CONTIENE

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se relaciona a materiales con composiciones bituminosas, en particular se refiere a la mezcla asfáltica obtenida, utilizando un nuevo polvo mineral de aportación.

ANTECEDENTES

Los pavimentos son un sistema de capas superpuestas de diferentes materiales, compactadas en forma adecuada según el uso que se le dé y a las normativas establecidas por las entidades correspondientes. Existen distintos tipos de pavimentos, como pavimentos rígidos fabricados con concreto u hormigón, pavimentos flexibles y pavimentos semiflexibles. En particular, los pavimentos flexibles son construidos con mezclas bituminosas o asfálticas que, a diferencia de pavimentos construidos con otros materiales, tienen la capacidad de deformarse sin romperse al absorber esfuerzos elevados y repetidos provocados por el tránsito vehicular. Dichos pavimentos flexibles se componen convencionalmente de una carpeta de rodado (o capa de rodadura), un primer riego de liga, una capa intermedia o“binder”, un segundo riego de liga y una capa base, aunque puede variar dependiendo del tránsito, tipo de suelo, etc.

Sin embargo, estas obras como cualquier otro tipo de construcción, sufren inconvenientes y fallas que terminan afectando la durabilidad, lo que puede provocar accidentes o incomodidad de los usuarios por restricciones de las vías debido a reparaciones. Una de las fallas más comunes se debe al concepto de desgaste de la capa de rodadura, el cual produce pérdida de material en esta superficie y fisuras debido a las cargas de tráfico y variaciones térmicas. Este desgaste puede ocurrir por alteraciones químicas tales como la volatilización, efecto del agua, oxidación y polimerización que produce un reajuste de la estructura molecular del ligante que se traduce un endurecimiento del mastico bituminoso, aumentando su rigidez y convirtiéndolos en materiales frágiles susceptibles al agrietamiento. Los pavimentos deben ser cada vez más resistentes, seguros, cuidadosos con el medio ambiente y de larga vida útil, sin incurrir en un aumento de costos y mantenimiento de los mismos. Para mejorar los pavimentos flexibles, se pueden modificar los materiales presentes en las mezclas asfálticas, ya sea en la composición como en sus proporciones.

Las mezclas asfálticas se componen de una combinación de áridos, polvo mineral o “filler” y un ligante asfáltico, cuyas cantidades relativas afectan las propiedades físicas de la mezcla. El“filler” juega un papel fundamental , ya que eleva la cohesión o adhesividad entre la mezcla de áridos y el ligante, y además rellena los vacíos existentes entre las superficies de los áridos gruesos y finos de la mezcla, lo que densifica e impermeabiliza la estructura. Existen filleres naturales o de aportación.

En el estado de la técnica se han propuesto diferentes alternativas de nuevas mezclas asfálticas, como, por ejemplo, el documento de patente CN1408773A divulga un modificador de mezclas asfálticas que contiene preferentemente 75 a 90% Si0 ₂ ; 5,93-8% Al ₂ 0 ₃ ; 2-3% Fe ₂ 0 ₃ ; 0,5-1 ,2% CaO; 0,6 a 1 ,0% MgO. Por otra parte, el documento de patente FR2700161 A1 , se refiere a una mezcla para revestimiento de carreteras que incluye 2 a 6% en peso de polvo mineral, cuya composición es de 25 a 55% en peso de Fe ₂ 0 ₃ , 1 ,0 a 3,0% en peso de Si0 ₂ , 0,3 a 0,7% en peso de Al ₂ 0 ₃ , 2,0 a 3,5% en peso de MgO, 5,0 a 7,0% en peso de MnO, 0,1 a 0,2% en peso de P ₂ Os, 0,5 a 0,7% en peso de Na ₂ 0, 0,5 a 0,7% en peso de K ₂ 0, 5,0 a 7,0% en peso de CaO, 0,8 a 1 ,1 % en peso de Pb, 1 3 a 17% en peso de Zn, 0,02 a 0,04% en peso de Ni, 0,02 a 0,04% en peso de Ti, 0,4 a 0,6% en peso de Ce y 0,4 a 0,6% en peso de Cr. En divulgaciones científicas, se encontró un estudio que divulga los contenidos de 3 polvos minerales diferentes obtenidos de diversas fuentes. Cuando se analizó la composición química de estos polvos tradicionales, todos tenían principalmente Si0 ₂ y CaO (Sangiorgi C, et al. Alternative fillers for the production of bituminous mixtures: a screening investigation on waste powders. Coatings. 2017.7-76).

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención se refiere a una mezcla asfáltica que incluye áridos, un ligante asfáltico y un filler de aportación o polvo mineral, con una concentración final entre el 4-8% en volumen sobre el total del agregado mineral. Este filler aportación presenta una composición de 40-45% en peso de aluminio; 25-30% en peso de silicio; 5-10% en peso de calcio; 5-10% en peso de hierro; 5- 10% en peso de potasio; 2-6% en peso de azufre; 1 -3% en peso de fósforo; 1 -3% en peso de sodio; y 1 -3% en peso de magnesio.

Para la fabricación de la mezcla asfáltica, preferentemente el ligante se agrega sobre los áridos a la temperatura especificada por el fabricante (entre 140- 160 ^Q C), y los áridos y el filler de aportación están a una temperatura de entre 160- 180 ^Q C antes de agregar el ligante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La FIG. 1 muestra una microfotografía del filler de aportación, obtenida mediante ensayo de dispersión de rayos X (EDS).

La FIG. 2 muestra un gráfico de estabilidad con respecto al porcentaje de ligante utilizando mezclas asfálticas con filler tradicional (círculo, Filler árido) o el filler de aportación de la presente invención (triángulo, Filler ceniza).

La FIG. 3 muestra un gráfico de fluencia con respecto al porcentaje de ligante utilizando mezclas asfálticas con filler tradicional (triángulo, Filler árido) o el filler de aportación de la presente invención (círculo, Filler ceniza).

La FIG. 4 muestra un gráfico de densidad compactada con respecto al porcentaje de ligante utilizando mezclas asfálticas con filler tradicional (círculo, Filler árido) o el filler de aportación de la presente invención (triángulo, Filler ceniza).

La FIG. 5 muestra un gráfico de porcentaje de vacíos en la mezcla para mezclas asfálticas con diferentes filleres de aportación y ligantes.

La FIG. 6 muestra la sensibilidad al agua de mezclas asfálticas con distintas cantidades de filler.

La FIG. 7 muestra la media de módulo de resiliencia (rigidez) de mezclas asfálticas con distintas cantidades de filler.

La FIG. 8 muestra la adhesividad en seco o en húmedo de mezclas asfálticas con distintas cantidades de filler tradicional (diamante, filler árido) o de la presente invención (triángulo invertido, celulosa). La FIG. 9 muestra el envejecimiento de mezclas asfálticas producidas con distintas cantidades de filler de aportación de la presente invención.

La FIG. 10 muestra la susceptibilidad térmica de mezclas asfálticas producidas con distintas cantidades de filler de aportación de la presente invención.

La FIG. 1 1 muestra el porcentaje de pérdidas al cántabro promedio de todas las probetas ensayas con respecto a la temperatura del ensayo de susceptibilidad térmica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un filler de aportación y una nueva mezcla asfáltica que, adicionalmente a los componentes tradicionales de este tipo de mezcla, áridos y ligantes, comprende un nuevo polvo mineral de aportación. Este filler de aportación procede de la incineración de material celulósico, donde sus elementos químicos mayoritarios corresponden a aluminio (Al), silicio (Si) y calcio (Ca), por lo que su composición se distingue de los fillers previamente conocidos del estado de la técnica, proporcionando mayor durabilidad, resistencia al agua y menor desgaste de la mezcla asfáltica en la cual se incluye.

Para una mejor comprensión de la presente invención y sus alcances, a continuación, se detallarán ciertos términos técnicos utilizados en la descripción de la misma.

El término“polvo mineral”,“filler” o“llenante mineral”, se entiende como un material que pasa aproximadamente entre un 95 a 100% por el tamiz 0,08 mm (N ^Q 200), libre de materia orgánica y arcilla. Este puede ser de cemento hidráulico, cal u otro material inerte como cenizas volantes o cenizas derivadas de la incineración de material de desecho o sub-producto industrial. El polvo mineral de “aportación” se refiere a que este se añade a una mezcla asfáltica.

El término “árido” se entiende como el material pétreo compuesto de partículas duras, de forma y tamaño estable. Este árido se compone de árido grueso, el cual se retiene en el tamiz de abertura nominal 2,5 mm en mezclas asfálticas y árido fino, el cual es el árido retenido por el tamiz de abertura nominal 0,160 mm en este tipo de mezclas. El término“ligante” corresponde a cemento que se basa en ligante y se produce a partir de residuos de petróleo, ya sea con o sin adición de modificadores orgánicos no particulados.

El término“capa de rodadura” o“carpeta de rodado” corresponde a la capa superficial de una carretera que recibe directamente la acción del tránsito. Debe ser resistente al deslizamiento, a la abrasión y a la desintegración por efectos ambientales.

Como parte de la solución técnica que se propone, un primer objeto de invención es un polvo mineral de aportación cuya composición química en porcentajes en peso se muestra en la Tabla 1 , siendo el componente mayoritario la Alúmina, AI ₂ O ₃ . La composición del polvo mineral comprende de 40-45% en peso de aluminio; 25-30% en peso de silicio; 5-10% en peso de calcio; 5-10% en peso de hierro; 5-10% en peso de potasio; 2-6% en peso de azufre; 1 -3% en peso de fósforo; 1 -3% en peso de sodio; y 1 -3% en peso de magnesio.

Tabla 1. Porcentajes en peso de la composición química de polvo mineral de aportación

Compuesto Peso (%)

Albita (Silicato) - NaAISi ₃ 0 ₈ 3

Óxido de Magnesio - MgO 1 -3

Alúmina - AI2O3 40-45

Cuarzo - S1O2 (Silicato) 25-30

P 1 -3

Pirita (Sulfuro) - FeS ₂ 2-6

K 5-10

Wollastonita - CaSi03-Ca3(Si30g) 5-10

Fe 5-10

Este polvo mineral de aportación procede de la incineración de sub productos celulósicos, lo que le otorga una distinción a ésta composición con respecto al estado de la técnica.

Un segundo objeto de invención comprende una mezcla asfáltica que incluye este polvo mineral de aportación, mezclado con áridos y ligantes. La mezcla comprende un polvo mineral de aportación donde su composición está indicada en la Tabla 1 y su compuesto químico mayoritario en peso es Alúmina, AI2O3.

Los áridos de esta mezcla corresponden a una clasificación granulométrica o granulometría densa, semi-densa, gruesa y abierta, donde, en una modalidad preferente, se utiliza una granulometría semi-densa.

Para esta mezcla asfáltica se usan ligantes que comprenden: CA14, CA24, cemento asfáltico modificado (núcleo polimérico) y betunes multigrado. En una modalidad preferida, se utilizan dos ligantes: CA14 y CA24, lo que cumple con la normativa de fabricación de carreteras en Chile.

Esta mezcla asfáltica puede ser utilizada para capa de rodadura, capa intermedia y/o capa de base asfáltica, las cuales contienen distintos porcentajes de polvo mineral de aportación. La modalidad preferida es el uso de un 4% a un 8% en volumen de polvo mineral respecto al total del agregado mineral de la mezcla, para su uso en capa de rodadura. No obstante, al modificar las concentraciones finales de polvo mineral, áridos y ligantes en la mezcla asfáltica se puede utilizar para cualquier otra capa o tipo de pavimento que utilice dichas mezclas asfálticas.

Esta mezcla tiene una menor densidad aparente que las mezclas fabricadas con filler tradicional, y genera un mastico bituminoso mas adhesivo y resistente al agua y con menor susceptibilidad térmica. Esto genera una mezcla asfáltica con mayor adhesividad del ligante con el árido, haciendo de esta mezcla más duradera, con menor desgaste, más resistente al agua, además de tener poco envejecimiento, alta resistencia térmica y mucha resistencia al ahuellamiento. Estos parámetros muestran que el polvo mineral de aportación de la presente invención otorga cualidades mejoradas a la mezcla asfáltica con respecto a lo que se encuentra en el estado de la técnica.

El método de mezclado de los materiales debe realizarse en caliente, donde preferentemente la temperatura a la cual se agrega el ligante sobre los áridos, es de entre 140 a 160 ^Q C, y el filler de aportación se agrega a la mezcla anterior manteniendo la temperatura constante a 150 ^Q C. En este método para generar la mezcla asfáltica, se agrega una cantidad apropiada de polvo mineral en una concentración final de 4% a 8% en volumen sobre el total del agregado mineral. No obstante, dependiendo de la capa donde se aplique la mezcla asfáltica, se puede modificar la concentración de polvo mineral según el requerimiento.

EJEMPLOS DE REALIZACIÓN

Ejemplo 1. Caracterización mineralógica del polvo mineral

Una muestra de polvo mineral se obtuvo a partir de la incineración de material celulósico procedente de una planta de producción de celulosa. La caracterización de este polvo mineral se realizó a partir un estudio morfológico y micro-estructural mediante 4 ensayos: (1 ) difracción de rayos X; (2) espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR); (3) dispersión de rayos X; (4) microscopía electrónica de barrido (SEM).

Las fases mineralógicas presentes en las muestras de ceniza se obtuvieron a partir de un difractómetro de rayos X {D2 phaser, Bruker, USA), mientras que para la identificación de las fases cristalinas se utilizó el programa computacional X’Pert High Score Plus. Se empleó una fuente de ánodo de cobre y filtros de níquel (Ni) para obtener la radiación K _a de cobre (30 kV y 10 mA), con ranuras divergentes y anti-scatering de 1 mm respectivamente, ranuras Soller 2,5 ^Q y un detector LYNXEYE™. Los patrones de difracción se realizaron en un rango de ángulo 2Q de 5°-45 ^Q , con una velocidad de barrido de 5 segundos por paso de 0,01 ^Q . Los resultados señalaron que la muestra presentó minerales de anortita (CaA^S Os), cuarzo (S1O2), sulfuro de silicio (S1S2) y singenita (K2Ca(SC>4)2Fl20).

La espectroscopia infrarroja se usó para la identificación y estudio de grupos funcionales de las moléculas que componen el material. En el ensayo FT-IR se identificaron compuestos formados por óxidos y silicatos, como óxido de sodio (Na2Ü), óxido de magnesio (MgO) y óxido de Calcio (CaO). Además, se identificó dióxido de carbono (CO2).

Una microfotografía obtenida mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) se muestra en la FIG.1 y detalla la morfología superficial de la muestra de polvo mineral. La muestra presentó una composición de partículas esféricas e irregulares aglomeradas, correspondientes a inquemados (restos que proceden de la combustión incompleta). Las partículas del polvo mineral corresponden a pequeñas cenoesferas o esferas compactas de tamaño variable, de color gris, suaves al tacto y de forma esférica. Además, se apreciaron partículas redondeadas con superficies picoteadas e irregulares, unidas a partículas de polvo mineral de menor tamaño, de cenosferas y plerosferas. Por tanto, la forma de las partículas no presentó impedimento para su uso como polvo mineral de aportación en mezclas asfálticas.

El ensayo de dispersión de rayos X (EDS) del polvo mineral presentó resultados, donde se obtuvo que el elemento químico mayoritario es el aluminio (Al) seguido del silicio (Si) y calcio (Ca), apareciendo en menor concentración sodio (Na), magnesio (Mg), fósforo (P) y azufre (S), potasio (K) y hierro (Fe). Los elementos anteriores al mezclarse con el oxígeno formaron varios óxidos.

Ejemplo 2. Ensayo de Marshall

Para evaluar la estabilidad y fluencia Marshall con respecto al ligante óptimo a utilizar entre el polvo mineral tradicional o el de la presente invención, se procedió a fabricar probetas Marshall con distintas concentraciones de ligante para ambos polvos minerales.

La fabricación de probetas Marshall se realizó según la norma UNE EN 12697-34 (2012), la cual indica que antes de comenzar la fabricación es necesario realizar un lavado de las distintas fracciones de áridos (separadas por proceso de tamizado), secándolos en estufa a temperatura entre 105 y 1 10 ^Q C, hasta masa constante. Las probetas se fabricaron de manera individual utilizando la granulometría IV-A-12, pesando las cantidades necesarias para cada fracción, exceptuando el polvo mineral (ceniza), para obtener una probeta compacta de diámetro y altura correspondiente a 101 ,5 mm y 63,5 mm, respectivamente. Los áridos que se colocaron en bandejas se calentaron en estufa a una temperatura de 175 ± 5 ^Q C, y el ligante se calentó en estufa a una temperatura aproxi mada de 155 ± 5 ^Q C. En esta realización en particular se utilizó como ligante CA24.

Posteriormente, se vertieron los áridos en el recipiente para fabricar la mezcla, se revolvió en seco y se formó un“cráter” en el centro para verter la cantidad exacta de ligante que se calculó para la mezcla. Al tratarse de un ensayo Marshall, según lo estipulado en la norma UNE EN 12697-34 (2012) se utilizaron cuatro porcentajes distintos de ligante: 4,5%, 5%, 5,5% y 6% respecto al volumen total de la mezcla. En este proceso, la temperatura tanto de los áridos como del ligante se mantuvo dentro de los límites que se especifican en la norma. Una vez que las fracciones de áridos (gruesa y fina) estuvieron recubiertas de ligante, se añadió el porcentaje de polvo mineral, el cual se calculó previamente para que su concentración final en la mezcla sea de entre 4% y 8% respecto del volumen total de agregado mineral, y se continuó con el proceso hasta obtener una mezcla homogénea. El tiempo de mezclado tiene que ser el mínimo posi ble, pero se debe obtener un recubrimiento homogéneo y completo de todas las partículas de mezcla.

El proceso de compactación Marshall comenzó con un calentamiento de los moldes, collar y placa base en estufa a una temperatura entre 150 y 180 ^Q C. Una vez caliente, se colocó el conjunto, se introdujo un papel filtro circular en el fondo, se vertió la mezcla caliente y se evitó la segregación del material. La mezcla se distribuyó de manera homogénea en el molde y se colocó el conjunto completo en la compactadora Marshall. A continuación, se aplicaron con la maza 75 golpes sobre una cara de la probeta, e inmediatamente se desmontó el collar y se giró la probeta de modo que se compactó la cara posterior de la probeta con el mismo número de golpes (75). Se dejó reposar la probeta durante 4 horas aproximadamente, y se desmoldó con ayuda de un equipo hidráulico. Se quitaron los papeles filtro y se colocó la probeta sobre una estructura limpia y plana, hasta el momento en el que se ejecutaron los ensayos correspondientes. Se fabricaron probetas con un ligante CA24, con polvo mineral calizo (tradicional) y con polvo mineral de aportación de la presente invención.

Una vez que se obtuvieron las probetas por el método Marshall, se procedió a evaluar la estabilidad, la cual corresponde a la carga máxima en kilonewtons que soporta una probeta, y la fluencia, la cual corresponde a la deformación total expresada en mm de la probeta, hasta el instante de producirse la máxima estabilidad, con respecto a las distintas concentraciones de ligante. En la FIG. 2 se muestra un gráfico donde se mide la estabilidad de las probetas con ambos polvos minerales, y se puede observar que la estabilidad es similar para ambos, siendo con una concentración de ligante de 5,5%, para el polvo mineral tradicional de 16,23 kN y para el polvo mineral de la presente invención de 16,00 kN. En cambio, para la fluencia, como se puede observar en la FIG. 3, a menores concentraciones de ligante, las probetas generadas con el polvo mineral de la presente invención tienen una menor deformación que el polvo mineral tradicional. Por lo tanto, la mezcla asfáltica generada con el polvo mineral de la presente invención tiene una menor deformación medida por el ensayo de Marshall.

Previo a los ensayos de estabilidad y fluencia Marshall, se calculó la densidad aparente y el porcentaje de vacíos. Según la norma NLT168/90, para el cálculo de la densidad se procede de la siguiente forma: a. Masa de la probeta en el aire. Se pesaron las probetas en seco en una báscula de laboratorio con precisión ±0,1 g y se obtuvo su masa. Se anotó el valor en gramos [A]

b. Masa de la probeta en el agua. La probeta se sumergió en un baño de agua a temperatura ambiente, durante 4 o 5 minutos, y a continuación se determinó su masa sumergida, en la que se suspendió del dispositivo que debe llevar la balanza. Se anotó el valor en gramos [C].

c. Masa de la probeta saturada (superficie seca). Una vez que se anotó la masa de la probeta sumergida, se sacó del agua, y con la ayuda de un paño absorbente se secó la superficie de la probeta (por ambas caras) hasta eliminar la película superficial del agua. Posteriormente, se colocó la probeta en la báscula y se anotó la masa [B]

La densidad relativa aparente se calculó a partir de la siguiente expresión:

A

B - C

Para el contenido de vacíos se calculó el volumen de vacíos al aire y el volumen de vacíos rellenos con ligante de las probetas compactadas. El resultado se determinó a partir de la densidad máxima (mezcla sin compactar) y la densidad aparente de las probetas compactadas. A continuación, se muestran los gráficos asociados al cálculo de dichos porcentajes de vacíos.

Contenido de vacíos de aire

Porcentaje de vacíos rellenos VFB x 100

Contenido de vacíos del árido VMA = Vm + B x - pb

Siendo“pmáx” la densidad máxima en kg/m ³ ;“Pssd” la densidad aparente en kg/m ³ ;“B” el porcentaje de ligante en la probeta y“pb” la densidad del ligante en kg/m ³ .

A partir de estas cuantificaciones, se generó un gráfico (FIG. 4) que muestra la densidad aparente de las probetas Marshall fabricadas con el polvo mineral de la presente invención versus polvo mineral tradicional. En esta figura se puede observar que la densidad aparente de las mezclas fabricadas con polvo mineral de la presente invención es significativamente menor en comparación con las mezclas fabricadas con polvo mineral tradicional por lo que permite que se desarrolle una película de ligante lo suficientemente gruesa para obtener una mezcla durable.

El porcentaje de vacíos en la mezcla está representado en la FIG. 5 y según la normativa chilena debe ser cercano al 5% para la carpeta de rodadura. A partir de esto, se calcula el porcentaje de ligante necesario para tener este valor de vacíos en la mezcla. No existen diferencias significativas en el porcentaje de ligante entre la mezcla con polvo mineral tradicional o polvo mineral de la presente invención.

Ejemplo 3. Ensayo de tracción indirecta

Con las probetas Marshall fabricadas en el ejemplo anterior, se procedió a efectuar un ensayo de tracción indirecta para determinar la resistencia a tracción indirecta de estas probetas, sometiéndolas a una fuerza de compresión aplicada en una banda estrecha por toda su longitud, hasta que la probeta se rompa a tracción. Con este ensayo se puede medir la sensibilidad al agua y el módulo resiliente de las mezclas asfálticas generadas con distintas cantidades de polvo mineral (filler).

La sensibilidad al agua determina la pérdida de cohesión que se produce por la acción del agua en las mezclas asfálticas compactadas, de acuerdo con el procedimiento de la Norma UNE EN 12697-23. Para evaluar este parámetro, se almacenan las probetas por dos horas en un baño de agua hasta saturación y se determina la resistencia a tracción indirecta de las probetas de ensayo. Luego, se calcula la relación de la resistencia a la tracción indirecta ITSR, el cual es indicativo de la resistencia conservada en saturación de agua, de acuerdo con la siguiente fórmula:

ITSw

ITSR = 100 X——

ITSd

Siendo,“ITSR”, el porcentaje de la relación de la resistencia a la tracción indirecta, “ITSw”, la resistencia media a la tracción indirecta de las probetas saturadas en agua, medido en kilopascales e“ITSd”, la resistencia media a la tracción indirecta de las probetas secas, medido en kilopascales.

En la FIG. 6 se muestra el resultado de esta medición para las distintas relaciones volumétricas de polvo mineral tradicional y el de la presente invenci ón, donde se puede observar que la mezcla asfáltica generada con el polvo mineral de la presente invención tiene un mayor valor de ITSR tanto en seco como en húmedo para relaciones volumétricas cercanas a 1 . Esto muestra que la mezcla generada con el polvo mineral de la presente invención tiene mayor resistencia conservada al agua, con respecto a la generada con el polvo convencional, lo cual indica que la mezcla tiene mayor cohesión frente a una fuerza de tracción.

Para evaluar el módulo resiliente, que corresponde a la deformación cuya recuperación es instantánea y da cuenta de la resistencia a las deformaciones plásticas, se utiliza el ensayo de tracción indirecta, de acuerdo con el procedimiento de la norma UNE EN 12697-26, en probetas compactadas generadas con las mezclas. El cálculo del módulo resiliente se realiza de la siguiente forma:

F x (v + 0,27)

^{E =} (z x h)

Siendo, Έ”, el módulo resiliente medido en megapascales, “F”, el Valor máximo de la carga vertical aplicada medida en newton, “z”, la amplitud de la deformación horizontal obtenida durante el ciclo medida en milímetros, “h”, el espesor medio de la probeta medido en milímetros,“v” el coeficiente de poisson y “k”, el factor de superficie de carga medido.

En la FIG. 7 se muestra el resultado de esta medición para las distintas relaciones volumétricas de polvo mineral tradicional y el de la presente invención, donde se puede observar que la mezcla generada con el polvo mineral de la presente invención tiene un valor similar al obtenido con el polvo tradicional, exceptuando a valores de relación volumétrica sobre 1 .

Estos parámetros en su conjunto muestran que la mezcla asfáltica generada con el polvo mineral de la presente invención tiene una mayor resistencia al agua y tiene una resistencia a las deformaciones plásticas similar a la generada con polvo mineral tradicional.

Ejemplo 4. Ensayo Cántabro de pérdidas por desgaste

El ensayo Cántabro de pérdidas por desgaste se utilizó para medir la resistencia de las probetas frente a la acción del agua, a través de los parámetros de adhesividad en estado seco y húmedo, envejecimiento y susceptibilidad térmica de las mezclas asfálticas fabricadas con el polvo mineral de la presente invención en comparación con el polvo mineral tradicional. Para esto, se usaron probetas Marshall con distintas relaciones volumétricas de polvo mineral, las cuales se sometieron a desgaste en la máquina de Los Ángeles a 300 revoluciones, con una velocidad de 33 RPM a 25 ^Q C. Esto permite estimar estos parámetros, en un estado de simulación de los efectos producidos por el tránsito vehicular. El porcentaje de pérdidas al cántabro se calcula de la siguiente forma:

100

Siendo, “Pe”, el porcentaje de pérdidas al cántabro, “P1” el peso inicial probeta, medido en gramos y“P2”, el peso final probeta, medido en gramos.

La adhesividad es un parámetro que indica la cohesión de la mezcla, es decir, la adherencia entre el ligante y el árido, donde el polvo mineral de aportación tiene un rol importante. Para evaluar la adhesividad en húmedo, las probetas previamente se sometieron a un baño húmedo por 24 horas a 60 ^Q C, dejándose reposar por 24 horas. Posteriormente, estas probetas se sometieron al ensayo de cántabro, al igual que las probetas en seco. La FIG. 8 muestra los resultados de adhesividad en seco y en húmedo de las mezclas asfálticas generadas con el polvo mineral de la presente invención en comparación con la mezcla producida con polvo mineral tradicional. Estos resultados muestran que hay menos pérdidas al cántabro tanto en seco como en húmedo para la mezcla producida con el polvo mineral de la presente invención. Esto es indicativo que el polvo mineral de la presente invención genera mayor adhesividad del ligante con el árido, aumentando la cohesión de esta mezcla, por lo que presenta una mejora con respecto al estado de la técnica.

El envejecimiento radica en un envejecimiento acelerado de las mezclas asfálticas en estufa de aire forzado durante diferentes periodos de tiempo. La circulación de aire caliente en el interior de la estufa asegura que el envejecimiento se produzca de manera uniforme sobre la totalidad de la superficie de contacto de la probeta con el entorno, garantizando un envejecimiento gradual y homogéneo de ésta.

El envejecimiento es un parámetro que proporciona información sobre la durabilidad de la mezcla asfáltica, bajo el efecto de condiciones de atmosféricas adversas y el tráfico vehicular. Éste se evalúa utilizando mezclas asfálticas producidas con el polvo de la presente invención, a distintas relaciones volumétricas. Las condiciones de envejecimiento consisten en mantener las probetas a temperatura constante de 163°C durante 0, 5, 20, 40 y 72 horas respectivamente, como muestra la FIG. 9, para conseguir de esta forma diferentes grados de envejecimiento. Cabe destacar que mientras más tiempo permanezcan en el horno, mayor será la oxidación térmica de la mezcla simulando así un mayor tiempo de envejecimiento en la probeta. Previo al proceso de envejecimiento, las probetas son confinadas lateralmente mediante una tela metálica para evitar posibles desmoronamientos y/o pérdidas de material debido a la elevada temperatura a la que estarán expuestas (muy por encima del punto de reblandecimiento de los ligantes) lo que imposibilitaría realizar el ensayo Cántabro de pérdida por desgaste.

Además, para evitar un posible escurrimiento del ligante hacia la zona inferior de las probetas durante el envejecimiento (debido a la elevada temperatura), éstas se invierten manualmente al interior del horno cada 2, 4 u 8 horas (dependiendo del grado de envejecimiento). De esta forma, se invierte el sentido del escurrimiento, evitando la acumulación de ligante en una única zona lo que provocaría una mayor resistencia a la disgregación de ésta en comparación con el resto de la probeta. En la FIG. 9, se puede observar que la curva representada por una relación volumétrica de Cv/Cs de 1 , tiene el menor % de pérdidas al cántabro, lo cual representa la cantidad de polvo mineral necesaria para obtener un menor envejecimiento.

La susceptibilidad térmica indica cómo se comporta la mezcla asfáltica producida con el polvo mineral de la presente invención, sometiéndola a distintas temperaturas por un tiempo prolongado (12 horas). Las temperaturas usadas fueron -30°C, -10°C, 10°C, 25°C, 40°C, 60°C y 80 ^Q C, respectivamente, como indica la FIG. 10. En esta figura se puede observar que el menor porcentaje de pérdidas de la mezcla asfáltica generada con el polvo mineral de la presente invención ocurre a 25°C y 40 ^Q C donde a relaciones volumétricas menores e iguales a 1 , la pérdida es relativa a cero, por lo que este polvo tiene propiedades para la resistencia térmica. Adicionalmente, se midió el porcentaje de pérdida al cántabro promedio de todas las probetas ensayas con respecto a la temperatura del ensayo de susceptibilidad térmica, donde se puede observar en la FIG. 1 1 , la curva de pérdidas al cántabro con respecto a las distintas temperaturas sometidas. El 97% de las probetas está bajo el valor máximo permitido por la normativa española.

Por lo tanto, estos parámetros en conjunto indican que la mezcla asfáltica producida con el polvo mineral de la presente invención, tiene una alta adhesividad, poco envejecimiento, resistencia térmica y un desgaste inferior a las mezclas asfálticas fabricadas con cenizas tradicionales, siendo todas ellas características indicadoras de la calidad y durabilidad de la nueva mezcla asfáltica obtenida.