ES2298392T3 - Aditivos de azufre para aglutinantes de pavimentacion y metodos de fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Producto de azufre plastificado obtenido mezclando azufre líquido y carbono, en el que al menos una parte de dicho azufre líquido está plastificado.
Description
Aditivos de azufre para aglutinantes de
pavimentación y métodos de fabricación.
La presente invención se refiere generalmente a
materiales de azufre plastificado que pueden utilizarse en
composiciones de aglutinante de pavimentación y a métodos para
fabricar tales composiciones. Más específicamente, la presente
invención se refiere a la preparación de una composición de azufre
plastificado que puede añadirse después a asfalto y a áridos. Este
material de azufre plastificado puede prepararse de manera
independiente del asfalto en el que se añade y puede transportarse
a ubicaciones en las que está disponible asfalto para la preparación
de un aglutinante de pavimentación a base de asfalto modificado.
Adicionalmente, para ubicaciones alejadas en las que no se dispone
fácilmente de asfalto, y más particularmente de asfalto de calidad,
este material de azufre plastificado puede mezclarse con asfalto y
un constituyente mineral fino para crear un aglutinante a base de
asfalto utilizable que conservará propiedades de ausencia de flujo
dentro de un amplio intervalo de temperaturas ambientales. La
presente invención también se refiere a los métodos para producir
las composiciones de azufre plastificado y los aglutinantes de
pavimentación a base de asfalto con estas composiciones.
El material de pavimentación normalmente incluye
un aglutinante y un árido. Aunque el aglutinante normalmente es el
componente minoritario en los materiales de pavimentación, la mayor
parte de las propiedades del pavimento que se refieren a su
duración y rendimiento dependen de las propiedades del
aglutinante.
El componente de aglutinante generalmente es una
composición a base de asfalto que puede incluir diversos aditivos.
El asfalto se describe como un material cementoso de marrón oscuro a
negro, que tiene una consistencia sólida, semisólida o líquida, y
en el que los constituyentes predominantes son betunes que se
producen en la naturaleza como tales o que se obtienen como un
residuo en el refino del petróleo. Los depósitos naturales en los
que se produce el asfalto dentro de rocas porosas se conocen como
asfalto mineral o arenas asfálticas. El asfalto de petróleo forma
parte del residuo que se obtiene en la destilación del petróleo. En
particular, el cemento asfáltico es asfalto de petróleo que se
refina para cumplir las especificaciones para fines de
pavimentación, industriales y especiales.
El componente de árido del material de
pavimentación normalmente es cualquier material mineral, inerte,
duro, que se usa para el mezclado en fragmentos graduados. El
componente de árido puede incluir arena, grava, piedra triturada,
coral y escoria. Una de las limitaciones al uso del asfalto como
aglutinante para materiales de pavimentación es que se ablanda y
fluye dentro de un amplio intervalo de temperaturas ambientales.
Esta limitación hace que transportar este tipo de material a base
de asfalto convencional sea difícil y también puede dar lugar a
graves problemas medioambientales. Además, debido a la tendencia del
asfalto a ablandarse, incluso a temperaturas ambientales, se conoce
desde hace mucho tiempo en la técnica la modificación del asfalto
mediante la incorporación de diversos aditivos. Los aditivos de
asfalto normalmente se usan para hacer que el material de
aglutinante sea menos fluido a temperaturas ambientales.
El azufre es uno de tales aditivos que se ha
incorporado en el aglutinante como constituyente de aglutinante
minoritario. Sin embargo, el mezclado del asfalto con el azufre
presenta varios problemas. Con el fin de que el azufre modifique
eficazmente al asfalto, el azufre debe plastificarse o polimerizarse
eficazmente. Esta plastificación puede producirse cuando el azufre
se mezcla con el asfalto caliente. Sin embargo, a menudo se
producen problemas con la plastificación del azufre cuando se
mezclan el azufre líquido, el asfalto líquido y el árido.
En determinadas mezclas, el azufre y el asfalto
pueden separarse debido a las diferencias en sus densidades
respectivas, lo que tiende a producir una dispersión desigual del
azufre plastificado. Como resultado, las partes con reducción de
azufre del aglutinante conservan entonces las propiedades de
ablandamiento y fluidez del asfalto. No sólo la presencia de las
partes con reducción de azufre del aglutinante disminuyen la
eficacia global del asfalto como aglutinante, sino que la
manipulación y el transporte del aglutinante siguen siendo
difíciles. También se han usado productos químicos tales como
diciclopentidieno y heptano en un intento por mantener el azufre
homogéneamente disperso en el asfalto. Además, se ha usado piedra
caliza triturada para este fin. Sin embargo, el uso de materiales a
base de calcio conduce a la formación de polisulfuros y sulfuros de
calcio que son perjudiciales para la duración del
pavimento.
pavimento.
Adicionalmente, cuando el azufre líquido, el
asfalto líquido y el árido se mezclan simultáneamente o casi
simultáneamente, incluso con otros componentes, pueden producirse
problemas adicionales con la plastificación del azufre.
Específicamente, cuando parte del azufre líquido reacciona con el
árido antes de plastificarse completamente por el asfalto, el azufre
no plastificado se une con el árido en lugar de completar su
reacción de plastificación. Este azufre no plastificado actúa para
debilitar, en lugar de para reforzar, la resistencia global del
material.
Incluso cuando el aglutinante de asfalto
modificado con azufre se prepara satisfactoriamente, este
procedimiento requiere la manipulación del azufre líquido in
situ. La presencia de azufre líquido crea potenciales
preocupaciones medioambientales y de manipulación del material.
Durante mucho tiempo se ha creído que los
aglutinantes ricos en azufre pueden afectar perjudicialmente a la
calidad y duración del material de pavimentación. Además, el azufre
se ha considerado un constituyente que aumentaría de manera
inaceptable el coste de los materiales de aglutinante hasta el punto
de convertirlos en prohibitivamente caros si la cantidad de azufre
en el aglutinante supera un límite determinado.
Además de las consideraciones económicas con
respecto al uso del azufre como un aditivo en aglutinantes de
pavimentación, El uso del asfalto también está relacionado con
factores económicos. Por ejemplo, el uso del asfalto como el
constituyente principal en los aglutinantes de pavimentación resulta
afectado negativamente por los patrones a menudo fluctuantes de la
producción del petróleo. Además, los suministros limitados del
petróleo pueden amenazar, a largo plazo, la viabilidad de los
aglutinantes de pavimentación en los que el asfalto es un
constituyente principal. La utilización rentable de los productos
del petróleo es otro factor que afecta perjudicialmente al uso del
asfalto como un constituyente mayoritario en los aglutinantes de
pavimentación. Por ejemplo, el mantenimiento, renovación y
protección de las calles y autopistas asfaltadas en los Estados
Unidos requiere aproximadamente treinta (30) millones de toneladas
de cemento asfáltico anualmente. El cemento asfáltico estaba
disponible en el pasado a un coste razonable debido a que el cemento
asfáltico es un residuo en el refino del petróleo y ciertos
residuos del refino del petróleo sólo podían utilizarse
econonómicamente para la producción de cemento asfáltico. Sin
embargo, en la actualidad se utilizan porcentajes mayores de
petróleo para la producción de otras formas más rentables de
productos de petróleo. Dado que esta tendencia continúa, se espera
que el precio del cemento asfáltico aumente incluso bajo una demanda
constante. Esta expectativa está apoyada por la evolución del
precio promedio del cemento asfáltico durante los últimos treinta y
dos años, un periodo durante el cual el precio ha aumentado desde
aproximadamente 23 \textdollar/tonelada en 1968 hasta
aproximadamente 152 \textdollar/tonelada en 2000 (hasta febrero),
un aumento de aproximadamente el 561%. Sin embargo, generalmente se
reconoce que actualmente no existe ningún aglutinante de
pavimentación económico que pueda sustituir al cemento asfáltico, y
que no hay ningún aglutinante de pavimentación de asfalto de bajo
precio que pueda sustituir eficazmente a los aglutinantes de
pavimentación de asfalto de alto precio.
Por tanto, existe la necesidad de poder
proporcionar un azufre sólido, plastificado previamente que pueda
mezclarse fácilmente con el asfalto para modificar eficazmente el
asfalto. Tal modificador de azufre plastificado previamente puede
reducir la complejidad de la preparación del aglutinante, eliminar
la necesidad de manipular el azufre líquido junto con el asfalto
líquido y proporcionar un aumento de la uniformidad del aglutinante
sin preocuparse porque el azufre no plastificado pueda debilitar el
material de pavimentación. Además, la capacidad para transportar el
material de aditivo de azufre sólido, plastificado previamente que
está en forma de material de tamaño más pequeño, no pegajoso, que
no fluye y que no se funde, facilita el suministro de los materiales
de aditivo de azufre plastificado previamente a ubicaciones en las
que puede mezclarse fácilmente con asfalto para crear un material
aceptable para las especificaciones específicas del proyecto. Es
deseable fabricar un aditivo de aglutinante que incorpore azufre
plastificado previamente y que permanezca en forma sólida, no
pegajosa, que no fluye y que no se funde durante un amplio intervalo
de temperaturas ambientales, de modo que tal aditivo de aglutinante
pueda transportarse convenientemente a lo largo de grandes
distancias mediante medios de transporte convencionales para
sólidos comunes.
En consecuencia, también existe la necesidad de
aglutinantes de pavimentación mejorados que, aunque todavía utilicen
asfalto, proporcionen un rendimiento mejorado con respecto al
asfalto solo. Estos aglutinantes de pavimentación deben prepararse
fácilmente mediante la incorporación de aditivos en el asfalto.
Estos materiales de aditivo incluirían las siguientes
características. En primer lugar, estos materiales de aditivo vienen
preparados para su uso sin necesidad de reacción ni modificación
adicionales. Estos materiales de aditivo también pueden fabricarse
en formas que son no pegajosas, que no se funden y que no fluyen
dentro de un amplio intervalo de temperaturas ambientales en las que
se lleva a cabo el almacenamiento y transporte. Los materiales de
aditivo con estas propiedades de ser no pegajosos, que no fluyen y
que no se funden pueden transportarse convenientemente a lo largo de
grandes distancias, mientras que se evitan los problemas de
contaminación que se derivarían de las emisiones y vertidos de
otras formas de aglutinantes que se ablandan y fluyen a temperaturas
ambientales. En segundo lugar, cuando se utilizan, estos materiales
de aditivo deben reducir sustancialmente la cantidad de asfalto en
los aglutinantes de pavimentación finales para reducir el coste y la
dependencia del petróleo. En tercer lugar, los aditivos utilizados
en los aglutinantes de pavimentación no deben incorporar
sustancialmente constituyentes que, ya sea directamente o cuando se
combinan con otros constituyentes del aglutinante, se sabe que
afectan perjudicialmente a la calidad y duración del pavimento.
También es deseable fabricar azufre plastificado
terminado más composiciones de aglutinante a base de asfalto en las
que el azufre es un componente mayoritario y que pueden
transportarse fácilmente hasta ubicaciones alejadas porque la
composición permanece en forma sólida, no pegajosa, que no fluye y
que no se funde durante un amplio intervalo de temperaturas
ambientales. Este material también debe conferir mejoras al
rendimiento y la resistencia del pavimento.
La presente invención se ha desarrollado en
respuesta al presente estado de la técnica y, en particular, en
respuesta a los problemas y necesidades que no se han resuelto hasta
ahora.
Según la invención tal como se realiza y se
describe ampliamente en el presente documento, el azufre líquido se
plastifica mediante la adición de carbono a una concentración de al
menos el 0,25% y el azufre plastificado puede tratarse
adicionalmente con acetato de amilo a una concentración de al menos
aproximadamente el 0,08% y producir un aditivo de azufre
plastificado incluso más manejable. Una vez que se prepara el azufre
plastificado, puede formarse en partículas sólidas utilizables,
normalmente partículas pequeñas tales como gránulos o briquetas.
Estas partículas sólidas no fluyen ni se funden y no se pegan a
temperaturas dentro de un amplio intervalo de temperaturas
ambientales y, en consecuencia, pueden transportarse fácilmente
hasta cualquier ubicación dada en la que pueden mezclarse entonces
con cemento asfáltico caliente para crear un material de
pavimentación en mezcla caliente de aglutinante a base de asfalto
modificado.
Asimismo, una vez preparado, el azufre
plastificado puede mezclarse (o bien inmediatamente o bien tras
formarse en partículas sólidas) como un componente mayoritario con
un material a base de asfalto y un constituyente mineral fino tal
como ceniza volante o sílice fina para crear un material de
aglutinante completo, material de aglutinante rico en azufre que
puede formarse por sí mismo en partículas sólidas utilizables,
normalmente partículas pequeñas tales como gránulos o briquetas.
Este material de aglutinante sólido rico en azufre no fluye ni se
funde y no se pega a temperaturas dentro de un amplio intervalo de
temperaturas ambientales. En consecuencia, el aglutinante sólido
rico en azufre puede transportarse fácilmente hasta cualquier
ubicación deseada en la que puede mezclarse con cualquier árido
dado sin necesidad de transportar o bien el asfalto líquido o bien
el azufre líquido. Estos y otros objetos, características y ventajas
de la presente invención se harán más completamente evidentes a
partir de la descripción, dibujos y reivindicaciones adjuntas
siguientes, o pueden aprenderse mediante la práctica de la
invención tal como se expone a continuación en el presente
documento.
Con el fin de obtener la manera en que se
consiguen las ventajas y objetos referidos anteriormente y otros de
la invención, se facilitará una descripción más particular de la
invención descrita brevemente antes haciendo referencia a
realizaciones específicas de la misma que se ilustran en los dibujos
adjuntos. Entendiendo que estos dibujos representan únicamente las
realizaciones típicas de la invención y que, por tanto, no se
consideran limitativos de su alcance, la invención se describirá y
explicará con especificidad y detalle adicionales mediante el uso
de los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques
esquemático de una realización de los métodos para producir un
material de aditivo de azufre plastificado que va a utilizarse en la
producción de aglutinantes de pavimentación según la presente
invención.
La figura 2 es un diagrama de bloques
esquemático de una realización de los métodos para producir un
material de aglutinante rico en azufre.
La presente invención se refiere a la
fabricación y el uso de un aditivo de azufre plastificado que puede
usarse para crear aglutinantes de pavimentación a base de
hidrocarburos o de asfalto mejorados. El aditivo de azufre
plastificado según la presente invención se prepara mediante la
adición de carbono que sirve para plastificar (o polimerizar) el
azufre líquido. Además, también puede añadirse acetato de amilo a la
composición para mejorar las características de manipulación y olor
del azufre plastificado. Este azufre plastificado puede mezclarse
entonces con diversas concentraciones de un material a base de
asfalto durante el ciclo de mezclado con el árido, arena u otros
materiales para crear las características deseadas del producto. Una
vez creado, el aditivo de azufre plastificado puede formarse en
pastillas, pizarras, gránulos, esquirlas, briquetas u otras formas
pequeñas del producto que son adecuadas para el almacenamiento y el
transporte a temperatura ambiental debido a sus propiedades de
ausencia de flujo, ausencia de fusión y ausencia de pegajosidad
dentro de un amplio intervalo de temperaturas ambientales. Esto
permite que el producto sólido se apile o amontone sin preocuparse
porque las pastillas, pizarras, esquirlas o briquetas individuales
se fundan o se peguen de otra manera entre sí y creen una masa de
producto única y que no se pueda manejar. El aditivo de azufre
plastificado terminado según la presente invención puede almacenarse
en el sitio de producción o en un sitio alejado y puede
transportarse y almacenarse en pilas o dentro de recipientes tales
como sacos, tanques y barriles, mientras que las pequeñas formas
individuales del producto terminado siguen siendo sueltas y no
pegajosas y carecen de las emisiones que generaría el azufre
líquido.
La figura 1 muestra esquemáticamente un diagrama
de flujo de una posible realización preferida de un procedimiento
para fabricar un material de aditivo de azufre plastificado para su
uso en aglutinantes de pavimentación según la presente invención.
En esta realización, el material de aditivo de azufre plastificado
comprende azufre, que se coloca dentro de un tanque de mezclado 102
y se calienta para formar azufre líquido; carbono, que se almacena
como material de alimentación en el depósito 104; y acetato de amilo
que se almacena como material de alimentación en el depósito 106. Se
entiende que los depósitos 104 y 106 están configurados
apropiadamente para el almacenamiento y el suministro de carbono y
acetato de amilo, respectivamente, y que el tanque de mezclado 102
está configurado apropiadamente para permitir el mezclado de azufre,
carbono y acetato de amilo en él. En consecuencia, estos tanques
pueden estar equipados con sistemas de calentamiento y agitadores
que no se muestran en la realización representada en la figura 1
debido a que el punto de fusión del azufre se conoce bien y los
dispositivos para fundir y mantener estas sustancias a las
temperaturas apropiadas y mezclaras también se conocen bien en la
técnica.
En una realización, el azufre utilizado es, a
modo de ejemplo y no de limitación, preferiblemente azufre
elemental, que puede ser de calidad comercial, cristalino o amorfo.
A modo de ejemplo y no de limitación, las fuentes adecuadas que
proporcionan azufre para las composiciones y métodos de la presente
invención incluyen fuentes de azufre primario y fuentes de azufre
recuperado. El carbono, también conocido como negro de carbono,
también está disponible a partir de múltiples fuentes. En una
realización preferida en la actualidad, de nuevo a modo de ejemplo y
no de limitación, puede usarse el material de carbono de tipo
fibroso o de partícula encontrado en el negro de carbono extraído de
minas que se produce de manera natural. Además, otra posible fuente
de carbono es el carbono fabricado, tal como el material creado
durante la combustión, o el carbono que se ha hecho reaccionar
sintéticamente. Ejemplos del carbono de este tipo incluyen material
de carbono natural, material de residuo de combustible y carbono 60
a carbono 69, conocido como "bucky balls" (bolas de
fullereno).
Asimismo, un experto en la técnica reconocerá
que el acetato de amilo está fácilmente disponible en forma
comercial y que, aunque en una realización las formas relativamente
puras de acetato de amilo son las más preferibles, está dentro del
alcance de la presente invención utilizar acetato de amilo añadido
al azufre junto con otros compuestos incluyendo compuestos orgánicos
que contienen acetato.
En una realización de la presente invención,
representada en la figura 1, el azufre conservado en el tanque de
mezclado 102 se mantiene preferiblemente a una temperatura
suficiente para llevar o conservar el azufre en forma líquida, por
ejemplo, entre aproximadamente alrededor de 120ºC y alrededor de
150ºC. Que el azufre se suministre en el tanque de mezclado 102 como
una forma sólida o líquida es simplemente cuestión de conveniencia.
Tal como se conoce en la técnica, los materiales fluidos tales como
el azufre líquido pueden hacerse circular como tales fluidos
manteniendo las condiciones de temperatura y presión apropiadas en
las tuberías. Estas condiciones se logran en la mayoría de los
entornos mediante el aislamiento apropiado o la aplicación de calor
a las tuberías a través de las cuales circulan estos líquidos. Otras
medidas que pueden adoptarse para lograr el mismo objetivo se
conocen bien en la técnica.
El carbono del depósito 104 se añade al tanque
de mezclado 102 a una concentración de al menos aproximadamente el
0,25%. Aunque cualquier concentración de negro de carbono superior a
aproximadamente el 0,25% puede crear el efecto de polimerización
deseado sobre el azufre, el carbono en exceso puede aumentar el
coste global del aglutinante. En consecuencia, una concentración de
carbono preferida sería de entre aproximadamente el 0,25% y
aproximadamente el 5%, siendo una concentración más preferida desde
aproximadamente el 0,25% hasta aproximadamente el 1,0%, y siendo
una concentración incluso más preferida desde aproximadamente el
0,4% hasta aproximadamente el 0,8%. El carbono facilita la reacción
de plastificación con el azufre. Adicionalmente, el carbono crea
una protección a la luz ultravioleta que ayuda a evitar la
degradación por luz ultravioleta del asfalto final más el producto
de árido. Tal como se estableció anteriormente, este porcentaje es
un porcentaje en peso del carbono en la composición final de azufre
plastificado.
El acetato de amilo conservado en el depósito
106 se añadirá preferiblemente a la mezcla de azufre/carbono y
también se mantendrá a temperatura ambiental. Por tanto, se prefiere
que el acetato de amilo en el depósito 106 se conserve en el
intervalo de temperatura ambiental. La figura 1 ilustra que en esta
realización el acetato de amilo del depósito 106 también se
alimenta en el tanque de mezclado 102. En una realización, se
prefiere que el acetato de amilo se añada al azufre a una
concentración de al menos aproximadamente el 0,08% para ayudar a
eliminar o al menos a reducir los olores no deseados del producto y
a mejorar así su manipulación global. Tal como se estableció
anteriormente, este porcentaje es un porcentaje en peso del acetato
de amilo en la composición final de azufre plastificado. Aunque
cualquier concentración de acetato de amilo superior a
aproximadamente el 0,08% puede crear el efecto deseado sobre el
producto de azufre plastificado, el acetato de amilo en exceso puede
aumentar el coste global del aglutinante. En consecuencia, una
concentración más preferida estaría entre aproximadamente el 0,1% y
aproximadamente el 1,5%, y una concentración incluso más preferida
estaría entre aproximadamente el 0,2% y aproximadamente el
0,4%.
Durante la adición del acetato de amilo y el
carbono (que puede producirse simultáneamente o en cualquier orden
secuencial), el azufre líquido en el tanque de mezclado 102 se agita
o se mezcla de otro modo hasta que la reacción llegue a ser
completa, punto en el cual el acetato de amilo y el carbono habrán
creado el azufre plastificado. La observación visual de un cambio
del azufre líquido desde un color claro hasta gris o negro
(dependiendo de la concentración de carbono añadido) proporciona un
método fácil para determinar la finalización de la reacción.
Normalmente, el tiempo de reacción estará entre aproximadamente
medio minuto hasta aproximadamente 5 minutos una vez que se ha
añadido tanto el carbono como el acetato de amilo.
Además, aunque la descripción anterior del
procedimiento tal como se ilustra en la figura 1 muestra un
procedimiento discontinuo, un experto en la técnica reconocerá que
un procedimiento continuo producirá el mismo resultado y está
englobado dentro del alcance de la presente invención.
Una vez que se ha producido la plastificación
del azufre, el azufre plastificado puede o bien mezclarse
inmediatamente con un material a base de hidrocarburo tal como
asfalto, para producir el pavimento deseado, material de formación
y estructura o el aglutinante de material compuesto, o bien formarse
en cualquier tipo de partícula sólida, relativamente pequeño, y
transportarse a cualquier ubicación dada para utilizarse en un
momento posterior para crear el aglutinante deseado. Estas
partículas sólidas, relativamente pequeñas incluyen, a modo de
ejemplo y no de limitación, pastillas, pizarras, gránulos,
esquirlas, briquetas u otras formas del producto que son adecuadas
para su almacenamiento y transporte. En una realización, estas
formas de material de aditivo de azufre plastificado terminado
tienen un tamaño más pequeño manejable. A modo de ejemplo
únicamente, en una realización, el material de aditivo de azufre
plastificado terminado se dimensiona de modo que cada unidad expone
un área superficial dentro del intervalo de desde aproximadamente
0,25 in^{2} hasta aproximadamente 4 in^{2}. Se contempla que
pueden producirse otros diversos tamaños y formas del material de
aditivo de azufre plastificado terminado.
La figura 1 también ilustra, a modo de ejemplo y
sin limitación, cómo puede formarse el material de azufre
plastificado en una variedad de formas sólidas que incluyen, por
ejemplo, pastillas, pizarras, gránulos, esquirlas, briquetas u otras
formas de producto de aglutinante de pavimentación terminado que son
adecuadas para su almacenamiento y transporte. Las pizarras y
esquirlas se forman según la realización mostrada en la figura 1
haciendo circular el azufre plastificado producido en el tanque de
mezclado 102 a través de un sistema de refrigeración 150, de modo
que el fluido se endurece cuando se transporta mediante el
transportador 152 convirtiéndose en un material quebradizo que
posteriormente se rompe o se corta en unidades diferenciadas,
incluyendo unidades con un tamaño bastante pequeño descrito
anteriormente. Las pastillas pueden formarse sometiendo el fluido
obtenido del tanque de mezclado 102 a procedimientos de preparación
de pastillas conocidos, tales como conformación por centrifugación,
y procesamiento con dispositivos de preparación de pastillas tales
como los dispositivos conocidos por el nombre de dispositivo de
conformación por centrifugación AccuDrop y Sandvik. Los gránulos se
forman sometiendo el fluido obtenido del tanque de mezclado 102 a
tratamiento con granuladoras convencionales. Las escamas se forman
sometiendo el fluido obtenido del tanque de mezclado 102 a
tratamiento con dispositivos convencionales tales como una correa
metálica, de material compuesto o de caucho.
Se forme el azufre plastificado en partículas
pequeñas para su transporte o se añada inmediatamente a los
constituyentes del asfalto para crear el material deseado, el
procedimiento para la combinación del asfalto y el azufre
plastificado es el mismo.
A modo de ejemplo y no de limitación, el asfalto
es el material a base de hidrocarburo preferido en el que se mezcla
el azufre plastificado según la presente invención, y el cemento
asfáltico es la forma preferida en la actualidad del material a
base de hidrocarburo usado en las realizaciones de aglutinante de
pavimentación según la presente invención. El cemento asfáltico se
abrevia comúnmente con los términos asfalto AC-xx, y
se proporciona por las compañías petroleras. La notación "xx"
en la descripción de un asfalto AC representa un número relacionado
con la viscosidad del asfalto. Asfaltos tales como los asfaltos
AC-20 y AC-10 son las formas
preferidas de asfalto que van a utilizarse como material a base de
hidrocarburo según la presente invención. Otras formas de asfalto
que se consideran constituyentes en las formulaciones de aglutinante
de pavimentación según la presente invención incluyen, a modo de
ejemplo y no de limitación, los asfaltos AC-1,75,
AC-2,5, AC-5,
AC-30, AC-40, AC-80
y AC-120. Otros materiales a base de hidrocarburo
que se consideran constituyente en las formulaciones de aglutinante
de pavimentación según la presente invención incluyen, a modo de
ejemplo y no de limitación, crudo pesado, fueloil y mezclas de
sustancias tales como crudo pesado y fueloil con al menos uno de los
asfaltos AC citados anteriormente.
El uso del sistema de clasificación
AC-xx para designar realizaciones a modo de ejemplo
del asfalto que pueden usarse en el contexto de la presente
invención se facilita como ejemplo y no pretende limitar los tipos
de asfalto a este grado particular. El asfalto caracterizado según
otras designaciones, tales como grados PG, también se considera con
el alcance de los materiales a base de hidrocarburo según la
presente invención. Además, sustancias tales como betún y gilsonita
también se consideran como ejemplos de materiales a base de
hidrocarburo en el contexto de la presente invención.
Se considera que los aglutinantes de
pavimentación según la presente invención también pueden prepararse
con otros materiales a base de hidrocarburo en los que el asfalto es
el componente mayoritario añadido a la mezcla de azufre
plastificado. Estos materiales a base de hidrocarburo incluyen, a
modo de ejemplo y no de limitación, productos que resultan de
mezclas del asfalto y alquitrán de aceite de resina, mezclas del
asfalto e hidrocarburos saturados cíclicos, mezclas del asfalto e
hidrocarburos insaturados cíclicos, mezclas del asfalto e
hidrocarburos saturados policíclicos, mezclas del asfalto e
hidrocarburos policíclicos insaturados y mezclas del asfalto y
brea.
Otros materiales a base de hidrocarburo que se
consideran constituyentes en las formulaciones de aglutinante de
pavimentación según la presente invención incluyen, sin limitación,
los productos de mezclas de al menos uno de los asfaltos a los que
se hizo referencia anteriormente y materiales poliméricos o
polimerizables en los que el asfalto es el componente mayoritario
añadido a la mezcla de azufre plastificado. Ejemplos de tales
materiales poliméricos o polimerizables incluyen, a modo de ejemplo
y no de limitación, monómero de estireno (viniltolueno),
poli(tereftalato de etileno) (PET), acetato de etilvinilo
(EVA), Exxon 101, y Exxon 103, que son materiales patentados, u
otros compuestos aromáticos de vinilo.
Todavía otros materiales a base de hidrocarburo
que se consideran constituyentes en las formulaciones de aglutinante
de pavimentación según la presente invención incluyen, a modo de
ejemplo únicamente, los productos de mezclas de al menos uno de los
asfaltos AC a los que se hizo referencia anteriormente y al menos un
compuesto heterocíclico tal como furano, dihidrofurano y derivados
de tales compuestos heterocíclicos, en los que asfalto es el
componente mayoritario añadido a la mezcla de azufre plastificado.
Además de furano y dihidrofurano, estos compuestos heterocíclicos
incluyen furfural y 3-(2-furil)acroleína.
Otros materiales a base de hidrocarburo que se consideran
constituyentes en las formulaciones de aglutinante de pavimentación
según la presente invención incluyen los productos de mezclas de al
menos uno de los asfaltos AC a los que se hizo referencia
anteriormente y al menos una sustancia alifática, olefínica o
aromática.
Con el fin de combinar el azufre plastificado
con el material de asfalto a base de hidrocarburo para crear el
aglutinante o producto final deseado, tanto el azufre plastificado
como el asfalto deben licuarse simplemente y mezclarse con áridos.
Este mezclado y licuado del azufre plastificado con el asfalto y
áridos puede llevarse a cabo en casi cualquier orden de mezclado.
Por ejemplo, puede llevarse a cabo combinando el azufre plastificado
con el asfalto seguido por la combinación de
azufre-aglutinante de asfalto con el árido, así como
combinando inicialmente el asfalto y árido seguido por el azufre
plastificado, así como mediante una combinación de los tres
elementos a la vez.
Cuando el asfalto es relativamente accesible, el
azufre plastificado puede transportarse a la ubicación específica y
mezclarse con el asfalto para crear el material de pavimentación
deseado. Normalmente, el azufre plastificado se añadirá al asfalto
en no mucho más de un 50% de concentración en porcentaje en peso y
en la realización preferida actualmente, el azufre plastificado
constituirá entre aproximadamente el 20% y el 60% del material de
aglutinante final. Aunque generalmente se cree o se reconoce que una
concentración inferior al 20% de azufre plastificado proporciona
poca modificación o mejora de resistencia al asfalto, el azufre
plastificado todavía puede utilizarse a concentraciones inferiores
al 20% con el fin de ampliar la cantidad de asfalto requerida.
Un experto en la técnica reconocerá que los
componentes de la planta de mezcla en caliente que pueden calentar
el asfalto en forma líquida y mezclar el asfalto licuado con el
árido permitirán la simple adición de las partículas de azufre
plastificado sólidas al asfalto para la creación del aglutinante de
pavimentación final deseado. Además, el alcance de la presente
invención adicionalmente se amplia al uso del azufre plastificado
junto con otros aditivos y/o modificadores usados con un asfalto
dado para producir un aglutinante deseado.
Otro uso para el azufre plastificado es en la
creación de una composición de aglutinante completa que por sí misma
puede añadirse directamente al árido sin requerir ningún material
adicional, tal como asfalto. Esta composición de aglutinante
completa es particularmente útil para aplicaciones en ubicaciones
relativamente más alejadas en las que los suministros de asfalto, y
más particularmente del asfalto de calidad, pueden no estar
disponibles fácilmente, o en las que el transporte del asfalto es
difícil. Con el fin de crear esta composición de aglutinante
completa, el azufre plastificado puede mezclarse como un componente
mayoritario con el asfalto y un constituyente mineral fino para
producir un aglutinante de pavimentación rico en azufre final que
tiene las propiedades de mezcla en caliente necesarias. Este
aglutinante de pavimentación rico en azufre también posee las
propiedades de ausencia de pegajosidad y ausencia de flujo a
temperaturas dentro de un amplio intervalo de temperaturas
ambientales, lo que permite que se transporte eficazmente hasta
cualquier ubicación dada.
Una posible realización de un procedimiento para
crear este aglutinante de pavimentación rico en azufre según la
presente invención, tal como se muestra esquemáticamente en la
figura 2, presenta una configuración de dispositivos para mezclar en
primer lugar el asfalto (procedente del tanque 200) y un
constituyente mineral fino (procedente del tanque 202) en el tanque
204. Posteriormente, el azufre plastificado (procedente de la
tubería de entrada 206) puede introducirse en la combinación de
asfalto/constituyente mineral y el producto final se mezcla en el
tanque 208. El azufre plastificado podría introducirse directamente
desde el tanque de mezclado 102 de la figura 1 o pueden ser
partículas de azufre plastificado sólidas o licuadas de nuevo. El
mezclado en cada fase tiene lugar hasta un grado que es suficiente
para dispersar entre sí meticulosamente los constituyentes en cada
mezcla. Una vez completo, el material de aglutinante de
pavimentación rico en azufre final puede prepararse en partículas
sólidas mediante el mismo procedimiento o uno similar, tal como se
trató anteriormente en referencia a la figura 1.
En otras realizaciones de esta invención, el
azufre plastificado, el asfalto y el constituyente mineral fino se
mezclan simultáneamente juntos. Independientemente del orden de
introducción de los materiales, un experto en la técnica reconocerá
que con el fin de licuar y mezclar adecuadamente el asfalto con el
azufre plastificado, será necesario que estos materiales se
calienten y se mantengan en recipientes adecuados a un intervalo de
temperatura de aproximadamente 93ºC (aproximadamente 200ºF) a
aproximadamente 204ºC (aproximadamente 400ºF) durante un tiempo
suficiente para garantizar el mezclado minucioso y la interacción de
los constituyentes. Más preferiblemente, el intervalo de
temperatura en el que se mezclan juntos el azufre, el asfalto y los
constituyentes minerales finos en un recipiente o aparato adecuado
está en un intervalo de temperatura de aproximadamente 121ºC
(aproximadamente 250ºF) a aproximadamente 160ºC (aproximadamente
320ºF). Lo más preferiblemente, el intervalo de temperatura es
desde aproximadamente 132ºC (aproximadamente 270ºF) hasta
aproximadamente 149ºC (aproximadamente 300ºF). Estos intervalos de
temperaturas de mezclado también se aplican a las temperaturas a las
que se mezclan los constituyentes en la unidad de mezclado 200.
Dependiendo de la composición y las características de los
constituyentes, el mezclado en este modo discontinuo puede llevar
aproximadamente 15 minutos, y en cualquier caso, el mezclado se
realiza hasta que los constituyentes se han dispersado entre sí
meticulosamente en la mezcla y se forma un
gel.
gel.
La ceniza volante es un residuo mineral
finamente dividido que se obtiene como un residuo en las centrales
eléctricas que queman carbón bituminoso pulverizado. Las centrales
eléctricas que consumen carbón constituyen un productor principal
de ceniza volante en los Estados Unidos. Estas centrales tienen que
deshacerse de una enorme cantidad de ceniza volante cada año, lo que
aumenta los costes de producción de la electricidad y también
genera problemas de eliminación. Los aglutinantes de pavimentación y
los métodos de fabricación de la presente invención absorben
eficazmente la ceniza volante que se produce en las centrales que
generan electricidad quemando carbón, y usan la ceniza volante como
un constituyente en los aglutinantes de pavimentación. Aunque la
ceniza volante es el constituyente mineral fino preferido del
aglutinante de pavimentación de la presente invención, los
aglutinantes de pavimentación finales también pueden prepararse
según los métodos de la presente invención con otros constituyentes
minerales finos, tales como materiales a base de sílice, y en
particular con material de sílice y con mezclas de ceniza volante y
material de sílice. Aunque pueden utilizarse constituyentes
minerales finos con un amplio intervalo de tamaño de partícula en
los aglutinantes de pavimentación y los métodos de fabricación
según la presente invención, se prefiere un tamaño de partícula
caracterizado por la fracción que pasa a través de un tamiz con un
número de malla de 200 o más fino, tal como, a modo de ejemplo y no
de limitación, polvo de sílice. Ejemplos de tales constituyentes
minerales finos son material de sílice de tipo A, material de
sílice de tipo F y ceniza volante de tipo F, y una arcilla de
cerámica, tal como caolín.
Un material de aglutinante de pavimentación rico
en azufre final contendría al menos un 60% de azufre plastificado y
al menos un 10% de asfalto y al menos un 10% del constituyente
mineral fino. En la realización preferida actualmente, se ha
encontrado que una composición de un 70% de azufre plastificado, un
15% de asfalto y un 15% de ceniza volante produce los resultados
deseados. Una vez que el azufre plastificado, el asfalto y la ceniza
volante se han combinado meticulosamente, este material de
aglutinante de pavimentación final puede formarse por sí mismo en
cualquier partícula sólida deseada, tal como ya se describió en la
figura 1. De nuevo, aunque en la figura 2 se muestra un
procedimiento discontinuo, un experto en la técnica reconocerá que
un procedimiento continuo también está dentro del alcance de la
presente invención. Además, aunque la realización mostrada en la
figura 2 utiliza un procedimiento en el que el asfalto y el
constituyente mineral fino se mezclan inicialmente antes de la
adición del azufre plastificado, el orden de mezclado de estos
componentes no es crítico para la invención y ya se mezclen estos
componentes entre sí en un orden diferente o todos juntos
simultáneamente, se producirá el mismo tipo de producto.
Se entiende que los tubos de flujo de material
en el diagrama mostrado en las figuras 1 y 2 se realizan, en la
práctica, mediante un sistema de taladro o dispositivo equivalente
cuando la reología del fluido circulante requiere que tales
dispositivos produzcan o faciliten la circulación. Además, las
conexiones del tubo de flujo de material en la realización esbozadas
en la figuras 1 y 2 están construidas con los orificios adecuados
que se conocen en la técnica. Por ejemplo, la mezcla fluida
producida en la unidad de mezclado 204 puede alimentarse en el
azufre plastificado líquido a través de un orificio inyector de
vórtice convencional.
Pueden ponerse en práctica combinaciones
adecuadas de dispositivos de compactación, triturado, aplastado y
otros dispositivos para controlar y normalizar adicionalmente el
tamaño del material de azufre plastificado, en lugar de o además
del transportador 152 y el sistema de refrigeración 160 mostrados en
la figura 1.
En una realización del procedimiento para
preparar o bien las partículas de azufre plastificado sólidas o bien
los materiales de aglutinante de pavimentación rico en azufre según
esta invención, el sistema de refrigeración 160 (mostrado en la
figura 1) es un sistema de refrigeración a base de agua, que incluye
baños de agua y un sistema de flujo de agua, tal como un sistema de
rociado con agua, que disminuye la temperatura de la alimentación
de fluido producida en el tanque 102 ó 208 a medida que se
transporta mediante el transportador 152. En una realización, el
sistema de refrigeración a base de agua está configurado de una
forma tal que el agua de refrigeración no está sustancialmente en
contacto directo ni con el azufre plastificado ni con la composición
de aglutinante de pavimentación rico en azufre final. Esta
configuración puede lograrse, por ejemplo, haciendo circular o bien
el azufre plastificado o bien la composición de aglutinante de
pavimentación final obtenida del tanque 102 ó 208 a lo largo de un
transportador, de modo que la parte inferior exterior del
transportador está en contacto con el agua de refrigeración.
Entonces se transfiere calor desde la composición de aglutinante
dentro del transportador hasta el agua de refrigeración a través del
material del transportador. Ejemplos de transportadores que se
utilizan en el contexto de esta invención incluyen transportadores
con forma de U, transportadores planos, cintas transportadoras de
acero inoxidable y transportadores de caucho. Además, también puede
usarse un ventilador o una pluralidad de ventiladores como parte del
sistema de refrigeración. Dependiendo de la realización específica
del sistema de refrigeración y de cómo se alimenta a él o bien el
azufre plastificado o bien la composición de aglutinante de
pavimentación final a partir del tanque 102 ó 208, normalmente se
logra la solidificación en aproximadamente de 1 minuto a 10
minutos.
En una realización de la presente invención, la
alimentación de fluido producida en el tanque 102 ó 208 se alimenta
hasta una unidad de paletizado, tal como una unidad de tambor de
paletizado, para producir partículas sólidas en forma de
gránulos.
Las realizaciones de las partículas de azufre
plastificado producidas según la presente invención tienen un
excelente comportamiento de ausencia de flujo a temperaturas
inferiores a aproximadamente 77ºC (aproximadamente 170ºF), y no se
ha observado la aglomeración de las unidades individuales, tales
como pastillas, pizarras, gránulos u otras formas, del aglutinante
de pavimentación de esta invención a temperaturas de hasta
aproximadamente 79ºC (aproximadamente 175ºF). Aunque el punto de
fusión del aglutinante de pavimentación de la presente invención
depende de la composición de cada realización, el punto de fusión
generalmente es superior a aproximadamente 93ºC (aproximadamente
200ºF).
Las realizaciones del aglutinante de
pavimentación rico en azufre final mostradas en la figura 2 en las
que el azufre plastificado constituye una mayoría de la composición
del producto global producida según la presente invención, tienen
un excelente comportamiento de ausencia de flujo a temperaturas
inferiores a aproximadamente 77ºC (aproximadamente 170ºF), y no se
ha observado la aglomeración de las unidades individuales, tales
como pastillas, pizarras, gránulos u otras formas, del aglutinante
de pavimentación de esta invención a temperaturas de hasta
aproximadamente 79ºC (aproximadamente 175ºF). Aunque el punto de
fusión del aglutinante de pavimentación de la presente invención
depende de la composición de cada realización, el punto de fusión
generalmente es superior a aproximadamente 82ºC (aproximadamente
180ºF).
El azufre plastificado o la composición de
aglutinante de pavimentación rico en azufre final producidos según
las composiciones y los métodos de la presente invención son
productos de alta resistencia, duraderos, de bajo coste, que pueden
almacenarse para su uso futuro en aplicaciones de pavimentación. El
azufre plastificado o la composición de aglutinante de pavimentación
rico en azufre final según la presente invención logran alta
resistencia en la mezcla de árido con el enfriamiento hasta
temperaturas ambientales y la resistencia aumenta adicionalmente
con el tiempo. Se cree que una posible explicación de este aumento
en la resistencia con el tiempo se basa en la nucleación en estado
sólido y en el crecimiento de cristales de azufre en el material.
Además, se cree que los efectos de plastificante de estos materiales
dificultan el desarrollo de cristales cuya presencia sería
perjudicial para el pavimento en el que se ha incorporado el
aglutinante con estos cristales.
La resistencia de las realizaciones del azufre
plastificado o la composición de aglutinante de pavimentación rica
en azufre final según esta invención ya es muy alta con la
solidificación, alcanzando generalmente aproximadamente un 80% de la
resistencia final tras un periodo de aproximadamente 24 horas tras
la solidificación. La resistencia resultante permite que las
diversas realizaciones del aglutinante de pavimentación de esta
invención se almacenen en pilas de hasta aproximadamente 12 m (40
pies) de altura.
La resistencia de las realizaciones del azufre
plastificado o la composición de aglutinante de pavimentación rica
en azufre final según la presente invención también proporciona una
oposición excelente al craqueo térmico. Tal como se trata más
ampliamente más adelante, el craqueo térmico es el tipo de fallo
predominante a temperaturas próximas e inferiores a 0ºC, y la
oposición del pavimento al craqueo térmico depende principalmente de
la oposición al craqueo térmico del aglutinante que se utiliza en la
fabricación del pavimento. Debido a la alta resistencia interna del
aglutinante de pavimentación de la presente invención, la oposición
al craqueo térmico de los pavimentos que incorporan aglutinante de
pavimentación según la presente invención también es alta.
El azufre plastificado o la composición de
aglutinante de pavimentación rico en azufre final de la presente
invención se fabrica y se suministra a la planta de mezcla en
caliente en una cualquiera de las formas sólidas tratadas
anteriormente en el presente documento, en lugar del estado líquido
caliente convencional. Las realizaciones de la composición de
aglutinante de pavimentación final de la presente invención también
pueden usarse en una planta de mezcla en caliente mediante su
introducción a través del collarín de pavimento de asfalto reciclado
en una planta de mezcla en caliente en tambor o mezclador de paletas
en una planta de mezcla en caliente de procedimiento discontinuo,
reduciendo así la necesidad de almacenamiento y calentamiento de
asfalto caliente. En consecuencia, también se reducen las emisiones
procedentes del asfalto caliente.
Las composiciones y los métodos de fabricación
de la presente invención permiten el uso eficaz de los suministros
de ceniza volante y azufre que de otro modo presentarían problemas
de eliminación. Por ejemplo, el azufre es un subproducto del refino
del petróleo y el procesamiento del gas natural que se obtiene para
ofrecer combustibles que cumplen con las normativas y
especificaciones medioambientales para otros procedimientos de
fabricación. La producción de azufre recuperado ha aumentado
regularmente durante los últimos veinticinco años y en la actualidad
se está creando un desequilibrio entre el suministro y la demanda de
azufre, lo que da como resultado un exceso del azufre disponible.
Debido a este desequilibrio y a las futuras operaciones de
recuperación, y a diferencia con los precios esperados con respecto
al precio del asfalto, se espera que el precio del azufre siga una
tendencia descendente. Desde 1970, el coste del azufre recuperado ha
permanecido por debajo del 56% del precio del asfalto, una razón de
coste que se considera el punto de equilibrio financiero para la
sustitución del azufre por asfalto. En la actualidad existe un
diferencial de precio significativo con el precio promedio del
azufre recuperado de aproximadamente el 35% del precio del asfalto.
Estos precios promedio se obtienen de encuestas, que generalmente
notifican precios variables dependiendo de la ubicación.
La discusión anterior de los precios del asfalto
y el azufre y sus tendencias esperadas respectivas indican que la
presente invención resuelve los problemas de composición y
fabricación de una nueva forma de aglutinante de pavimentación.
Esta solución es tal que utiliza beneficiosamente los factores
económicos con respecto a la objeción del asfalto y el azufre.
El azufre plastificado terminado o los productos
de composición de aglutinante de pavimentación rico en azufre
finales pueden almacenarse posteriormente en o cerca del sitio de
producción o en un sitio alejado, pueden utilizarse solos o en
combinación con material de pavimentación adicional en los sitios de
carretera, y pueden transportarse a una planta de mezcla en
caliente en la que el azufre plastificado o la composición de
aglutinante de pavimentación rico en azufre final de esta invención
se mezcla con materiales de pavimentación adicionales para la
fabricación de pavimentos de asfalto y materiales de tratamiento de
superficies. Entre los pavimentos de asfalto, el hormigón asfáltico
es una mezcla en caliente de alta calidad, meticulosamente
controlada de cemento asfáltico y árido bien clasificado, de alta
calidad que está completamente compactada en una masa densa
uniforme.
Las realizaciones del azufre plastificado o la
composición de aglutinante de pavimentación rico en azufre final
según la presente invención tienen cada una una vida útil de
almacenamiento muy larga en los sitios de almacenamiento debido a la
naturaleza sólida de estas realizaciones y a la falta de un sistema
de control de la temperatura. Además, las realizaciones de la
composición de aglutinante de pavimentación rico en azufre final
constituyen una elección conveniente del aglutinante que va a
utilizarse en sitios alejados debido a que el transporte del
asfalto líquido hasta sitios alejados generalmente es caro y
difícil. Las realizaciones del azufre plastificado o la composición
de aglutinante de pavimentación rico en azufre final según la
presente invención pueden transportarse convencionalmente mediante
ferrocarril, camiones, barcos o por el aire a lo largo de grandes
distancias, tales como mediante transportes transatlánticos y
transcontinentales. Las realizaciones del azufre plastificado o la
composición de aglutinante de pavimentación rico en azufre final
según la presente invención proporcionan un transporte más seguro de
estos materiales debido a su naturaleza sólida, eliminando así el
riesgo de vertidos en el transporte del asfalto caliente.
El uso del azufre plastificado para modificar el
asfalto en la planta de mezcla en caliente en la preparación de las
realizaciones de aglutinante de pavimentación según la presente
invención reduce la necesidad de pruebas de estabilidad durante el
procedimiento de diseño de mezcla en caliente debido a que el
aglutinante de pavimentación producido mediante la mezcla del
azufre plastificado y el asfalto crea una mezcla con estabilidades
que son superiores a las del asfalto modificado con azufre
convencional. Además, debido a la compatibilidad continua de los
constituyentes introducidos mediante el aglutinante de pavimentación
y los otros elementos en la mezcla caliente, las estabilidades
continúan aumentando a lo largo del tiempo sin perder las
propiedades a temperatura caliente y fría. Sin embargo, la
estabilidad de la mezcla en caliente no es una característica de
diseño que pueda medirse convenientemente. Como resultado, la mezcla
en caliente normalmente está diseñada para obtener huecos y
capacidad de trabajo, usando diseños convencionales, tales como
Marshall, Hveem y Superpave, como punto de partida.
Hasta la fecha se han preparado numerosas
composiciones de azufre plastificado, se han mezclado después con
diversos tipos de asfalto y se han sometido a prueba para
desarrollar y para ofrecer las realizaciones a modo de ejemplo de la
presente invención. A continuación se muestran ejemplos específicos
de composiciones de azufre plastificado y pruebas de mezclas de
composiciones de azufre plastificado más asfalto (y en algunos casos
más material constituyente fino) que después se mezclan con material
de árido para formar cemento asfáltico y otros materiales de
pavimentación. Adicionalmente, se han incluido varios ejemplos
hipotéticos o "proféticos" basados en composiciones de
aglutinante de pavimentación reales que se han diseñado o que se
esperaría, basándose en la experiencia, que posean las propiedades
descritas a continuación en el presente documento. Los ejemplos
reales están redactados en tiempo pasado, mientras que los ejemplos
hipotéticos están redactados en tiempo presente con el fin de
distinguir entre los dos.
Se calentó y se licuó azufre a una temperatura
de 140ºC (aproximadamente 284ºF). Se trató el azufre licuado con
acetato de amilo al 0,25% y carbono al 0,5% y en el plazo de
aproximadamente cinco minutos la composición se volvió de un color
gris oscuro brillante, lo que indicó la finalización de la reacción
de plastificación del azufre. Este azufre plastificado se moldeó
entonces en pizarra de aproximadamente 0,63 cm (aproximadamente
0,25 in) de espesor. Tras enfriar, se rompió la pizarra en trozos no
superiores a las formas que tendrían su longitud y su anchura
aproximadamente igual a su espesor. Se mezclaron el cemento
asfáltico AC-20, el árido y el azufre plastificado
con la composición global del cemento asfáltico que contenía
aproximadamente un 2,7% de cemento asfáltico AC-20,
un 3,0% de azufre plastificado y un 94,3% de árido, y se encontró
que la mezcla tenía una estabilidad superior a 5400 libras y un
flujo de 12 a 50 soplados.
Se preparó azufre plastificado tal como se
describe en el ejemplo 1. Se mezclaron el asfalto
AC-20, el árido y el azufre plastificado con la
composición global del cemento asfáltico que contenía
aproximadamente un 2,0% de asfalto AC-20, un 2,0%
de azufre plastificado y un 96% de árido, y se encontró que la
mezcla tenía una estabilidad superior a 5800 libras y un flujo de
12 a 50 soplados.
Se preparó azufre plastificado tal como se
describe en el ejemplo 1. Se mezclaron el asfalto
AC-10, el árido y el azufre plastificado con la
composición global del cemento asfáltico que contenía
aproximadamente un 3,0% de asfalto AC-10, un 1,5%
de azufre plastificado y un 95,5% de árido.
Se preparó azufre plastificado tal como se
describe en el ejemplo 1. Posteriormente, se mezclaron entre sí un
70% de azufre plastificado, un 15% de polvo de sílice de tipo F y un
15% cemento asfáltico AC-10 cemento asfáltico
durante aproximadamente tres minutos a aproximadamente 140ºC
(aproximadamente 284ºF) y después se moldeó en pizarra de
aproximadamente 0,63 cm (aproximadamente 0,25 in) de espesor. Tras
enfriar, se rompió la pizarra en trozos no superiores a las formas
que tendrían su longitud y su anchura aproximadamente igual a su
espesor. Este aglutinante de pavimentación rico en azufre se mezcla
con árido mineral clasificado en cantidades relativas de
aproximadamente un 5% de aglutinante de pavimentación rico en azufre
y un 95% de árido, y se encontró que la mezcla tenía una
estabilidad de aproximadamente 5000 libras y un flujo de
aproximadamente 8 a 2 soplados.
Se preparó un aglutinante de pavimentación rico
en azufre tal como se describe en el ejemplo 4. Este aglutinante de
pavimentación rico en azufre se mezcla con el árido mineral
clasificado en cantidades relativas de aproximadamente un 10% de
aglutinante de pavimentación rico en azufre y un 90% de árido, y se
encontró que la mezcla tenía una estabilidad de aproximadamente
10000 libras y un flujo de aproximadamente 8 a 2 soplados.
Se preparó azufre plastificado mediante la
adición de un 0,25% de carbono y un 0,1% de acetato de amilo a
azufre licuado a 140ºC (aproximadamente 284ºF). En el plazo de menos
de tres minutos, la composición se volvió de un color gris
brillante, lo que indicó la finalización de la reacción de
plastificación del azufre.
Se prepara azufre plastificado mediante la
adición de un 1,5% de carbono y un 1,0% de acetato de amilo a
azufre licuado a 140ºC (aproximadamente 284ºF). En el plazo de menos
de tres minutos, la composición se vuelve de un color gris oscuro,
lo que indica la finalización de la reacción de plastificación del
azufre.
Se preparó una composición de aglutinante de
pavimentación rico en azufre tal como se describe en el ejemplo 4,
con un 70% de azufre plastificado, un 15% de ceniza volante y un 15%
de asfalto AC-10.
Se prepara azufre plastificado mediante la
adición de carbono al 1,5% a azufre licuado a 140ºC
(aproximadamente 284ºF). En el plazo de menos de tres minutos, la
composición se vuelve de un color gris oscuro, lo que indica la
finalización de la reacción de plastificación del azufre.
Este ejemplo describe un conjunto de
formulaciones que se refieren a una variedad de tipos de cemento
asfáltico. Se preparan composiciones tales como las descritas en los
ejemplos anteriores, en las que el constituyente de asfalto es
asfalto AC-10 o AC-20, con al menos
uno de los asfaltos clasificados como AC-1,75,
AC-2,5, AC-5, AC-30,
AC-40, AC-80 y
AC-120 que sustituyen a los asfaltos
AC-10 y AC-20 a las concentraciones
descritas en los ejemplos anteriores.
La presente invención puede realizarse en otras
formas específicas sin apartarse de su espíritu o características
esenciales. Las realizaciones descritas deben considerarse en todos
los sentidos como ilustrativas y no limitativas. El alcance de la
invención está indicado, por tanto, por las reivindicaciones
adjuntas en lugar de por la descripción anterior. Todos los cambios
que entren dentro del significado y el intervalo de equivalencia de
las reivindicaciones deben aceptarse dentro de su alcance.
Claims (19)
-
\global\parskip0.930000\baselineskip
1. Producto de azufre plastificado obtenido mezclando azufre líquido y carbono, en el que al menos una parte de dicho azufre líquido está plastificado. - 2. Producto de azufre plastificado según la reivindicación 1, obtenido mezclando también acetato de amilo con dicho azufre líquido y carbono.
- 3. Producto de azufre plastificado según la reivindicación 2, en el que dicho carbono se añade a una concentración en porcentaje en peso superior al 0,25%.
- 4. Producto de azufre plastificado según la reivindicación 2, en el que dicho carbono se añade a una concentración en porcentaje en peso de entre el 0,25% y el 1,0%.
- 5. Producto de azufre plastificado según la reivindicación 2, en el que dicho carbono se añade a una concentración en porcentaje en peso de entre el 0,4% y el 0,8%.
- 6. Producto de azufre plastificado según la reivindicación 2, en el que dicho acetato de amilo se añade a una concentración en porcentaje en peso superior al 0,8%.
- 7. Producto de azufre plastificado según la reivindicación 2, en el que dicho acetato de amilo se añade a una concentración en porcentaje en peso de entre el 0,1% y el 1,5%.
- 8. Producto de azufre plastificado según la reivindicación 2, en el que dicho acetato de amilo se añade a una concentración en porcentaje en peso de entre el 0,2% y el 0,4%.
- 9. Procedimiento para plastificar azufre, en el que el azufre líquido se mezcla con carbono y se permite que dicho azufre polimerice.
- 10. Procedimiento para plastificar azufre según la reivindicación 9, en el que dicho azufre se mantiene a una temperatura de entre 120ºC y 150ºC.
- 11. Procedimiento para plastificar azufre según la reivindicación 9, en el que dicho procedimiento comprende además enfriar dicho azufre plastificado en partículas sólidas.
- 12. Procedimiento para plastificar azufre según la reivindicación 11, en el que dichas partículas sólidas no muestran aglomeración a temperaturas inferiores a 79ºC (175ºF).
- 13. Aglutinante de pavimentación rico en azufre obtenido mezclando las sustancias que comprenden
- (a)
- material a base de hidrocarburo;
- (b)
- un constituyente mineral fino; y
- (c)
- un producto de azufre plastificado según la reivindicación 1.
- 14. Aglutinante de pavimentación rico en azufre según la reivindicación 13, en el que dicho azufre plastificado se incorpora en la mezcla en un porcentaje en peso de al menos el 60%.
- 15. Aglutinante de pavimentación rico en azufre según la reivindicación 13, en el que dicho constituyente mineral fino comprende al menos uno de los materiales del grupo que consiste en ceniza volante, material de sílice y mezclas de los mismos.
- 16. Aglutinante de pavimentación rico en azufre según la reivindicación 13, en el que dicho azufre plastificado se incorpora en la mezcla en un porcentaje en peso de aproximadamente el 70%, dicho material a base de hidrocarburo se incorpora en la mezcla en un porcentaje en peso de aproximadamente el 15% y dicho constituyente mineral fino se incorpora en la mezcla en un porcentaje en peso de aproximadamente el 15%.
- 17. Aglutinante de pavimentación rico en azufre según la reivindicación 13, en el que dicho aglutinante se forma en partículas sólidas.
- 18. Aglutinante de pavimentación rico en azufre según la reivindicación 17, en el que dichas partículas sólidas no muestran aglomeración a temperaturas inferiores a 79ºC (175ºF).
- 19. Producto de pavimentación obtenido mezclando sustancias que comprenden:
- (a)
- un producto de azufre plastificado según la reivindicación 1; y
- (b)
- material a base de hidrocarburo.
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