Utilización de una mezcla exotérmica para la fabricación de un aglomerado bituminoso.

Utilización de una mezcla exotérmica de por lo menos i) un anhídrido de ácido o una sal de ácido y de por lo menos ii) un anhídrido básico o una sal básica,

en un aglomerado bituminoso en frío, tibio o medio tibio a base de aglutinante bituminoso que contiene agua, ventajosamente un aglutinante bituminoso en emulsión o una espuma de bitumen, para aumentar la temperatura del aglomerado bituminoso.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/051076.

Solicitante: INNOPHOS, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 259 PROSPECT PLAINS ROAD CRANBURY, NJ 08512 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: DELFOSSE,FREDERIC, LESUEUR,DIDIER, MARTIN,JEAN-VALERY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08K3/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › Utilización de ingredientes inorgánicos.
  • C08K5/09 C08K […] › C08K 5/00 Utilización de ingredientes orgánicos. › Acidos carboxílicos; Sus sales metálicas; Sus anhídridos.
  • C08K5/098 C08K 5/00 […] › Sales metálicas de ácidos carboxílicos.
  • C08L95/00 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › Composiciones de materiales bituminosos, p. ej. asfalto, alquitrán o brea.
  • E01C7/24 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E01 CONSTRUCCION DE CARRETERAS, VIAS FERREAS O PUENTES.E01C CONSTRUCCION O REVESTIMIENTO DE CARRETERAS, CANCHAS DE DEPORTES O SIMILARES; MAQUINAS O ACCESORIOS PARA LA CONSTRUCCION O LA REPARACION (creación de carreteras o superficies similares por compactación o dispersión de la nieve o del hielo E01H). › E01C 7/00 Pavimentos continuos realizados in situ (especialmente adaptados para canchas de juego o de deporte E01C 13/06, para senderos peatonales, arcenes o pistas para ciclistas E01C 15/00). › Conglomerante introducido en emulsión o solución (realización de dispersiones o emulsiones para la construcción de carreteras C04B).

PDF original: ES-2535455_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Utilización de una mezcla exotérmica para la fabricación de un aglomerado bituminoso.

La presente invención se refiere a la utilización de una mezcla de aditivos que entran en la composición de materiales para carreteras, en particular unos aglomerados bituminosos, así como a un procedimiento de utilización de esta mezcla. La utilización de esta mezcla en dichas formulaciones permite incrementar la temperatura del aglomerado en contacto con el agua. Este incremento en la temperatura mejora considerablemente las condiciones de utilización y de aplicación de los materiales para carreteras y también mejora sus propiedades mecánicas.

El aglomerado bituminoso es una mezcla de por lo menos unos granulados y un aglutinante bituminoso. Típicamente y de manera no limitativa, se malaxa una cantidad suficiente de aglutinante, para obtener 1 a 15 partes másicas de bitumen residual con 85 a 99 partes másicas de granulado (considerando su peso seco) . Dependiendo de la composición y especialmente de la estructura granular, existen unos aglomerados continuos o discontinuos, gruesos, delgados, muy delgados e incluso ultra-delgados, abiertos (o también drenantes o porosos) , grumosos o semigrumosos, densos o semi-densos, almacenables o no, etc., que son bien conocidos por el experto en la materia, generalmente normalizados y descritos, por ejemplo en el trabajo de 2 volúmenes "Les enrobés bitumineux" editado conjuntamente por l'union des syndicats des industries routiÃres de France (USIRF) y la Revue Générale des Routes et AérodrÃmes (Paris, 2001) . Se pueden añadir aditivos o bien al aglutinante, o bien al granulado o bien al aglomerado. La fabricación del aglomerado, es decir, la manera de mezclar los constituyentes, se puede obtener de varias formas. Generalmente se distinguen dos familias de procedimientos: los procedimientos "en caliente" y los procedimientos denominados "en frío". Más recientemente, han aparecido unos procedimientos denominados "tibios" (warm) o "medio tibios" (half-warm) , intermedios entre los dos. La distinción entre los procedimientos depende esencialmente de la temperatura de los granulados.

En el procedimiento denominado "en caliente", los granulados se calientan en unos dispositivos denominados "secadores" con el fin de secarlos, permitiendo así que el bitumen se adhiera bien al granulado. El bitumen también se calienta a unas temperaturas del orden de 160º C con el fin de reducir su viscosidad y permitir un buen revestimiento de los granulados. El aglomerado así formado se aplica a continuación caliente (típicamente a más de 150º C) en la calzada y después se compacta también caliente, garantizando la temperatura inicialmente elevada su manejabilidad. El material se rigidiza entonces a medida que se enfría.

En los procedimientos "en frío", los granulados no se secan y se mezclan tal cual, es decir, con su humedad natural y a temperatura ambiente. El bitumen puede entonces tener varias formas, siendo la más común la de una emulsión de bitumen que permite así obtener un producto poco viscoso y por lo tanto manejable a temperatura ambiente. La emulsión algunas veces se calienta ligeramente a temperaturas del orden de 50º C. Otro medio, todavía inusuale pero cada vez más utilizado, consiste en espumar el bitumen caliente (típicamente 160º C) en contacto c on un poco de agua inyectada directamente en el bitumen de acuerdo con unos procedimientos adecuados, para mezclar a continuación esta espuma con el granulado con su humedad natural. Se pueden añadir unos aditivos al bitumen y/o al agua inyectada para modificar las propiedades de la espuma, especialmente su estabilidad y su volumen.

Los procedimientos denominados "tibios" o "medio-tibios" todavía de uso marginal, y cuyo nombre es a veces diferente del propuesto en la presente memoria (semi-caliente, etc.) , pero que el experto en la técnica sabrá reconocer claramente, consisten en recalentar ligeramente el granulado, pero no lo bastante como para secarlo por completo, o secarlo a temperaturas superiores a 100º C. Existen varios procedimientos, pudiendo el aglutinante ser añadido por ejemplo en las mismas formas que para los aglomerados en frío (emulsión o espuma de bitumen) . Asimismo, y en particular cuando el objetivo es disminuir la temperatura de fabricación y de utilización de los aglomerados calientes, con el fin de limitar las emisiones de humo, esto puede requerir el empleo de aditivos o procedimientos originales con el fin de que el aglomerado mantenga un nivel de manejabilidad compatible con su utilización a temperaturas inferiores a las utilizadas habitualmente.

El aglomerado caliente es claramente predominante porque tiene la ventaja de asegurar una cohesión fuerte y casi inmediata del aglomerado final debido a un revestimiento uniforme de los granulados y a un enfriamiento rápido, pero no obstante tiene un cierto número de problemas. En efecto, las temperaturas necesarias para su utilización consumen mucha energía, lo cual tiene un impacto económico importante en el coste final del aglomerado bituminoso. Además, estas altas temperaturas incrementan las emisiones de Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) , polvo y humos, que son perjudiciales para el ambiente y para los trabajadores alrededor de estos materiales. Otra limitación surge de la necesidad de almacenar y transportar caliente el bitumen antes de su utilización final. Por último, la alta temperatura durante el malaxado provoca un envejecimiento acelerado del bitumen, lo cual limita su durabilidad, haciendo que la calzada sea más sensible a los fenómenos de agrietamiento.

Los otros procedimientos, tibios y medio tibios, ayudan a reducir estos inconvenientes, y los más eficaces en este sentido son, lógicamente, los procedimientos en frío. Sin embargo, éstos algunas veces tienen limitaciones, en particular de las propiedades mecánicas evolutivas en el tiempo, que generalmente se denominan con el término genérico de curado.

De este modo, en el caso de los aglomerados en frío con la emulsión de bitumen, estas evoluciones provienen de la ruptura de la emulsión, es decir, que va de un estado inicial donde el bitumen se dispersa en forma de gotas finas en una fase acuosa (emulsión) hacia un estado final donde el bitumen constituye un película que reviste los granulados. Esto surge no sólo de la presencia de agua a evacuar, que impide además una compactación tan eficaz como con aglomerados calientes, y también de las interacciones complejas entre la emulsión y el granulado.

En el caso de aglomerados en frío con la espuma de bitumen, estas evoluciones no se comprenden bien, y más probablemente surgen en parte de la presencia de agua a evacuar, que también impide una compactación de manera tan eficaz como con los aglomerados calientes.

Estos problemas hacen que los aglomerados en frío tengan unas propiedades mecánicas evolutivas en función del tiempo (se habla entonces de curado) y como consecuencia, pueden requerir algunas veces unos tiempos muy largos de reaperturas al tráfico para permitir el fraguado del material, ocasionando unas molestias incrementadas para los usuarios. Estos efectos se vuelven más marcados cuanto menor sea la temperatura ambiente y más alta la humedad, dificultando incluso arriesgando tecnológicamente la utilización de dichos materiales a temperaturas frías, típicamente por debajo de 10º C.

Los aglomerados tibios y medio tibios se exploran actualmente para aliviar estos problemas, pero a costa de un consumo de energía que permanece obviamente mayor que para un aglomerado en frío.

Los autores del documento WO 2005/028756 intentan resolver estos problemas elevando la temperatura del aglomerado bituminoso en frío, en el momento de su utilización, hasta 30 a 65º C con la ayuda de medios mecánicos (calentamiento por radiación infrarroja o ultravioleta u ondas de alta frecuencia o microondas o contacto con aire caliente) . Sin embargo, esta etapa adicional requiere la utilización de un dispositivo especial de calentamiento y por lo tanto una modificación de los dispositivos para utilizar o fabricar aglomerados bituminosos en frío actuales. Además, esta etapa requiere energía para el calentamiento. Por lo tanto, sería interesante encontrar una solución menos complicada y con más ahorro de energía para los problemas de la técnica anterior.

Además, la solicitud francesa FR 2 901 279 se refiere a un aglutinante termofusible a base de asfalto o de bitumen que comprende por lo menos dos aditivos para descender la temperatura de fabricación del producto asfáltico con respecto a la del producto de base, siendo el primer aditivo un compuesto macromolecular, que está en el estado líquido a las temperaturas habituales de utilización del producto asfáltico,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Utilización de una mezcla exotérmica de por lo menos i) un anhídrido de ácido o una sal de ácido y de por lo menos ii) un anhídrido básico o una sal básica, en un aglomerado bituminoso en frío, tibio o medio tibio a base de aglutinante bituminoso que contiene agua, ventajosamente un aglutinante bituminoso en emulsión o una espuma de bitumen, para aumentar la temperatura del aglomerado bituminoso.

2. Procedimiento de fabricación de un aglomerado bituminoso en frío, tibio o medio tibio para recubrimiento de carretera mediante revestimiento de granulados con un aglutinante bituminoso que contiene agua, ventajosamente un aglutinante bituminoso en emulsión o una espuma de bitumen, caracterizado por que se añade una mezcla exotérmica de por lo menos i) un anhídrido de ácido o una sal de ácido y de por lo menos ii) un anhídrido básico o una sal básica a los granulados y/o a la mezcla de granulados / aglutinante bituminoso que contiene agua, para obtener un aumento en la temperatura del aglomerado, comprendida ventajosamente entre 5 y 20º C.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la mezcla exotérmica:

a) se añade a los granulados y/o finos antes del revestimiento con el aglutinante bituminoso que contiene agua, o b) se añade cuando tiene lugar el revestimiento de los granulados con el aglutinante bituminoso que contiene agua, o c) se añade al aglomerado bituminoso después de su aplicación, ventajosamente después de su esparcido y antes de su compactación o después de su compactación.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que un retardador, seleccionado ventajosamente de entre el ácido bórico o el tripolifosfato, se añade al mismo tiempo que la mezcla exotérmica.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que el anhídrido de ácido se selecciona de entre el pentóxido de fósforo, el monofosfato de sodio y sus mezclas.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por que el anhídrido básico se selecciona de entre la cal, la magnesia y sus mezclas.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que la mezcla exotérmica está constituida por el pentóxido de fósforo y la cal.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por que la cantidad de mezcla exotérmica está comprendida entre 0, 1 y 10% en peso con respecto al peso total de los granulados secos del aglomerado, ventajosamente entre 0, 5 y 6% en peso con respecto al peso total de los granulados secos del aglomerado.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado por que la relación en masa anhídrido de ácido o sal de ácido / anhídrido básico o sal básica está comprendida entre 70/30 y 30/70, ventajosamente entre 55/45 y 45/55.

10. Granulado destinado a un aglomerado bituminoso en frío, tibio o medio tibio a base de aglutinante bituminoso que contiene agua, caracterizado por que contiene una mezcla exotérmica de por lo menos i) un anhídrido de ácido

o una sal de ácido y de por lo menos ii) un anhídrido básico o una sal básica.

11. Granulado según la reivindicación 10, caracterizado por que comprende además un retardador, seleccionado ventajosamente de entre el ácido bórico o el tripolifosfato.

12. Utilización de una mezcla exotérmica de por lo menos i) un anhídrido de ácido o una sal de ácido y de por lo menos ii) un anhídrido básico o una sal básica para secar los granulados y/o finos destinados a un recubrimiento de carretera, estando los granulados y/o finos destinados a ser utilizados en un aglomerado bituminoso en frío, tibio o medio tibio a base de aglutinante bituminoso que contiene agua.

13. Aglomerado bituminoso susceptible de ser obtenido mediante el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado por que comprende el producto de la reacción entre i) un anhídrido de ácido o una sal de ácido y ii) un anhídrido básico o una sal básica.

14. Aglomerado bituminoso según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende de 5 a 12%, preferentemente de 7 a 10% en peso de aglutinante bituminoso con respecto al peso de los granulados.

15. Aglomerado bituminoso según cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado por que el aglutinante

bituminoso se selecciona de entre los bitúmenes de carretera, los bitúmenes puros, los bitúmenes derretidos o fluidificados, los bitúmenes modificados por polímeros, los bitúmenes semi-soplados, los bitúmenes parcialmente modificados por bitumen soplado y/o sus mezclas.

16. Utilización del aglomerado según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15 para la fabricación de un recubrimiento de carretera.

17. Utilización de una mezcla exotérmica de por lo menos i) un anhídrido de ácido o una sal de ácido y de por lo menos ii) un anhídrido básico o una sal básica en una emulsión de bitumen. 10

18. Utilización según la reivindicación 17, caracterizada por que dicha emulsión de bitumen se utiliza como capa de agarre, revestimiento de superficie, revestimiento de sellado o de curado.


 

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