Composición bituminosa y su utilización para reducir las vibraciones y el ruido.

Composición bituminosa y su utilización para reducir las vibraciones y el ruido.

La presente invención se encuentra en el ámbito de la ingeniería civil y se refiere a una nueva composición de un material bituminoso utilizado en la construcción de cualquier capa que forme parte de una estructura ferroviaria o carretera. Dicha composición, además de presentar propiedades estructurales adecuadas para su utilización en las vías ferroviarias o carreteras, presenta propiedades mejoradas en cuanto a la reducción de las vibraciones y el ruido.

Composición bituminosa y su utilización para reducir las vibraciones y el ruido La presente invención pertenece al ámbito de la ingeniería civil y se refiere a una nueva composición de un material bituminoso utilizado en la construcción de cualquier capa que forme parte de una estructura ferroviaria o carretera. Dicha composición, además de presentar propiedades estructurales adecuadas para su utilización en las vías ferroviarias o carreteras, presenta propiedades mejoradas en cuanto a la reducción de las vibraciones y el ruido.

El subbalasto es la capa situada por debajo del balasto y sobre la plataforma de una vía ferroviaria, que tiene la función fundamental de evitar daños a la plataforma por erosión, drenar el agua de lluvia, mejorar el reparto de las cargas y mantener el balasto fuera del alcance de elementos extraños. El subbalasto granular, utilizado convencionalmente, presenta numerosos problemas de comportamiento y aprovisionamiento, que hacen que sea necesario el desarrollo de nuevos materiales que lo sustituyan.

Entre otros inconvenientes, el subbalasto granular convencional aporta un módulo de rigidez reducido, por lo que se necesitan elevados espesores para asegurar la capacidad portante adecuada y puede ser susceptible a asientos; también puede presentar problemas puntuales en su función de impermeabilización y separación entre la capa de balasto y la plataforma, produciéndose a veces contaminación entre ambas capas; además, las grandes cantidades de material necesarias, así como las restrictivas exigencias granulométricas requeridas, implican que puede existir escasez de suministro, pocas canteras autorizadas e impactos ambientales importantes, tanto visuales como durante el transporte.

Para resolver los problemas anteriormente mencionados del subbalasto granular convencional, se han dado a conocer mezclas bituminosas, que están formadas fundamentalmente por una combinación de áridos y un ligante hidrocarbonado. Por ejemplo, en el documento de Patente PCT/ES2011/070351 se da a conocer un material bituminoso y su utilización en la construcción de obras públicas y estructuras ferroviarias. Dicho material bituminoso comprende, entre otros componentes, polvo de caucho vulcanizado procedente de neumáticos gastados y desechados para su uso o fuera de uso. El documento no menciona la posible utilización de dicho material como atenuador de vibraciones y ruidos, en todo caso su utilización se excluye del alcance de protección de la presente invención.

Generalmente, los elementos que forman parte de una composición bituminosa de este tipo son áridos gruesos, polvo mineral y un ligante bituminoso. Sin embargo, dependiendo del tipo y proporción de los materiales utilizados en las composiciones bituminosas, tales como, por ejemplo, polímeros de tipología muy variada, se pueden obtener propiedades muy diferentes en la composición bituminosa final.

Por otra parte, la sustitución de materiales de vía obtenidos en cantera, tal como subbalasto granular tradicional o las piedras de balasto por materiales artificiales es, a día de hoy, una tendencia habitual. Resulta muy ventajoso a la hora de abordar una obra de ferrocarril no depender de la disponibilidad de este tipo de materiales naturales provenientes de cantera, cada día menos abundantes y disponibles, lo cual también es mejor desde el punto de vista medioambiental. Además, gracias a esta sustitución, los costes de transporte disminuyen considerablemente si se considera una planta móvil de producción de asfalto instalada cerca de la vía.

Además de las consideraciones anteriores, se sabe que las características de las mezclas bituminosas le hacen ser un producto propicio para ser utilizado en la vía férrea. Su adecuada deformabilidad de cara a los asientos diferenciales provenientes de los materiales granulares inferiores y su alta impermeabilidad le dotan de unas propiedades que quedan como solución de compromiso respecto al uso del hormigón y el uso de materiales granulares.

Por último, el problema de los residuos es muy destacable dentro de las diferentes preocupaciones medioambientales a solventar en la actualidad. En este sentido, cada día es más necesario proceder a la reutilización de dichos residuos. Concretamente, el abundante uso en diferentes sectores de productos poliméricos, tales como cauchos y plásticos, ha supuesto la aparición de diversos problemas medioambientales, fundamentalmente relacionados con los residuos que generan. Un ejemplo muy preocupante de esto son los residuos plásticos provenientes, entre otros, de la construcción de invernaderos, recubrimientos de embalses, tuberías de canalización o envases de la industria alimenticia o los residuos de caucho procedentes de la industria zapatera.

Por lo tanto, la presente invención da a conocer una nueva composición de un material bituminoso, que es adecuada para utilizar como subbalasto en las vías de ferrocarril o cualquier capa que forme parte de una carretera. Sorprendentemente, los inventores han descubierto que dicha composición de material bituminoso presenta, además de las propiedades estructurales adecuadas para su utilización como subbalasto, propiedades que permiten la reducción significativa de las vibraciones y el ruido.

El material bituminoso de la presente invención presenta resistencia estructural, rigidez, capacidad portante, resistencia a deformaciones plásticas permanentes bajo un número determinado de ciclos, resistencia a fatiga, durabilidad, adhesividad e impermeabilidad. Además, es capaz de intervenir en la propagación de las vibraciones, mitigando su efecto gracias a la reología que le aportan las partículas poliméricas y al carácter del asfalto como

material visco-elástico.

Con la composición de la presente invención se consiguen a la vez tres ventajas fundamentales:

-Se aprovechan las características que aportan los productos poliméricos a las mezclas bituminosas, para así poder conseguir una reología adecuada, enfocada a la atenuación de vibraciones y ruido.

-Se evita utilizar materiales naturales provenientes de cantera cuya disponibilidad empieza

a ser a día de hoy reducida. Estos pueden ser, por ejemplo, las piedras de balasto y el material granular que forma la capa de subbalasto.

-Es posible reutilizar plásticos desechables como aditivos poliméricos para formar parte del material bituminoso, con el objetivo de conseguir una mejor reología a la vez que se crea un

material de construcción respetuoso con el medioambiente.

Además, la opción de reutilizar estos residuos plásticos como aditivo polimérico para la presente invención resulta ser muy adecuada. Esto es debido a que el coste de los productos poliméricos utilizados como materia prima es elevado en comparación con el del

betún y, por tanto, este problema puede ser parcialmente resuelto mediante el uso de polímeros de desecho como los citados anteriormente.

La composición bituminosa de la presente invención comprende:

-Áridos: 90-98% en peso de la composición total.

-Ligante: 2-15% en peso de la composición total.

- Material polimérico: menor o igual al 5% en peso de la composición total o menor o igual al 40% en peso con respecto al peso del ligante. 5 caracterizada porque:

dicho ligante se selecciona entre betunes asfálticos con una penetración de 10/20, 20/35, 35/50, 50/70, 70/100, o mayor hasta 300 décimas de milímetro, o cualquier otro que esté

incluido en el rango de los anteriores; y porque el material polimérico se selecciona entre polímeros termoplásticos o unidimensionales, polímeros termoendurecibles o tridimensionales, elastómeros o cauchos y elastómeros termoplásticos; con la condición de que dicho material polimérico no proviene del reciclaje de neumáticos fuera de uso.

Entre los polímeros termoplásticos o unidimensionales adecuados para utilizar en la composición bituminosa de la presente invención se encuentran polietileno (PE) , polipropileno (PP) , etileno acetato de vinilo (EVA) , entre otros.

Los polímeros termoendurecibles o tridimensionales adecuados para utilizar en la composición bituminosa de la presente invención se pueden seleccionar entre una resina epoxi, un poliuretano o una resina de poliéster, entre otros.

Por otra parte, entre los elastómeros o cauchos adecuados para utilizar en la composición bituminosa de la presente invención se encuentran caucho natural (NR) , cauchos de etileno propileno (EPM) , terpolímeros de etileno propileno dieno (EPDM) , caucho de butadieno estireno (SBR) , entre otros.

Los elastómeros termoplásticos adecuados para utilizar en la composición bituminosa de...

1. Composición bituminosa que comprende:

- Áridos.

9. 98% en peso de la composición total.

-Ligante: 2-15% en peso de la composición total.

-Material polimérico: menor o igual al 5% en peso de la composición total o menor o igual al 10 40% en peso con respecto al peso del ligante.

caracterizada porque:

dicho ligante se selecciona entre betunes asfálticos con penetración de 10/20, 20/35, 35/50,

50/70, 70/100, o mayor hasta 300 décimas de milímetro, o cualquier otro que esté incluido en el rango de los anteriores; y porque el material polimérico se selecciona entre polímeros termoplásticos o unidimensionales, polímeros termoendurecibles o tridimensionales, elastómeros o cauchos y elastómeros termoplásticos; con la condición de que dicho material polimérico no proviene del reciclaje de neumáticos fuera de uso.

2. Composición bituminosa, según la reivindicación 1, caracterizada porque el polímero termoplástico o unidimensional es polietileno (PE) , polipropileno (PP) o etileno acetato de vinilo (EVA) .

3. Composición bituminosa, según la reivindicación 1, caracterizada porque el polímero termoendurecible o tridimensional es una resina epoxi, un poliuretano o una resina de poliéster.

4. Composición bituminosa, según la reivindicación 1, caracterizada porque el elastómero o caucho es caucho natural (NR) , caucho de etileno propileno (EPM) , terpolímero de etileno propileno dieno (EPDM) o caucho de butadieno estireno (SBR) .

5. Composición bituminosa, según la reivindicación 1, caracterizada porque el elastómero termoplástico es un copolímero sintético de estireno butadieno estireno (SBS) , lineal o 35 radial; o un copolímero de estireno-isopreno-estireno (SIS) .

6. Composición bituminosa, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho material polimérico es un material polimérico reutilizado procedente de desechos.

7. Uso de la composición bituminosa, según las reivindicaciones 1-6, para la construcción de estructuras de obras públicas.

8. Uso de la composición bituminosa, según las reivindicaciones 1-6, para la construcción de cualquier capa que forme parte de una estructura ferroviaria. 10

9. Uso de la composición bituminosa, según las reivindicaciones 1-6, para la reducción del ruido y las vibraciones en una vía ferroviaria.

10. Uso de la composición bituminosa, según las reivindicaciones 1-6, para la construcción 15 de cualquier capa que forme parte de una carretera.

11. Uso de la composición bituminosa, según las reivindicaciones 1-6, para la reducción del ruido y las vibraciones en una carretera.