reciclado de mezclas asfÁlticas estado … · nuevos bienes y por ello se evita la extracción de...
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RECICLADO DE MEZCLAS ASFÁLTICASEstado actual de la técnica y la propuesta de la CPA.
Buenos Aires, 13 de Agosto 2014
Ing Mario JairIng. Rosana Marcozzi
19/08/2014
Agenda:
Estado actual de la técnica
Tipos de reciclado
Situación en Europa y USA
La propuesta de la CPA:
Pliego de Mezclas asfálticas recicladas en caliente en planta (2010 actualizada en 2012)Definición y alcanceMaterialesDiseño y ejecuciónControles
Pliego de Mezclas recicladas en frío in situ (en desarrollo)
Discusión abierta (favor participar!!!!).
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PARTE 1.0Estado actual de la técnica
19/08/2014
Estado de la técnica: por qué reciclar?
Restricción de materiales vírgenes
Costo, disponibilidad
Legislación
Protección del medioambiente/recursos
Restricción de transporte de ciertos desechos
Costos
Cargos por disposición
Viabilidad técnica
Diferentes técnicas
Calidad del material final
Relación costo/efectividad
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Estado de la técnica: que se recicla en carreteras?
Materiales bituminosos
Mezclas asfálticas convencionales, especiales (Reclaimed Asphalt Pavement)
Materiales de impermeabilización (Reclaimed Asphalt Shingles)
Materiales granulares
Naturales (suelos)
Artificiales
O ambos en conjunto
Otros
Caucho neumáticos
Plásticos
Escorias de alto horno, cenizas
Residuos de demolición
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Estado de la técnica: objeto
Restituir las propiedades originales del material tratado, las cuales son:
Resistencia estructural (resistencia mecánica)
Resistencia a la acción del agua
Resistencia a fatiga (consumida en el material original)
Económicas (<$ de transporte, equipos)
Energéticas (< consumo en el proceso)
Ambientales
Operativas (reducción interferencias)
Tecnicas!
…y ventajas del reciclado
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Estado…: ventajas técnicas
Se evita elevamiento de la rasante
Se puede trabajar en un solo carril, si es necesario
Se reducen perturbaciones a las capas inferiores
Las capas siguientes se colocan sobre un material saneado, evitando
sobre espesores de refuerzo por temor al reflejo de fisuras
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Tipos de reciclado
In situ/In place
En caliente ( en general superficial)
En frío (en profundidades variables: máximo recomendado 12cm)
En Planta/Off site
En caliente (técnica más utilizada)
En frío (poco común)
“Tibio” (en desarrollo)
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Tipos de reciclado (sistemas/materiales)
En caliente (ó “tibios”?):Ligantes blandos (convencionales/modificados)
Aceites rejuvenecedores (ver abajo)
Combinación de ambos
Low Temperature Binders/systems (WAM-RAP)
Dosificación: Superpave TM, Marshall. Diferentes approachs para RAP y ligante final.
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Ejemplo:Penetración ligante en RAP: 35Penetración deseada en la nueva mezcla: 52La cantidad requerida de 7,6% es obtenida con una paralela a la linea continua correspondiente al rejuvenedor...
Tipos de reciclado II (sistemas/materiales)
En frío
Emulsiones
Espuma al 100%
Dosificación: Proctor modificado/Inmersión compresión/Otros? (discusión
próxima presentación)
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Situación en Europa Año 2011
19/08/2014
94% de las carreteras son de asfalto
Producción anual mezclas en caliente: 324M tons
4091 plantas “fijas”
754 plantas móviles
1896 (1600 en 2010) plantas preparadas
para reciclado (39% del total)
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Situación en Europa Año 2011(II)
19/08/2014
Total RAP disponible= 56M tons% de uso >85% Fuente:
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Situación en Europa: tendencias
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Fresado selectivo y almacenamiento separado del RAP
Almacenamiento cubierto y reducción de humedad del RAP
Uso de plantas con tambor paralelo (objetivo: uso del 100%)
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Situación en Europa: la visión
19/08/2014
Estimular su uso!
Argumentos
Ahorro materiales vírgenes
Ahorro de recursos naturales , minimizando el impacto ambiental
La calidad de las mezclas con RAP es = que con material virgen
Se evitan vertidos y carga para las próximas generaciones (sustentabilidad)
Buena imagen para la industria
Existen standards europeos para el RAP
Y….las mezclas asfálticas son 100% reciclables!
Por último: las autoridades viales son los dueños del RAP y de los
caminos..por lo tanto son RESPONSABLES por ambos….
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Situación en USA Año 2011
19/08/2014
90% de las carreteras son de asfalto
Producción anual mezclas en caliente:
Estimada: 332M tons
Reportadas: 120M tons
1091 plantas en 48 estados
Máximo% RAP reportado=36%
66,7M en MAC
Asumiendo 5% asfalto esto es 3.3M ton
Esto es un ahorro de 1,98 billones u$s
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Situación USA Año 2011(II) : 72M RAP tons usadas
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Tons usadas en mezclas en caliente y tibiasTons usadas en agregadosTons usadas en mezclas en fríoTons usadas en otras aplicacionesTons vertidas en depósitos
Fuente:
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Situación USA Año 2011(III) % RAP por estado
Florida
Michigan
Fuente:
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Nebraska
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Situación USA Año 2011(IV) % Reciclado/MAC
Florida
MaineWashington
Ohio
Tennessee
Fuente:
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Georgia
PARTE 2.0La propuesta de la CPA
19/08/2014
Tipos de reciclado (alcance pliegos de la CPA)
In situ/In place
En caliente ( en general superficial)
En frío (en profundidades variables: máximo recomendado 12cm)
En Planta/Off site
En caliente (técnica más utilizada)
En frío (poco común)
“Tibio” (en desarrollo)
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Agenda: Estado actual de la técnicaTipos de recicladoSituación en Europa y USA
Las propuestas de la CPA se presentan como documentos técnicos que comprenden:
Pliego de Mezclas recicladas en caliente (2010, actualizada en 2012)DefinicionesEspecificaciones para materialesRequisitos para el diseñoRecomendaciones para la ejecución y los controles de calidad
Pliego de Mezclas recicladas en frío in situ(en desarrollo)
Discusión abierta (favor participar!!!!).
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Regla de las 3 R:
Consideraciones ambientales
reducir residuos REDUCIR:
REUSAR:
RECICLAR:
reducir el uso de recursos no renovables
reducir la energía utilizada en los procesos
reusemos un material que conserva buenas propiedades:
la acción menos eficiente de las 3 R
Adecuada gestión de residuos:
Consideraciones ambientales
Dentro de las acciones que conllevan las 3 R. separar losresiduos de manera adecuada para su posterior reciclaje esuna acción con múltiples beneficios medioambientales.
Las basuras no acaban en vertederos.
Los materiales desechados se aprovechan para elaborarnuevos bienes y por ello se evita la extracción de nuevasmaterias primas y se reduce el consumo de energía en suelaboración.
No solo estamos reciclando, estamos cumpliendo con la regla de las 3 R:
Consideraciones ambientales asociadas al pavimentoasfáltico
reducimos residuos, grandes pasivos ambientales REDUCIR:
REUSAR:
RECICLAR:
reducimos el uso de recursos no renovablesexplotación de yacimientos y canteras
reducimos la energía utilizada en el proceso de pavimentacióntransporte de áridos (grandes volúmenes)
reusamos un material que conserva muy buenas propiedades:el agregado pétreo no es perecedero!!!!el asfalto aún puede cumplir la función de ligante!!!
la acción menos eficiente de las 3 R reciclándolo en un producto nuevo: un pavimento reciclado
Reciclado de mezclas asfálticas en caliente en planta:Definición… Se definen como concretos asfálticos convencionales reciclados a las mezclas
asfálticas resultantes de la combinación de un ligante asfáltico convencional, RAP,áridos (incluido filler) y eventualmente aditivos tales como mejoradores de adherencia, rejuvenecedores, fibras naturales, etc., fabricados en plantas para talefecto y colocados en obra a temperatura muy superior a la ambiente.
…y alcance:
Los concretos asfálticos definidos en esta especificación tienen por objeto ser utilizados como carpetas de rodamiento, capas intermedias y bases, tanto en obras de nueva construcción ó como parte de refuerzos estructurales de pavimentos existentes, con propiedades similares a las elaborados con materialesvírgenes.
Esta propuesta comprende específicamente a los concretos asfálticos reciclados quetengan un contenido de pavimento asfáltico recuperado (RAP) comprendidoentre el 10% y el 50%. Para tasas de RAP inferiores a 10% el tratamiento será el de una mezcla asfáltica virgen convencional.
Definiciones (1)
RAPSe entenderá por material asfáltico a reciclar (RAP) a todo material procedente de la disgregación, por fresado o trituración, de capas de mezcla asfáltica. Este material estará compuesto por áridos cubiertos por ligante asfáltico envejecido en cualquier grado.
REJUVENECEDORDebe responder a las características que se establezcan en la Especificación Técnica Particular.
Definiciones (2)
LIGANTE VIRGENEl asfalto virgen que se utilice para la elaboración de la mezcla asfáltica reciclada deberá cumplir con la Norma IRAM – IAPG 6835 Asfaltos para uso vial: “Clasificación por viscosidad” – Requisitos, de acuerdo al tipo que corresponda.
LIGANTE RESULTANTESe define de esta manera al ligante asfáltico recuperado de la mezcla asfáltica reciclada, el cual es la combinación del asfalto virgen, del asfalto aportado por el RAP y del eventual uso de algún agente rejuvenecedor.
Diseño y ejecución: Tipos de mezclas
Tipo de Mezcla Definición
CAC D 12 (R) Concreto asfáltico convencional denso, tamaño máximo de agregado 12 mm (1/2”)
CAC S 12 (R) Concreto asfáltico convencional semidenso, tamaño máximo de agregado 12 mm (1/2”)
CAC D 19 (R) Concreto asfáltico convencional denso, tamaño máximo de agregado 19 mm (3/4”)
CAC S 19 (R) Concreto asfáltico convencional semidenso, tamaño máximo de agregado 19 mm (3/4”)
CAC S 25 (R) Concreto asfáltico convencional semidenso, tamaño máximo de agregado 25 mm (1”)
CAC G 19 (R) Concreto asfáltico convencional grueso, tamaño máximo de agregado 19 mm (3/4”)
CAC G 25 (R) Concreto asfáltico convencional grueso, tamaño máximo de agregado 25mm (1”)
Para identificar los CAC reciclados de los CAC, se adiciona al final de la sigla correspondiente la letra R entre paréntesis
Diseño y ejecución: Tipos de mezclas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% P
asan
te a
cum
ula
do
Abertura de tamiz [mm]
CURVAS GRANULOMÉTRICAS
LÍMITES ESPECIFICACIÓN CPA (CAC D12)
Fórmula de obra según planilla planta
Dosificación 2
200 100 50 1630 3/8"48 1"3/4"1/2"1/4"
0.075 0.15 0.3 1.180.6 9.54.752.36 25.419.012.76.4
Tmáximo nominal
espesor de capa > 2,5 * Tmn
Requisito de los materiales
Áridos vírgenes Mismas exigencias que las establecidas en mezclas asfálticas vírgenes
Los áridos procedentes del RAP no deberán presentar signos demeteorización.La Especificación Técnica Particular debe incluir los ensayos de controlde calidad sobre el árido recuperado del RAP que consideren necesariosen función del porcentaje de RAP que se utilice y/o del origen del mismo
Áridos gruesos resultantes Combinación de áridos gruesos vírgenes y los áridos gruesos provenientes del RAP
Áridos finos resultantes Combinación de áridos finos vírgenes y los áridos finos provenientes del
RAP
Requisito de los materiales
Relleno mineral (filler) Mismas exigencias que las establecidas en mezclas asfálticas vírgenes
Ligante asfaltico virgenMismas exigencias que las establecidas en mezclas asfálticas vírgenes
Agente rejuvenecedor Las características particulares se fijaran en el pliego particular
Requisitos. Ligante virgen.
ORIGEN Puede provenir tanto del pavimento existente en la obra a rehabilitar o de un acopio de otro origen.
Requisitos de los materiales. RAP (1)
TAMAÑO El RAP a incorporar no deberá exceder de un tamaño máximo de 30 mm. O
el que establezca el Pliego Particular. En caso de estar excedido en su tamaño máximo, puede ser también
sometido a un proceso de trituración previo.
ÁRIDOS RECUPERADOS DEL RAP Deberá cumplir con las características que se establezcan en la Especificación
Técnica Particular.
LIGANTE ASFALTICO RECUPERADO DEL RAP Deberá identificarse mediante ensayos de determinación de parámetros físicos y reológicos.
TRATAMIENTO DE LOS ACOPIOS DE RAP EN OBRA
Requisitos de los materiales. RAP (2)
Se recomienda que los acopios permanezcan cubiertos y aireados, reduciendo al mínimo posible el tiempo de almacenamiento para evitar que el contenido de humedad aumente excesivamente. La superficie de apoyo de los acopios debe tener buen drenaje y estar pavimentada, en otro caso, no se deben utilizar los primeros 30 cm del material. Cuando se prevean temperaturas superiores a los treinta grados Celsius (30 °C), los acopios no superarán los tres metros (3 m) de altura, para evitar que el material asfáltico a reciclar se aglomere. Deberá llevarse un registro de la procedencia del material asfáltico a reciclar, identificando y acopiando aparte los materiales provenientes de diferentes tipos de mezclas asfálticas.Una vez caracterizado el concreto asfáltico recuperado (RAP) se dispondrá en acopios homogéneos.
A partir de la recepción del RAP en el obrador, se debe realizar lacaracterización del RAP sobre acopios individuales de no más de 200tn.
Para caracterizar un acopio de RAP se deben realizar, sobre un mínimo de tresmuestras representativas, al menos los siguientes ensayos Granulometría del material disgregado de acuerdo a norma IRAM-1501. Contenido de asfalto de acuerdo a norma DNV E-17 o DNV E-69 con separación de
finos de la solución por centrifugado. Granulometría de los áridos recuperados de acuerdo a norma IRAM-1501.
Para considerar homogéneo un acopio se deben cumplir las siguientes condiciones: Contenido de asfalto: el valor del desvío estándar para los resultados obtenidos en el contenido de sfalto de las muestras representativas sea inferior a 0,5. Granulometría: el valor del desvío estándar de las muestras representativas sea:
Tamiz mediano (*) <5% (*) Tamiz N°4 para CAC 25 ó 19mm; N°8 para CAC12)
Tamiz 75m <2% Viscosidad: una vez verificadas las condiciones anteriores y sobre una muestra compuesta por el asfalto recuperado de las 3 muestras representativas, se determina la viscosidad del asfalto del RAP.
Requisitos de los materiales. RAP (3)
Si bien no es mandatorio, se recomienda separar el RAP en dos tamaños cuando se utilizan tasas superiores a 25%
Requisitos de los materiales. Ligante resultante.
Se define al ligante asfáltico resultante como el ligante recuperado de la mezcla asfáltica reciclada, el cual es la combinación del asfalto virgen, del asfalto aportado por el RAP y del eventual uso de algún agente rejuvenecedor.
El objetivo de la recomendación es contar al inicio de la vida en servicio del pavimento reciclado con un valor de viscosidad del ligante asfaltico similar al exigido en un pavimento convencional.
Se establecerá un valor de viscosidad rotacional a 60 °C (IRAM-6837) máxima para este ligante resultante que dependerá del grado de viscosidad original del ligante asfáltico (IRAM-6835) establecido para el diseño y producto de la consideración de un índice de durabilidad máximo de 3 (tres), también establecido en la mencionada norma IRAM-6835.
Requisitos de los materiales. Ligante resultante.
Se define al ligante asfáltico resultante como el ligante recuperado de la mezcla asfáltica reciclada, el cual es la combinación del asfalto virgen, del asfalto aportado por el RAP y del eventual uso de algún agente rejuvenecedor.
El objetivo de la recomendación es contar al inicio de la vida en servicio del pavimento reciclado con un valor de viscosidad del ligante asfaltico similar al exigido en un pavimento convencional.
Se establecerá un valor de viscosidad rotacional a 60 °C (IRAM-6837) máxima para este ligante resultante que dependerá del grado de viscosidad original del ligante asfáltico (IRAM-6835) establecido para el diseño y producto de la consideración de un índice de durabilidad máximo de 3 (tres), también establecido en la mencionada norma IRAM-6835.
Valores máximos de viscosidad rotacional a del ligante resultante
Grado de viscosidad original del asfalto de
diseñoMáx. valor de viscosidad
(dPa*seg)CA-5 2400
CA-10 4800CA-20 7200CA-30 10800
Requisitos de los materiales. Ligante resultante.
Se define de esta manera al ligante asfáltico recuperado de la mezcla asfáltica reciclada, el cual es la combinación del asfalto virgen, del asfalto aportado por el RAP y del eventual uso de algún agente rejuvenecedor.
El objetivo de la recomendación es contar al inicio de la vida en servicio del pavimento reciclado con un valor de viscosidad del ligante asfaltico similar al de un pavimento convencional.
Se establecerá un valor de viscosidad rotacional a 60 °C (IRAM-6837) máxima para este ligante resultante que dependerá del grado de viscosidad original del ligante asfáltico (IRAM-6835) establecido para el diseño y producto de la consideración de un índice de durabilidad máximo de 3 (tres), también establecido en la mencionada norma IRAM-6835.
Valores máximos de viscosidad rotacional a del ligante resultante
Grado de viscosidad original del asfalto de
diseñoMáx. valor de viscosidad
(dPa*seg)CA-5 2400
CA-10 4800CA-20 7200CA-30 10800
CA-30 (2400 dPA*seg - 3600 dPa*seg)
3600 dPa*seg *3 = 10800 dPa*seg
OBTENCIÓN DEL LIGANTE ASFALTICO RESULTANTE
Ensayo de lavado
Método del reflujo. DNV E-17
Método de la centrifuga. DNV E-69
Recuperación del ligante resultante
Método del rotavapor ASTM D-5404-12
Método Abson ASTM D-1856-09
Requisitos de los materiales. Ligante resultante.
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DEL ROTAVAPOR (ASTM D-5404)
Etapa 1 Temperatura 140 °C Velocidad de rotación 40 rpm Vacío y flujo de CO2 40 mm Hg Tiempo Hasta no destilar
Etapa 2 Temperatura 140 °C – 157 °C (T° Abson) Velocidad de rotación 45 rpm Vacío y flujo de CO2 600 mm Hg Tiempo 15 minutos
Requisitos de los materiales. Ligante resultante.
DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DEL DESTILACIÓN ABSON (ASTM D-1856-09)
Etapa 1 Temperatura 135 - 157 °C Manta eléctrica rodeando al balón con la solución Flujo de CO2 BajoTiempo Lentamente hasta no destilar
Etapa 2 Temperatura 160 °C – 166 °C Manta eléctrica rodeando al balón con la solución Flujo de CO2 Alto (burbujeo) Tiempo 10 minutos
Requisitos de los materiales. Ligante resultante.
El valor de viscosidad rotacional a 60 °C del ligante resultante dependerá de la interacción entre las siguientes variables intervinientes en el proyecto
Viscosidad rotacional a 60 °C del asfalto recuperado del RAP
Contenido de asfalto del RAP
Porcentaje de RAP en la mezcla reciclada
Viscosidad rotacional a 60 °C del asfalto virgen empleado
Contenido de asfalto virgen en la formula de trabajo
Empleo de un aditivo rejuvenecedor
Requisitos de los materiales. Ligante resultante.