Ligante bituminoso y su procedimiento de preparación.

Procedimiento de preparación de un ligante bituminoso que comprende las etapas sucesivas siguientes de:

a)- mezclar 0,05 a 5% en peso de ácido, 0,5 a 25% en peso de desechos de caucho en polvo y 70 a 99,5% en peso de betún calentado a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC,

b)- calentar la mezcla a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC durante un tiempo comprendido entre 15 minutos y 10 horas, ventajosamente entre 15 minutos y 3 horas, bajo agitación, y

c)- en caso necesario, desgasificar las burbujas de aire eventualmente presentes en la mezcla.

Ligante bituminoso y su procedimiento de preparación.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de preparación de un ligante bituminoso, el ligante bituminoso susceptible de ser obtenido mediante este procedimiento y unos hormigones bituminosos que comprenden este ligante.

Los ligantes bituminosos se utilizan especialmente en los campos de las calzadas, de los materiales de techumbre, de los revestimientos y de la estanqueidad. Se puede citar por otra parte la utilización del asfalto para la realización de las calzadas.

En el sentido de la presente invención, se entiende por ligante bituminoso los betunes y/o cualquier composición a base de betún. Por ligante bituminoso, se entiende así, en el sentido de la presente invención, tanto un ligante a base de betún puro como unos ligantes que contienen cualquier tipo de aditivos habituales, en particular unos polímeros. En el ámbito de la presente invención, se hablará indiferentemente de ligante o de ligante bituminoso.

En general, hormigones bituminosos comprenden un ligante bituminoso y unos agregados o cargas minerales. Se puede tratar, en particular, de granulados o de piedras, de arena, y de finos. Los hormigones bituminosos pueden también ser denominados aglomerados bituminosos.

Sin embargo, dichos ligantes adolecen de numerosos inconvenientes cuando se utilizan como tales para diferentes aplicaciones: se puede citar en particular una sensibilidad importante a la temperatura, una adherencia limitada frente a los agregados, unas propiedades mediocres a bajas temperaturas, una baja resistencia al desgaste y a los choques.

Además, los ligantes bituminosos son difíciles de manipular, y necesitan unas tecnologías específicas.

Así, en el caso de una calzada, en particular en el caso de la capa de rodadura de una calzada o carretera, los constituyentes principales son unos hormigones bituminosos que están constituidos por aproximadamente el 95% en masa de granulados y por aproximadamente el 5% en masa de betún que sirve de ligante. En este caso, el papel del betún como ligante es preponderante sobre las propiedades de la carretera, que está sometida a diversas tensiones de origen mecánico: fractura térmica, desgaste y roderas.

En efecto, a baja temperatura, inferior a aproximadamente -10ºC, el ligante evoluciona hacia un estado vítreo y se vuelve quebradizo. Se pueden formar entonces largas fisuras transversales debido a las tensiones térmicas, denominadas fracturas térmicas.

A más alta temperatura, cerca de 0ºC, la calzada puede aún agrietarse bajo el efecto del desgaste. De ello resultan una multitud de fisuras, principalmente longitudinales, interconectadas.

Por último, a temperaturas más elevadas, superiores o igual a aproximadamente 60ºC, el ligante se vuelve cada vez más fluido y pasa de un estado viscoelástico a un estado viscoso newtoniano, con una viscosidad cada vez más baja. Asimismo, el paso repetido de masas elevadas, que constituyen los vehículos, entre los cuales los vehículos pesados, sobre la calzada contribuyen a deformar el aglomerado y por lo tanto el ligante bituminoso de manera permanente, y por lo tanto a deformar la calzada. Este fenómeno es el origen de las roderas.

El ligante asegura además la impermeabilización de la calzada, protegiendo así los basamentos de la carretera.

Las principales características demandadas a la calzada de una carretera y por lo tanto a los ligantes bituminosos son por lo tanto una buena resistencia a las fisuras a baja temperatura, típicamente a temperaturas inferiores o iguales a aproximadamente -15ºC, y una baja deformación a alta temperatura, típicamente a unas temperaturas superiores o iguales a aproximadamente 60ºC, y una buena resistencia al desgaste para mejorar la durabilidad.

Los industriales utilizan generalmente unos aditivos para paliar las deficiencias de los ligantes bituminosos, y así mejorar sus propiedades, en particular sus propiedades reológicas.

Se conoce especialmente añadir a estos ligantes bituminosos unos ácidos minerales o unos compuestos fosforados. Por ejemplo, la solicitud de patente internacional WO 98/44047 describe una mezcla de betún, de polímeros y de ácido polifosfórico. La adición de ácido permite mejorar las propiedades viscoelásticas del ligante bituminoso a unas temperaturas bajas y a unas temperaturas elevadas. Además, esta adición de ácido permite conservar las buenas propiedades de la mezcla para una cantidad de polímero añadido más baja. Según la solicitud de patente internacional WO 96/28513, un tratamiento de una mezcla de betún aditivado de polímeros por un adyuvante de tipo ácido permite promover las uniones químicas entre el betún y los polímeros.

La solicitud de patente WO 95/28446 describe unas composiciones betún-polímero reticulado obtenidas mediante

mezcla de un betún con un elastómero reticulable al azufre y un agente de acoplamiento donante de azufre seguido de la adición, después de la reticulación, del polímero de un adyuvante mineral de tipo ácido o anhídrido de ácido. Sin embargo, en este documento, el elastómero utilizado no está reticulado antes de su mezcla en el betún, y la reticulación tiene por lo tanto lugar en el betún.

Se conoce asimismo añadir a estos ligantes bituminosos unos desechos de caucho en polvo vulcanizados. Por ejemplo, la solicitud de patente francesa FR 2 764 897 describe una mezcla de betún, de desechos de caucho en polvo y de copolímeros utilizada como ligante para carretera. La solicitud de patente francesa FR 2 732 702 describe una mezcla de betún, de desechos de caucho en polvo y de catalizadores de digestiones, que son unos polímeros sintéticos de insaturación olefínica, tales como los copolímeros de tipo SBS, SBR, EVA, EMA, EPDM, y el caucho de nitrilo. La solicitud francesa FR 2 657 447 describe un procedimiento de preparación de una mezcla de betúncaucho.

La introducción de caucho en unos betunes permite mejorar las propiedades de los aglomerados, dar una mayor flexibilidad a los revestimientos realizados, mejorar su resistencia al desgaste a bajas temperaturas, y disminuir los fenómenos de ruido y de reflexiones de fuentes luminosas. La utilización de caucho de recuperación a este efecto, permite además contribuir a la eliminación de neumáticos usados de orígenes diversos.

Los desechos de caucho en polvo pueden ser utilizados o bien como polvos añadidos a la mezcla de arena y granulados, se habla entonces de incorporación por vía "seca", o bien incorporados en caliente directamente en el ligante, se habla entonces de incorporación por vía "húmeda". Las propiedades obtenidas son entonces diferentes, según la tecnología utilizada.

La incorporación del desecho de caucho en polvo en el betún en caliente permite así modificar las propiedades del ligante.

Sin embargo, la utilización de estos desechos de caucho en polvo no es fácil puesto que estos productos deben ser utilizados en unos porcentajes relativamente elevados, lo cual plantea unos problemas de incorporación en el betún y de viscosidad del betún así aditivado.

De manera sorprendente, la solicitante ha descubierto que la incorporación en el betún de desechos de caucho en polvo y de ácido permite mejorar las propiedades del ligante bituminoso, en particular sus propiedades reológicas.

De manera sorprendente, la solicitante ha descubierto una sinergia entre el ácido y los desechos de caucho en polvo.

La presente invención tiene por lo tanto por objeto un procedimiento de preparación de un ligante bituminoso que comprende las etapas sucesivas siguientes:

a) mezclar 0, 05 a 5% en peso de ácido, 0, 5 a 25% en peso de desechos de caucho en polvo y 70 a 99, 5% en peso de betún calentado a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC,

b) calentar la mezcla a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC durante un periodo comprendido entre 15 minutos y 10 horas, ventajosamente entre 15 minutos y 3 horas, bajo agitación, y

c) llegado el caso, desgasificar las burbujas de aire eventualmente presentes en la mezcla.

En el sentido de la presente invención, se entiende por ácido cualquier ácido de Bronsted y de Lewis. Se puede tratar de ácidos minerales u orgánicos.

En el sentido... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de un ligante bituminoso que comprende las etapas sucesivas siguientes de:

a) mezclar 0, 05 a 5% en peso de ácido, 0, 5 a 25% en peso de desechos de caucho en polvo y 70 a 99, 5% en peso de betún calentado a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC,

b) calentar la mezcla a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC durante un tiempo comprendido entre 15 minutos y 10 horas, ventajosamente entre 15 minutos y 3 horas, bajo agitación, y

c) en caso necesario, desgasificar las burbujas de aire eventualmente presentes en la mezcla.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el ácido es un ácido fosfórico o un ácido polifosfórico.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la etapa a) se realiza mediante el mezclado del betún y del ácido seguido de la adición de los desechos de caucho en polvo.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la etapa a) se realiza mediante el premezclado del ácido y de los desechos de caucho en polvo antes de su adicción en el betún.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la etapa a) se realiza mediante el mezclado de por lo menos una parte del betún, calentado a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC, y los deshechos de caucho en polvo seguido de la adición del ácido y en caso necesario, adición final de la parte restante de betún.

6. Ligante bituminoso susceptible de ser obtenido mediante el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

7. Ligante bituminoso según la reivindicación 6, caracterizado porque la relación de viscosidad a 135ºC entre un ligante sin ácido y un ligante que contiene ácido está comprendida entre 10 y 70%, ventajosamente comprendida entre 10 y 50%, y porque la diferencia de temperatura crítica entre un ligante sin ácido y un ligante que contiene ácido está comprendida entre 1 y 50ºC, ventajosamente entre 1 y 25ºC.

8. Utilización del ligante según la reivindicación 6 ó 7 en unos materiales de construcción, en particular unos materiales de techumbre.

9. Utilización del ligante según la reivindicación 6 ó 7 como agente de estanqueidad, como recubrimiento superficial

o como sistema antisubida de fisuras.

10. Hormigón bituminoso que comprende el ligante según la reivindicación 7 y la cantidad necesaria de granulados.

11. Procedimiento de preparación del hormigón bituminoso según la reivindicación 10, caracterizado porque se añaden unos granulados al ligante según la reivindicación 6 ó 7 bajo agitación a una temperatura comprendida entre 120 y 220ºC.

12. Procedimiento de preparación del hormigón bituminoso según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

i) preparar una emulsión de betún mezclando agua, un ligante bituminoso según la reivindicación 6 ó 7 y un emulsionante a temperatura ambiente,

ii) incorporar unos granulados en la emulsión de betún, obtenida en la etapa i) , bajo agitación a temperatura ambiente,

iii) esparcir la emulsión obtenida en la etapa ii) para obtener una capa uniforme de la mezcla obtenida en la etapa ii) ,

iv) fracturar la emulsión de betún.

13. Utilización del hormigón bituminoso según la reivindicación 10 para la fabricación de calzadas, en particular de la capa de rodadura de una calzada o de una carretera, como recubrimiento superficial o como sistema antisubida de fisuras.

14. Utilización de un ácido para facilitar la incorporación de desechos de caucho en polvo en un ligante bituminoso mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5.

15. Premezcla que comprende entre 0, 02% y 91% en peso de ácido y entre 9% y 99, 98% en peso de desechos de caucho en polvo que se puede utilizar en el procedimiento según una de las reivindicaciones 1, 2 y 4.