BRPI0816667B1 - Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, método para fabricar uma superfície de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, e método para formar uma superfície pavimentada de asfalto de mistura aquecida - Google Patents
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Abstract
composições aglutinantes de asfalto de mistura aquecida contendo aditivos lubrificantes uma composição aglutinante de asfalto de mistura aquecida funcionalmente seca modificada com aditivos lubrificantes que podem ser misturados com o agregado e compactados em temperaturas substancialmente abaixo das composições aglutinantes de asfalto que não contêm os aditivos lubrificantes descritos.
Description
[001] O Pedido Internacional WO 2007/032915, e o Pedido U.S. Publicado 2007/0191514, ambos incorporados aqui por referência, registram uma composição aglutinante de asfalto de mistura aquecida e processo que injeta uma solução lubrificante, espumante em uma corrente de cimento de asfalto antes da incorporação do cimento de asfalto mais a solução lubrificante, espumante com agregados em temperaturas reduzidas para produzir uma mistura de pavimento de asfalto de mistura aquecida.
[002] A presente invenção provê composições aglutinantes de asfalto de mistura aquecida, composições aglutinantes de asfalto modificadas por polímero ou composições aglutinantes de asfalto modificadas por ácido / polímero funcionalmente secas que foram modificadas com um aditivo lubrificante tal como lubrificantes tensoativos não-aquosos, lubrificantes não-tensoativos ou combinações dos mesmos. O termo "funcionalmente seco", utilizado aqui em conexão com as composições, agregados ou misturas é utilizado para descrever composições, agregados ou misturas contendo reduzido teor de água, particularmente aqueles no regime de “mistura aquecida”, como adicionalmente descrito aqui. Os lubrificantes tensoativos não-aquosos, não-tensoativos ou ácidos, tais como aditivos de ácido polifosfórico, provêem composições aglutinantes de asfalto que podem ser adequadamente misturadas com o agregado em temperaturas abaixo de 30 a 50° F, ainda mais baixas que 50° F, ou tão baixas quanto como 100° F que um aglutinante ou cimento de asfalto substancialmente similares que não contêm esses aditivos lubrificantes ou combinações dos mesmos. Além disso, essas misturas de asfalto - agregado podem ser compactadas em temperaturas mais baixas de 30 a 50° F, mesmo temperaturas mais baixas que 50° F, ou tão baixas quanto 100° F que uma mistura asfalto - agregado substancialmente similar que não contém um aditivo lubrificante ou combinações dos mesmos. Outro significado para o termo "funcionalmente seco", utilizado aqui é "essencialmente isento de água", como descrito abaixo.
[003] O termo "aditivo lubrificante" inclui materiais descritos abaixo que podem ser adicionados aos aglutinantes de asfalto para proverem composições que possuam uma força normal em temperaturas de mistura aquecida de menos de 2 Newton em uma largura de abertura de 50 mícrons, quando a força normal for medida de acordo com os testes de laboratório para os procedimentos de lubrificação estabelecidos abaixo. Em algumas modalidades, a força normal em temperatura de mistura aquecida é inferior a 1 Newton ou, em outras modalidades pode ser inferior a 0,5 Newton. Temperaturas de mistura aquecida podem variar de acordo com a qualidade do aglutinante de asfalto que for utilizado. Por exemplo, temperaturas de mistura aquecida para um aglutinante de asfalto PG 58-28 contendo um aditivo lubrificante são menores que 130°C. Em outro exemplo, temperaturas de mistura aquecida para um aglutinante de asfalto PG 70-28 contendo um aditivo lubrificante são menores que 150°C.
[004] As composições aglutinantes de asfalto e misturas de agregados que contêm os aditivos lubrificantes descritos no presente pedido podem também incluir aditivos líquidos de adesividade utilizados em misturas convencionais de asfalto - agregado.
[005] Métodos para preparar as presentes composições aglutinantes de asfalto, bem como métodos para utilizar as presentes composições aglutinantes de asfalto misturado com agregado para preparar superfícies pavimentadas também estão descritos neste pedido.
[006] A primeira modalidade da presente invenção é uma composição aglutinante de asfalto de mistura aquecida, funcionalmente seca compreendendo um lubrificante tensoativo. Lubrificantes tensoativos adequados incluem tensoativos neutros, catiônicos e aniônicos. Um tensoativo adequado é um tensoativo de diamina de sebo etoxilado. Em modalidades alternativas da invenção, o lubrificante tensoativo pode ser utilizado em uma quantidade de cerca de 0,1 a 1,0 % em peso da composição aglutinante de asfalto.
[007] Uma segunda modalidade da presente invenção é uma composição aglutinante de asfalto de mistura aquecida e funcionalmente seca, compreendendo uma cera de lubrificante não-tensoativo. Lubrificantes não-tensoativos adequados de superfície incluem ceras, tais como ceras montana, ceras de petróleo ou ceras de amida. Em modalidades alternativas da invenção, a cera lubrificante pode ser utilizada na quantidade de cerca de menos de 2,5 % em peso da composição aglutinante de asfalto. Em outras modalidades alternativas da invenção, a cera pode ser utilizada em uma quantidade de cerca de 0,1 a 0,5 % em peso.
[008] Uma terceira modalidade da presente invenção é uma composição aglutinante de asfalto de mistura aquecida funcionalmente seca compreendendo um lubrificante ácido, tal como, por exemplo, o ácido anidro fosfórico. Os níveis apropriados de lubrificante de ácido fosfórico incluem o ácido polifosfórico (PPA), ácido superfosfórico (SPA), ou outros níveis de ácido fosfórico. Um derivado do ácido fosfórico adequado é o ácido polifosfórico (comercialmente disponível a partir de ICL, St. Louis, MO). Em modalidades alternativas da invenção, o lubrificante derivado do ácido fosfórico pode ser utilizado em uma quantidade de cerca de 0,2 a 1,0 % em peso da composição aglutinante de asfalto.
[009] Cada uma destas e outras modalidades da presente composição aglutinante de asfalto pode ser misturada com o agregado a uma temperatura de cerca 280° F e temperaturas menores (onde esta temperatura de mistura pode ser uma função da qualidade do asfalto PG original ou de partida, viscosidade ou penetração do aglutinante) e a mistura resultante pode ser compactada a uma temperatura de cerca 260° F e temperaturas menores (onde esta temperatura de compactação também pode ser uma função da qualidade de asfalto PG original ou de partida, viscosidade ou penetração do aglutinante). As misturas de asfalto de mistura quente produzidas a partir dos mesmos aglutinantes que não utilizam a presente invenção são bastante esperadas para requererem as respectivas temperaturas de mistura e compactação mais altas de 70 a 100° F que aquelas temperaturas acima referidas.
[010] Outra modalidade da presente invenção é uma composição aglutinante de asfalto modificada por polímero / ácido de mistura aquecida funcionalmente seca compreendendo um lubrificante tensoativo, uma cera lubrificante ou ambos.
[011] Ainda outra modalidade da presente invenção é uma composição aglutinante de asfalto modificada por polímero de mistura aquecida funcionalmente seca compreendendo um lubrificante tensoativo, ou um lubrificante não-tensoativo ou ambos. Esta modalidade provê uma composição aglutinante de asfalto modificada que pode ser misturada com o agregado a uma temperatura que seja pelo menos abaixo de 30 a 50° F, mesmo temperaturas mais baixas que 50° F, ou tão baixas quanto 100° F que a temperatura que é adequada para misturar uma composição aglutinante de asfalto modificada semelhante que não contenha um lubrificante tensoativo, uma cera lubrificante ou um lubrificante ácido ou combinações dos mesmos.
[012] Em outra modalidade, os aditivos lubrificantes descritos no presente pedido permitem utilizar um aglutinante mais forte em uma aplicação de pavimentação, enquanto retém as propriedades físicas desejadas de um aglutinante que seja menos forte.
[013] Em outra modalidade, os aditivos lubrificantes descritos no presente pedido permitem utilizar pavimentação de asfalto reciclado (RAP) ou quantidades elevadas de RAP em uma aplicação de pavimentação, enquanto retém as propriedades físicas desejadas da pavimentação.
[014] O uso de aglutinantes mais fortes pode permitir o uso de níveis mais prontamente disponíveis, ou mais econômicos de um aglutinante de asfalto. Por exemplo, o uso destes aditivos lubrificantes pode permitir substituir um aglutinante de asfalto PG 58-22 para um aglutinante PG 58-28 sem sacrificar as propriedades de quebra de baixa temperatura providas pelo aglutinante PG 58-28 menos forte. Da mesma forma, os aditivos lubrificantes podem permitir utilizar um aglutinante de asfalto PG 64-16 como um substituto para um aglutinante de asfalto PG 64-22.
[015] A presente invenção também inclui a formação de uma superfície pavimentada utilizando nova composição de mistura aquecida aqui descrita. Neste aspecto, uma mistura de pavimentação pode ser feita nas variações de temperatura aqui descritas utilizando a composição descrita. A mistura tipicamente ocorre fora do local de pavimentação (ambos os processos de injeção em linha e misturas pré- combinadas, bem como outros processos de mistura, estão incluídos), e a mistura é então arrastada para o local e fornecida a uma máquina de pavimentação. A mistura da composição aglutinante de asfalto e agregado é então aplicada pela máquina de pavimentação a uma superfície preparada, após a qual é usualmente compactada em rolo através de equipamentos adicionais enquanto ainda a uma temperatura elevada. O agregado compactado e a mistura de asfalto eventualmente endurecem após o resfriamento. Devido à grande massa de material na pavimentação de uma estrada ou unidade de estacionamento comercial, o custo da energia térmica para alcançar a mistura e pavimentação adequadas é reduzido devido à redução na temperatura necessária na mistura para a pavimentação adequada. Isto irá resultar em economias de custos atribuíveis à presente invenção, devido a necessidade reduzida de energia térmica a ser fornecida ou mantida na mistura. Para aglutinantes comuns utilizados na prática da presente invenção, as características de visco - lubricidade do aglutinante e da composição aditiva lubrificante afetam a temperatura necessária para fornecer por todo o revestimento do agregado e aplicação e compactação da mistura de asfalto - agregado de acordo com a presente invenção.
[016] Do mesmo modo, em um aspecto, a presente invenção inclui uma superfície pavimentada formada utilizando a nova composição de mistura aquecida aqui descrita. Tais superfícies pavimentadas compreendem uma mistura compactada de um agregado e uma composição aglutinante de asfalto de mistura aquecida funcionalmente seca, incluindo um aglutinante de asfalto, e um aditivo lubrificante, tal como um lubrificante tensoativo, um aditivo lubrificante não-tensoativo, um lubrificante ácido ou combinações dos mesmos. Em outro aspecto, a presente invenção inclui um método para formar uma superfície pavimentada com a nova composição de mistura aquecida aqui descrita.
[017] O presente processo inventivo inclui a adição de uma substância lubrificante em um aglutinante de asfalto aquecido para dentro de uma faixa de temperatura de mistura aquecida para criar uma composição aglutinante de asfalto lubrificado de mistura aquecida, combinando a composição aglutinante de asfalto lubrificada de mistura aquecida com um agregado adequado; misturando ao revestimento o agregado com a composição aglutinante de asfalto lubrificado para formar um material de pavimentação de mistura aquecida; transferindo o material de pavimentação de mistura aquecida para uma máquina de pavimentação, aplicando o material de pavimentação de mistura aquecida com a máquina de pavimentação em uma temperatura de pavimentação de mistura aquecida para uma superfície preparada; e então compactando o material de pavimentação aplicado para formar uma superfície pavimentada.
[018] A Figura 1 é um gráfico traçando as propriedades medidas de viscosidade e de força normal em relação à velocidade como uma medida de lubricidade de um cimento de asfalto e um cimento de asfalto modificado com um lubrificante tensoativo.
[019] A Figura 2 é um gráfico traçando as propriedades medidas de viscosidade e de força normal em relação à velocidade como uma medida de lubricidade de um cimento de asfalto e dois cimentos de asfalto modificados com uma cera lubrificante.
[020] A Figura 3 é um gráfico traçando as propriedades medidas de viscosidade e de força normal em relação à velocidade como uma medida de lubricidade de um cimento de asfalto em três diferentes temperaturas.
[021] A Figura 4 é um gráfico traçando as propriedades medidas de viscosidade e de força normal em relação à velocidade como uma medida de lubricidade de um cimento de asfalto, um cimento de asfalto modificado por ácido - polímero relacionado adicionalmente modificado com ácido polifosfórico, um cimento de asfalto modificado por ácido - polímero relacionado adicionalmente modificado com um aditivo líquido de adesividade e um cimento de asfalto modificado por ácido - polímero adicionalmente modificado com lubrificante tensoativo.
[022] Foi descoberto que as misturas aquecidas produzidas em campo utilizando uma solução lubrificante, espumante podem ser adequadamente compactadas em temperaturas de aproximadamente 30 a 50° F ou temperaturas de compactação de asfalto de mistura quente típica mais abaixo dias após a produção em campo. Os testes de amostras de mistura tomadas na pavimentação têm mostrado que essa mistura contém aproximadamente 0,5 % em peso, ou menos, a água que é uma quantidade de água bem abaixo da quantidade de água normalmente utilizada na produção convencional de mistura aquecida. O único componente da solução lubrificante, espumante restante com a mistura de asfalto é uma concentração eficaz do tensoativo que provê o efeito lubrificante. Esta observação indica que a incorporação de água em conjunto com uma espuma para a produção de mistura aquecida não é um componente essencial em todas as instâncias, embora a água possa ser utilizada em um sistema para entrega do aditivo lubrificante para o aglutinante ou cimento de asfalto. A presente invenção, assim conta, em parte, com a determinação de que as propriedades lubrificantes dos aditivos adicionados a um aglutinante ou cimento de asfalto sejam um componente importante das atuais misturas de asfalto de mistura aquecida e que não seja necessária ou imprescindível a utilização de aglutinantes de asfalto espumados ou aglutinantes de asfalto emulsionados que são utilizados nas composições aglutinantes de asfalto de mistura aquecida, misturas e processos de pavimentação.
[023] Conforme utilizado no presente pedido, cada um dos termos "funcionalmente seco" ou "essencialmente isento de água" significa ou destina-se a referir-se a uma composição aglutinante de asfalto que contém menos água ou umidade do que é rotineiramente utilizado em misturas aquecidas convencionais ou conhecidas. Este termo não significa e não se destina a referir-se a uma composição de mistura aquecida que seja completamente livre de água, umidade ou água adicionada. Por exemplo, agregado que será misturado com as presentes composições aglutinantes de asfalto também irá conter quantidades variadas de água e que a água pode afetar o processo de revestimento de agregados. Em modalidades da presente invenção é aceitável que haja alguma umidade contida no agregado, porque um agregado completamente seco, não é prático ou não ser desejável. As quantidades de água ou umidade no agregado irão variar por qualquer número de razões, incluindo, mas não limitados à região geográfica específica em que o agregado seja esmagado ou armazenado, às condições meteorológicas locais, à temperatura do local ou às facilidades de armazenamento específicas. Devido a esta variação no teor de água do agregado, pode haver ajustes feitos para o teor de água atual das composições aglutinantes de asfalto desta invenção antes de o agregado ser revestido com a mistura de asfalto a fim de alcançar o revestimento aceitável do agregado. Se o agregado for muito úmido ou muito seco, o teor de água do agregado pode ser ajustado ou alterado. Alternativamente, ou adicionalmente, o teor de água ou umidade da composição aglutinante de asfalto pode ser ajustado ou alterado de forma a otimizar ou garantir o revestimento adequado do agregado durante a mistura. As misturas aquecidas da presente invenção irão incluir geralmente cerca de 2 a 9% em peso da composição aglutinante de asfalto e cerca de 91 a 98 % em peso de agregado. Em outras modalidades, as misturas aquecidas irão incluir cerca de 3 a 8 % em peso da composição aglutinante de asfalto e cerca de 92 a 97 % em peso de agregado. A quantidade de composição aglutinante de asfalto necessária irá depender do tipo de mistura, camada na estrutura do pavimento, tamanho do agregado, considerações de tráfego, ou outros fatores.
[024] O teor de umidade da composição aglutinante de asfalto pode ser alterado em um número maneiras, tais como injetar ou pulverizar água para as composições aglutinantes de asfalto. Mesmo que as composições aglutinantes de asfalto possam ter o teor de água ou de umidade ajustado ou alterado, essas composições são consideradas serem funcionalmente secas, quando o teor de água total for menor ou substancialmente inferior às outras composições e misturas aglutinantes conhecidas ou convencionais de asfalto de mistura aquecida.
[025] Além disso, diferentes níveis de asfalto terão diferentes propriedades e condições de mistura. Os ajustes ou alterações das concentrações de água ou umidade que levam em conta os diferentes níveis de asfalto podem prover as composições aglutinantes de asfalto funcionalmente secas (ou essencialmente isentas de água). Quando as variações nos teores de água de diferentes agregados e diferentes qualidades de asfalto são contabilizadas, as misturas de asfalto - agregado ou as misturas da presente invenção terão tipicamente um teor de água de menos que cerca de 5 % em peso. Em muitos casos, o teor de água é menos que cerca de 4 % em peso, menos que cerca de 3 % em peso, menos que cerca de 2 % em peso ou menos que cerca de 1% em peso. Em certas modalidades desta invenção, as composições aglutinantes de asfalto compreendem menos que cerca de 0,5 % em peso de água. Entende-se, no entanto, que os teores de água foram desta faixa podem estar ainda dentro do escopo das presentes reivindicações e modalidades da invenção, uma vez que as composições reivindicadas contêm os aditivos lubrificantes, incluindo os tensoativos não-aquosos, lubrificantes ácidos e não-tensoativos, descritos neste pedido.
[026] Os tensoativos (em ambas as formas aquosas ou não-aquosas) são uma classe de aditivos lubrificantes que podem, quando incorporados em um aglutinante ou cimento de asfalto em níveis tão baixos quanto 0,1 % em peso, prevêem lubrificação suficiente do cimento de asfalto de modo que os agregados podem estar adequadamente revestidos em temperaturas mais baixas que 30 a 50° F, ainda mais baixas que 50° F, ou tão baixas quanto 100° F que as temperaturas normalmente necessitaram para produzir uma mistura betuminosa sem um aditivo lubrificante adicionado. O aditivo lubrificante, então, permite a compactação dessas misturas inferiores a 30 a 50° F, ainda mais baixas que 50° F, ou tão baixas quanto 100° F que a temperatura, normalmente necessária para a compactação de outra maneira similar às misturas betuminosas.
[027] Os tensoativos não-aquosos como aditivos foram incorporados no cimento de asfalto de mistura quente para proverem melhor resistência à umidade, no entanto, o seu valor e função como um aditivo lubrificante em asfalto de mistura aquecida e especificamente como uma composição de mistura aquecida livre de água ou funcionalmente seca não foram reconhecidos por aqueles versados na técnica antes da descrição dos elementos e exemplos da presente invenção. Os lubrificantes tensoativos como aditivos incluem os compostos que ocorrem naturalmente e compostos químicos mais comumente sintetizados a partir de três categorias de tensoativos: detergentes, agentes umectantes e emulsificantes. Os aditivos tensoativos podem ser especificamente agrupados em quatro classificações: i) agentes de superfície aniônica para incluir, mas não se limitando a, ácidos graxos (ácidos graxos saturados e insaturados), piche de ácidos graxos (piche de ácido esteárico), derivados de ácidos graxos (ésteres de ácidos graxos e sulfonatos de ácido graxo), e organofosfatos (fosfatos de alquila), ii) agentes de superfície catiônica para incluir, mas não se limitando a, alquil aminas, sais de amônio quaternário de alquila, sais de amônio quaternários heterocíclicos, aminas de amido, e derivados de fósforo ou de enxofre não-nitrogenados iii) agentes de superfície anfolítica para incluir, mas não se limitando a, aminoácidos, derivados de aminoácidos, derivados de betaína (alquilbetaínas e alquilaminobetaínas), imidazolinas e derivados de imidazolina, e iv) agentes de superfície não-iônica para incluir, mas não limitados a, ácidos graxos com ligações de éster (SPANS e TWEENS), tensoativos com ligações de éter (alquilfenolpolioxietilenos e alcoóis polioxietilenados), tensoativos com ligações de amida (alcanolamidas, mono e dietanolamidas e seus derivados), copolímeros de óxido de alquilenado e mercaptanos polioxietilenados.
[028] Lubrificantes não-tensoativos com base na química de cera foram incorporados em um aglutinante ou cimento de asfalto para produzir mistura aquecida com base no conceito de que estes aditivos de cera reduzem a viscosidade da mistura de asfalto de cera em uma extensão suficiente para permitir a produção e depósito da mistura de asfalto - agregado em temperaturas reduzidas, quando incorporados em um aglutinante ou cimento de asfalto em níveis tão baixos quanto 0,1 % em peso, fornecem a lubrificação suficiente do cimento de asfalto para que os agregados possam ser adequadamente revestidos em temperaturas mais baixas que 30 a 50° F, ainda mais baixas que 50° F, ou tão baixas quanto 100° F que à temperatura normalmente necessária para produzir uma mistura betuminosa sem um aditivo lubrificante adicionado. O aditivo lubrificante então permite a compactação dessas misturas a temperaturas mais baixas que 30 a 50° F, ainda mais baixas que 50° F, ou tão baixas quanto 100° F que à temperatura normalmente necessária para a compactação de outro modo similar às misturas betuminosas.
[029] Os dados deste pedido indicam que os aditivos de cera em uma quantidade de menos de cerca de 2,5 % em peso, tal como cera Sasobit ™ (Sasol North America Inc.) e cera montana (Romanta, Amsdorf, Alemanha ou Strohmeyer e Arpe, NJ), quando utilizados para esta aplicação possuem apenas um efeito menor sobre a redução da viscosidade da mistura de asfalto - cera, porém esses aditivos, mesmo em níveis de utilização bem inferiores àqueles geralmente empregados, fornecem um efeito de lubrificação notável e benéfico na combinação de asfalto - cera. Níveis exemplares de utilização podem incluir menos que cerca de 2 % em peso, menos que cerca de 1,5 % em peso, menos que cerca de 1 % em peso, ou menos que cerca de 0,5 % em peso. Lubrificantes não-tensoativos com base na química de cera podem ser selecionados a partir ceras de parafina e de não- parafina. Ceras de parafina incluem, mas não estão limitadas a, ceras derivadas de petróleo e refinadas (cera bruta e cera micro-cristalina refinada) enquanto que as ceras de não-parafina incluem, mas não estão limitadas a, ceras naturais (ceras de animais e vegetais, por exemplo, cera de abelhas e cera carnaúba), ceras naturais modificadas (derivadas do carvão marrom, por exemplo, cera montana e derivadas de óleo mineral), ceras sintéticas parciais (ceras ácidas, ceras de éster, ceras de amido, ceras de álcool e ceras de polietileno oxidado), ou ceras sintéticas totais (ceras Fischer-Tropsch e ceras de polietileno).
[030] Outros lubrificantes não-tensoativos tais como os modificadores de viscosidade (VMS), os modificadores da viscosidade dispersante (DVMS), e os modificadores de viscosidade ou modificadores de viscosidade dispersante contendo aditivos, bem como auxílio no processamento de produção por moldagem e extrusão e moldagem, poliolefínas e enxofre, podem prover características lubrificantes a produtos de petróleo e também podem ser utilizados como um aditivo não-tensoativo para formulações de asfalto de mistura aquecida isentas de água ou funcionalmente secas. Esses aditivos incluem, mas não estão limitados a, VMS e DVMS utilizados em óleos lubrificantes de motores (poliisobutileno, copolímeros de olefina, copolímeros de estireno - butadieno hidrogenados, copolímeros de maleato de estireno, polimetacrilatos, polímeros PMA de enxerto de olefina e polímeros de estrela de poliisopreno hidrogenados) e de produtos contendo VMS e DVMS tais como o fundo residual proveniente de óleos lubrificantes de motor reciclado refinado; auxiliares de processamento utilizados em operações de moldagem e extrusão (polímero reativo de polioctenâmero de alto teor trans), poliolefínas (acetato de vinil etileno (EVA), polímeros e silicones acrílicos); enxofre ou compostos de enxofre (impurezas de enxofre nos combustíveis podem prover as propriedades de lubrificação). Níveis de utilização exemplares podem incluir menos que cerca de 2 % em peso, menos que cerca de 1,5 % em peso, menos que cerca de 1 % em peso, ou menos que cerca de 0,5 % em peso.
[031] Diferentes concentrações de ácido polifosfórico, são outra classe de aditivos que podem, quando incorporada em um cimento de asfalto em níveis tão baixos quanto cerca de 0,2 a 1,0 % em peso, fornecem a lubrificação suficiente do cimento de asfalto para que os agregados possam ser adequadamente revestidos em temperaturas de 30 a 50° F, ou maior diferença, abaixo das temperaturas normalmente necessárias para produzir uma mistura betuminosa sem os aditivos de ácido polifosfórico.
[032] Os dados apresentados nos exemplos indicam que a adição de tensoativo na forma não-aquosa permite a utilização de cimentos de asfalto que foram produzidos utilizando modificadores de ácido. Por exemplo, modificadores de ácido provenientes do tipo de ácido polifosfórico (PPA) ou de ácido superfosfórico (SPA), apesar de outros níveis de ácido fosfórico e outros tipos de ácidos, tais como os ácidos minerais, outros ácidos inorgânicos ou ácidos orgânicos, podem ser utilizados com a presente invenção.
[033] Embora não pretendendo estar vinculado pela teoria, a presente invenção está baseada, em parte, as observações de que os aditivos lubrificantes podem ser utilizados sem água adicionada para prover uma mistura aquecida possuindo as características ou propriedades desejadas de visco - lubricidade. Como utilizado neste pedido, o termo “visco - lubricidade" significa uma característica de um material exibido sob alta velocidade rotacional como a espessura da abertura do material a ser testado se aproxima de zero. Na medida em que a espessura da abertura for reduzida e, como a velocidade de rotação for aumentada, a viscosidade do material começa a diminuir, porém a força normal entre as placas começa a aumentar. Um material que possui boas características de visco - lubricidade irá exibir menos aumento de força normal do que um que possua pouco visco - lubricidade. Dito de outra forma, a capacidade do material que está sendo testado permitir que as placas rodem facilmente em relação ao outro se torna mais importante do que a viscosidade do material que está sendo testado. Um exemplo que ilustra o significado do termo "visco - lubricidade" é a exigência reduzida, observada para temperaturas de compactação e de mistura aquecida dos aglutinantes de asfalto modificados por polímero, comparada aos aglutinantes convencionais de asfalto. Com base exclusivamente em dados de viscosidade, os aglutinantes modificados por polímeros devem exigir que as temperaturas de mistura e de compactação, que sejam de 20 a 50° F mais altas que aquelas que a prática comum encontrou ser adequada. Acredita- se que estes sistemas de polímero poderiam ter propriedades de visco - lubricidade que provejam uma mistura adequada para revestir as partículas de agregados e adicionalmente fornecer compactação da mistura a temperaturas substancialmente abaixo daquelas previstas com base apenas na viscosidade.
[034] Outro exemplo que ilustra o significado do termo visco - lubricidade é a redução na intensidade de tração seca de muitas misturas produzidas utilizando aglutinantes convencionais de asfalto combinados com aditivos líquidos adesivos ou de adesividade. Aqueles versados na técnica de desempenhar testes da relação de intensidade de tração (TSR) para verificar que as misturas betuminosas não serão sensíveis à água, visto que a intensidade de tração seca de misturas utilizando aglutinantes adesivos tratados pode ser visivelmente menor do que a intensidade de tração seca da mesma mistura produzida com o mesmo aglutinante, mas sem adesividade. Esta observação tem sido tipicamente atribuída a uma redução na viscosidade ou rigidez do aglutinante devido à adição do adesivo para o aglutinante. No entanto, pode haver menor redução na viscosidade ou rigidez quando baixos níveis de adesividade são adicionados ao aglutinante. Acredita-se que essa redução de intensidade de tração é um exemplo do adesivo lubrificando a mistura resultante na intensidade de tração seca reduzida observada. Um exemplo típico recente irá servir para fazer o ponto.
[035] O PG 58-28, com e sem um adesivo de poliamina foi utilizado para produzir uma composição de asfalto de mistura quente para o este da relação de resistência à tração de acordo com relação método T-283 de teste AASHTO. Propriedades reológicas do PG 58-28 com e sem o adesivo foram determinadas. Todos os resultados estão apresentados na Tabela 1. Para estas amostras particulares, existe atualmente um leve aumento da rigidez após a adição do adesivo (aumento de 6,3 %) e ainda a intensidade de tração seca da mistura com o adesivo é reduzida em 22,7 % com base nos valores médios dos dois resultados utilizando o PG 58-28 sem adesivo. A intensidade de umidade é reduzida em apenas 8,4 %. Esta redução na intensidade de tração seca, o que não ocorre com todas as misturas e todos os aglutinantes, pode ser observada em algumas misturas e aglutinantes. Com base no presente trabalho de mistura aquecida e testes de lubricidade descritos aqui, as intensidades de tração seca estão sendo reduzidas devido ao efeito lubrificante do aditivo de adesividade. Os espécimes testados para a intensidade de umidade são tipicamente saturados a um nível de 60 a 80 %. A intensidade reduzida de misturas saturadas sem adesivo é tipicamente atribuída ao desligamento do aglutinante do agregado, o que tipicamente pode ser visualmente verificado. Quando um adesivo funciona como desejado existe pouco ou nenhum desligamento visual do aglutinante do agregado, porém a redução comparativa na intensidade de umidade da mistura adesiva tratada está relacionada ao menor valor de intensidade seca devido ao efeito lubrificante do adesivo. Tabela 1
[036] Teste Laboratorial de Lubricidade
[037] Uma vez que não existem testes reológicos prontamente disponíveis identificadas para determinar a lubricidade de cimento de asfalto, o teste a seguir provê testes comparativos de cimento de asfalto em diferentes temperaturas e com diferentes aditivos para determinar a lubricidade. Este teste é descrito como segue. 1. Um reômetro de cisalhamento dinâmico AR2000 utilizando uma câmara de teste de ar quente foi utilizada. 2. Uma xícara cilíndrica rasa medindo aproximadamente 35 mm de diâmetro e aproximadamente 5 mm de altura foi utilizada para conter o líquido que está sendo testado. Esta xícara foi fixada ao pedestal inferior do acessório de ensaio no reômetro. 3. Uma pequena quantidade de cimento de asfalto ou cimento de asfalto mais aditivo lubrificante foi adicionada ao fundo da xícara. Uma placa plana de 25 mm de diâmetro foi utilizada como um acessório de teste superior no reômetro. Este acessório de teste superior é um típico acessório de teste utilizado em testes reológicos de placa - placa com este instrumento. 4. A placa anexada ao acessório de teste superior é colocada em contato com o espécime na xícara e a abertura é reduzida até que uma membrana do material a ser testado seja de 100 ou 50 mm de espessura. 5. O teste utilizado é um teste constante de cisalhamento com velocidade crescente. O espécime é mantido a uma temperatura constante enquanto a placa superior gira em uma direção com um aumento programado na velocidade angular. Como a velocidade de rotação aumenta a resistência entre a placa superior e o fundo da xícara aumenta. Além disso, aumenta a força normal, tentando forçar as placas separarem. Quanto mais característica lubrificante um aditivo possuir menor será o acúmulo de força normal.
[038] Em referência às Figuras, os conjuntos superiores de dados traçados são para viscosidade, enquanto que os conjuntos inferiores de dados traçados são para a força normal.
[039] O cimento de asfalto puro PG 58-28 foi testado como descrito acima a 90°C (194°F) como sendo representativo de uma temperatura de compactação de asfalto de mistura aquecida final baixa, mas não incomum. A espessura do material de 100 μm foi utilizada. A Figura 1 ilustra que, conforme o aumento da velocidade de teste, a viscosidade do material é quase constante e, em seguida, começa a diminuir gradualmente até um ponto ser alcançado onde a viscosidade diminui muito rapidamente. Para o PG 58-28 puro (Diamantes Pretos sólidos) a força normal começa a aumentar a uma velocidade de aproximadamente 50 radianos/s. Como a velocidade de teste aumenta a força normal aumenta para o asfalto puro até que o ponto final do teste ser alcançado. A força normal aumenta para aproximadamente 2,7 Newtons. Vários aditivos diferentes e níveis de uso são comparados nesta unidade. Dois testes diferentes do PG 58-28 com 1,5 % em peso de cera Sasobit™ são mostrados, os círculos abertos e sólidos. Em um teste (o círculo aberto) a força normal atingiu um valor de aproximadamente 1,2 Newtons antes de o teste ter terminado. No outro teste (círculos sólidos) a força normal atingiu cerca de 0,4 Newtons. Dois testes em um nível de utilização de 0,5 % em peso de cera Sasobit™ também são mostrados (quadrados abertos e sólidos). Em ambos os testes, a força normal máxima nunca excedeu 0,4 Newtons. Por último, a E-6, uma diamina de sebo etoxilado (Akzo Nobel Co.), foi adicionada a 0,2 % em peso ao PG 58-28 e testada (diamante aberto). Esta amostra alcançou uma força normal máxima de aproximadamente 0,7 Newtons antes de diminuir. Para todas as misturas, é possível observar que a viscosidade do asfalto puro e do asfalto mais os aditivos serem similares de mistura para mistura para velocidades baixas e médias. As forças normais são também similares, até que a velocidade de teste se torna bastante elevada. Em seguida, as misturas com os aditivos apresentam forças normais menores e em vários casos, os picos de valores então diminuem. Os dados desta unidade suportam a afirmação de que (1) a adição de aditivos de cera tais como cera Sasobit™ não diminui apreciavelmente a viscosidade nas faixas de velocidade baixa à média do cimento de asfalto às temperaturas de compactação de mistura aquecida (independentemente do nível de dosagem) e (2) a adição do aditivo de cera não fornece evidência de lubrificação da mistura comparada ao PG 58-28 puro de controle.
[040] Para uma melhor diferenciação entre o asfalto puro e o asfalto contendo aditivos lubrificantes, a abertura no acessório de teste foi reduzida para 50 μm. A Figura 2 ilustra a comparação de força normal de PG 58-28 puro (círculos abertos), 1,5 % em peso de cera Sasobit™ (quadrados abertos), 1 % de cera montana (quadrados sólidos) e 0,5 % em peso de cera Sasobit™ (círculos sólidos). A força normal para o PG 58-28 puro aumenta para aproximadamente 8 Newtons a 100 radianos / segundo. A força normal para a cera Sasobit™ de 1,5 % em peso aumenta para aproximadamente de 5,5 Newtons antes de diminuir. Ambas as cera de Montana de 1 % em peso e a cera Sasobit™ de 0,5 % em peso apenas alcança um máximo de força normal de cerca de 3 Newtons. Para todas destas misturas nota-se que as viscosidades das várias amostras são muito próximas a idênticas, nas faixas de velocidade baixa e média, indicando que os aditivos de cera não estão funcionando através de um mecanismo de diminuição da viscosidade das misturas de asfalto e de cera.
[041] Uma maneira comum para atingir as propriedades adequadas para um cimento de asfalto que permita que ele seja compactado é aumentar a sua temperatura. A Figura 3 ilustra a variação na viscosidade e força normal para um PG 58-28 puro em 3 temperaturas diferentes; aquelas temperaturas sendo de 90° C (194 °F), 100° C (212 °F) e 125°C (257°F). A Figura 3 ilustra que conforme a temperatura aumenta a viscosidade diminui como seria esperado. A Figura 3 também ilustra que entre uma velocidade de teste de 10 e 20 radianos/segundo a força normal começa a aumentar. Conforme a temperatura de teste aumenta o de pico da força normal se desloca para valores inferiores aos valores de velocidade já elevados. Em 100 radianos / segundo a amostra de 90° C exibe uma força normal de cerca de 9 Newtons, a amostra de 100° C exibe uma força normal de cerca de 4,5 Newtons e a amostra de 125 °C exibe uma força normal de pouco abaixo de 2 Newtons. É instrutivo perceber que os materiais típicos de asfalto de mistura quente são inicialmente compactados na faixa de 125° C, mas não são inicialmente compactados a 90° C. Esses dados indicam que o PG 58-28 puro em aquecimento provê propriedades lubrificantes no aglutinante que são aceitáveis para a compactação, enquanto que os contratantes normalmente não permitiriam uma mistura de pavimentação esfriar a uma temperatura tão baixa quanto 90° C antes do começo da compactação. Portanto, a mistura quente e a mistura aquecida estão em uma linha contínua de temperatura e é a natureza dos aditivos que permite que os materiais de mistura aquecida sejam compactados adequadamente a temperaturas na faixa de 90 a 100° C.
[042] O Exemplo 4 ilustra o impacto do ácido polifosfórico (PPA) somado a outros aditivos na redução do acúmulo de força normal no aglutinante de asfalto. Um polímero PG 58-34 modificado, que também contém PPA como um reagente foi testado em duplicidade (círculos abertos e sólidos). Adicionalmente, 0,5 % em peso do material adesivo de éster de fosfato INNOVALT W foi adicionado ao PG 58-34 e testados e em outra amostra 0,3 % em peso de diamina de sebo etoxilado de E-6 foi adicionado ao PG 58-34. Todas destas amostras foram comparadas a um padrão de PG 58-28. Todos os testes foram realizados em 90° C com uma abertura de teste de 50 μm. Os dados traçados na Figura 4 indicam que, embora as viscosidades dos 5834 e suas misturas (curvas superiores no gráfico) são maiores do que a viscosidade do PG 58-28, os valores de força normal são uniformemente inferiores em 10 radianos / segundos e superiores. O INNOVALT W adicionado ao PG 58-34 apresentou a maior redução no acúmulo da força normal, porém o PG 58-34 com apenas o aditivo ácido também mostrou redução surpreendente na força normal em relação ao aglutinante puro, não-modificado. Em resumo, o PPA em níveis típicos de utilização (0,2 a 1% em peso) pode servir como um aditivo lubrificante na produção de composições aglutinantes de asfalto de mistura aquecida.
[043] O aglutinante de asfalto PG 64-28 foi feito misturando 0,75 por cento em peso de ácido polifosfórico com um cimento de asfalto PG 58-28. Para esta mistura foi adicionado 0,5 % em peso de aditivo de adesividade de éster de fosfato e 0,2 % em peso de diamina de sebo etoxilado E-6. Esta mistura de aglutinante de asfalto não foi misturada utilizando água a 230°F com um agregado de cascalho. Um revestimento de 100% foi alcançado do agregado a esta temperatura. A mistura foi compactada para produzir espécimes de testes de sulco de Hamburgo a 230° F alcançando os valores de densidade esperados de um asfalto de mistura quente.
[044] Um teste de um desempenho do material pavimentado é para simular o estresse do tráfego de veículos através do número de passos repetitivos um rolo suportando uma carga de peso especificado deve fazer para provocar a formação de um sulco de uma profundidade especificada no material. Estes testes de material compacto produzido pelo processo inventivo foram feitos utilizando uma máquina de teste referida como um Verificador de Seguimento de (Hamburgo Tracking Tester) ("HWT"), também conhecido como um Seguidor de Roda PMW, disponível a partir Precision Machine and Welding, Salina, Kans. O número de passos de Hamburgo necessários para atingir uma profundidade de sulco de 10 mm quando o material compactado testado em uma condição seca foi utilizado para avaliação comparativa. As condições de teste foram de carga de roda de 158 Ib., 52 passos por minutos à temperatura de teste utilizando ar aquecido para alcançar a temperatura de teste do espécime. Geralmente, quando todas as outras variáveis são essencialmente as mesmas, quanto maior o número de passos, melhor o desempenho de mistura de pavimentação esperado. Aqueles versados na técnica e familiares com o HWT irão reconhecer os materiais de pavimentação que são apropriados para uma aplicação específica com base nos resultados que são fornecidos quando as amostras são submetidas a estas condições de teste.
[045] Os testes de sulco foram realizados em espécimes produzidos como acima identificados utilizando completamente agregado seco e em comparação aos testes de sulco realizados em espécimes produzidos utilizando o mesmo 64-28 mais 0,5 por cento em peso de éster de fosfato mais 0,2 por cento em peso de E-6 introduzido usando uma solução dispersa em água (como apresentado no Pedido de Patente dos Estados Unidos Publicado 2007/0191514). Os testes de sulco de Hamburgo foram conduzidos a 50° C em um procedimento imerso em água. O número médio de passos de sulco para alcançar 12,5 mm de cio foi de 7300 para os espécimes preparados de acordo com o procedimento da presente invenção e de 4176 de acordo com o procedimento utilizando a solução lubrificante aquosa, espumante. Adicionalmente, os aglutinantes provenientes de cada teste de sulco foram extraídos e recuperados e as propriedades reológicas apropriadas determinadas a 64°C. O PG 64-28 mais 0,5 por cento em peso de adesividade de éster de fosfato teve um valor de teste para o G* / sen (delta) de 1,12 quilopascal a 64 °C. O aglutinante recuperado da mistura produzida utilizando a solução lubrificante espumante teve um valor de teste de 1,27 quilopascal e o aglutinante recuperado da mistura produzida utilizando o processo desta invenção teve um valor de teste de 1,99 quilopascal. Normalmente, um esperaria o valor de G* / sen (delta) aumentar como um resultado de mistura e recuperação. Embora tenha havido um ligeiro aumento utilizando a solução lubrificante espumante é mais provável que um aumento mais substancial fosse cancelado pela interação do ácido polifosfórico com a água proveniente da solução espumante e o caráter básico da diamina dispersa de E-6. Ao adicionar a E-6 na forma não-aquosa como por esta invenção o valor de G* / sen (delta) aumentou para uma extensão maior e mais típica enquanto ainda mantendo a capacidade da mistura ser produzida e compactada sob condições de mistura aquecida. O acima adicionalmente suporta a modalidade da presente invenção para a produção de mistura aquecida utilizando aglutinantes contendo modificadores de ácido.
[046] Um campo experimental utilizando 300 toneladas de mistura que foi produzida a partir do aglutinante de asfalto PG 58-28 com 0,3 % em peso do aditivo de adesividade de poliamina e adicionou 0,3 % em peso de diamina de sebo etoxilado E-6. Esta mistura foi feita em uma planta de mistura de tambor contracorrente e colocada em uma estrada particular. A mistura continha 20 % de RAP e a mistura aquecida foi produzida a uma temperatura de cerca de 220 a 240° F. A compactação ocorreu em temperaturas que variam de 205 a 220° F. As temperaturas típicas de mistura quente para esta mesma mistura foram de temperatura de mistura de 310° F e temperaturas de compactação inicial na faixa de 285°F e mais alta. Os núcleos de campo obtidos um dia após depósito e compactação da mistura mostraram resultados de 93,3 % e 93,8 % da densidade máxima teórica. A densidade alvo para esta mistura por especificação é de 92,0 % ou mais.
[047] Um campo experimental consistindo em 700 toneladas foi conduzido com um aglutinante PG 58-28 com 0,3 % em peso do aditivo de adesividade de poliamina e adicionou 0,3 % em peso de diamina de sebo etoxilado E-6. Esta mistura foi misturada com um agregado de calcário através de uma facilidade de mistura do tambor contracorrente. A mistura aquecida foi produzida em temperaturas variando de 210° F para tão alta quanto 260° F devido às variações de planta causadas por baixas taxas de produção durante o experimento. No entanto, quando a temperatura de descarga da mistura foi estabilizada em 225 a 235° F o revestimento do agregado foi de 100 %. Essa mistura foi posteriormente levada para um projeto de estrada em curso e sucessivamente pavimentada em temperaturas variando de 225° F a tão baixas quanto 200° F. Os cortes do núcleo a partir deste pavimento experimental apresentaram em lugar de densidades de 90,8 %, 91,6 %, 92,2 %, 91,2 %, 92,1 % e 94,0 % com valores de 91 a 92 %, sendo típicos no lugar de densidades quando este tipo de mistura for colocado como uma mistura quente. A mistura produzida durante este experimento continha 20 % em peso de pavimento de asfalto aproveitado (RAP). Isto é significante porque a utilização do RAP é um componente importante da indústria de pavimentação de Asfalto de mistura quente (HMA). Embora a quantidade da extremidade superior do RAP em mistura aquecida seja uma questão de escolha, uma quantidade poderia ser maior que cerca de 50 % em peso por causa da exigência de que a temperatura de descarga da mistura aquecida seja mantida baixo em relação ao HMA convencional. Esta mesma mistura quando produzida como um asfalto de mistura quente convencional foi misturada a uma temperatura de 300 a 310° F e compactada em temperaturas de aproximadamente 15 a 20° F mais frias que a temperatura da mistura.
[048] Um campo experimental foi conduzido utilizando um aglutinante PG 5828 com poliamina 0,3 % em peso do aditivo de adesividade de poliamina e adicionou 0,3 % em peso de diamina de sebo etoxilado E-6. Esta mistura foi então misturada com o agregado contendo 30 % em peso do RAP em temperaturas de mistura variando de 220 a 240° F. A compactação ocorreu em temperaturas variando de 205 a 225° F. Após esta composição aglutinante de asfalto ter sido misturada com agregado, aplicada e compactada as densidades de pavimento foram determinadas utilizando os procedimentos padrão da indústria. As densidades a seguir foram medidas: 1 pé fora da linha central - 95,4 % da densidade máxima teórica 6 pés fora da linha central - 94,7 % da densidade máxima teórica
[049] O ombro de estrada pavimentada sobre a base de agregado britada - 92,5 % da densidade máxima teórica
[050] As duas densidades de pavimentação foram realizadas em seções de pavimentação pavimentadas sobre o asfalto de mistura quente convencional. Tipicamente a primeira camada da mistura pavimentada sobre o agregado possui densidade mais baixa, porque a estrutura subjacente não é tão rígida. A densidade da mistura alvo para a mistura sobre a pavimentação é de 92 % ou mais e a densidade para a mistura de ombro sobre o agregado britado é de 91 % ou mais. Esta amostra de mistura aquecida mediu as propriedades físicas que foram acima das propriedades mínimas para as amostras convencionais de mistura quente.
[051] Uma composição aglutinante de asfalto tratado do aglutinante PG 58-28 modificado com tensoativo de diamina de sebo etoxilado E-6 e o aditivo de adesividade de poliamina foi adicionado a um tanque que segurou um asfalto não- tratado. Conforme uma mistura com agregado contendo 30 % em peso de RAP foi começando a ser feita, o aglutinante não-tratado no tanque foi bombeado para um tambor de mistura em temperaturas de mistura aquecida. Este aglutinante sem tratamento não produziu uma mistura revestida de asfalto - agregado. Depois de algum tempo, quando o aglutinante tratado foi sendo eventualmente incorporado à mistura, bom revestimento na faixa de temperatura de 220 a 240° F foi atingido. Aproximadamente 700 toneladas desta mistura aquecida foram colocadas e compactadas no campo em temperaturas variando de cerca de 212 a 228 °F. Uma amostra desta mistura foi tomada por determinação do teor de umidade assim como a mistura foi descarregada do tambor de mistura de tambor em uma temperatura de descarga de cerca de 235 °F. A amostra foi colocada em um recipiente plástico e selada. Dentro de 30 minutos esta amostra foi testada para o teor de umidade utilizando um procedimento de refluxo de solvente, ASTM D 1461. O teor de umidade da mistura foi de 0,25 % em peso.
[052] Depois que esta composição aglutinante de asfalto foi misturada com o agregado, aplicada e compactada, as densidades de pavimentação foram determinadas utilizando os procedimentos padrão da indústria. As densidades a seguir foram medidas a partir de amostras selecionadas aleatoriamente - 93,3 %, 93,4 % e 93,8 % da densidade máxima teórica. A mistura quente normal produzida nesta planta com o mesmo agregado e os materiais de RAP e PG 58-28 não-tratado foi misturada a 325 °F e pavimentada a aproximadamente 300° F e compactada a 5 a 10° F abaixo da temperatura de pavimentação.
[053] Utilizando o mesmo agregado e RAP como o Exemplo, 9, cerca de 200 toneladas de mistura aquecida foram preparadas utilizando uma mistura do aglutinante PG 58-28, 0,5% em peso de cera Sasobit e 0,3 % em peso do aditivo de adesividade de poliamina. Uma mistura aquecida bem revestida contendo 30 % em peso de RAP foi produzida em temperaturas variando de 215 a 240° F. Quando a mistura foi produzida na extremidade mais resfriada desta faixa de temperatura, houve tendência da mistura se arrastar devido à aderência no ladrilho principal. No entanto, quando a temperatura da mistura novamente aumentada para 240° F, o arrastado desapareceu. Esta mistura pareceu compactar adequadamente.
[054] Depois esta composição aglutinante de asfalto foi misturada com o agregado, aplicada e compactada, as densidades de pavimentação foram determinadas utilizando os procedimentos padrão da indústria. A densidade seguinte foi medida a partir de uma amostra selecionada aleatoriamente - 93,0 % da densidade máxima teórica. Os resultados de densidade a seguir foram determinados: 92,7 % no ombro, 93,0 % na região onde a mistura estava aderente, 93,4 %, 93,5 % e 93,3 % em outros locais na pavimentação quando a temperatura de mistura estava de volta na faixa de 230 a 240° F. Para estes projetos de exigência mínima de densidade de ombro requisitos mínimos de densidade foram 92,0 % da densidade máxima teórica e de exigências de densidade mínima de pavimentação de linha principal foram 93,0 % da densidade máxima teórica.
[055] Uma mistura de laboratório foi produzida utilizando um aglutinante PG 70-22 modificado com polímero SBS (estireno butadieno estireno). Para esta mistura foi adicionado 0,3 % de ácido polifosfórico e 0,3 % de Pre Tech Pavegrip 650 (como uma amina com base adesiva). A temperatura do asfalto era de 325 °F e estava sendo utilizada em uma quantidade de 5,3 %. O agregado foi completamente seco e aquecido a 260° F e verificado com um termômetro certificado. A mistura foi colocada junto e misturada em um balde misturador por aproximadamente 30 a 45 segundos. O revestimento foi de 100% e comparável à versão da mistura quente que foi previamente compactada. O calor no balde caiu abaixo de 240° F antes que a amostra fosse removida do misturador. A amostra foi então "conservada" por 2 horas a 248 °F e, em seguida compactada com 37 sopros de cada lado sobre a máquina de compactação de Marshall Hammer. A amostra resultante teve cerca de 5,88 % de vazios de ar médio. Os dados comparando a versão de mistura quente e a versão de mistura aquecida estão listados na Tabela 2. Tabela 2
[056] A invenção não é para ser tomada como limitada aos detalhes da descrição acima, uma vez que as modificações e variações podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção.
Claims (15)
1. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma mistura de i) aglutinante de asfalto não-espumante em que nenhuma água foi adicionada, e ii) tensoativo lubrificante, não-tensoativo lubrificante, ácido lubrificante ou combinação destes, a mistura apresentando uma força normal máxima medida não superior a 5,5 Newtons a 90°C usando um reômetro de cisalhamento dinâmico com uma abertura de 50 μm, e a mistura misturada com iii) agregado não-compactado aquecido para prover agregado revestido com aglutinante e tensoativo lubrificante, não-tensoativo lubrificante, ácido lubrificante ou combinação destes; em que a composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida é produzida a e está em uma temperatura de mistura aquecida pelo menos 16,8°C (30°F) inferior a uma composição de pavimentação contendo agregado revestido pelo aglutinante sem o tensoativo lubrificante, não-tensoativo lubrificante, ácido lubrificante ou combinação destes, e em que, se o não-tensoativo lubrificante na composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida compreender uma cera lubrificante, a cera é de 0,5% em peso ou menos do peso do aglutinante de asfalto.
2. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a temperatura da mistura aquecida é 27,8°C (50°F) ou inferior a uma temperatura necessária para misturar e compactar a composição de pavimentação de asfalto sem adição de um tensoativo lubrificante, não-tensoativo lubrificante, ácido lubrificante ou combinação destes.
3. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição de pavimentação de asfalto quando pavimentada e compactada possui uma densidade de 91% ou mais em relação à densidade máxima teórica.
4. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que o aglutinante de asfalto compreende um aglutinante modificado por polímero, modificado por ácido ou modificado por polímero e ácido.
5. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição de pavimentação de asfalto contém menos de 5% em peso de água.
6. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que uma mistura do aglutinante de asfalto e tensoativo lubrificante, não-tensoativo lubrificante, ácido lubrificante ou uma combinação destes possui uma força normal máxima medida não mais do que 3 Newtons a 90°C por meio de um reômetro de cisalhamento dinâmico com uma abertura de 50 μm.
7. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a quantidade de tensoativo lubrificante é de 0,1 a 0,5% em peso, a quantidade de não- tensoativo lubrificante é inferior a 2,5% em peso, ou a quantidade de ácido lubrificante é de 0,2 a 1,0% em peso do peso do aglutinante de asfalto.
8. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um tensoativo catiônico como tensoativo lubrificante, em que o tensoativo catiônico compreende uma alquil amina, aminas de amido, sal de amônio quaternário de alquila, sal de amônio quaternário heterocíclicos, derivados de fósforo ou de enxofre não-nitrogenados, ou diamina de sebo etoxilado.
9. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um tensoativo anfolítico como tensoativo lubrificante, em que o tensoativo anfolítico compreende um aminoácido, derivado de aminoácido, um derivado de betaína, uma imidazolina ou derivado de imidazolina.
10. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um ácido lubrificante como tensoativo lubrificante, em que o ácido lubrificante compreende ácido fosfórico anidro, ácido polifosfórico, ácido superfosfórico ou de outras qualidades de ácido fosfórico.
11. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um não-tensoativo lubrificante como um aditivo lubrificante, em que o não-tensoativo lubrificante compreende cera Montana, polimetacrilato, poliacrilato, poliolefina, copolímero de estireno-éster maléico, poliisopreno hidrogenado, fundos residuais recuperados do refinamento de óleos lubrificantes de motores reciclados, ou polímero reativo de polioctenâmero de alto teor trans.
12. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADA pelo fato de que o agregado compreende pavimentação de asfalto reciclado (RAP), em que o agregado inclui até 97 por cento em peso do agregado de RAP.
13. Composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um aditivo de adesividade.
14. Método para fabricar uma superfície de pavimentação de asfalto de mistura aquecida, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (a) aplicar uma composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13 a uma temperatura de 138°C (280°F) ou inferior a uma superfície a ser pavimentada para prover um material de pavimentação aplicado, e (b) compactar o material de pavimentação aplicado a uma temperatura de 127°C (260°F) ou inferior para formar uma superfície pavimentada.
15. Método para formar uma superfície pavimentada de asfalto de mistura aquecida, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (a) formar uma mistura de um agregado com uma mistura de i) aglutinante de asfalto não-espumante em que nenhuma água foi adicionada, e ii) um tensoativo lubrificante, um não-tensoativo lubrificante, um ácido lubrificante ou uma combinação destes, para prover uma composição de mistura aquecida, a mistura apresentando uma força normal máxima medida não superior a 5,5 Newtons a 90°C usando um reômetro de cisalhamento dinâmico com uma abertura de 50 μm como definida na reivindicação 1; (b) arrastar a composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida para um local a ser pavimentado; (c) fornecer a composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida para uma máquina de pavimentação; (d) utilizar a máquina de pavimentação para aplicar a composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida para o local a ser pavimentado; e (e) compactar a composição de pavimentação de asfalto de mistura aquecida para formar uma superfície pavimentada em uma temperatura de mistura aquecida de 126°C (260°F) ou inferior.
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