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FUNDAMENTOS DEL RECICLADO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

Dr. Pedro Limón Covarrubias

10 DE ABRIL DE 2015

GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO

INDICE

1. Generalidades

2. Historia

3. Estudios del proyecto

4. Ventajas del reciclado

5. Diagnóstico del material a reciclar

6. Tipos de reciclado

7. Conclusiones

Generalidades

El pavimento de una carretera esta sujeto a los factores de deterioro pasivo y activo, que junto con el envejecimiento del asfalto se reducen los niveles de seguridad y de confort de un pavimento.

Generalidades

Lo cual hacen necesaria una operación de conservación.

Generalidades Pero en los últimos años, un mundo más contaminado hace que la preservación de recursos naturales sea una preocupación general.

Generalidades

Ante este reto la industria de la construcción ha sido pionera en el desarrollo de técnicas para la reutilización de materiales, esto por la gran cantidad de materiales de desecho que se generan y porque estos pueden ser reutilizables como es el caso de los pavimentos asfálticos.

INDICE

1. Generalidades

2. Historia

3. Estudios del proyecto

4. Ventajas del reciclado

5. Diagnóstico del material a reciclar

6. Tipos de reciclado

7. Conclusiones

Historia del reciclado

RECICLADO: Es un método que se basa en la reutilización de materiales del pavimento deteriorado. A estos materiales generalmente se les añade nuevo elementos como son agentes rejuvenecedores, agregado pétreo, mezcla asfáltica nueva, etc..

Historia del reciclado

Historia del reciclado

Se puede decir que el 100% de los materiales recuperados de un pavimento asfáltico pueden ser reutilizados o reciclados, ya sea en la misma obra en la que son generados o en otro pavimento en la que se vaya a utilizar el reciclado como método de conservación.

Historia del reciclado

La historia del pavimento asfáltico reciclado se remonta a principios del siglo pasado (1915). No fue sino hasta el embargo del petróleo de los años 70’s cuando se difundió está técnica.

Historia del reciclado

Fue en 1956 que en Estados Unidos fue concebida esta técnica y en Europa en los años setenta.

En esos años había poca experiencia en tecnología de colocación y sobretodo diseño.

Historia del reciclado La evolución de los métodos de construcción se dio entre 1978 y 1980. Desde entonces el reciclado se ha convertido en algo común. Fuente: North Central Superpave Center

Historia del reciclado

En 2001 Superpave fue modificado para considerar las mezclas con reciclado (Fuente: McDaniel y Anderson).

Se mejora la técnica de fresado, las plantas continuas y discontinuas ya contemplan el uso de este material.

Historia del reciclado

Fuente: Asociación Española de la Carretera

Historia del reciclado

Las empresas productoras de mezcla en el 2006, se encontraron una situación similar que en los años 70’s. Ya que hubo aumento de los costos de energía y del asfalto.

Historia del reciclado

En estados Unidos son muy pocos los estados que no han permitido el uso de material reciclado.

AASHTO permite un reciclado de mezcla asfáltica hasta un 25%.

Actualmente es una técnica muy importante en todo el mundo y, redituable desde el punto de vista económico como ambiental.

Historia del reciclado

El Asphalt Institute menciona un reciclado bajo cuando este es menor al 15%, y un reciclado alto cuando este es mayor al 15%.

Limitando siempre el porcentaje de reciclado a 30%.

De acuerdo al Asphalt Institute los parámetros más comunes de reciclado son entre 15 y 25%.

INDICE

1. Generalidades

2. Historia

3. Estudios del proyecto

4. Ventajas del reciclado

5. Diagnóstico del material a reciclar

6. Tipos de reciclado

7. Conclusiones

Estudios del proyecto

Estudios del proyecto

Las preguntas obligadas al momento de una rehabilitación o conservación son:

1.¿Qué ha fallado en el pavimento?

2.¿Qué es lo que busca que cumpla el pavimento?

Estudios del proyecto

Estudios del proyecto DEFLEXIÓN

Cadenamiento

De

sp

laza

mie

nto

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rti

ca

l (

mm

)

0

100

200

300

400

500

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800

900

1000

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1300

1400

1500

1600

1700

Estudios del proyecto

250.00

350.00

450.00

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750.00

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0

20

0

40

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00

20

00

ESTRUTURA Y SUB RASANTE RESISTENTE

ESTRUCTURA RESISTENTE SUB RASANTE DEBIL

ESTRUCTURA DEBIL Y SUB RASANTE RESISTENTE

ESTRUCTURA Y SUB RASANTE DEBIL

Def

orm

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n m

áxim

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Área normalizada

Estudios del proyecto

0.000

2.000

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Núm

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SN

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NÚMERO ESTRUCTURAL (SN)

0

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000

Mó

du

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MP

a)

MÓDULOS (MPa)

SUBRASANTE

Estudios del proyecto

Estudios del proyecto

Estudios del proyecto

Estudios del proyecto

Módulo resilente de suelos

Módulo de carpeta asfáltica

Estudios del proyecto

Estudios del proyecto Determinar los materiales a utilizar y métodos de pavimentación.

INDICE

1. Generalidades

2. Historia

3. Estudios del proyecto

4. Ventajas del reciclado

5. Diagnóstico del material a reciclar

6. Tipos de reciclado

7. Conclusiones

Ventajas del reciclado Económicas

REDUCCIÓN DE COSTOS

Fuente: North Central Superpave Center

Ventajas del reciclado Económicas

AHORRO DE MATERIALES

Al utilizar aproximadamente el 30% de material reciclado se tiene un ahorro en costo de materiales y su acarreo.

Ventajas del reciclado Económicas

AHORRO EN TIEMPO

Al reducir tiempo en la pavimentación, se tienen menos molestias a los usuarios y sobretodo ahorro en los gastos de operación de conductores y pasajeros de los vehículos.

Ventajas del reciclado Ecológicas

MENOR EXPLOTACIÓN BANCOS

Al tener material reciclado, se reduce la cantidad de material nuevo a utilizar. Por lo tanto, la explotación de bancos es menor.

Ventajas del reciclado Ecológicas

MAYOR APROVECHAMIENTO DEL ASFALTO EXISTENTE

Al utilizar el pavimento existente, el consumo de asfalto será menor que el que se consume en una mezcla asfáltica nueva. Esto ayuda a cuidados medioambientales y es una gran ventaja ante la posible escases de asfalto.

Ventajas del reciclado Ecológicas

Emisión de gases

Al producir menos volumen de mezcla nueva, la emisión de gases por la fabricación de la mezcla asfáltica serán menores.

Ventajas del reciclado Ecológicas

Contaminación por fresado

El material fresado si no es bien utilizado, puede convertirse en un material de contaminación, como en muchos casos sucede ocasionando una degradación del medio ambiente.

INDICE

1. Generalidades

2. Historia

3. Estudios del proyecto

4. Ventajas del reciclado

5. Diagnóstico del material a reciclar

6. Tipos de reciclado

7. Conclusiones

1. Se obtiene una muestra de campo para sus respectivos análisis

Diagnóstico del material a reciclar

2. Se obtiene granulometría y contenido de asfalto del RAP.

Diagnóstico del material a reciclar

3. Se realizan las combinaciones posibles de RAP con material pétreo nuevo o mezcla asfáltica para cumplir con las especificaciones granulométricas.

Diagnóstico del material a reciclar

3. Mediante un método de extracción de asfalto (Método Abson, ASTM D1856), se puede obtener el asfalto del RAP, para el análisis del mismo.

Diagnóstico del material a reciclar

4. Se analiza el asfalto extraído para conocer su comportamiento.

Diagnóstico del material a reciclar

5. El ensayo más importante y con mayor confiabilidad del estado del asfalto del RAP es el ensayo del reómetro de corte dinámico (DSR). Reómetro de corte dinámico DSR a alta temperatura. - Determinar la temperatura de falla Tfr para el

asfalto original recuperado. - Tfr es determinada G*/send = 1KPa para el

asfalto extraído del RAP.

Diagnóstico del material a reciclar

Diagnostico del material a reciclar

El proceso para el asfalto continua para determinar las temperaturas de falla (Tfr) del asfalto extraído del RAP: - Pruebas de DSR para altas

temperaturas - Pruebas de DSR para

temperaturas intermedias, envejecido en RTFO, no es necesario hacer PAV

- Prueba de BBR para bajas temperaturas

6. Se determina el grado PG XX –YY del asfalto extraído y el grado PG XX –YY del asfalto a utilizar en el proyecto.

Diagnóstico del material a reciclar

7. Ya que se conoce el grado PG del asfalto del RAP y del necesario para el proyecto, así como el porcentaje de RAP a utilizar, se calcula el grado PG del asfalto de aporte, con la siguiente expresión:

𝑇𝑓𝑎 = 𝑇𝑓𝑝 − (%𝑅𝐴𝑃 𝑥 𝑇𝑓𝑟)

1 − %𝑅𝐴𝑃

Tfa = Temperatura de falla del asfalto de aporte Tfp = Grado de PG del asfalto necesario para el proyecto %RAP = Porcentaje de reciclado a utilizar (en decimales) Tfr = Temperatura de falla del asfalto extraído del RAP

Diagnóstico del material a reciclar

Diagnóstico del material a reciclar

Porcentaje de RAP

Diagnóstico del material a reciclar

8. Se determinan el contenido de asfalto óptimo (incluye contenido de asfalto del RAP y asfalto de aporte) para cumplir con las propiedades volumétricas y mecánicas requeridas.

Diagnóstico del material a reciclar

Diagnóstico del material a reciclar

9. Por último, se verifica la mezcla con reciclado, para conocer su comportamiento mecánico.

Diagnóstico del material a reciclar

Estabilidad Marshall

Módulo resiliente

Diagnóstico del material a reciclar

Ensayo de fatiga

Módulo dinámico

Procedimiento de Resultados

Procedimiento de Resultados

Procedimiento de Resultados

Comportamiento rígido (Frágil)

Procedimiento de Resultados

Comportamiento rígido (Plástico)

Procedimiento de Resultados

Diagnóstico del material a reciclar

Diagnóstico del material a reciclar

Energía de fractura en ensayo de tensión indirecta

Procedimiento de Resultados

-2

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Car

ga (

KN

)

Desplazamiento (mm)

Carga-desplazamiento

RAP sin aditivo

RAP con aditivo

Identificación

Carga máxima

(KN)

Desplazamiento

Máximo, Dmax

(mm)

Energía de

trabajo, Wf

(Joules)

Área de fráctura

(m2)

Energía de

fractura, Gf

(J/m2)

Con aditivo 8,90 7,0 34,2 0,0215 1590,7

Sin aditivo 10,14 4,28 22,77 0,0212 1074,1

INDICE

1. Generalidades

2. Historia

3. Estudios del proyecto

4. Ventajas del reciclado

5. Diagnóstico del material a reciclar

6. Tipos de reciclado

7. Conclusiones

Tipos de reciclado

Reciclado en planta Reciclado in situ

Tipos de reciclado

Reciclado en frío Reciclado en caliente

Tipos de reciclado

Reciclado in situ en caliente: Se reutiliza la totalidad de los materiales extraídos del pavimento envejecido mediante un tratamiento con aportación de calor que se realiza en el mismo lugar de la obra.

El pavimento se calienta mediante unos quemadores y se fresa un grosor determinado.

Tipos de reciclado

Este material es mezclado con agentes químicos rejuvenecedores y con mezcla nueva. Finalmente, la nueva mezcla se extiende y se compacta mediante tratamientos convencionales.

Reciclado in situ en caliente

Reciclado in situ en caliente

Reciclado in situ en caliente - Se calienta la superficie con planchas que

emiten rayos infrarojos.

- Se remueve el material con escarificadores rotatorios.

- Se mezcla el material removido

- Se aplica cualquiera de los métodos de reciclado en sitio: reformación, repavimentación y remezclado.

Reciclado in situ en caliente

Reciclado in situ en caliente

Tipos de reciclado

Reciclado en planta: Este procedimiento permite reciclar el conjunto o sólo una cierta proporción del material envejecido mediante una central asfáltica adaptada. Al ser el porcentaje de material envejecido relativamente bajo, esta metodología permite corregir problemas graves de dosificación o calidad de los materiales.

Reciclado en planta

Reciclado en planta

Silo de

finos

Sin fin

Tambor externo

Tipos de reciclado Selección de alternativa óptima de reciclado:

1.- Costo: cada técnica tendrá un cierto costo, el cual hay que tratar de minimizar. El costo se puede determinar en términos económicos, sociales y medioambientales.

2.- Experiencia: Los técnicos, dependencias y constructores pueden tener más experiencia en una técnica que en otra, las cuales influirán en el éxito de la obra.

Tipos de reciclado

3.- Equipos disponibles: La empresa constructora debe tener los equipos humanos y de materiales necesarios para poder utilizar una determinada técnica.

4.- Tiempo requerido de ejecución: El tiempo de entrega de la obra acabada puede ser un factor determinante a la hora de elegir una técnica de conservación.

Tipos de reciclado

5.- Requerimientos: No todas las técnicas de reciclado nos dan el mismo estándar de calidad, aquí es importante saber que es lo que se requiere para el camino a rehabilitar.

6.- Entre otros.

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1. Generalidades

2. Historia

3. Estudios del proyecto

4. Ventajas del reciclado

5. Diagnóstico del material a reciclar

6. Tipos de reciclado

7. Conclusiones

Conclusiones - Los factores ambientales, escases de

recursos materiales y el costo de construcción han llevado a que se tome más en cuenta como método de rehabilitación el reciclado en caliente.

- En algunos países en Europa permiten el uso de hasta 50% de reciclado. Sin embargo, Estados Unidos recomienda hasta un 30% como máximo.

Conclusiones - Se deben de realizar los estudios

correspondientes de laboratorio antes de llevar a cabo la utilización de un reciclado en la pavimentación.

- El uso de aditivos rejuvenecedores es fundamental para el correcto funcionamiento de la mezcla asfáltico con RAP.

Conclusiones - Se deben elegir el tipo de reciclado más

conveniente, de acuerdo a lo que se quiera lograr, desde el punto de vista técnico-económico.

- Se deben tener los cuidados habituales en la colocación de mezclas asfálticas como son: contenidos de asfalto, granulometría, espesores, densidades, temperaturas de colocación y compactación, etc…

Conclusiones - Definir los estándares que se deseen lograr,

para que estos se puedan estar verificando durante todo el proyecto.

- Revisar los equipos de reciclado que se van a utilizar, los cuales deben estar en las condiciones deseables.

- Capacitación del personal a realizar los trabajos de reciclado ya sea in situ o en planta.

“El reciclado no es una solución para todo, pero es una gran alternativa”

Muchas gracias por su atención pedro@surfax.com.mx