ES2587747T3 - Composición de asfalto para la realización de revestimientos a baja temperatura - Google Patents
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Abstract
Composición de asfalto principalmente constituida de cargas minerales sólidas y de un aglomerante que incluye una base de betún y los aditivos de regulación de propiedades físico-químicas, caracterizado porque estos aditivos de regulación de propiedades físico-químicas incluyen una cera de origen animal y una o varios amidas de etileno diamina, porque el contenido en amidas de etileno diamina está comprendido entre 0,05% y 0,3% en peso, y porque la cera de origen animal está en proporción mayoritaria con respecto a las amidas de etileno diamina.
Description
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DESCRIPCION
Composicion de asfalto para la realizacion de revestimientos a baja temperatura La invencion se refiere a una composicion de asfalto colado.
Los asfaltos colados se realizan principalmente por mezcla de un aglomerante hidrocarbonado de origen fosil y de cargas solidas mineral, generalmente de origen natural.
Las cargas solidas incluyen generalmente agregados finos, que se mezclan con el aglomerante para formar un mastic, y agregados, que se mezclan al mencionado mastic.
Tradicionalmente, los asfaltos estan asf constituidos por 6 a 23% de aglomerante y de 77 al 94% de cargas minerales, entendiendose estos contenidos en peso.
Estos asfaltos tradicionales se cuelan a alta temperatura, es decir, a una temperatura comprendida entre 200°C y 270°C aproximadamente, generalmente entre 210°C y 250°C.
Los asfaltos de este tipo se utilizan en la construccion de carreteras, de acondicionamientos urbanos, en la realizacion de suelos deportivos o industriales, o tambien en la realizacion de estanqueidad de edificios u obras de ingeniena civil.
La elevada temperatura a la cual los asfaltos tradicionales se deben colar presenta numerosos inconvenientes, tales como importantes liberaciones de humos, vinculados a la descomposicion del aglomerante, y de los elevados gastos energeticos para conducir el conjunto de los componentes a la temperatura deseada.
La patente europea 1.845.134 revela un aglomerante hidrocarbonado para la realizacion de revestimientos de carreteras que incluyen un betun, una composicion de cera que incluye una cera y un fluidificante a base de materias grasas de origen natural que han sido sometidos a una funcionalizacion qmmica por una reaccion de oxidacion. El empleo de este aglomerante liberana menos compuestos organicos volatiles.
Para reducir la temperatura de empleo de los asfaltos, se propuso, en particular por el documento FR 2.721.936, anadir al aglomerante una cera de hidrocarburo, en una proporcion que puede alcanzar un 15% en peso del aglomerante.
Esto permite reducir la temperatura de empleo de aproximadamente de 30 a 40°C.
Es deseable reducir aun mas esta temperatura de aplicacion.
El aumento del contenido en cera de hidrocarburo podna eventualmente permitir alcanzar temperaturas aun mas inferiores, pero conduce tambien a una degradacion inaceptable de las propiedades mecanicas del asfalto.
En el documento FR 2.855.523, se propuso anadir, ademas de una cera de hidrocarburo, un segundo aditivo, constituido por una cera de ester de acido graso que tiene un punto de fusion inferior a 85°C. Dicha cera de ester de acido graso puede ser de origen sintetico, vegetal o vegetal fosil.
Estos asfaltos solo dieron una satisfaccion parcial.
Los revestimientos realizados con tales asfaltos estan por ejemplo sujetos a fenomenos de resbalamiento y matificacion (aspecto mate de la superficie del revestimiento) importantes, principalmente debidos a la migracion de las ceras en superficie y al contenido importante en cera (pudiendo alcanzar un 15% en peso del aglomerante).
El objeto de la invencion es mejorar la situacion.
La invencion contempla una composicion de asfalto principalmente constituida de una carga mineral solida y de un aglomerante que incluye una base de betun y aditivos de regulacion de propiedades ffsico-qmmicas, en la cual estos aditivos de regulacion de propiedades ffsico-qmmicas incluyen una cera de origen animal y una o varias amidas de etileno diamina. El contenido en amidas de etileno diamina esta comprendido entre 0,05% y 0,3% en peso. La cera de origen animal esta en proporcion mayoritaria con respecto a las amidas de etileno diamina.
La invencion contempla tambien un procedimiento de fabricacion de una composicion de asfalto que incluye la prevision de una base de betun, la adicion al betun de una parte al menos de las cargas minerales solidas y la adicion de cera animal y una o varias amidas de etileno diamina.
Tal composicion permite un descenso significativo de la temperatura de empleo. Esta composicion esta desprovista de cera de hidrocarburo, la cual no es ni renovable ni biodegradable a causa de su origen sintetico.
Ademas, tal composicion de asfalto permite utilizar una cantidad menos importante de aditivos, los cuales principalmente estan constituidos por cera, que las composiciones de asfaltos clasicas. Se derivan varias ventajas.
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La firma solicitante constato tambien que tal composicion de asfalto presenta fenomenos de resbalamiento y de matificacion muy limitados, en particular con respecto a las composiciones tradicionales.
Ademas, las ceras de origen animal, cuya cera de abeja y cera de Shellac, son a la vez renovables y biodegradables. Resulta una composicion de asfalto muy poco contaminante, en particular en caso de fenomeno de migracion de los aditivos, por ejemplo a causa de la escorrentfa, fenomeno al cual los revestimientos de asfalto son a menudo propensos. Este caracter poco contaminante se refuerza aun mas por las bajas cantidades de aditivos utilizados.
Tal composicion de asfalto permite tambien utilizar, como aditivos, cera de origen animal en proporcion mayoritaria con respecto a las amidas de etileno diamina. Esto refuerza aun mas el caracter no contaminante o poco contaminante de la composicion de asfalto segun la invencion.
Tal composicion permite tambien la utilizacion de aditivos que son coproductos, por ejemplo miel para la cera de abeja y goma laca para la cera de Shellac. Estos coproductos no tienen necesidad de ser sintetizados, a diferencia de los aditivos de los asfaltos conocidos.
La invencion se ilustra a continuacion con ejemplos.
Ejemplo 1
Se realiza una composicion de asfalto con ayuda de una mezcladora o amasadora fija, aqrn accionada a una velocidad de aproximadamente 15 revoluciones por minuto.
Se introducen 71 kilogramos de betun a una temperatura cercana a 160°C. Se utiliza aqrn un betun 35/50 acidificado para asfalto, por ejemplo del tipo comercializado por la Sociedad SHELL bajo la referencia 35/50 ASPHALE T.
Como aditivos, se anaden 2 kg de ceras de Shellac y uno 1 kg de N-N'-etileno-bis-estearamida, o EBS, a temperatura ambiente.
Se anade a continuacion el conjunto de las cargas minerales solidas a una temperatura cercana a 160°C. Estas cargas minerales solidas estan constituidas aqrn por 340 kg de agregados finos, o filler (polvo de relleno), de 276 kg de arena, y de 350 kg de gravillas.
Se utilizan aqrn agregados finos calcareos, por ejemplo, tales como los comercializados por la Sociedad OMYA bajo la referencia Etanchecarr P2, una arena de no de granulometna 0/4, de tipo silico-calcareo, y las gravillas de granulometna 4/6, detipo de silico-calcareo.
La arena y las gravillas son por ejemplo del tipo procedente de la cantera NIEVROZ de la Sociedad G.R.A.
El conjunto se somete a una fase de amasado, de una duracion de 30 minutos aproximadamente.
Despues de una fase de amasado suplementaria, durante la cual la temperatura de la mezcladora se lleva a 180°C, la composicion de asfalto esta lista para su aplicacion. Esta fase de amasado suplementaria dura alrededor de 30 minutos.
A la salida de la mezcladora, la temperatura de la composicion de asfalto esta comprendida entre 170°C y 180°C. La temperatura de aplicacion de esta composicion de asfalto esta comprendida entre 140°C y 180°C.
Se constato que esta composicion posee un comportamiento de aplicacion proxima a la composicion de asfalto de referencia en caliente, es decir, de la misma composicion fabricada a 230°C.
Se observaron tambien una manejabilidad, una capacidad de auto-reparacion, asf como una capacidad de recubrimiento de las juntas sensiblemente superiores a la composicion de asfalto de referencia en caliente.
La composicion segun la invencion presenta una temperatura lfmite de trabajo inferior a 140°C mientras que la misma composicion en caliente no se puede aplicar de manera satisfactoria a una temperatura inferior a 210°C.
El brillo y la homogeneidad de la composicion de asfalto segun la invencion son identicos a la formula de referencia fabricada a 230°C.
El revestimiento obtenido a partir de esta composicion de asfalto presenta un estado de superficie, es decir, una rugosidad, totalmente satisfactoria. Las gravillas se distribuyen de manera homogenea en la superficie de este revestimiento.
Para esta composicion, se midieron indentaciones de 18 decimas de milfmetro despues de 1 hora de amasado, y de 19 decimas de milfmetro despues de 2 horas de amasado.
Los ensayos de indentacion se realizaron de acuerdo con la norma francesa NF EN 12 687-21 (ensayos B: 40°C y 525 Newton). Antes del ensayo, la muestra se calienta durante 2 horas a 180°C, luego homogeneidad antes del
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colado.
Esta misma indentacion, medida en laboratorio, es de 24 decimas de miKmetro para la referencia en caliente (230°C).
Se midio una manejabilidad de 88 Newton a 163°C. La composicion de asfalto tradicional empleada a alta temperatura presenta en general una manejabilidad de 75 Newton a 205°C. Estas manejabilidades se pueden considerar como comparables habida cuenta de la incertidumbre de la medida.
La manejabilidad se midio por medio de un manejabilimetro denominado “Nynas”.
Ejemplo 2
Se realiza una composicion de asfalto, por ejemplo para un revestimiento de acera (asfalto AT 0/6).
Esta composicion se obtiene a partir de agregados de granulosidad comprendida entre 0 y 6 mdmetros. Estos agregados se mezclan con un mastic que incluye 7,8% de betun y cera de origen animal y EBS como aditivos de regulacion. El contenido en cera esta comprendido entre 0,05% y 0,2%. El contenido en EBS esta comprendido entre 0,1% y 0,2%. El contenido total en aditivos es cercano a 0,3%. Se utiliza aqrn cera de abeja.
El betun utilizado es del tipo 35/50 acidificado para asfalto, tal como se comercializa por ejemplo por la sociedad NYNAS ANVERS.
Los contenidos citados mas arriba son contenidos en peso y se refieren a la composicion de asfalto en su conjunto. Las temperaturas de fabricacion y de empleo estan comprendidas entre 150°C y 180°C.
La indentacion medida es cercana a 54 decimas de milfmetro, cuando la composicion ha sido fabricada a 180°C, con los aditivos. Cuando la misma composicion se cuela en caliente, por ejemplo a 210°C, presenta una indentacion de 59 decimas de milfmetro.
Ejemplo 3
Se realiza una composicion de asfalto, por ejemplo para un revestimiento de calzada (asfalto CA 0/6).
Esta composicion es identica a la composicion del ejemplo 2 a diferencia de un contenido en betun del 7,4%.
La indentacion de esta composicion, fabricada a 180°C, se midio a 24 decimos de milfmetro. Una composicion similar fabricada a 210°C presenta una indentacion medida de 39 decimos de milfmetro.
La adicion de los aditivos se realiza despues de haber efectuado la mezcla del betun y las cargas solidas minerales.
La adicion de cera de origen animal, tal como la cera de abeja o de Shellac, permite reducir las temperaturas de fabricacion y de aplicacion de la composicion asfaltica segun la invencion.
La composicion segun la invencion se puede aplicar a una temperatura comprendida entre 150°C y 170°C, mientras que las composiciones clasicas se aplican a temperaturas superiores a 210°C.
El descenso de las temperaturas de fabricacion y de aplicacion permite un ahorro de energfa importante, en particular por disminucion de la energfa necesaria para el calentamiento de los componentes, despues de su mantenimiento en temperatura, en particular en veldculos de transporte.
Este descenso de temperatura implica tambien una reduccion ventajosa de las emisiones de humos.
Las condiciones de trabajo de los operadores se encuentran tambien mejoradas. Las molestias sufridas por los residentes se disminuyen tambien: disminuciones de los humos, de los olores y puesta en servicio mas rapida de las zonas tratadas.
El descenso permite finalmente un recubrimiento por medio de puestos de recubrimiento espedficos para revestimientos bituminosos en caliente, puesto que estos trabajan generalmente en una temperatura comprendida entre 150 y 190°C.
Las caractensticas siguientes se dan a tttulo orientativo para el N-N'-etileno bis-estearamida:
Punto de fusion entre 140 y 150°C Peso molecular entre 560 y 600 g/mol
Las caractensticas siguientes se dan a tttulo indicativo para la cera de goma laca (o de Shellac):
Punto de fusion entre 75 y 86°C
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Las caractensticas siguientes se dan a tttulo indicativo para la cera de abeja:
Punto de fusion alrededor de 65°C
Gracias a los contenidos en aditivos, en particular en cera, muy bajos, en particular, comparado con los contenidos correspondiente a los asfaltos conocidos, los fenomenos de matificacion y de resbalamiento son reducidos, e incluso practicamente inexistentes.
La invencion no se limita a los modos de realizacion descrito mas arriba, como ejemplos solamente, sino engloba todas las variantes que podra prever el experto en la tecnica.
En particular:
- Se describio el empleo de N-N'-etileno bis-estearamida como aditivo. Tal empleo es preferencial a causa de la calidad de los resultados obtenidos. Sin embargo, el empleo, en sustitucion o en complemento, de una o varias moleculas de la clase de las amidas de etileno diamina no se excluye en la medida en que se obtienen algunos resultados de buena calidad con estas moleculas.
- En el ejemplo 1, el conjunto de las cargas minerales solidas se anadio de manera simultanea a la composicion. En algunos casos, una parte solamente de las cargas minerales solidas, por ejemplo un tercio en peso, se puede introducir antes de los aditivos de regulacion, mientras que la parte restante de estas cargas se puede anadir posteriormente, por ejemplo inmediatamente despues de la introduccion de dichos aditivos.
- Cuando se utiliza una amasadora fija para la fabricacion de la composicion de asfalto segun la invencion, esta fabricacion incluye generalmente la introduccion del betun, seguida de la introduccion de las cargas minerales solidas, en un orden eventualmente variable segun la instalacion industrial que incluye esta amasadora fija, y se acabara por una fase de amasado de varias horas.
- Cuando se emplea una mezcladora rapida, por ejemplo del tipo utilizado para la realizacion de revestimientos bituminosos, el conjunto de los componentes se puede introducir de manera practicamente simultanea. La fase de amasado se puede reducir a algunos segundos.
- Cualquiera que sea la herramienta utilizada, la composicion de asfalto se puede introducir a continuacion en un camion mezclador o un camion hormigonera, en el cual el amasamiento de la composicion se va continuar y a acabar durante el transporte hacia el lugar de aplicacion. Tal fase de amasamiento es especialmente importante cuando se utilizo una mezcladora rapida, debido a la muy corta duracion de la fase de amasado que se desarrolla.
- Los aditivos de la composicion segun la invencion se pueden introducir en curso de fabricacion, en el betun. Esto es preferencial cuando se utiliza una mezcladora fija.
- Todo o parte de los aditivos se pueden tambien anadir al final de la fabricacion, por ejemplo en la cuba del camion hormigonera.
- Se prefieren actualmente las composiciones de asfalto que incluyen un contenido global en aditivos cercano a 0,3% en peso. Sin embargo, no se excluye, en particular, para aplicaciones particulares, realizar composiciones con contenido en aditivos que alcanzan 0,5%, y hasta 1% en peso.
- Solo se presento una cera de origen animal y el EBS como aditivos. Eso corresponde a una realizacion actualmente preferida de la invencion. En algunos casos, muy particular, no se excluye anadir uno o varios aditivos, para adaptar mas concretamente la composicion de asfalto a las condiciones de aplicacion.
Claims (14)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. - Composicion de asfalto principalmente constituida de cargas minerales solidas y de un aglomerante que incluye una base de betun y los aditivos de regulacion de propiedades ffsico-qmmicas, caracterizado porque estos aditivos de regulacion de propiedades ffsico-qmmicas incluyen una cera de origen animal y una o varios amidas de etileno diamina, porque el contenido en amidas de etileno diamina esta comprendido entre 0,05% y 0,3% en peso, y porque la cera de origen animal esta en proporcion mayoritaria con respecto a las amidas de etileno diamina.
- 2. - Composicion segun la reivindicacion 1, en la cual el contenido en aditivos es inferior al 1% en peso.
- 3. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en la cual el contenido en cera de origen animal esta comprendido entre 0,05% y 0,2% en peso.
- 4. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el contenido en betun esta comprendido entre 6% y 23% en peso.
- 5. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la cera de origen animal incluye principalmente cera de abeja.
- 6. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 4, en la cual la cera de origen animal incluye principalmente cera de goma laca o de Shellac.
- 7. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual los aditivos de regulacion de propiedades ffsico-qmmicas incluyen exclusivamente una cera de origen animal y una o varias amidas de etileno diamina.
- 8. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual las cargas minerales solidas incluyen un elemento al menos entre el grupo formado por agregados finos, por arena de no y por gravillas.
- 9. - Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual las amidas de etileno diamina incluyen N-N'-etileno bis-estearamida.
- 10. - Procedimiento de fabricacion de una composicion de asfalto segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo las siguientes etapas:a) prever una base de betun,b) anadir cargas minerales solidas, yc) anadir cera animal y una o varias amidas de etileno diamina.
- 11. - Procedimiento segun la reivindicacion 10, en el cual la etapa c) se realiza despues de la etapa a) y antes de la etapa b).
- 12. - Procedimiento segun la reivindicacion 10, en el cual la etapa c) se realiza despues de las etapas a) y b).
- 13. - Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la composicion de asfalto se aplica a una temperatura inferior a 200°C.
- 14. - Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque la composicion de asfalto se somete a una fase de amasado suplementaria antes de su empleo.
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