Mezclas templadas con emulsión asfáltica y método de obtención de la misma.

Método para la obtención de una mezcla templada con emulsión asfáltica que comprende 3 etapas o fases;

1. Mezcla de una emulsión bituminosa con áridos, mezclando mediante una amasadora mecánicas con una temperatura y tiempo de mezclado determinados.

2. Compactación de la mezcla.

3. Curación de la mezcla a 50º C hasta masa constante a un máximo de 3 días.

MEZCLAS TEMPLADAS CON EMULSIÓN ASFÁLTICA Y MÉTODO DE OBTENCIÓN DE LA MISMA

Es un objeto de la presente invención obtener una mezcla templada con emulsión asfáltica y el método de obtención de la misma de tal forma que pueda ser empleada en una central de fabricación configurada a tal efecto.

Estado de la técnica

Muy pocas o tal vez ninguna son las actividades que hoy no pueden contribuir a la protección del medio ambiente, ahorrando materias primas vírgenes, disminuyendo consumos energéticos y evitando contaminaciones ambientales. La carretera no es una excepción, sino que más bien es un foco de atención prioritario ya que tiene en su haber movimientos de millones de m3 de suelos, influencia sobre el consumo de combustibles fósiles por parte de los vehículos y la posibilidad de reutilizar muchos materiales. De hecho, sólo en España se emplean más de 45 millones de toneladas de mezcla asfáltica a alta temperatura.

El cumplimiento de protocolo de Kyoto implica que las emisiones de dióxido de carbono no podían superar en el año 2012, el 15% de las emisiones de 1990, aunque la realidad recientes sitúan las emisiones un 38% por encima de lo previsto. Así pues, en la última década, las emisiones de dióxido de carbono se han incrementado en un 27%. De las 307.248 kt producidas en el 2001, aproximadamente el 10% proceden de la actividad industrial, sector donde es necesario realizar un mayor esfuerzo orientado hacia la reducción del dióxido de carbono, ya que este gas contribuye en un 75% a generar el efecto invernadero.

En el proceso de producción de aglomerado asfáltico para carreteras, que está compuesto por el 95% de áridos y el 5% de betún, es necesario calentar los materiales a temperaturas comprendidas entre los 150°C y 180°C, lo que implica fuertes consumos de combustible. De los gases emitidos por el secador de los áridos, el 7% es dióxido de carbono.

Para fabricar 45 millones de Tm en las 500 plantas existentes en España se necesitan unas 300.00 horas de funcionamiento de las mismas lo que supone emisiones cercanas los 4,0 kt de CO2.

En España el consumo de energía procedente de fuentes renovables representó solo el 6,8 % del consumo total siendo el 93,2% básicamente procedente del petróleo y el carbón, teniendo que importar el 99% del primero.

Por tanto, es un objeto primordial de la invención reducir la emisión de gases de efecto invernadero en la fabricación de mezclas asfálticas.

La puesta en servicio de los diferentes sistemas de pavimentación obliga a analizar materiales y procesos de fabricación y puesta en obra para optimizar el volumen de productos nocivos que emitimos a la atmósfera y el consumo de combustible. Muchos factores son ya tenidos en cuenta, al menos parcialmente, por ejemplo distancia de transporte, naturaleza y procedencia de los áridos y ligantes, entre otros.

No obstante, la elección de los sistemas de pavimentación se ha regido fundamentalmente por dos criterios, el económico y el técnico, sin tener en cuenta los aspectos ecológicos y medioambientales. No obstante, el medioambiente ha de considerarse como el tercer factor a considerar junto con la técnica y coste para tomar la decisión más acertada.

Antes de profundizar en las mezclas templadas conviene hacer algunas reflexiones tales como que la mayor producción de emulsiones tiene lugar (según IBEF) en los Países más industrializados de América y Europa. Destacar por ejemplo que en la actualidad un 30 % de consumo de betún en Francia se hace en forma de emulsión. Así pues los argumentos de eficacia, economía y ecología, para la venta de emulsiones no solo son válidos para países en evolución sino que cada vez son más determinantes en los países desarrollados.

El empleo de técnicas en frío, es sin duda la solución más ecológica posible. Las emisiones son mínimas al no tener que calentar, ni emulsión bituminosa, ni áridos, para la fabricación y puesta en obra de estos sistemas. Así pues los 6 - 8 Kg de combustible necesario para fabricar una tonelada de mezcla en caliente, quedan reducidos a cero.

En el documento ["Microsurfacing for preventive maintenance: eco-efficient strategy" Takamura et al. ISSA Annual Meeting March 2001] se describen las diferentes técnicas utilizadas en carreteras desde el prisma medioambiental en términos de ecología y economía, donde las técnicas en frío siempre resultan favorecidas.

En este documento se analizan cinco factores: consumo de materias primas, consumo de energía, emisiones a la atmósfera, efectos sobre la salud y riesgo de accidente o uso indebido, estableciéndose una huella medioambiental para cada técnica, calculándose además el impacto medioambiental de la misma. Si estos índices se analizan además respecto del coste, se deduce que las técnicas en frío se sitúan en las zonas de mayor eco eficacia.

A su vez, es importante reseñar el informe de la "International Agency for Research on Cáncer", que en su documento "Occupational exposures to bitumens and their emissions" con fecha 18 de octubre de 2011, habla de las posibles consecuencias cancerígenas a la exposición y/o emisión de betunes y/o asfaltos, asunto que se minimiza casi por completo, con el empleo de mezclas templadas.

La presente invención solamente se refiere a este tipo de mezclas templadas. Estas mezclas son de dos tipos, cerradas y abiertas.

Se define como mezcla bituminosa templada cerrada a la combinación homogénea de áridos (incluido el polvo mineral) con granulometría continua, que es fabricada a una temperatura inferior a 100 °C. Las granulometrías correspondientes a este tipo de mezcla son equivalentes a las del tipo Hormigón Bituminoso AC (Norma UNE-EN 13108-1). Para su fabricación podrá emplearse material procedente de firmes de mezcla bituminosa del (MRMB) en una proporción no mayor del 10% del total de la mezcla.

Las mezclas templadas (denominadas en inglés como HWMA, "half-warm mix asphalt" y en francés como "enrobés semi-tiédes") permiten reducir drásticamente la temperatura de fabricación y puesta en obra por debajo de 100°C, ya que se fabrican, extienden y compactan generalmente entre 70 y 95°C. Estas mezclas están compuestas por áridos graduados calentados a temperaturas inferiores a 100°C y una emulsión adecuada para recubrir totalmente dichos áridos, si bien también se pueden emplear métodos de espumación de betún por vía directa o indirecta.

Las mezclas templadas presentan importantes ventajas medioambientales y constituirán en un futuro no muy lejano una alternativa eficaz para la fabricación y puesta en obra de las mezclas bituminosas. Por tanto son a ella y en particular a las fabricadas con emulsión el objeto de la presente invención.

Descripción de la invención

Uno de los aspectos fundamentales de las mezclas templadas consiste en definir una metodología de diseño para obtener en el laboratorio una fórmula de trabajo que, posteriormente, pueda ser fabricada en una planta configurada a tal efecto. Para ello, la presente invención detalla los aspectos relativos a la elección de la emulsión bituminosa, las temperaturas recomendadas de empleo y los tiempos de mezclado para la obtención de la misma.

Es importante tener en cuenta que actualmente no se dispone de ninguna normativa de ensayo específica para este tipo de materiales, tomándose como referencia la normativa de ensayo actual de mezclas en caliente. Este aspecto y, adicionalmente, la presencia de humedad residual en estas mezclas, así como el menor envejecimiento de la emulsión bituminosa en su fabricación se constituyen como los problemas técnicos a resolver por la presente invención e implican que los criterios de valoración de los resultados obtenidos en dichos ensayos puedan presentar diferencias respecto a los establecidos en las mezclas en caliente.

El uso de un tipo u otro de emulsión dependerá de la naturaleza de los áridos, del porcentaje de tipos que constituyen la composición granulométrica de la mezcla y de la penetración del betún residual de la emulsión.

Más concretamente, en un primer aspecto de la invención, el método para la obtención de una mezcla templada con emulsión asfáltica comprende seleccionar una emulsión bituminosa en función de la granulometría y naturaleza de los áridos, donde para áridos con una proporción de finos elevada, entre un 2 y 8 % de finos respecto del total del árido en peso, la emulsión bituminosa tiene un índice de rotura alto (>100).

En una segunda etapa se determina la cantidad de emulsión bituminosa que proporciona el mínimo de emulsión bituminosa residual en probeta mediante el análisis volumétrico de la mezcla, donde en dicha etapa se... [Seguir leyendo]

1 - Método para la obtención de una mezcla templada con emulsión asfáltica que está caracterizado porque comprende las etapas de: (i) mezclar una emulsión bituminosa con un índice de rotura mayor de 100 con áridos con una proporción de finos comprendido entre un 2% y un 8% del peso total de los áridos; donde dicha mezcla se realiza mediante una amasadora mecánica a una temperatura inferior a 100°C y un tiempo de mezclado comprendido entre los 60 y los 120 segundos; (ii) compactar la mezcla; y (iii) curar la mezcla a 50°C hasta masa constante un máximo de tres días.

2 - El método de acuerdo con la reivindicación 1 donde la etapa de compactación se realiza mediante un compactador giratorio bajo las siguientes condiciones: presión de consolidación de 600 KPa; ángulo de giro interno de 0,82° y velocidad de giro inferior a 32 RPM y una temperatura comprendida entre los 70°C y los 80°C para realizar un análisis volumétrico de la mezcla que determina los huecos de la mezcla y la resistencia a las deformaciones plásticas.

3 - El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 donde la compactación se realiza mediante un compactador de rodillo para el ensayo de rodadura.

4 - El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 donde la compactación se realiza mediante un compactador giratorio con un 67% de los giros empleados para los ensayos de densidad y huecos para la realización de un ensayo de resistencia a la acción del agua.