FUNDAMENTOS DEL RECICLADO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS. Dr. Pedro Limón Covarrubias 10 DE ABRIL DE 2015 GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO

Transcripción

1 FUNDAMENTOS DEL RECICLADO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Dr. Pedro Limón Covarrubias 10 DE ABRIL DE 2015 GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO

2 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

3 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.

4 Generalidades Lo cual hacen necesaria una operación de conservación.

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

6 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.

8 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..

9 Historia del reciclado

10 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.

11 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.

12 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.

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

14 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.

15 Historia del reciclado Fuente: Asociación Española de la Carretera

16 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.

17 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.

18 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%.

20 Estudios del proyecto

21 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?

23 Desplazamiento vertical (mm) Estudios del proyecto DEFLEXIÓN Cadenamiento

24 Deformación máxima Estudios del proyecto ESTRUTURA Y SUB RASANTE RESISTENTE ESTRUCTURA RESISTENTE SUB RASANTE DEBIL ESTRUCTURA DEBIL Y SUB RASANTE RESISTENTE ESTRUCTURA Y SUB RASANTE DEBIL Área normalizada

25 Módulos (MPa) Número Estructural (SN) Estudios del proyecto NÚMERO ESTRUCTURAL (SN) MÓDULOS (MPa) SUBRASANTE

29 Estudios del proyecto Módulo resilente de suelos Módulo de carpeta asfáltica

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

33 Ventajas del reciclado Económicas REDUCCIÓN DE COSTOS Fuente: North Central Superpave Center

34 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.

35 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.

36 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.

37 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.

38 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.

39 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.

41 Diagnóstico del material a reciclar 1. Se obtiene una muestra de campo para sus respectivos análisis

42 Diagnóstico del material a reciclar 2. Se obtiene granulometría y contenido de asfalto del RAP.

43 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.

44 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.

45 Diagnóstico del material a reciclar 4. Se analiza el asfalto extraído para conocer su comportamiento.

46 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.

47 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

48 Diagnóstico del material a reciclar 6. Se determina el grado PG XX YY del asfalto extraído y el grado PG XX YY del asfalto a utilizar en el proyecto.

49 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

50 Diagnóstico del material a reciclar Porcentaje de RAP

51 Diagnóstico del material a reciclar

52 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.

54 Diagnóstico del material a reciclar 9. Por último, se verifica la mezcla con reciclado, para conocer su comportamiento mecánico. Estabilidad Marshall Módulo resiliente

55 Diagnóstico del material a reciclar Ensayo de fatiga Módulo dinámico

56 Procedimiento de Resultados

58 Procedimiento de Resultados Comportamiento rígido (Frágil)

59 Procedimiento de Resultados Comportamiento rígido (Plástico)

62 Diagnóstico del material a reciclar Energía de fractura en ensayo de tensión indirecta

63 Carga (KN) Procedimiento de Resultados 12 Carga-desplazamiento RAP sin aditivo RAP con aditivo Desplazamiento (mm) Identificación Carga máxima (KN) Desplazamiento Máximo, D max (mm) Energía de trabajo, W f (Joules) Área de fráctura (m 2 ) Energía de fractura, G f (J/m 2 ) Con aditivo 8,90 7,0 34,2 0, ,7 Sin aditivo 10,14 4,28 22,77 0, ,1

65 Tipos de reciclado Reciclado en planta Reciclado in situ

66 Tipos de reciclado Reciclado en frío Reciclado en caliente

67 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.

68 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.

69 Reciclado in situ en caliente

71

72

73 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.

76 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.

77 Reciclado en planta

78 Reciclado en planta Silo de finos Tambor externo Sin fin

79

80 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.

81 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.

82 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.

84 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.

85 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.

86 Conclusiones - Se deben elegir el tipo de reciclado más conveniente, de acuerdo a lo que se quiera lograr, desde el punto de vista técnicoeconómico. - 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

87 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.

88 El reciclado no es una solución para todo, pero es una gran alternativa Muchas gracias por su atención