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25 d'octubre de 2011

NUEVAS TECNOLOGAS ADAPTADAS AL CAMBIOCLIMTICO PARA LOS CAMINOS RURALES:MEZCLAS BITUMINOSAS TEMPLADAS YSEMICALIENTESAutor: Marino Torre Gmez de Enterria

Pocas veces una tcnica relacionada con las mezclas asflticas hadespertado tanto inters en los ltimos aos como las Mezclas aBajas Temperaturas, y la principal razn es la concienciacin quese est experimentando para el cumplimiento con el Protocolo deKyoto en cuanto a reduccin de emisiones en todas las industrias.

La problemtica planteada a nivel mundial sobre el Cambio Climtico, las emisiones de CO2, las energasalternativas ante la posible disminucin de las reservas de las energas fsiles, han hecho que desde losdiferentes actores relacionados con la construccin y conservacin de carreteras principalmente, se estntomando medidas para que esta tecnologia sea lo menos perjudicial con el Medio Ambiente, conllevando almismo tiempo una reduccin en el consumo energtico.Esta concienciacin ha llevado a los fabricantes de mezclas asflticas, a las Administraciones de Carreteras y alas empresas fabricantes de ligantes hidrocarbonados a recomendar y poner a punto una serie de productos ynuevas tcnicas de fabricacin con las que se pueda trabajar las mezclas asflticas a unas temperaturas, de-20C a -60C, por debajo de las mezclas convencionales, e impensable hace unos aos.Veremos y analizaremos en este artculo, en qu consiste estas tcnicas y donde , no solo las Administracionesde Carreteras han puesto su mira, sino tambin los que trabajamos en la mejora de las infraestructuras viariasen el medio rural y ms concretamente en la mejora y pavimentacin de los caminos rurales en el mbito deCatalunya.1. SISTEMAS PARA CONSEGUIR REDUCIR LA TEMPERATURA DE FABRICACIN Y PUESTA EN OBRA DELAS MEZCLAS ASFLTICAS

Esta disminucin del consumo energtico y de emisiones puede conseguirse por diferentes vas:Aditivacin del betn.lEspumacin del betn.lIncorporacin de materiales especficos en el proceso de mezclado.lModificando las tcnicas de fabricacin de las mezcla.lMezclas con emulsin bituminosa en plantas en caliente. Mezclas templadas.lMezclas en fro.lReciclado de pavimentos.l

NUEVAS TECNOLOGAS ADAPTADAS AL CAMBIO CLIMTICO PARA LOS CAMINOS RURALES: MEZCLASBITUMINOSAS TEMPLADAS Y SEMICALIENTES

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Como puede apreciarse las mezclas con las que podemos disminuir el consumo energtico y la tasa deemisiones son las denominadas:

Mezclas Semicalientes (100C < TC < 140C).lMezclas Templadas (60C < TC < 100C).lMezclas en Fro (TC: Temperatura ambiente).l

2. MEZCLAS SEMICALIENTES

a) Mezclas Semicalientes mediante Aditivacin del betn (Secas, sin incorporacin de agua alsistema)

Una de las maneras ms fciles de trabajar para el fabricante de mezclas asflticas es la de disponer de unbetn, ya preparado, con el que poder fabricar este tipo de mezclas sin necesidad de actuar sobre la planta,salvo en lo relativo a disminuir la temperatura de los ridos entre 20C y 50C.En el mercado hay diferentes tipos de aditivos, algunos sujetos a patentes, que actan sobre la viscosidad delbetn o bien en la interfase betn/ridos como:

Aditivos qumicos: Tensoactivos.lCerasl

Dentro de los aditivos qumicos encontramos productos que con pequeas proporciones, 0,2 % - 0,3 % s/b, y sinmodificar la viscosidad del betn ni sus caractersticas empricas y reolgicas actan en la interfasebetn/ridos aumentado la fluidez de la mezcla. En general la incorporacin en el betn de estos productos esfcil, logrndose con una pequea agitacin o incluso diluyendo en lnea durante la carga de cisternas.Otros productos con los que es posible reducir la viscosidad del betn son las Ceras. Dentro de stas haydiferentes tipos: Naturales, parafnicas, no parafnicas 100 % sintticas, no parafnicas parcialmente sintticas,amidas de cidos grasos, de polietileno, etc.Con ellas conseguimos bajar la viscosidad del ligante y por tanto la temperatura durante el proceso demezclado y compactacin unos 20C, manteniendo la viscosidad original a temperatura de servicio.

b) Mezclas Semicalientes mediante la adicin de pequeas cantidades de agua (Hmedas)Existe un grupo de mezclas semicalientes, que emplean para reducir la temperatura de fabricacin y extensin,


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pequeas cantidades de agua en su composicin. Se diferencian as de las mezclas Semicalientes secas, que nocontienen en su composicin agua, y de las mezclas templadas, que emplean en su composicin emulsinbituminosa.- Mediante el empleo de flleres hidroflicos: Aunque no es el nico, el ms difundido es la zeolita (aluminosilicato). Su uso es conocido desde mediados delos 90 en Alemania. Actualmente las zeolitas sintticas ms conocidas son las denominadas Aspha-min, queemplea Eurova y advera de PQ Corporation.

- Mediante la incorporacin de ridos hmedos al mezcladorEl mtodo ms difundido es el de mezclado secuencial con espumacin inducida mediante el empleo de ridoshmedos. Este procedimiento es conocido como LEA (Low Energy Asphalt), y est patentado por por el grupofrancs Appia-Eiffage. A su vez, este mtodo tiene tres versiones diferentes.- Incorporacin directa de espuma betnSe trata de una tcnica antigua, en torno a los aos 50, bastante actualizada en algunos pases como Sudfricay Canad, pero que en Europa, y ms concretamente en Espaa es una tcnica que contina casi en un perodode experimentacin. Esquemticamente sera como se ve en la figura siguiente:


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3. MEZCLAS TEMPLADAS

Como ya se ha indicado, es un procedimiento en los que la mezcla se produce sin llegar a calentar los ridos porencima de los 100 y que se colocan en obra, normalmente entre los 60 y 90C. En este caso, no existeuna variedad de soluciones tan amplia como en el caso de mezclas semicalientes, y de hecho la experienciaespaola se concentra en las mezclas templadas en las que el ligante empleado es una emulsin.Establecer la diferenciacin de ambos tipos de mezclas por la temperatura de los ridos, a priori parecearriesgada, debido a que hay que hacer una clara diferenciacin, entre las mezclas templadas degranulometra abierta y las mezclas templadas con granulometra cerrada, uno de los grandes retos dela industria de fabricacin de mezclas asflticas. Este ltimo tipo de mezclas, aspirara a mejorar losinconvenientes de puesta en servicio de las mezclas tradicionales en fro, es decir, mejorara ostensiblementelos tiempos de curado respecto a aquellas, e igualmente tendran las buenas caractersticas de mdulo que seles requiere a las mezclas en caliente. Para ello es necesario el empleo de emulsiones especiales, de altaconcentracin de betn y de penetracin del betn residual reducida. Este tipo de emulsiones requierenprocesos de fabricacin especficos, y un alto conocimiento de las tecnologas de fabricacin de emulsiones.Las temperaturas que requieren los ridos para este tipo de mezclas templadas cerradas, en algunos casospudiera situarse por encima de los 100, para asegurar una correcta envuelta con los ridos. Es por ello, queconsiderar como nico elemento de discriminacin la temperatura de los ridos para diferenciar mezclastempladas de mezclas semicalientes, especialmente las hmedas, quiz no sea lo ms adecuado.Se obtienen, realizando la envuelta en una planta convencional de caliente, con ridos a una temperatura entre85-110, y una emulsin especial bituminosa como ligante. El objetivo es conseguir de una forma fcil y sinmodificaciones en la planta, una mezcla que compagine como hemos dicho, parte de las ventajas de lasmezclas en fro y de las mezclas en caliente.- Ventajas de las mezclas en calientePoder fabricarse en las planta en caliente con un mayor control de las dosificaciones que en las plantas demezclas en fro.Lograr una cohesin inicial importante disminuyendo los tiempos de maduracin gracias al diseo especfico dela emulsin.Conseguir envueltas al 100% como consecuencia de la temperatura de fabricacin y mayor limpieza de losridos.Alcanzar mezclas con unas caractersticas mecnicas prcticamente idnticas al ensayo Cantabro para lasmezclas drenantes y en el mdulo dinmico para reciclados y mezclas cerradas.- Ventajas de las mezclas en froDisponer de mezclas ms flexibles y considerar sus almacenabilidad.Disminuir el consumo de combustible en la fabricacin de la mezcla.Reducir considerablemente las emisiones de gases a la atmsfera.

Como se ha comentado anteriormente, hay que hacer una divisin de este tipo de mezclas templadas, enmezclas templadas abiertas y mezclas templadas cerradas. Si es cierto, que la granulometra condiciona lafuncionalidad de la mezcla, la tecnologa asociada a unas u otras es completamente diferente, as como sufabricacin y puesta en obra.

a) Mezclas abiertas templadasEl huso granulomtrico ms utilizado es el que correspondera, aproximadamente con el PA-11, aunque tambinse han empleado granulometras correspondientes a los antiguos AF-10 y AF-12, incrementando ligeramente elcernido por el tamiz 2 mm. En cuanto al ligante se trata habitualmente de emulsiones de rotura media, siendo


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adecuado la modificacin de la misma.

Para su diseo en laboratorio, adems de los ensayos tpicos para las mezclas en fro, los combinaremos con losensayos tpicos de las mezclas drenantes, realizndose las prdidas en hmedo y en seco tras el ensayocntabro despus de un proceso de curado en estufa 48 h a 75C y, de no producirse escurrimiento, continuarel curado durante 5 das a 90C, y posteriormente dejndolas enfriar antes de romper en el Cntabro. Lasprdidas no deben ser superior a 20% en seco y a 30% tras inmersin. Los contenidos de emulsin habitualespara este tipo de mezclas se sitan entre el 6,5 y el 7%.

b) Mezclas templadas cerradasHasta fechas muy recientes, no se han empezado a valorar muy a fondo las posibilidades de esta tcnica congranulometras cerradas. La tendencia ha sido emplear granulometras del tipo S con una emulsin que nocondicionara la compactacin y las primeras horas de servicio de la mezcla.Sin embargo, en la fabricacin de estas mezclas se estn detectando inconvenientes, prximos a resolverse.Estos inconvenientes fundamentalmente se basan en contar con mecheros que trabajen a bajos regmenes decalentamiento, elementos de los que no todas las plantas de mezclas en caliente disponen. Adicionalmente, unpunto crtico de la fabricacin de estas mezclas, consiste en la extraccin de la totalidad del fller derecuperacin. La posible humedad de las arenas y las bajas temperaturas de trabajo, no permiten que esteproceso clave en la calidad de las mezclas bituminosas de una manera controlada, condicione posteriormente larelacin fller/betn, as como un posible deterioro de los filtros de mangas por humedad en obras de granenvergadura, si no se dan las necesarias condiciones conservacin y mantenimiento.


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No obstante, estos problemas, han quedado resueltos por el diseo de plantas especficas para la fabricacin deestas mezclas, aunque se trabaja en paralelo en el desarrollo de modificaciones en las plantas convencionalesen caliente que minimicen estos efectos, dada la enorme acogida y futuro con el que cuentan estas mezclas, nosolo para las grandes infraestructuras de carreteras, si no tambin como alternativa en capas de rodadura enlas vias de baja intensidad de trnsito, es decir en los caminos rurales.

Marino TorreReponsable d' Obres . DG Desenvolupament Rural.DAAM. Generalitat de Catalunya.


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