Procedimiento de espumación-modificación conjunta de betunes para su uso en pavimentación.

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de betún espumado,

sin adición de agua, empleando yeso o fosfoyeso que liberan el agua de hidratación en presencia de un agente activador. La espumación puede realizarse in situ, mezclando los componentes anteriores en el medio bituminoso a temperatura alta o intermedia. Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de recubrimiento de áridos donde el yeso/fosfoyeso se añade conjuntamente con el árido mineral al que se adiciona betún con el agente activador. En ambos casos, el ligante resultante es un betún modificado que presenta un comportamiento mejorado tanto a altas como a bajas temperaturas de servicio.

PROCEDIMIENTO DE ESPUMACIÓN-MODIFICACIÓN CONJUNTA DE BETUNES PARA SU USO EN PAVIMENTACIÓN

Campo de la invención

La presente invención se encuadra en general dentro del campo de la ingeniería civil y en particular se refiere a un procedimiento de espumación/modificación de betunes y mezclas bituminosas.

Estado de la técnica

Las espumas inestables de betún se emplean en pavimentación de carreteras para aumentar la superficie específica. Con ello, se mejora la envuelta con los áridos y se reduce el rozamiento entre las partículas minerales, facilitando la compactación durante la aplicación en obra de las mezclas asfálticas. Aunando ambos efectos se pueden reducir las temperaturas de fabricación.

Así, mediante la adición directa o indirecta de agua a un betún, a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua, ésta pasa a vapor en el interior de la matriz bituminosa produciéndose una gran expansión de volumen. Una vez conseguido este efecto se procede rápidamente a la mezcla del betún con los áridos minerales, favoreciéndose la envuelta de los mismos a temperaturas más bajas de las normalmente utilizadas en semicalientes (WMA: Warm mixes, en inglés; para las mezclas fabricadas por encima de 100-C y con un límite superior de unos 140eC). De esta forma, las espumas de betún o betún espumado son hoy en día una alternativa tecnológica para la conservación y reciclado de pavimentos asfálticos, que implica ventajas medioambientales, de salud del trabajador y económicos.

Así, como aspecto más relevante, la tecnología de espumación permite la disminución de las temperaturas de fabricación y puesta en obra de las mezclas bituminosas (incluyendo reciclados) y, por tanto, del consumo energético y de las emisiones gaseosas. A nivel energético, tales sistemas son eficientes por usar menos combustible en su fabricación y, a la vez, son menos dañinos para el medio ambiente, al reducir las emisiones gaseosas. De esta forma en la fabricación de mezclas templadas y semicalientes compite con el uso de emulsiones.

Actualmente existen varios métodos para incorporar agua al sistema para producir la espuma:

La solicitud de patente WO 95/22661, describe un proceso para producir una espuma de betún mediante inyección directa de una pequeña cantidad de agua (1%-2% del betún

en peso) y/o vapor de agua y aire comprimido a una masa de betún caliente (160°C- 180°C), dentro de una cámara de expansión generando espontáneamente espuma.

La solicitud de patente US2005/0076810 se refiere a un procedimiento de espumación mediante la incorporación al mezclador de un "filler" hidrofílico. En dicho procedimiento se describe el uso de materiales que contienen agua de hidratación para conseguir una espumación indirecta. Los métodos más comunes utilizan zeolitas sintéticas, las cuales contienen aproximadamente un 20-25% de agua de cristalización, por lo que al añadirse en pequeñas proporciones a la mezcla asfáltica liberan el agua en forma de vapor causando un efecto de micro-espumación.

Actualmente las zeolitas sintéticas más conocidas son las denominadas Aspha-min® y Advera®. Además de las zeolitas, existen otros productos (como el desarrollado por Nynas con el nombre de LT-Asphalt®) que combinan un proceso de espumación basado en un ligante específico con la incorporación de un 0,5-1,0% de un fíller hidrofílico.

Otro procedimiento conocido como proceso LEA o mezclado secuencial, consiste en la incorporación de áridos húmedos al mezclador. La idea consiste en hacer un secado parcial de algunos tamaños de árido, de modo que se tenga un efecto de espumación al tener contacto éstos con el ligante caliente. El contenido final de agua es de alrededor del 0.5 % a los 95°C, para así asegurar la facilidad de trabajo y una suficiente compactación.

El principal objetivo que se persigue con los procedimientos de espumación es común a todas estas tecnologías, en el sentido de reducir la temperatura de producción y extendido.

En este sentido, desde las administraciones públicas se está impulsado el empleo de mezclas sostenibles y que promuevan el ahorro energético en las obras de acondicionamiento de carreteras. El término de sostenibilidad de las mezclas asfálticas se refiere a tres vertientes diferentes: medioambiental, social y económica. La vertiente ambiental engloba la disminución de las emisiones de gases, fundamentalmente aquellos responsables del efecto invernadero, mediante el empleo de materiales residuales, entre los que se pueden citar los residuos de procedencia diferente a las carreteras o redes viarias, así como aquellos directamente relacionados con el reciclado de mezclas asfálticas al final de su vida útil. Por otra parte, la vertiente económica de la sostenibilidad se refiere a la reducción de costes por la disminución de la cantidad de materiales vírgenes (áridos, betún, polímeros) así como la reducción de consumo de combustibles fósiles. Este último factor, está fundamentalmente relacionado con la

disminución de la temperatura de las mezclas asfálticas, ya que constituye el principal factor de consumo energético. Finalmente, la vertiente social se refiere a los aspectos de seguridad y salud laboral de los trabajadores. De esta forma, la disminución de la temperatura de trabajo de mezclas bituminosas, por un lado evita o reduce el desprendimiento de humos que puede originar problemas en las vías respiratorias y, por otro lado, reduce significativamente el riesgo de quemaduras inherente a los trabajos a altas temperaturas.

En este sentido el empleo de tecnologías de espumación de betún cumplirían estas características requeridas para desarrollar mezclas bituminosas sostenibles.

Todos los procedimientos de espumación de betún descritos anteriormente se refieren a aspectos físicos del proceso pero no producen ninguna modificación del ligante, de tal forma que una vez que se colapsa la espuma, el betún residual presentaría las mismas propiedades que el de partida, o bien cierto grado de envejecimiento.

Existe pues la necesidad de proporcionar un procedimiento de modificación y espumación conjunta de tal forma que de lugar a un betún con características mejoradas y a su vez cumpla con los requisitos medioambientales, sociales y sostenibles.

Descripción de la invención

La presente invención soluciona los problemas descritos en el estado de la técnica ya que se refiere en un primer aspecto a un procedimiento de espumación (de ahora en adelante procedimiento de espumación de la presente invención) sin adición de agua de una mezcla bituminosa que comprende mezclar yeso, ligante y un agente activador de la espumación caracterizado por que la espumación se produce a una temperatura comprendida entre 100-150eC y en un tiempo comprendido entre 0.5-3 minutos.

En la presente invención mezcla bituminosa y betún se utilizarán indistintamente.

El yeso de construcción aligerado según la definición UNE-EN-13279-1:2009, está compuesto por una mezcla de sulfato de calcio en sus distintas fases de deshidratación (anhidrita, hemihidrato o dihidrato) y de pureza (tradicionalmente denominados como yeso tosco, yeso fino o escayola), con un contenido determinado de cal (hidróxido de calcio), que lleva incorporado agregados ligeros inorgánicos (tales como perlita expandida o vermiculita, por ejemplo) o agregados ligeros orgánicos, a los que debe añadirse agua de amasado para su puesta en obra.

En la presente invención por yesos se entiende los materiales de originen natural, artificial o reciclados formados mayoritariamente sulfato de calcio en sus distintas fases de deshidratación, tales como yesos naturales, piedra de yeso, yeso crudo, yeso natural

o aljez, yesos industriales, yesos cocidos, yeso grueso, fino, prefabricado, escayolas. Una alternativa al uso de yesos es el empleo de otras sales hidratadas de sulfatos, cloruros, oxalatos o nitratos.

En un aspecto más en particular, el agente activador del procedimiento de espumación de la presente invención es un ácido o base orgánico o inorgánico seleccionado de entre ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido polifosfórico, ácido benzoico, ácidos monocarboxílicos, ácidos dicarboxílicos, ácidos tricarboxílicos, sosa, potasa cáustica, hidróxido de calcio u óxido de calcio. Más en particular, es el agente activador es el ácido sulfúrico.

En otro aspecto, la presente invención se refiere a una mezcla bituminosa (de ahora en adelante mezcla bituminosa de la presente invención) obtenida mediante el procedimiento de espumación de la presente invención.

En otro aspecto la presente invención se refiere... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la espumación sin adición de agua de una mezcla bituminosa que comprende mezclar yeso, ligante y un agente activador de la espumación caracterizado por que la espumación se produce a una temperatura comprendida entre 100-1505C y

en un tiempo comprendido entre 0.5-3 minutos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 donde el agente activador es un ácido o base orgánico o inorgánico seleccionado de entre ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido polifosfórico, ácido benzoico, ácidos monocarboxílicos, ácidos dicarboxílicos, ácidos tricarboxílicos, sosa, potasa cáustica, hidróxido de calcio u

óxido de calcio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, donde el agente activador es el ácido sulfúrico.

4. Mezcla bituminosa obtenida en el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3.

5. Uso de la mezcla bituminosa según la reivindicación 4 para el recubrimiento de

áridos.

6. Procedimiento para el recubrimiento de áridos caracterizado por que comprende:

a) un procedimiento para la espumación sin adición de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1-3

b) añadir los áridos a la mezcla del paso a)

caracterizado por que a) y b) ocurren simultáneamente en el tiempo.

7. Uso del agente activador para los procesos de espumación de mezclas bituminosas