad que se producen para que tengan una característica física particular que no se encuentra en la roca natural, tal como una densidad baja. La composición mineral del agregado determina con mucho las características físicas y químicas del agregado y el cómo se comporta como material de pavimentación. En particular, la composición del agregado afecta significativamente la susceptibilidad o la propensión de una composición de pavimento a sufrir disgregación. De hecho, las propiedades fisicoquímicas de la superficie del agregado pueden jugar un papel mucho mayor en la disgregación del asfalto mezclado en caliente que las propiedades del aglutinante de asfalto. Aunque el fenómeno complejo relacionado con el desplazamiento del aglutinante de asfalto de las superficies de las partículas de agregado a causa del agua aún no se comprende por completo, se sabe que la composición química del agregado o su contenido de mineral es un factor significativo. Por ejemplo, una afinidad del agregado con el agua o el asfalto, juega un papel. Algunos agregados tienen una afinidad para el agua sobre el asfalto (hidrofílicos), que tiende a hacerlos más susceptibles a la disgregación- Estos agregados tienden a ser ácidos, y los ejemplos incluyen cuarcita, arenisca y granito. Por otra parte, los agregados con afinidad para el asfalto sobre el agua (hidrofóbicos) tienden a ser menos susceptibles a la disgregación. Estos agregados tienden a ser básicos y los ejemplos incluyen mármol, piedra caliza, basalto y dolomita. La composición de pavimento de la presente invención puede comprender cualquier tipo apropiado de agregado de pavimento. Como se indica en los ejemplos de abajo, sin embargo, la mejora en la adhesión es particularmente evidente cuando se usa el agregado conocido por ser susceptible a la disgregación, tal como el granito de Letonia. Por lo tanto, el agregado puede seleccionarse para mejorar la propiedad anti disgregación de la composición de pavimento. La selección del agregado, sin embargo, no se basa típicamente sólo en su propensión ala disgregación. Otros factores, tales como dureza, resistencia, resistencia a la abrasión, resistencia a la fatiga, costo, disponibilidad, etc., se consideran típicamente y pueden ser de mayor importancia que la anti disgregación. Por ejemplo, aunque la piedra caliza se considera generalmente como un buen agregado en términos de anti disgregación, se considera un agregado pobre en términos de dureza o resistencia. Un agregado también se selecciona con base en el tamaño máximo o en la mezcla de tamaños máximos de sus partículas. Los ejemplos de mezclas de tamaños incluyen 4.75 mm, 9.5 mm, 12.5 mm, 19.0 mm, 25.0 mm, y 37.5 mm. Además del tamaño de la mezcla, la gradación (i.e., las cantidades relativas de partículas de distintos tamaños, lo que se determina típicamente por análisis de criba) tiende a ser un factor de selección. Los ejemplos de gradaciones típicas incluyen: denso o bien gradado, que es el más ampliamente usado en los Estados Unidos; gradado de espacio, que tiende a ser proclive a la segregación durante la colocación de la composición de pavimento; gradado abierto, que puede dar como resultado un mayor porcentaje de espacios vacíos debido a que no hay suficientes partículas pequeñas entre las partículas mayores; y gradado uniforme, en el cual todas las partículas son esencialmente del mismo tamaño. La selección de un tipo de agregado apropiado y de sus propiedades (p. ej., tamaño de la mezcla, gradación, contenido de humedad, etc.) para una aplicación particular, se basa en muchos factores tales como locación del pavimento, tipo de tráfico, temperatura, etc., y es conocida y comprendida por los expertos en la técnica.

H. Método para preparar una composición de pavimento de asfalto Debido a que es generalmente conocido por los expertos en la técnica que el grado de mejora o de detrimento para las propiedades tales como la anti segregación u otras propiedades tales como el ahuellamiento, la dureza, la resistencia a la abrasión, la oxidación y el envejecimiento, y el fraccionamiento, dependen en gran parte de numerosas variables tales como el (los) tipo(s) de asfalto(s), el (los) tipo(s) de agregado(s), los parámetros de modificación del asfalto incluyendo la temperatura, el tiempo, el (los) tipo(s) y la(s) concentración(es) de agentes de modificación, una determinación empírica de los materiales óptimos, las concentraciones, las condiciones del procedimiento, o combinaciones de los mismos, es preferible producir un concreto de asfalto que tenga el grado más alto de comportamiento anti disgregación junto con otras propiedades aceptables. En general, una composición de pavimento de asfalto aceptable puede prepararse mezclando el aglutinante de asfalto, típicamente modificado con el ácido polifosfórico y cualesquiera otros modificadores, y el agregado, típicamente tratado con caliza, a una temperatura elevada (p. ej., mayor a cerca de 165°C durante una duración para cubrir el agregado (p. ej., entre cerca de 1 y cerca de 4 horas) de acuerdo con cualquier método conocido en la técnica. Los métodos comunes incluyen preparación de la partida, la mezcladora de flujo paralelo, y la mezcladora de flujo de contador. Aunque pueden usarse diferentes métodos para combinar el agregado con el aglutinante de asfalto, la composición de pavimento de asfalto es esencialmente la misma: agregado y aglutinante en una cantidad suficiente para cubrir al agregado y aglutinar adecuadamente la composición de pavimento. Típicamente, la cantidad de aglutinante de asfalto es de al menos cerca de 4% por peso, comprendiendo el resto de la composición de pavimento al agregado, que es preferiblemente tratado con caliza.

Adicionalmente, la composición de pavimento típicamente no comprende más de cerca de 7% por peso del aglutinante de asfalto porque, entre otras cosas, se vuelve significativamente más costoso y típicamente más proclive a la deformación. En vista de esto, la concentración de aglutinante de asfalto en la composición de pavimento es preferiblemente de entre cerca de 4 y cerca de 7% por peso. Más preferiblemente, la concentración de aglutinante de asfalto es de entre cerca de 4.5 y cerca de 6.5% por peso.

I. Uso de una composición de pavimento de asfalto Es importante notar que, aunque la adición de ácido fosfórico y caliza puede usarse para mejorar la adhesión entre el asfalto y el agregado, otros factores relativos a cómo se aplica la composición de pavimento juegan un papel significativo en la durabilidad de un pavimento. Por ejemplo, es muy sabido por aquellos experimentados en la técnica que el grosor del pavimento ("grosor de la colada") y el grado de compactación, con frecuencia medido como porcentaje de espacio vacío, afectan la permeabilidad del pavimento al agua. En general, se cree que un grosor de colada debería ser de entre tres y cerca de cuatro veces el del tamaño de la mezcla de agregado. Por ejemplo, el tamaño de colada preferible para una composición de pavimento que contenga un tamaño de mezcla de 9.5 mm es de cerca de 38 mm (cerca de 1.5 pulgadas). La selección apropiada de la mezcla y el grosor de la colada ayudan a la compactación de la composición de pavimento, reduciendo con ello la permeabilidad. Preferiblemente, la compactación de la composición de pavimento es para un porcentaje de espacio vacío que sea menor a cerca de 7.5%. Típicamente, la compactación debe ser tal que pueda lograrse un porcentaje de espacio vacio tan bajo como de 4-5%.

EJEMPL0 1 Evaluación de la sensibilidad a la humedad usando la Prueba de Hervido Texas La Prueba de Hervido Texas (Método Texas Tex-530-C) o la norma ASTM D 3625, "Efecto del agua en el agregado cubierto con bitumen usando agua hirviente", es una prueba subjetiva que se usa ampliamente en la industria de aglutinantes de asfalto para evaluar la adherencia de un aglutinante de asfalto a un agregado en particular. En esta prueba, el aglutinante de asfalto se mezcla con el agregado y se aumenta la temperatura de la mezcla hasta cerca de 135°C. Al alcanzar los cerca de 135°C, la mezcla se vierte en un contenedor (p. ej., un horno) de agua hirviente y los contenidos se hierven durante cerca de diez minutos. Luego el aglutinante de asfalto se separa del agua y se deja secar a temperatura ambiente. El asfalto secado se evalúa visualmente, estimando el porcentaje de agregado que está cubierto con aglutinante de asfalto adherido. Típicamente, una muestra de control de concreto de asfalto (i.e., un concreto sin aditivos anti disgregación) se prueba simultáneamente para evaluar con mayor precisión la efectividad del (de los) aditivo(s).

Estas pruebas se realizaron para evaluar el efecto en la disgregación que tendrían diferentes concentraciones de ácido polifosfórico al 105% sobre tres asfaltos con químicas significativamente diferentes. También se evaluó el efecto de dos aditivos líquidos de amina anti disgregantes y caliza en conjunto con el ácido polifosfórico. Los dos aditivos líquidos de amina anti disgregantes fueron PAVEBOND (grado ligero) disponible en Rohm & Haas, y ADHERE (HP plus), disponible en Arr-Maz Custom Chemicals, Inc. El agregado era granito de Letonia de 9.5 mm disponible en Martin Marletta. Se seleccionó este agregado porque se sabe que es particularmente susceptible a la disgregación. Los asfaltos seleccionados fueron un PG 64-22 de Valero/UDS, un PG 67-22 disponible en Citgo, y un PG 58-22 disponible en Husky. Las concentraciones de los constituyentes y los resultados de la Prueba de Hervido Texas se establecen en el Cuadro A de abajo.

CUADRO A 1 Añadido directamente a los asfaltos 2 Premezclado con el agregado antes de las propiedades del asfalto mezclado en caliente Los datos anteriores indican los siguientes resultados inesperados: primero, la combinación de cerca de 0.05% de ácido polifosfórico y cerca de 2.0% de agregado de caliza tratada mostraron las mejores propiedades generales de anti segregación. Segundo, los datos indican que las composiciones de pavimento que comprendían cerca de 0.5% de ácido polifosfórico con y sin 0.5% de un aditivo liquido anti segregación, tuvieron grados de adhesión similares. Tercero, las altas concentraciones de ácido polifosfórico, por si mismas, no mejoran la adhesión. De tal modo que se cree que el exceder una cierta concentración de ácido polifosfórico (p. ej., cerca de 2.0%) con los aditivos de caliza o líquido anti disgregación, disminuye la adhesión del aglutinante de asfalto al agregado. Cuarto, el asfalto de control (no tratado) mostró la peor adhesión. Quinto, el envejecimiento de la composición de pavimento (i.e., manteniéndolo a cerca de 49°C durante cerca de una semana) mejoró la naturaleza anti disgregante de la composición de pavimento. Finalmente, la inclusión de cerca de 0.5% de ácido polifosfórico en el aglutinante de pavimento pareció tener un efecto equivalente al de añadir 2.0% de caliza al agregado. En suma, la mejora en la adhesión se realiza a través de la selección de las concentraciones de ácido polifosfórico y de caliza dentro de proporciones fácilmente determinables.

EJEMPLO 2 Evaluación reológica con el reómetro de cortante dinámico Varios de los aglutinantes de asfalto establecidos en el Ejemplo 1 se probaron de acuerdo con la prueba de reómetro de cortante dinámico (AASHTO TP 5). Esta prueba involucra la medición del módulo de cortante complejo (G*) y el ángulo de fase (d), que es el tiempo de retraso expresado en radianes entre el esfuerzo cortante máximo aplicado y la deformación por cortante máxima resultante. El módulo de cortante complejo (G*) y el ángulo de fase (d) se usan como predictores para el ahuellamiento y el fraccionamiento por fatiga. Para resistir al ahuellamiento, un aglutinante de asfalto debería ser duro (no deformarse demasiado) y debería ser elástico (capaz de regresar a su forma original después de la deformación por la carga), lo que corresponde a una gran porción elástica del módulo de cortante complejo (G*cosd). Intuitivamente, a mayor valor de G*, más duro es el asfalto (resistente a la deformación), y a menor valor de d, mayor es la porción elástica de G* (capacidad para retomar su forma original). Para resistir al fraccionamiento por fatiga, un aglutinante de asfalto debería ser elástico y no demasiado duro (las sustancias excesivamente duras se fraccionarán en vez de deformarse y recuperarse). La porción viscosa del módulo de cortante complejo (G*send) es preferiblemente pequeña. Aunque parecen similares, la especificación de un G*cosd grande y de un G*send pequeño no es la misma. Ambos requieren típicamente ángulos de fase (d) pequeños, pero la clave es tener un módulo de cortante complejo (G*) que no sea ni demasiado grande ni demasiado pequeño.

Las concentraciones de los constituyentes y los resultados de la prueba de reómetro de cortante dinámico se muestran adelante, en el Cuadro B de abajo.

CUADRO B Premezclado con el agregado Valor DSR del aglutinante "modificado" equivalente al aglutinante sin caliza Entre otras cosas, los datos anteriores indican que la adición de 0.5% de un aditivo líquido de amina anti disgregante (una amina de éter) produjo resultados mezclados en la porción viscosa del módulo de cortante complejo (G*send). Específicamente, para el asfalto PG 64-22, el G*send fue disminuido al agregar los aditivos líquidos de amina, con el aditivo PAVEBOND proporcionando una disminución mayor. Para el asfalto PG 67-22, el PAVEBOND incrementó el G*send y el ADHERE disminuyó el G*send. Para el asfalto 58-22, ambos aditivos incrementaron el G*send, pero el ADHERE proporcionó un incremento mayor. Además, se observó un incremento significativo de G*send con la adición de 0.5% de ácido polifosfórico sin un aditivo líquido de amina. De hecho, el incremento fue lo suficientemente grande para elevar el grado de temperatura del aglutinante. Adicionalmente, el G*send resulta de combinar 0.5% de ácido polifosfórico y los aditivos líquidos de amina que se mezclaron. Específicamente, fue neutro para los asfaltos PG 64-22 y el PG 67-22 y se incrementó significativamente para el asfalto PG 58-22. Aún más, la adición de 2.0% de ácido fosfórico, con y sin aditivos líquidos de amina, incrementó significativamente el G*send.

EJEMPLO 3 Evaluación de la sensibilidad a la humedad usando el procedimiento de Lottman El Procedimiento de Lottman, que también se conoce de acuerdo con la designación T 283-89(1993) de la norma AASHTO, y que se titula "Resistencia de mezcla bituminosa compactada al daño inducido", se realiza para medir los efectos de la saturación y el acondicionamiento acelerado de agua sobre la resistencia a la tensión diametral de las mezclas bituminosas compactadas. Las muestras se prepararon usando cerca de 6.4% de aglutinante de asfalto. Los resultados del Procedimiento de Lottman pueden usarse para predecir la susceptibilidad a la disgregación a largo plazo de las mezclas y para evaluar la efectividad de los aditivos anti segregación que pueden ser añadidos a un aglutinante de asfalto o a un agregado. Las resistencias a la tensión de las muestras compactadas se prueban típicamente antes y después de ser acondicionadas. Típicamente, se usaron tres muestras para cada prueba. El procedimiento de acondicionamiento de agua comprende el saturarlas al vacío con humedad, mantener las muestras a cerca de 60°C durante cerca de 24 horas, y luego colocar las muestras en un baño de agua que está a cerca de 25°C durante cerca de 2 horas. Adicionalmente, puede añadirse un ciclo de congelamiento-descongelado al procedimiento de acondicionamiento. Se determinan las resistencias a la tensión de las muestras no acondicionadas y acondicionadas.

Generalmente, si las resistencias a la tensión de las muestras acondicionadas son de al menos 70 por ciento de las de las muestras no acondicionadas, se considera que el aglutinante de asfalto particular es resistente al daño inducido por la humedad. Las composiciones de las diferentes muestras y los resultados de la prueba se establecen en el Cuadro C de abajo.

CUADRO C Nota la fuente del agregado fue Granito de Letonia (Martin Mapetta), Diseño de Mezcla GA DOT 9 5 mm Diseño de Marshall p/6.4% de AC Los datos del Cuadro C son consistentes con algunas tendencias generalmente conocidas tales como el conocimiento de que los anti disgregantes de amina tienden a reducir la viscosidad de un aglutinante de asfalto y que se espera que disminuyan la resistencia de una composición de pavimento. También es generalmente sabido que la caliza, sola, y el ácido polifosfórico, solo, tienden a aumentar la viscosidad de un aglutinante de asfalto y se espera que aumenten la resistencia de una composición de pavimento. Inesperadamente, sin embargo, la combinación de ácido polifosfórico y caliza proporcionó el mayor aumento en la resistencia. También inesperadamente, la combinación de anti disgregante de amina y ácido polifosfórico tuvo una resistencia que fue significativamente menor que la de las otras muestras modificadas.

EJEMPLO 4 Prueba de Rueda de Hamburqo En este procedimiento, los especímenes que comprendían un aglutinante de asfalto y agregado se prepararon en la forma de láminas compactadas que se montaron y colocaron en baño de agua de temperatura controlada (p. ej., de 50-60°C). Las láminas se compactaron usando un compactador de amasado lineal que logra la densidad deseada sin fracturar el agregado. Las muestras preparadas se colocaron en el dispositivo y las ruedas se pusieron en movimiento y se inició el registro de los datos. Estos datos, que pueden ser colectados automáticamente por pasada de la rueda, incluyen la profundidad de la huella y la temperatura del agua. Con frecuencia esta prueba se realiza hasta los 20,000 ciclos o los 20 mm de deformación, lo que se alcance primero. Para esta evaluación, sin embargo, la prueba se realizó para 8,000 ciclos y se determinó la profundidad de la huella. Una profundidad de huella de 10 mm fue el criterio para determinar si una muestra pasaba o fallaba. Estos parámetros están actualmente en uso por varios Departamentos de Transporte estatales porque proporcionan una evaluación más rápida y más efectiva en costo. Debe notarse que una prueba de falla no necesariamente significa que esa composición de pavimento de hecho fallaría si se usara en campo. Los resultados de la prueba son solamente un método para predecir la resistencia de una composición de pavimento al ahuellamiento bajo condiciones extremas de exposición a la humedad y para evaluar el desempeño relativo de diferentes composiciones de pavimento. Las composiciones de aglutinante de asfalto y sus datos de reómetro de cortante dinámico se establecen en el Cuadro D de abajo.

CUADRO D Los datos del Cuadro D son consistentes con los datos de los otros ejemplos y demuestran los efectos reológicos inducidos por el ácido polifosfórico y los otros aditivos a concentraciones relativamente pequeñas. Se esperaba que hubiera una correlación indirecta de profundidad de huella para el módulo de cortante complejo (G*). Específicamente, se esperaba que a mayor valor de G* se reduciría la profundidad de la huella. Las composiciones de pavimento, que fueron hechas con los aglutinantes de asfalto establecidos en el Cuadro D, y los resultados de la Prueba de Hamburgo, se muestran en el Cuadro E de abajo. Las evaluaciones iniciales se dirigieron al establecimiento de una prueba de temperatura que diera como resultado la falla del control (un aglutinante de asfalto puro o no tratado mezclado con agregado de granito de Letonia) y el pase de una muestra que comprendiera un aglutinante de asfalto puro y agregado de granito de Letonia tratado con caliza: la temperatura que diferenció a las muestras fue de cerca de 50°C. Además de la medición de la profundidad de la huella, cada una de las muestras fue inspeccionada visualmente para determinar el porcentaje de disgregación causado por la prueba.

CUADRO E pavimento fue de 6 5% Entre otras cosas, los datos del cuadro E indican generalmente que la adición de ácido polifosfórico tiene un efecto significativo en el desempeño potencial de una composición de pavimento. Otra observación general fue que había alguna correlación entre la profundidad de la huella y el grado de disgregación. Además, parece que la resistencia a la deformación puede ser más compleja que simplemente estar relacionada con el módulo de cortante complejo. Más específicamente, se determinó que la combinación de aglutinante de asfalto modificado con ácido polifosfórico y agregado de caliza tratada proporcionó los mejores resultados generales (i.e., la segunda profundidad de huella más pequeña y la menor disgregación, menor a cerca del 5%). Adicionalmente, no pareció haber una diferencia significativa en el desempeño entre los ácidos fosfóricos al 105% y al 115%. También se observó que la concentración relativamente alta de aglutinante de asfalto (i.e., cerca del 6.5%) produjo una profundidad de huella cuyo resultado fue la falla.

Todas las referencias citadas en esta especificación, incluyendo sin limitación todos los artículos de revistas, folletos, manuales, periódicos, textos, manuscritos, publicaciones de sitios de Internet, y cualquier otra de todas las publicaciones, se incorporan aquí como referencia. La discusión de las referencias que aquí se hace, se pretende que solamente sumarice las aseveraciones hechas por sus autores y no se admite que ninguna referencia constituya la técnica anterior. Los solicitantes se reservan el derecho de cuestionar la precisión y la pertinencia de las referencias citadas. Debe entenderse que la descripción de arriba sólo pretende ser ilustrativa y no descriptiva. Muchas modalidades serán aparentes para aquellos experimentados en la técnica al leer la descripción anterior. La competencia de la invención no se determinará por lo tanto con referencia a la sola descripción, sino que se determinará con referencia a las reivindicaciones y a la competencia total de los equivalentes a los que se dirigen esas reivindicaciones. Cuando se presentan los elementos de la presente invención o una modalidad de la misma, los términos "un(a)", "el", "ella", y "este(a)" se pretende que signifiquen que hay uno o más elementos. Los términos "comprende", "incluye" y "tiene" se pretende que sean inclusivos y que signifiquen que puede haber elementos adicionales distintos a los elementos listados. Adicionalmente, debe entenderse que una modalidad que "consiste esencialmente de" o que "consiste de los constituyentes especificados", también puede contener productos de la reacción de esos constituyentes.

La lista de escalas numéricas con puntos finales incluye a todos intermedios dentro de esa escala. Por ejemplo, una escala que ntre 1 y 5, incluye 1 , 1.6, 2, 2.8, 3, 3.2, 4, 4.75 y 5.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Una composición de pavimento de asfalto que comprende un aglutinante de asfalto, agregado, y un aditivo alcalino anti disgregación, caracterizada porque el aglutinante de asfalto comprende asfalto y ácido polifosfórico.

2. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el aglutinante de asfalto está a una concentración que va de entre cerca de 4 y cerca de 7% por peso de la composición de pavimento de asfalto.

3. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el agregado está a una concentración que es al menos de cerca de 90% por volumen de la composición de pavimento de asfalto.

4. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el ácido polifosfórico está a una concentración que es al menos de cerca de 0.05% por peso del aglutinante de asfalto.

5. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la concentración del ácido polifosfórico no es mayor a cerca de 2.0% por peso del aglutinante de asfalto.

6. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el aditivo alcalino anti disgregación comprende hidróxido de calcio.

7. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el aditivo alcalino anti disgregación está a una concentración que es al menos de cerca de 0.5% por peso del agregado.

8. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque la concentración del aditivo alcalino anti disgregación no es mayor a cerca de 2% por peso del agregado.

9. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el aglutinante de asfalto comprende además un aditivo activo de superficie anti disgregación.

10. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque el aditivo activo de superficie anti disgregación comprende una amina.

11. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque el aditivo activo de superficie anti disgregación está a una concentración que va de entre cerca de 0.5 y cerca de 1.0% por peso del aglutinante de asfalto.

12. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el aglutinante de asfalto comprende además un modificador de polímero.

13. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizada además porque el modificador de polímero se selecciona de entre el grupo consistente de: un copolímero de estireno-butadieno-estireno, un copolimero de estireno-butadieno, un terpolímero, un polímero de etileno-vinil-acetato, un polímero de etileno-metacrilato, un copolímero de estireno-isopreno, una resina de epoxi, un caucho natural, una poliolefina, y combinaciones de los mismos.

14. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizada además porque el modificador de polimero está a una concentración que es al menos de cerca de 1.0% por peso del aglutinante de asfalto.

15. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la concentración del modificador de polímero no es mayor a cerca de 10.0% por peso del aglutinante de asfalto.

16. La composición de pavimento de asfalto de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque consiste esencialmente de: el asfalto, el agregado, el ácido polifosfórico, y el aditivo alcalino anti disgregación.

17. Un método para mejorar la resistencia a la disgregación de un pavimento de asfalto preparado usando una composición de pavimento de asfalto que comprende asfalto y agregado, comprendiendo el método la modificación de la composición de pavimento de asfalto a través de la adición de ácido polifosfórico y de un aditivo alcalino anti disgregación a la composición de pavimento de asfalto.

18. Un método para preparar una composición de pavimento de asfalto, comprendiendo el método el mezclado de un aglutinante de asfalto modificado que comprende un asfalto y ácido polifosfórico, con agregado y un aditivo alcalino anti disgregación, para producir la composición de pavimento de asfalto.

19. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el aglutinante de asfalto modificado está a una concentración que va de entre cerca de 4 y cerca de 7% por peso de la composición de pavimento de asfalto, el agregado está a una concentración que es al menos de cerca del 90% por volumen de la composición de pavimento de asfalto, el ácido polifosfórico tiene una concentración equivalente de H3PO que es al menos de cerca del 100% y está a una concentración que va de entre cerca de 0.05% y cerca de 2.0% por peso del aglutinante de asfalto modificado, y el aditivo alcalino anti disgregación está a una concentración que es de entre cerca de 0.5 y cerca de 2.0% por peso del agregado.

20. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el aglutinante de asfalto modificado consiste esencialmente de asfalto y ácido polifosfórico.