Trabajo de “Exposición de RAP en FRIO”

Presentado por:

Juan Camilo Carvajal Silva Código: 40111057 - G3

Sebastián Rueda Buitrago Código: 40111024 - G3

Andrés Alberto León Bejarano Código: 40111111 - G1

María Alejandra Luque Chaves Código: 40111012 - G1

Juan Camilo Rincón Romero Código: 40111140 - G1

Presentado para:

Ingeniera Ana Sofía Figueroa

Universidad de la Salle, Facultad de ingeniería Civil

Pavimentos, Grupo 1 y 3

Bogotá D.C. 25/03/2015

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Contenido

Pg.

1. Objetivos………………………………………………………………………………………………………… 3

2. Introducción…………………………………………………………………………………………………… 4

3. Que es RAP?.............................................................................................. …………. 5

4. Beneficios del RAP. …………………………………………………………………………………………. 5

5. PROCESO DE RECICLAJE RAP EN FRIO……………………………………………………………...... 75.1 Reciclado IN-SITU…………………………………………………………………………………………….. 75.2 Procedimiento de reciclado en frio in-situ con “Tren de unidad simple”……………. 85.3 Procedimiento de reciclado en frio in-situ con “Tren de unidades múltiples”……. 95.4 RECICLADO EN PLANTA. …………………………………………………………………………………… 10

6. Aplicaciones…………………………………………………………………………………………………………. 116.1 Reciclado del 100% de RAP ……………………………………………………………………………… 116.2 Estabilización con RAP / base granular ……………………………………………………………… 126.3 Pulverización……………………………………………………………………………………………………. …. 136.4 Reprocesamiento………………………………………………………………………………………….…. 136.5 Modificación de propiedades mecánicas…………………………………………………………… 14

7. Tipos de Máquinas Recicladoras Wirtgen …………………………………………………………. 147.1 Máquinas montadas sobre neumáticos…………………………………………………………….. 147.2 Máquinas montadas sobre orugas………………………………………………………………………. 15

8. Material Llenante en el Proceso de RAP………………………………………………………………. 16

9. Métodos de Reciclaje de Pavimento Asfaltico (RAP) en Frio……………………………….. 169.1 RAP en el Sitio con Cemento Portland…………………………………………………………………. 169.2 Reciclaje de pavimentos con productos bituminosos……………………………………………. 199.3 Reciclaje de pavimentos con asfalto espumado…………………………………………….……… 219.4 Reciclaje de pavimentos con emulsión asfáltica………………………………………………….. 22

10. Bibliografía………………………………………………………………………………………………………….. 23

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1. Objetivos

Conocer el reciclaje en pavimento asfalto (RAP) en frio

Describir los beneficios que se obtiene al intervenir una vía con el reciclaje de pavimento asfaltico (RAP) en frio

Analizar bajo que situaciones o características se puede utilizar cada una de las diferentes metodologías de RAP en frio

Familiarizar a los estudiantes con los equipos necesarios para realizar este tipo de procedimiento en las vías.

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2. Introducción

El pavimento de una carretera en uso de la comunidad a medida que pasa el tiempo está sujeto a la acción de paso de tráfico desde vehículos livianos a pesados, logrando un envejecimiento y deterioro del pavimento de carretera. Afectando las propiedades mecánicas del pavimento y como consecuencia una disminución en los niveles de seguridad en los usuarios que transitan estas carreteras, desde personas (civiles) hasta comercio que promueve el desarrollo interno de una región o un país.

El óptimo estado del pavimento es de prioridad para toda una comunidad, así que cuando un pavimento no está en condiciones de uso o su estado es muy deficiente para el tránsito de vehículos en una carretera, es necesario la construcción de un nuevo pavimento para esta carretera, para optimizar el flujo vehicular en esta región, pero a su vez este procedimiento puede ser contraproducente ya que este procedimiento requiere un gran lapso de tiempo debido a que se debe demoler y retirar el material del deteriorado pavimento, reteniendo o disminuyendo el flujo vehicular en gran medida, además de los altos costos que requiere este procedimiento sin tener en cuenta el tiempo y costo para la construcción del nuevo pavimento, por lo cual se ve necesario prolongar el tiempo de vida del pavimento mejorando su carpeta asfáltica (claro esto solo se puede realizar cuando el pavimento asfaltico no sufra de daños estructurales),y una de las mejores opciones es el reciclado de pavimento asfaltico (RAP), ya que este tiene como consecuencias lapsos más cortos en los que se retendrá el flujo vehicular, reducción de costos ya que se aprovechara al máximo la carpeta asfáltica ya deteriorada.

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3. Que es RAP?

Pavimento de asfalto de Reciclado (RAP) es el término dado a los materiales de pavimento proveniente del fresado y/o remoción de profundidad de las carpetas asfálticas existentes, que conservan un asfalto residual involucrado en los agregados y estos son utilizados como insumos para la preparación de mezclas asfálticas nuevas.

Estos materiales se generan cuando se eliminan los pavimentos de asfalto los cuales presentan envejecimiento representado por grietas y en los cuales se busca alargar en cierta forma el ciclo de vida útil de los pavimentos por medio de reconstrucción o repavimentación. Siempre que el proceso de trituración se lleva a cabo de manera apropiada y controlada es posible obtener RAP de alta calidad con agregados bien gradados y con un perfecto recubrimiento de asfalto.

Cabe mencionar que este proceso de obtención de RAP se puede dar por medio de reciclado en frio o en caliente con agente estabilizador ya sea in situ o en planta, con lo que se busca llegar a dos posibles procesos de rejuvenecimiento o estabilización.

4. Beneficios del RAP.

El reciclado en frio es una técnica de rehabilitación de carreteras que consiste en la reutilización de materiales procedentes de las capas que conforman la estructura como tal del pavimento, los cuales ya han estado en servicio por un tiempo considerable por lo cual estas estructuras han perdido algunas de sus propiedades iniciales por su uso lo cual genera envejecimiento que genera perdida a su vez de cohesión, textura y en algunos casos la geometría de la vía, y se mezclan con agentes estabilizadores como emulsiones asfálticas o asfaltos espumosos a temperatura ambiente para conformar un nuevo pavimento asfaltico.

Una técnica de reciclaje en frio es el RAP el cual tiene gran beneficio en el aprovechamiento de los recursos naturales no renovables como son el asfalto o bitumen residual y los agregados pétreos y por ende el beneficio ambiental que se genera al utilizar estos materiales realizando un aporte grandísimo a la conservación y preservación del medio ambiente.

Otra gran ventaja del RAP es el ahorro económico que representa para un proyecto debido a que en primer lugar por ser un proceso que se da en reciclaje en frio representa una economía considerable con respecto a un proceso de reciclado en caliente. En cuanto a cifras se refiere este proceso representa un costo de entre el 25% - 50% del costo de una reparación normal.

En el mundo cerca de 50 millones Ton/año de RAP son generadas, de las cuales el 33% son utilizadas en reciclaje en caliente, el 47% son utilizadas en el reciclaje en frio y cerca del 20% son finalmente descartadas para uso en carreteras y son posteriormente desechadas.

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En los países europeos, como por ejemplo Alemania, Países Bajos, Dinamarca y Suiza, la proporción de mezclas recicladas con RAP sobre el total de mezclas bituminosas es superior al 15 % (en Dinamarca llega a ser del 34 %). Incluso en España a partir de los ´90 el reciclado de pavimentos con emulsiones bituminosas ha ido creciendo. En EEUU se utiliza el 80 % del pavimento asfáltico que se fresa cada año en los proyectos de ensanchamiento y rehabilitación de carreteras.

A nivel técnico las ventajas que genera usar este procedimiento en frio denominado RAP son diversas algunas de estas pueden ser:

Es un proceso que permite el mejoramiento de las propiedades mecánicas de la carpeta asfáltica y en algunos casos de la base granular, permite la estabilización de capas inferiores en caso de problemas estructurales, dando así la posibilidad de mejoramiento sin desechar el material existente. Mejora las propiedades de adherencia superficial además de que el reciclado obtenido con este procedimiento RAP, llega a tener hasta un 80% de capacidad estructural de un pavimento nuevo. No alteran el perfil geométrico de la calzada ya que la maquinaria utilizada permite un acoplo de esta a la geometría de la vía respetando de esta manera su bombeo y demás características geométricas. De esta forma se pueden hacer cambios en la alineación vertical y horizontal de la vía. Es un proceso de fácil aplicación ya que tiene un nivel de afección al tráfico menor, ya que es posible hacer el procedimiento de reciclaje por un carril y permitir la circulación por los restantes además de que el tiempo de ocupación de la vía es menor que el de otras técnicas ya que una carpeta de asfalto recuperado puede abrirse al tránsito en cuestión de horas. Son procesos que se pueden dar a temperatura ambiente por lo que no necesitan un gasto considerable de energía, equipo que precaliente la carpeta existente y los agregados a colocar lo que representa una gran ventaja ya que esto traduce una capacidad de producción 500 ton/hr. Lo cual se ve determinante en la economía del proyecto.

Por lo tanto cuando un proceso de repavimentación o mantenimiento así lo amerite el RAP obtenido por un proceso de reciclado en frio es una muy buena opción por su calidad con el medio ambiente, el ahorro económico que representa, su facilidad constructiva, la calidad e integridad estructural que representa y su relación costo – efectividad por lo cual este proceso se ha implementado en muchos pises Europeos y de Norte América y poco a poco se ha desarrollado en América latina.

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5. PROCESO DE RECICLAJE RAP EN FRIO.

Situaciones y Conceptos a Tener en Cuenta para el reciclaje de RAP Frio.

Teniendo en cuenta que el porcentaje que se combina en forma efectiva con el asfalto virgen es muy variable y depende fundamentalmente de cuatro factores, es importante nombrarlos para tener claridad en los procesos de reciclaje RAP y constructivos necesarios para este proceso.

1. Tipo de asfalto virgen que se emplee. Es decir, asfalto cortado, emulsión asfáltica, asfalto espumado o cemento asfaltico.

2. Porcentaje y estado de envejecimiento del asfalto residual.3. Tipo de aditivo rejuvenecedor. (Debe tenerse en cuenta que los aditivos

rejuvenecedores podrían actuar más bien como aditivos reblandecedores y no restituyen las propiedades visco elásticas del asfalto residual.)

4. Porcentaje de asfalto residual absorbido por el agregado.

Dada la dificultad para determinar con exactitud la proporción en que el asfalto residual se combinara con el asfalto virgen y cuáles serán las propiedades del asfalto combinado. Para el reciclado en frio empleando emulsión es recomendable asumir que el asfalto virgen no se combinara con el asfalto residual adherido al agregado.

Es por esta razón que existen combinaciones de elementos que pueden dar origen a varias formas de reciclado como por ejemplo un reciclado profundo, in-situ, con asfalto espumado, y adición de árido nuevo o un reciclado parcial, en planta, con emulsión o cemento y sin adición de árido nuevo.

Por estas características existen grandes diferencias tanto en su finalidad como en su proceso constructivo, entre algunos de ellos como por ejemplo, un fresado superficial y un reciclado profundo y similitudes entre otros como un reciclado parcial, con emulsión y uno con asfalto espumado.

Procesos de Reciclado y Maquinaria para RAP en Frio:

5.1 Reciclado IN-SITU

El procesamiento del material recuperado del pavimento asfaltico en su totalidad es realizado sobre la superficie misma en que se colocara, incluyendo la operación de mezclado. En la actualidad dado el avance tecnológico experimentado en las últimas décadas, la maquinaria utilizada en este proceso ha tenido grandes avances tecnológicos que generan resultados o características que dependen del equipo empleado, distinguiéndose dos tipos de procesamientos de reciclado in-situ los cuales son designados como 1) “Tren de unidad simple” y 2) “Tren de unidades múltiples”.

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5.1.1 Procedimiento de reciclado en frio in-situ con “Tren de unidad simple”:

El tren de unidad simple consiste en una máquina fresadora autopropulsada utilizada solo para el procesamiento del RAP e incorporación del ligante (aditivo reciclador). Para un mejor control del tamaño de RAP, la fresadora tiene un tambor fresador con profundidad de corte variable. La fresadora es equipada con un sistema de aditivo líquido y un esparcidor que controle volumétricamente la cantidad del líquido en base a la profundidad del fresado, al ancho de corte y a la velocidad de la máquina.

Para este procedimiento de reciclado en frio in-situ con “Tren de unidad simple” se tienen dos máquinas:

a) En la figura 1, se muestra una maquina recicladora montada sobre ruedas neumáticas que en este caso está utilizando emulsión como aditivo reciclador pero que podría ser asfalto espumado o un sistema mixto, también se muestra el camión suministrador.

Figura 1: Maquina recicladora montada sobre ruedas neumáticas.

b) En la figura 2 se muestra una maquina montada sobre orugas, en este caso se está usando ligante mixto (emulsión – cemento), además a la maquina recicladora se le ha agregado un mezclador para lechada en la parte derecha y un dispositivo especial para la extinción del material reciclado en la parte izquierda, también se muestra el camión que suministra los aditivos recicladores y el agua para la preparación de la lechada.

Figura 2: Maquina recicladora montada sobre orugas.

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El elemento clave o más importante en este tipo de máquinas es el tambor fresador o mezclador el cual está equipado con una gran cantidad de dientes de corte. El tambor rota, fresando el material del pavimento existente como se muestra en las figuras.

5.1.2 Procedimiento de reciclado en frio in-situ con “Tren de unidades múltiples”:

En el caso del tren de unidades múltiples, el procesamiento del RAP es completado por un equipo distinto de la maquina fresadora. Se encuentran dos tipos de máquinas, de dos unidades y de tres unidades.

a) Tren de dos unidades: En la figura 3 se muestra el tren de dos unidades que consiste en una maquina fresadora que produce el RAP y en una unidad de mezclado o extensión para la incorporación del aditivo y colocación de la mezcla reciclada. También, hay trenes de dos unidades que consisten en una fresadora más un remolque que contiene una planta de triturado o selección y un mezclador.

Figura 3: Tren de reciclaje de dos unidades.

b) Tren de tres unidades: En la figura 4 se muestra el tren de unidades múltiples más grande y de mayor capacidad de producción, el cual tiene tres unidades, una maquina fresadora , una planta de selección y trituración montada sobre un remolque y un mezclador montado sobre otro remolque. El tamaño máximo del RAP es controlado por la unidad de selección y trituración y la cantidad de aditivo líquido es controlada por una correa transportadora y un microprocesador en el mezclador. La figura 4, muestra un tren de reciclado de tres unidades. En la parte derecha de la figura se aprecia la fresadora, en la parte central se encuentra la unidad de selección y trituración estando en un circuito cerrado para permitir procesar RAP con sobre tamaño y evitar la producción de desperdicios, todo esto sin incrementar el contenido de finos, la tercera unidad, la que se encuentra en el extremo izquierdo, esta provista de un sistema de mezclado controlado por un microprocesador para mantener la mezcla de aditivo RAP dentro de límites muy precisos y de un mezclador de flujo continuo. En este caso el material reciclado es dejado en un cordón, lo cual es realizado por medio de un brazo transportador de material.

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Figura 4: Tren de reciclaje de tres unidades.

5.2 RECICLADO EN PLANTA.

El RAP fresado es transportado hasta la planta donde es acopiado. Al construir los acopios de RAP, se deben seguir procedimientos preestablecidos para optimizar la posterior explotación. Diferentes tipos de RAP deberían ser separados para prevenir la contaminación del material y los acopios deberían ser construidos en capas horizontales para minimizar la segregación. También debe tenerse en cuenta la altura de los acopios, ya que esta debe ser de máximo de 3m y evitar que los equipos operen sobre ellos para minimizar la compactación y la aglomeración de partículas.

Las plantas pueden ser fijas o móviles y normalmente estarán compuestas por una tolva alimentadora de RAP donde también puede incorporarse agregado virgen, correas transportadoras, sistema de pasaje del material, mezclador, sistema de adición de aditivo líquido y agua.

El tratamiento en planta permanece siempre como una opción que debería ser considerada cuando el reciclado tiene aplicación, particularmente en aquellos proyectos que requieren una mezcla de materiales vírgenes a ser tratados, y también cuando son tratados con asfalto espumado y luego almacenados en acopios para su uso posterior.

Los principales beneficios del reciclado en planta versus el reciclado in situ son:

– Control de los materiales de entrada. Mientras que el reciclado in-situ permite un control limitado del material recuperado del pavimento existente, el reciclado en planta permite producir un producto final específico al mezclar distintos tipos de agregados. Los materiales de entrada pueden ser almacenados en acopios y ser sometidos a ensayos antes de producir la mezcla, y también es posible cambiar la proporción de los mismos en la mezcla.

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– Calidad de mezclado. Es posible realizar modificaciones en la operación de mezclado continuo para variar el tiempo en que el material es retenido dentro de la cámara de mezclado, cambiando la calidad de la mezcla.

– Posibilidades de acopiar el material. Particularmente en los materiales tratados con asfalto espumado, el producto producido puede ser almacenado y ser utilizado cuando sea requerido, y de ese modo evitar la dependencia de la producción de la mezcla y la colocación de la misma.

Figura 5: Esquema planta de reciclado para RAP frio.

6. Aplicaciones

6.1 Reciclado del 100% de RAP

Esta categoría cubre exclusivamente el reciclado de material 100% RAP y requiere considerar los siguientes factores:

Naturaleza y composición del pavimento existente (por ejemplo, tipo de mezcla asfáltica, granulometría, contenido de asfalto, envejecimiento, etc.).

Tipo y causas del deterioro (por ejemplo, agrietamiento o deformación permanente). Severidad del deterioro (por ejemplo, aislado a la capa superficial o deterioro profundo). Objetivo de la rehabilitación (por ejemplo, restauración de la integridad estructural).

Existen dos tecnologías distintas que pueden ser aplicadas para reciclar el 100% del material RAP.

Construcción de una capa de mezcla asfáltica en frío, mediante la adición de emulsión como un rejuvenecedor, a una capa reciclada delgada (normalmente de 100 mm de espesor o menos).

Estabilización del RAP con cemento, emulsión o asfalto espumado en una capa más profunda (usualmente mayor a 100 mm).

El reciclado del 100% del material de RAP como una mezcla asfáltica en frío requiere el aporte de asfalto adicional en forma de emulsión. Esto es esencial en un proceso de rejuvenecimiento

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del asfalto. Sin embargo, agregar cemento asfáltico en una mezcla de concreto asfáltico sin estudiar las propiedades volumétricas del material reciclado requiere una aproximación de diseño cuidadosa. La granulometría de la capa reciclada será diferente a la del asfalto original, y además, la fracción fina en general está adherida al material reciclado. Generalmente esto significa que una cantidad adicional de finos debe ser añadida a la mezcla mientras se realiza el proceso de reciclado. Cuando el 100% del material de RAP es reciclado con un agente estabilizador, las propiedades del producto son diferentes cuando rejuvenece, lo cual es descrito en el Capítulo 4, Agentes Estabilizadores. Normalmente se requiere una superficie adecuada sobre la capa reciclada con el objetivo de alcanzar las propiedades funcionales, como la resistencia al deslizamiento y la calidad de rodado. Para caminos de tráfico menor, esto puede conseguirse con un riego con gravilla o con una capa de mezcla asfáltica en caliente delgada (< 40 mm). Si un mejoramiento de estándar es aplicado al pavimento para que este pueda soportar tráfico pesado, en ocasiones puede ser requerida una base asfáltica, además de la capa asfáltica superficial.

6.2 Estabilización con RAP / base granular

Esta categoría de reciclado es típicamente aplicada como una medida para tratar estructuras de pavimentos deterioradas compuestas por bases granulares y superficies asfálticas delgadas, constituidas tanto por concreto asfáltico como por varias capas de sellos superficiales. El deterioro en este tipo de pavimentos generalmente se manifiesta como capas asfálticas severamente agrietadas, capas granulares deformadas, y baches. El objetivo de añadir agentes estabilizadores mientras se recicla es recuperar la integridad estructural mediante el mejoramiento de las propiedades de ingeniería de los materiales recuperados, al mismo tiempo que es posible alcanzar una calidad de rodado óptima. La estabilización Granular/RAP puede ser efectuada mediante el reciclado a distintas profundidades, generalmente entre 150 mm y 250 mm. Cuando la capacidad estructural necesita ser mejorada para ajustarse a mayores demandas de tráfico, la profundidad del reciclado puede incrementarse, alcanzando un aumento en el espesor de la nueva capa estabilizada. Sin embargo, es necesario que el pavimento existente tenga un espesor mínimo de material natural de buena calidad para aplicar esta alternativa. Los pavimentos deteriorados compuestos por capas estabilizadas (por ejemplo, con cemento o cal hidratada) también pueden ser reciclados. Cuando una estrategia de rehabilitación de corto plazo es adoptada debido a restricciones presupuestarias, o cuando el deterioro del pavimento es causado por la mala capacidad de soporte de las capas superiores, la profundidad del reciclado debe reducirse. Existe siempre un mejoramiento significativo en la capacidad estructural del pavimento después de la estabilización. Esto se complementa con la aplicación de una capa superficial de asfalto sobre la capa reciclada. Evitar el ingreso de agua en las capas inferiores mediante la estabilización, también ayudará a extender la vida útil del pavimento reciclado. En esta categoría también se incluye el mejoramiento de los caminos sin recubrimiento superficial. Generalmente, el mejoramiento de estándar de estos caminos no pavimentados se debe a:

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Razones económicas. Usualmente, altos costos de mantenimiento están asociados a incrementos en las cargas de tránsito.

Razones medio ambiental. La pérdida anual de agregados entre 25 mm y 35 mm es común en caminos no pavimentados, lo que requiere un aporte continuo de material de empréstito. Además, se ha demostrado que la generación de polvo de los caminos no pavimentados es dañina para la salud.

Razones estratégicas. Necesidades políticas gubernamentales.

El reciclado de las capas granulares superficiales existentes generalmente es realizado con agentes estabilizadores. La estabilización con emulsión o asfalto espumado habitualmente es realizada a una profundidad promedio de entre 125 mm a 150 mm más una capa superficial delgada, como un riego con gravilla o una lechada. Estabilizar con cemento o cal hidratada requiere que la profundidad del reciclado sea aumentada a 150-250 mm para alcanzar un producto similar en términos de vida estructural. Una aplicación adicional que cae dentro de esta categoría es la modificación del material plástico mediante el reciclado con cal hidratada. Durante el proceso de reciclado, sólo la cal requerida es agregada al material recuperado para eliminar o reducir la plasticidad. Por lo tanto, la adición de cal no es considerada como una estabilización, ya que la razón de agregar este estabilizador no es conseguir un aumento en la resistencia del material (pese a que a largo plazo es posible conseguir algún incremento en la resistencia).

6.3 Pulverización

No siempre es necesario adicionar un agente estabilizador cuando se recicla un pavimento existente que contiene capas asfálticas gruesas. En ocasiones, las capas asfálticas gruesas que presentan un estado de agrietamiento por fatiga severo, se tratan mejor mediante la pulverización previa de la capa asfáltica completa. Posteriormente, se compacta este material para crear un “granular reconstituido”. La base asfáltica nueva y las capas superficiales se construyen sobre esta capa asfáltica reconstituida obteniéndose una estructura de pavimento “equilibrada”. Los pavimentos que incorporan capas deterioradas de base estabilizadas también pueden ser tratados en forma efectiva utilizando pulverización. Las capas ligadas deterioradas usualmente exhiben fallas tipo “en bloque”. En un comienzo, estas fallas se producen en forma espaciada, pero con el tiempo aumentan su frecuencia en la superficie del pavimento. Al pulverizar estos materiales, se elimina el potencial riesgo del reflejo de grietas en las capas que se construirán sobre el material pulverizado.

6.4 Reprocesamiento

Los caminos de grava o no pavimentados generalmente mejoran su estándar a caminos pavimentados sin la incorporación de agentes estabilizadores). Sin embargo, es beneficioso volver a trabajar y re-compactar la capa superior del pavimento existente para alcanzar una uniformidad adecuada antes de recapar con una nueva capa de material importado. A pesar de que no se agrega material asfáltico, la humedad del material in-situ normalmente requiere un ajuste. Esto es posible lograrlo con el procedimiento constructivo del reciclado, para asegurar

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que se consiga el nivel óptimo de compactación. Aplicar la técnica de reprocesamiento también es aplicable a los caminos nuevos construidos con materiales disponibles in-situ. Si la subrasante existente es adecuada, la opción de reprocesamiento es un método equivalente a escarificar y re-compactar, tradicionalmente utilizado en la construcción de caminos nuevos. De esta forma, es posible conseguir una capa homogénea y con propiedades de capacidad de soporte consistentes.

6.5 Modificación de propiedades mecánicas

Investigaciones realizadas en pavimentos revelan que una de las causas del deterioro se debe a la graduación (granulometría) deficiente de los materiales que componen las capas superiores del pavimento. Corregir la graduación es posible mediante la adición del material granular faltante para lograr una Capítulo granulometría adecuada sobre la capa granular existente, antes de aplicar la técnica del reciclado. El contenido de humedad se ajusta durante el proceso de reciclado, para alcanzar las condiciones óptimas de compactación del material reutilizado. La modificación de las propiedades mecánicas puede ser utilizada en el tratamiento de materiales que presentan una plasticidad inaceptable. En algunos casos, es posible tratar arcillas que se encuentran en terreno, mediante el mezclado de materiales arenosos sin cohesión, reduciendo la plasticidad efectiva del material existente. Esta técnica debe ser aplicada con cuidado, ya que la separación mecánica de partículas plásticas en realidad no produce ningún tipo de reducción química de la plasticidad y, a menos que la graduación de la arena sea compatible con la naturaleza y graduación del material plástico, el desempeño del material existente no necesariamente será mejor.

7. Tipos de Máquinas Recicladoras Wirtgen

Las recicladoras Wirtgen son capaces de materializar cualquier proyecto de reciclado en frío. La WR 2000 es ideal para trabajos más pequeños y pavimentos más delgados, mientras que la WR 4200 se adapta mejor al reciclado de carreteras de mayor importancia y otros proyectos mayores. Cada máquina tiene un campo particular de aplicación, como se resume a continuación.

7.1 Máquinas montadas sobre neumáticos: WR 2000 y WR 2500 S (Figuras 6 y 7)

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Figura 6. La recicladora Wirtgen WR 2000 tomado de: http://www.resansil.com/images/wirtgen/manual_reciclaje_frio.pdf, el día 17/03/2015

Figura 7. La recicladora Wirtgen WR 2500 S tomado de: http://www.resansil.com/images/wirtgen/manual_reciclaje_frio.pdf, el día 17/03/2015

La aplicación más frecuente de estas máquinas es el reciclado de pavimentos existentes, generalmente incluyendo las capas asfálticas superiores y una porción de la capa subyacente (tanto ligada como no ligada). Las máquinas están equipadas con dos sistemas de microprocesadores que controlan el sistema de bombeo, y dos barras de riego.

7.2 Máquinas montadas sobre orugas: 2200 CR y WR 4200 S (Figuras 8 y 9)

La 2200 CR se basa en la máquina pulverizadora 2200, una unidad de alto rendimiento. Cuando esta máquina se utiliza con los sistemas de barras de riego y sistema de bombeo, puede ser utilizada en proyectos de reciclado en frío, especialmente donde el pavimento existente incluye capas asfálticas gruesas. Incluso, la 2200 CR usualmente está equipada con un sistema de niveles que en ocasiones elimina la necesidad de una moto niveladora para perfilar el material reciclado.

Figura 8. La recicladora Wirtgen 2200 CR tomado de: http://www.resansil.com/images/wirtgen/manual_reciclaje_frio.pdf, el día 17/03/2015

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Figura 9. La recicladora Wirtgen WR 4200 tomado de: http://www.resansil.com/images/wirtgen/manual_reciclaje_frio.pdf, el día 17/03/2015

8. Material Llenante en el Proceso de RAP

Se consideran como tales, algunos materiales llenantes comerciales que complementan la acción del ligante asfáltico en cuanto a su reactividad, además algunos de ellos se utilizan como control de humedad del material. Los más utilizados son el cemento Portland, la cal hidratada y las cenizas volantes, cuyas características se deberán establecer en una especificación particular. La proporción y adecuado diseño para el empleo de llenantes activos deberá ser presentado por el constructor y aprobado por el interventor.

En ocasiones también se adicionan llenantes con el propósito de controlar la rotura de la emulsión asfáltica.

9. Métodos de Reciclaje de Pavimento Asfaltico (RAP) en Frio

9.1 RAP en el Sitio con Cemento Portland

Este es un procedimiento que se basa en el fresado en frío de un cierto grosor del firme envejecido y el mezclado de este material con un conglomerante hidráulico (cemento normalmente). El nuevo material se extiende y se compacta definiendo una sólida base para posteriores refuerzos

Producción de la Mezcla

Para la producción de la mezcla en el sitio, el equipo estará constituido básicamente por: una máquina estabilizadora elementos para la compactación motoniveladora carro tanques para aplicar agua y el material de curado de la capa compactada

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elementos de transporteSi se especifica mezcla en planta, no se requerirá la máquina estabilizadora. Salvo autorización escrita del Interventor, la motoniveladora no podrá emplearse en trabajos de mezcla sino únicamente en los de conformación.El equipo deberá incluir también elementos para su explotación, cargues, transportes, eventual trituración y clasificación. Si está prevista la utilización de la capa existente en la vía, deberá contarse con elementos apropiados para su escarificación. La mezcla de material granular estabilizado con cemento puede fabricarse también en una planta de mezcla de concreto hidráulico.

Requerimientos de Ejecución de los Trabajos

Fase de experimentación Preparación de la superficie existente Mezcla de planta Mezcla en sitio Colocación y extensión de la mezcla Presfisuraciòn Compactación y terminación Curado

Requerimientos de recibido de trabajo

1. Control de calidad de la mezcla

Homogeneidad Humedad Resistencia

2. Control de calidad del producto terminado

Compactación Espesor Lisura

Rehabilitación Estructural con Cemento Portland

Son compatibles con el presupuesto, la naturaleza del problema y el periodo de proyecto.

Se recomienda para:

Fallas estructurales

Rehabilitación a largo plazo

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No alterar los materiales que han sido consolidados a través de los años.

Se debe realizar la recuperación del 100% de la capa asfáltica, lo que implica un espesor de 40cm en el caso de rehabilitación con cemento

Recomendaciones

Las capas tratadas con cemento suelen tener una rigidez considerable, por lo que no se deben de utilizar en pequeños espesores sobre capas de escasa capacidad portante por los problemas asociados de fragilidad que pueden presentar.

Se prefiere su aplicación cuando existen deficiencias en la explanada en vías de trafico medio o bajo.

Se deben considerar 3 fases fundamentales para l rehabilitación:

1. Descripción de las condiciones existentes en el firme

2. Identificación de las alternativas viables de la rehabilitación

3. Selección de la alternativa: en esta etapa nos referimos al reciclado “in situ” en frío con cemento. Este es un procedimiento que se basa en el fresado en frío de un cierto grosor del firme envejecido y el mezclado de este material con un conglomerante hidráulico (cemento normalmente). El nuevo material se extiende y se compacta definiendo una sólida base para posteriores refuerzos.

Ejecución

• reparación de la superficie existente (barrido para eliminar los materiales perjudiciales como trozos de arcilla o materia orgánica).

• En caso necesario, corrección granulométrica mediante el aporte de nuevos materiales, machaqueo o cribado.

• Extensión del cemento.• Escarificado del firme existente en la profundidad requerida.• Humectación• Mezclado• Ejecución de juntas (prefisuración)• Compactación inicial• Refino eventual• Compactación final• Extensión del riego de curado o de protección y de las capas superiores de mezcla

bituminosa

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9.2 Reciclaje de pavimentos con productos bituminosos

Este procedimiento permite reutilizar la totalidad de los materiales extraídos del firme envejecido en condiciones técnicas, económicas, sociales y ambientales muy favorables.

El procedimiento usual y básico consiste fundamentalmente en las siguientes operaciones:

Fresado en frío de un cierto grosor del firme Mezclado del material obtenido con una proporción determinada de emulsión y otros

aditivos. Extensión en obra de la nueva mezcla Compactación enérgica Curado de la capa reciclada Extensión de una capa delgada de rodadura

Materiales

Agregados del reciclaje: serán el resultado de la pulverización, de la capa asfáltica hasta el espesor indicado. (Hasta obtener una eficacia del 85% referido al tamiz 3/8”, y del 75% referida al tamiz No 4).

Agregados de adición: En el caso de que se requiera la adición de material pétreo para satisfacer el requisito de gradación, éste deberá cumplir con las características de material de base granular o de sub-base granular.

Se empleará material granular de sub-base clase A (SBG_A) (este material deberá tener características similares a las del agregado que se recicla). Materiales Bituminosos: Para los reciclajes con cemento asfáltico espumado, el ligante

será de penetración 80- 100, compatible con los agregados pétreos. En cualquier caso, se prohíbe la adición de fluidificantes ligeros o crudos de petróleo para producir el reblandecimiento del asfalto del pavimento existente.

Para emulsión asfáltica: Para los reciclajes en frío con emulsión asfáltica, ésta será de rompimiento lento, tipo CRL- 1 cuyo residuo de destilación tenga una penetración 100-250, compatible con los agregados pétreos.

Material llenante: Se consideran como tales, algunos llenantes comerciales que complementan la acción del ligante asfáltico en cuanto a su reactividad. Los más utilizados son el cemento Portland, la cal hidratada y las cenizas volantes.

Aditivos mejoradores de adherencia: entre agregados y asfalto Cuando se requieran.( garantizando que no tendrá ningún efecto adverso).

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Agua: El agua estará libre de materia orgánica y de elementos químicos. pH, medido deberá estar (5.5 - 8.0) y su contenido de sulfatos, SO4, no deberá ser mayor (1 g/l).

Equipos

Equipo para el procesamiento de los agregados de adición: La planta de trituración estará provista, como mínimo, de una trituradora primaria y una trituradora secundaria; deberá incluir, además, una clasificadora adecuada y, de ser necesario, un equipo de lavado.

Equipo de transporte de agregados de adición :Los agregados pétreos se transportarán en volquetas de platón liso ,con cobertura adecuada.

Equipo para la disgregación del pavimento existente y mezcla de los materiales : Las labores de disgregación del pavimento existente y de mezcla, se ejecutarán por medio de una máquina recicladora autopropulsada, La recicladora deberá tener la posibilidad de introducir los aditivos líquidos de manera uniforme y precisa.

Equipo para la extensión, nivelación y compactación de los materiales: El equipo para la extensión y nivelación de la mezcla elaborada y homogenizada estará conformado por moto niveladoras. Para la compactación, se podrán utilizar compactadores de rodillos metálicos, estáticos o vibratorios, de neumáticos o mixtos.

Condiciones

Para agregados:

IP menor o igual a 7

Desgaste 50% máx.

Agua limpia libre de materiales orgánicos y contenidos de sulfuros bajos.

Para suelos:

IP menor o igual 7.

Procedimiento

Explotación de materiales y elaboración de agregados de adición

Remoción de obstáculos

Preparación de la superficie existente

Disgregación del pavimento existente y eventual adición de agregados de adición

Incorporación de llenantes, agua y producto bituminoso y elaboración de la mezcla

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Extensión de la mezcla ( uniforme no menor que 150 mm y no mayor a 200 mm)

Compactación de la mezcla

Apertura al tránsito

Curado de la capa compactada

Sello

Calidad

Calidad del agua ( pH y contenido de materia orgánica)

Contenido de asfalto residual en campo será de ARF% - 1.0% ≤ ART% ≤ ARF% + 1.0% .

Granulometria de agregados

Calidad de la mezcla

Resistencia : Rm ≥ 0.9 Rt

Ri ≥ 0.8 Rm

Espesor:

em ≥ ed

ei ≥ 0.9 ed

Lisura : La superficie acabada no podrá presentar, en ningún punto, irregularidades mayores de quince milímetros (15 mm) con regla de 3m colocada tanto paralela como perpendicularmente al eje de la vía

9.3 Reciclaje de pavimentos con asfalto espumado

Este trabajo consiste en la disgregación de las capas asfálticas y parte de la base granular de un pavimento existente, de acuerdo con las profundidades de corte señaladas en los documentos del proyecto o indicadas por el Interventor; la eventual adición de nuevos materiales pétreos, agua, mejoradores de adherencia, controladores de rotura, puzolanas y otros elementos de aporte; la incorporación de asfalto espumado, extensión, compactación y curado de los materiales tratados, de acuerdo con los planos del proyecto y las instrucciones del Interventor.

Los agregados pétreos serán los resultantes de la pulverización mecánica de las capas de pavimento en el espesor indicado en el proyecto y ajustado por el Interventor cuando corresponda. La gradación será definida en los documentos técnicos del proyecto, en función de los materiales por reciclar; si los términos no indican otra cosa, la granulometría será la indicada en la siguiente tabla

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Tabla 1: granulometríaTabla tomada de Normas IDU 2011

Además El producto del porcentaje que pasa el tamiz de 75 µm (No 200) del agregado combinado por su índice de plasticidad, no podrá ser mayor de setenta y dos (72).

En caso de que esta condición no se cumpla, se debe realizar un pretratamiento con cal, cemento u otro ligante cuyo diseño será presentado por el constructor y aprobado por el interventor.

Equipos

Equipo para el procesamiento de los agregados de adición Equipo de transporte de agregados de adición Equipo para la disgregación del pavimento existente y mezcla de los materiales Equipo para la extensión, nivelación y compactación de los materiales

Características de una Buena Espuma

Vida media: tiempo que dura el asfalto en disminuir su volumen máximo a la mitad en segundos.( 10 a 15 veces )

Relación de expansión: relación entre el volumen máximo del asfalto espumado y el volumen del asfalto cuando la espuma a colapsado. (2 a 3 minutos).

Porcentaje de agua 2% y 3%. Asfalto a temperatura 149 grados.

9.4 Reciclaje de pavimentos con emulsión asfáltica

La emulsión se adiciona a temperatura ambiente Beneficios en términos ambientales No necesita agua Se utilizaran emulsiones asfálticas de rompimiento lento CRL-1.

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10. Bibliografía

https://books.google.com.co/books?id=Bw4NAQAAIAAJ&pg=PA17&lpg=PA17&dq=rap+frio+pavimentos+frio&source=bl&ots=Zg1f-YBU_s&sig=sI-Qiw71yySl_r3X8q7UmoC_H4U&hl=es&sa=X&ei=ty0MVavpCLCxsATDv4CIBA&ved=0CCcQ6AEwAg#v=onepage&q=rap%20frio%20pavimentos%20frio&f=false,

http://www.resansil.com/images/wirtgen/manual_reciclaje_frio.pdf

http://www.resansil.com/images/wirtgen/manual_reciclaje_frio.pdf

Normas IDU 2011

https://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/6624/7/06.pdf

Revista Ingeniería de Construcción – Articulo “Estudio de Técnicas de Reciclado en Frio” Edición Número 20 - Escuela de ingeniería.

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