PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE HORMIGÓN BITUMINOSO EN CALIENTE CON RESIDUO DE POLIURETANO ESPUMADO

OBJETO DE LA INVENCIÓN:

La presente invención tiene por objetivo el empleo de espumas rígidas de poliuretano, provenientes de residuos industriales y su incorporación a mezclas asfálticas para fabricar nuevos hormigones bituminosos de uso en la ingeniería civil.

Los residuos poliméricos de poliuretano se mezclan tras su molido, a una granulometría determinada, con los áridos y el ligante bituminoso que se desea utilizar.

Con este nuevo material se consigue una mejora de las deformaciones plásticas, derivada del empleo de estos residuos. Además, por tratarse de polímeros termoestables, se alcanzan altas temperaturas sin producirse degradación, por lo que no se emiten sustancias nocivas a temperatura de fabricación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN:

El poliuretano es un material plástico celular rígido que presenta una estructura celular cerrada rellena de aire con una proporción muy elevada (dependiendo del poliuretano) lo que los hace especialmente ligeros. Desde su aparición como materiales de interés para la industria, tanto la producción como el consumo de plásticos y polímeros han crecido de forma ascendente. Los espumados de resinas de poliuretano junto con los de poliestireno son, a nivel mundial, los principales plásticos celulares en cuanto a sus estimaciones de producción y su notoria presencia en la vida diaria.

De los estudios realizados a las espumas rígidas de polímeros, incluyendo el poliuretano, se extrae que estos materiales pueden aportar una mayor flexibilidad

a bajas temperaturas, por lo que se puede suponer que su empleo en mezclas bituminosas en asfaltos, puede reducir el riesgo de fisuras. Debido a que las espumas rígidas de polímero son polímeros termoestables, se 5 puede decir que la tendencia a fluir de la mezcla es menor, aportando una mayor elasticidad y una mayor viscosidad, por lo que se puede deducir que su empleo en mezclas bituminosas en asfaltos, puede reducir el riesgo de exudación del asfalto. Su alta capacidad de protección (absorción de impactos) y de aislamiento 1º acústico, los hacen altamente adecuados para su uso en asfaltos, donde es fundamental minimizar el ruido y donde la capacidad de protección es imprescindible. El empleo de polímeros como aditivo en ligantes y mezclas bituminosas, con el fin de mejorar sus resistencias mecánicas y su durabilidad es ampliamente conocido 15 y explotado desde mediados de los años setenta. Cabe indicar que existen dos tipos de líneas diferenciadas en lo que se refiere a este tipo de aditivos. Los polímeros incorporados al betún para obtener betunes modificados (proceso en húmedo) y los polímeros utilizados como aditivo en sustitución del árido para que formen parte de la mezcla como un componente más de la misma (proceso en 20 seco) . En el caso de betunes modificados, existen estudios con polietileno de baja densidad. Como modificadores poliméricos se han utilizado los termoplásticos como son EVA (etileno-acetato de vinilo) , EMA (Etileno-acrilato de metilo) , PE (polietileno) , PP (prolipropileno) y poliestireno y los elastómeros como son el 25 caucho natural, SBS (estireno-butadieno-estireno) , SBR (Cauchos sintéticos del 25% de Estireno y 75% de butadieno) , EPDM (polipropileno atáctico) , termoendurecibles, como son las resinas epoxi. En las patentes ES 2 077 189 y ES 2 090 266 se reivindica un procedimiento para la obtención de una composición bituminosa mediante la incorporación de residuos poliméricos al 30 betún, procedentes de "estériles de automóviles", que utiliza mezclas heterogéneas y complejas de polímeros (4% espumas de poliuretano y 2%

resinas termoendurecidas ) . En el caso de polímeros incorporados a las mezclas bituminosas como un árido más se conoce el empleo del caucho, y de los termoplásticos. 5 No obstante, la utilización de espumas rígidas de poliuretano recicladas en mezclas bituminosas, como si fuera un árido más, para fabricar nuevos hormigones bituminosos, es un aspecto claramente innovador por los beneficios que pueden aportar en sus propiedades y por el aspecto medioambiental que supone su reutilización. 1º Las mezclas bituminosas que incorporan residuos de espumas de poliuretano trituradas, áridos de granulometría especificada y betún según normativa vigente, fabricadas con el método que se describe a continuación, consiguen estabilidades máximas de 12 KN, y deformaciones plásticas mínimas de 1, 8 mm. 15 Este es el caso de las espumas rígidas poliméricas procedentes de residuos de procesos de fabricación industriales. Su volumen ha aumentado exponencialmente en el tiempo y son escasas las referencias para su reciclado y reutilización en la fabricación de otros productos útiles. 20 Por tanto, una ventaja técnica que aporta esta invención es su contribución al desarrollo sostenible de nuestro entorno dando justificación satisfactoria al empleo de reciclado de materiales sintéticos cuya presencia libre e indiscriminada en el medio ambiente es perjudicial. 25 La alternativa que se propone consiguen nuevos materiales para su empleo como asfaltos, suficientemente adecuados a las necesidades de la industria de la ingeniería civil, dentro de las normas legales establecidas al uso, al mismo tiempo que aprovechamos un material abundante y fácil de conseguir que impacta de forma negativa en el medio ambiente. Se compatibiliza, por tanto, la obtención de un material de aplicación en pavimentos de carretera conforme con la normativa aplicable, junto con una rentabilidad económica no negativa y un proceso de obtención sencillo y al alcance de cualquiera, de modo que la propuesta sea atractiva al uso. 30

La posibilidad de transferencia de estos resultados a la construcción y obra civil es elevada a medio y largo plazo, ya que el comportamiento medioambiental de estos aglomerados no plantea problemas de intolerancia con el medio natural en el que se ubiquen ni con otros materiales, especialmente cuando se integran para formar unidades de obra completas. 5 La principal aplicación que se persigue es la preparación de mezclas bituminosas con buenas prestaciones en comparación con las mezclas tradicionales, que sea técnicamente posible y de aplicación inmediata en la ingeniería civil y en la construcción e, incluso económicamente viable, cumpliendo las prescripciones establecidas en la normativa vigente. 1º Otra función perseguida consiste en aportar una salida técnicamente posible a los residuos poliméricos generados en la industria, al mismo tiempo que se cumple con las premisas de obtener materiales respetuosos con el medio ambiente y que contribuyen al desarrollo sostenible de nuestro entorno. 15 Otro resultado novedoso de esta invención radica en su comportamiento frente a ensayos de estabilidad ya que, frente a una carga progresiva y a velocidad constante adquiere un comportamiento plástico y de deformabilidad sostenida en todos los casos. Además permite una leve recuperación dimensional posterior cuando se elimina la carga sobre el material. 20 Además, la incorporación de este residuo polimérico de poliuretano en mezclas drenantes, permite obtener un número elevado de poros, superior al 20%, evitando el envejecimiento por la acción del agua, dado que se alcanzan altos valores de permeabilidad. Esto posibilita que el agua filtre a través de la red abierta. 25 DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN 30

Las mezclas asfálticas, objeto de la invención, se fabrican dosificando en volumen diferentes porcentajes de polvo mineral con diversas cantidades de espuma rígida de poliuretano triturada, cantidades que se mezclan con el resto de áridos de granulometría específica según UNE-EN 12697-2 y Tabla 542.9 del PG-3 Art. 542 y con la dotación mínima de ligante hidrocarbonado según Tabla 542.11 del PG-3 Art. 542. 5 La obtención y caracterización de la mezcla asfáltica se lleva a cabo mediante el estudio previo de la espuma (caracterización física, química y microestructural) y la caracterización de la mezcla compactada acorde con la normativa europea vigente. 1º La dosificación depende del uso que se le vaya a dar al material (como ejemplo, se aumentará la cantidad de espuma en el caso de que se precise aumentar la resistencia a la deformación plástica del material, a la absorción de impactos, acústica y durabilidad frente a las fisuras) . Se deberá fijar el porcentaje de sustitución máximo en el caso de que se requieran altas resistencias mecánicas. MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN 15 Los siguientes ejemplos ilustrativos no pretenden ser limitantes y describen mezclas bituminosas en caliente de tipo hormigón bituminoso... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de obtención de hormigón bituminoso en caliente con residuos de poliuretano espumado para la ingeniería civil obtenido a partir de la mezcla de árido y betún con espuma rígida de poliuretano reciclada que se tritura a una granulometría específica, caracterizado porque en el mismo se establecen las siguientes fases operativas:

a. Partículas de poliuretano espumado reciclado trituradas y caracterizadas porque el diámetro de partícula de la espuma está comprendido entre 0, 2 y 0, 8 mm.

b. El poliuretano espumado reciclado triturado se la espuma de poliuretano se compacta y calienta previamente a temperatura de 160° C durante 3 horas y se mezcla con los áridos y el betún a temperatura y tiempo de mezclado específicos.

c. La mezcla obtenida se compacta y deja enfriar a temperatura ambiente hasta obtener una mezcla endurecida.

2. Procedimiento de obtención de hormigón bituminoso en caliente con resit:luos de poliuretano espumado, según reivindicación 1, caracterizado porque su densidad aparente máxima en estado endurecido es de 2.280 Kg/m3.

3. Procedimiento de obtención de hormigón bituminoso en caliente con residuos de poliuretano espumado, según reivindicación 1 y 2, caracterizado porque su densidad aparente mínima en estado endurecido es de 2.140 Kg/m3.

4. Procedimiento de obtención de hormigón bituminoso en caliente con residuos de poliuretano espumado, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la estabilidad se encuentra entre 7, 65 y 11, 04 KN. 5. Procedimiento de obtención de hormigón bituminoso en caliente con residuos de poliuretano espumado, según reivindicaciones 1 a 4, 5 caracterizado porque la deformación plástica se encuentra entre 1, 80 y 2, 43 mm. 6. Procedimiento de obtención de hormigón bituminoso en caliente con residuos de poliuretano espumado, obtenido a partir del reciclado de espumas rígidas de poliuretano, según reivindicaciones 1 a 5 caracterizada 1º porque puede ser utilizada como pavimento flexible o como pavimento asfáltico para carreteras.