Mezcla asfáltica en caliente con Pavimento asfáltico Recuperado RAP

Transcripción

1 Mezcla asfáltica en caliente con Pavimento asfáltico Recuperado RAP Rosa Zúñiga C. Jefa Subdepto. Tecnológico y Materiales Laboratorio Nacional de Vialidad Marzo 2016

2 Mezcla asfáltica en caliente con RAP Introducción Un pavimento asfáltico reciclado (RAP: Reclaimed Asphalt Pavement) es el término dado a materiales de pavimento extraídos y/o procesados de nuevo, los que se conforman de cemento asfáltico y agregados pétreos La forma común de su utilización es incorporarlo al diseño de una nueva mezcla asfáltica. Gobierno de Chile Ministerio de Obras Públicas

3 Mezcla asfáltica en caliente con RAP Las ventajas de la utilización de RAP son múltiples, entre ellas se destacan las siguientes consideraciones: Reutilización de material Disminución del volumen de botaderos Reducción de costos en pavimentación Ahorro en importación y extracción de materia prima (asfalto y áridos) Conservación de suministro de material virgen Disminución en los tiempos de intervención en el camino Disminución en las importaciones de los productos asociados a la obra (disminución del porcentaje de cemento asfáltico)

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5 Material recuperado RAP. La procedencia del material recuperado puede ser: Fresado de pavimento asfáltico Trozos de demolición de pavimentos asfálticos Excesos de producción

6 Acopio de RAP

7 Material recuperado RAP. Previo a la utilización del RAP, éste debe ser procesado en planta de áridos, para poder separarlo en al menos 2 fracciones, una gruesa y otra fina. La primera bajo tamaño ¾ y la segunda bajo malla 3/8, cada fracción debe acopiarse en forma separada evitando contaminación de éstos. Para cada fracción se debe determinar su granulometría y contenido de asfalto, para lo cual se debe considerar muestreo luego de la separación de las 2 fracciones. La cantidad de ensayes estará en función de los volúmenes procesados.

8 Material recuperado RAP. En ningún caso será inferior a 1 control por fracción por cada 600 m3 procesados La muestra mínima será de 10 kg, obtenida por cuarteo de acuerdo a V 8 M.C áridos. Los acopios de RAP deben ser homogéneos. El RAP se debe clasificar y acopiar separadamente en canchas habilitadas especialmente para este efecto, se debe considerar su procedencia y tratarse en forma separada de manera que no se produzca contaminación ni segregación de los materiales.

9 Muestra de RAP

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11 Materiales empleados en el diseño Áridos: Los áridos deberán ajustarse a los requisitos especificados en Vol. 5 M.C Áridos. Asfalto. El cemento asfáltico utilizado puede ser del tipo CA 24 o CA 14, y deben cumplir los requisitos especificados en Vol. 8 M.C Alternativamente, se podrán emplear cementos asfálticos modificados con polímeros o asfaltos tipo multigrado los que deberán cumplir con los requisitos especificados en Vol. 5 M.C A y B

12 Materiales empleados en el diseño Si se utiliza un porcentaje menor a 10% de RAP en la mezcla se debe caracterizar solo el cemento asfáltico virgen. De lo contrario, se caracteriza el ligante resultante de la combinación del cemento asfáltico virgen con el recuperado de acuerdo al porcentaje de RAP que se adicionará a la mezcla asfáltica.

13 Materiales empleados en el diseño RAP: Éste se debe caracterizar de acuerdo a los siguientes ensayos Granulometría Agregados Pétreos: Método para tamizar y determinar la granulometría Densidad Aparente Agregados Pétreos: Método para determinar la densidad aparente Densidad Real, Neta y Absorción Agregados Pétreos: Método para determinar la densidad real, densidad neta y la absorción de agua en pétreos gruesos

14 Materiales empleados en el diseño Agregados Pétreos: Método para determinar la densidad real, densidad neta y la absorción de agua en pétreos finos Asfaltos: Método para determinar la densidad máxima de mezclas asfálticas sin compactar.

15 Materiales empleados en el diseño El cemento asfáltico del RAP se debe analizar para obtener: Porcentaje de asfalto Método para determinar el contenido de ligante de mezclas asfálticas por centrifugación/ensaye de extracción Ligante recuperado Método de recuperación del ligante de mezclas asfálticas para su caracterización y/o Método Abson o Rotavapor.

16 Metodología de Diseño Mezcla asfáltica en caliente con RAP Este tipo de mezclas se diseñan de acuerdo a Vol. 8 M.C. Método Marshall Teniendo en consideración los siguientes requisitos para utilizar el RAP: - El tamaño máximo del RAP debe ser igual al tamaño máximo del árido definido para la mezcla. - El porcentaje de cemento asfáltico que posee el RAP debe ser mayor a 3,0 % de lo contrario debe considerarse sólo como un árido más dentro de la mezcla asfáltica.

17 Mezcla asfáltica en caliente con RAP Continuación requisitos para utilizar el RAP - La temperatura a la cual se debe calentar el RAP corresponde al mismo rango considerado para los áridos. - El RAP es un árido más dentro de la mezcla, tomando en cuenta el porcentaje de asfalto que provee. - Si se incorpora entre 10% y 20% de RAP en la mezcla, el material se debe cortar en dos fracciones con el fin de tener mayor control sobre los acopios y la correcta caracterización de cada fracción de RAP y su contenido de asfalto.

18 Mezcla asfáltica en caliente con RAP Continuación requisitos para utilizar el RAP - Si la procedencia del RAP es única y se conoce la trazabilidad de producción, es posible incorporar más de un 20 % de RAP en la mezcla. - Si incorpora más de un 20 % de RAP en la mezcla, el material se debe cortar en tres o más fracciones para tener mayor control sobre los acopios y la correcta caracterización de cada fracción de RAP y su contenido de asfalto.

19 Diseño de mezclas asfálticas con incorporación de un porcentaje de RAP 20% Previa a la incorporación del RAP, se debe considerar y tener a la vista el diseño de mezcla a la cual se le incorporará el % de RAP necesario. Una vez determinada la granulometría de cada fracción de RAP ( por ej. 2), se debe efectuar la combinación granulométrica de áridos nuevos y de ambas fracciones de RAP, de forma que la resultante cumpla con la banda de trabajo de diseño de la mezcla inicial. En base a la combinación obtenida en el paso anterior, se definen % de RAP a incorporar.

20 Diseño de mezclas asfálticas con incorporación de un porcentaje de RAP 20% Enseguida se elabora una mezcla asfáltica, combinando los áridos nuevos con el cemento asfáltico nuevo y RAP de acuerdo a los porcentajes definidos, y, considerando % óptimo de cemento asfáltico de diseño original. Determinar a la nueva mezcla resultante la densidad máxima de la mezcla suelta de acuerdo a V8 M.C. Método Las probetas Marshall se deben confeccionar de acuerdo a V8 M.C. Método teniendo en consideración que la temperatura a la cual se debe calentar el RAP corresponde al mismo rango considerada para los áridos

21 Diseño de mezclas asfálticas con incorporación de un porcentaje de RAP 20% Para las probetas así obtenidas medir y calcular los siguientes parámetros: a) Estabilidad b) Fluencia c) Densidad d) Huecos en la mezcla e) VAM Si los valores anteriores se encuentran dentro de los valores de diseño original, se puede definir el diseño final.

22 Diseño de mezclas asfálticas con incorporación de un porcentaje de RAP >20% Si el porcentaje de RAP incorporado en la mezcla es superior a 20 %, es obligatorio fabricar una mezcla Patrón con la finalidad de comparar y evidenciar el impacto de la incorporación de RAP a la mezcla asfáltica. Para ambas mezclas (Patrón y con % de RAP) se determinan los siguientes parámetros: - Cántabro según NLT Módulo de Rigidez de acuerdo a la norma europea UNE-EN

23 Diseño de mezclas asfálticas con incorporación de un porcentaje de RAP >20% Ahuellamiento inmerso en agua a 50 C de acuerdo a la norma europea UNE-EN UNE-EN /2006+A1 Método de Ensayo para mezclas bituminosas en caliente. Parte 24: Resistencia a la Fatiga Nota: Si el porcentaje de RAP es menor a 10% se recomienda informar los ensayes anteriormente indicados.

24 Informe El informe debe incluir lo siguiente: Identificación de cada uno de los Materiales Procedencia, lugar, fecha de muestreo del asfalto, del agregado y del RAP Agregados Indicar los siguientes análisis para cada agregado: a) Granulometría b) Densidad Aparente Suelta c) Densidad Real Seca

25 Informe d) Densidad Neta e) Desgaste de Los Ángeles f) Índice de Plasticidad g) Equivalente de Arena h) Cubicidad de Partículas i) Índice de Plasticidad

26 Informe RAP Indique los siguientes análisis para el RAP a) Granulometría b) Densidad Aparente Suelta c) Densidad Real Seca d) Densidad Neta e) Porcentaje de asfalto

27 Informe Cemento Asfáltico. Corresponde al cemento asfáltico combinado entre asfalto nuevo y recuperado cuando el porcentaje de RAP es mayor a 21%. De lo contrario, evaluar el cemento asfáltico virgen. Indicar los siguientes análisis para el cemento asfáltico a) Certificados de Control de Calidad b) Penetración c) Punto de Ablandamiento d) Viscosidad a 60ºC e) Viscosidad 135 C f) Índice de Pfeiffer

28 Informe Mezcla Asfáltica. Indicar los siguientes análisis para la mezcla asfáltica con RAP a) Dosificación de Agregados incluyendo el RAP b) Granulometría de la Mezcla de Agregados incluyendo el RAP c) Densidad Máxima de la Mezcla d) Adherencia e) Porcentaje de Asfalto Absorbido Referido al Agregado f) Temperatura de Mezclado g) Temperatura de Compactación de las Probetas h) Para cada contenido de asfalto se debe incluir densidad, huecos en la mezcla, VAM, Estabilidad, Fluencia

29 Informe j) Fórmula de Trabajo. Ésta debe incluir: - Banda de Trabajo, con las siguientes tolerancias: Tamices 3/4; 1/2, 3/8; 5 mm (Nº 4): ± 5 puntos porcentuales Tamices 2,5 mm (Nº 8) y 1,25 mm (Nº 16): ± 4 puntos porcentuales Tamices 0,63 mm (Nº 30) y 0,315 mm (Nº 50): ± 3 puntos porcentuales Tamiz 0,16 mm (Nº 100): ± 2 puntos porcentuales Tamiz 0,08 mm (Nº 200): ± 1,5 puntos porcentuales

30 Informe Contenido Óptimo de Asfalto para Capas de Rodadura: ± 0,3 puntos porcentuales - Densidad de Diseño - Temperatura de Mezclado Temperatura de Inicio de Compactación

31 Procedimiento de trabajo Preparación de la Superficie Antes de iniciar las faenas de colocación de las mezclas asfálticas, se debe verificar que la superficie satisfaga los requerimientos establecidos en: Sección 5.401, Imprimación, si la superficie corresponde a una base granular, o Sección 5.402, Riego de Liga, si la superficie es un pavimento.

32 Plantas Asfálticas Las plantas asfálticas no necesitan grandes cambios. No deben incorporar tambor o tolva especial. La inversión que deben hacer los fabricantes de mezclas, está relacionada con un procesamiento para el RAP, que permita obtener un material homogéneo y de granulometría adecuada y más controlado.

33 Plantas Asfálticas Las plantas productoras modernas de mezclas cuentan con dispositivos de incorporación de RAP, o bien se pueden habilitar. Si esta habilitado, el RAP se incorpora como un árido mas, el cual ingresa a la planta por un sector especial para evitar que el asfalto procedente del RAP sea dañado por la temperatura de secado del árido. Las condiciones de fabricación son las normales para cualquier tipo de mezcla en caliente.

34 Tramo de Prueba Una mezcla con incorporación de RAP bien dosificada, responde a los estándares exigidos por Vialidad. Se confecciono un tramo de prueba de Mezcla Asfáltica en Caliente con 20% de RAP en el Contrato Mejoramiento Ruta F-50, Sector Lo Orozco- Quilpué, Tramo DM ,35 a DM ,99, Provincia de Marga-Marga, Región de Valparaíso. Este tramo se realizo en el mes de Noviembre del 2012

35 Tramo de Prueba Se coloca como carpeta de rodado una mezcla asfáltica en caliente con incorporación de RAP entre el Km al km , en ambas pistas La estructura de la calzada de 3,5 m de ancho está compuesta por 50 mm de espesor de carpeta de rodado con mezcla asfáltica con RAP incorporado, 9 cm de espesor de binder con mezcla tradicional sobre 29 cm de granular.

36 Tramo de Prueba La mezcla se confecciono con los siguientes áridos y en los porcentajes detallados a continuación: 16% Gravilla 11/16 24% Gravilla 6/11 38% Polvo Roca 0/4 4% RAP 1 16% RAP 2 y Cemento asfáltico CA 24 Esta mezcla cumple con la Banda IV-A-12

37 Tramo de Prueba Los parámetros de diseño fueron los siguientes: Porcentaje de CA- 24 a usar (% r.a.) puntos porcentuales Porcentaje de aporte de asfalto en RAP (% r.a.) 0.8 (Contenido de asfalto en el RAP (%) : 4.1 Porcentaje de CA24 a inyectar puntos porcentuales Densidad Marshall (Kg/m3) 2377 Rango temperatura de Mezclado en Planta (ºC) Rango temperatura de Compactación en Obra (ºC)

38 Tramo de Prueba Resultados del promedio de probetas ensayadas en LNV: Especificación Huecos (%) Fluidez (0,25 mm) Estabilidad (N) Densidad promedio de probetas (Kg/m3) 2361 Modulo Resiliente Promedio (Mpa ) a 15ºC 6700 Modulo Resiliente Promedio (Mpa ) a 25ºC 2700

39 Comentarios. El material por lo general es llevado a botaderos lo que implica un gasto y un impacto ambiental por la generación de material de desecho. Hoy existe una gran escases del recurso árido y asfalto por lo que sus fuentes de obtención son cada vez menores. El RAP en Chile aún conserva gran parte de las propiedades requeridas y exigidas por Vialidad.

40 Comentarios. El reciclaje tiene grandes ventajas para la industria de la pavimentación con asfalto. Las carreteras de asfalto logran un ciclo de vida infinito como consecuencia de la capacidad de extraer un material envejecido y volverlo a procesar. De esta forma se logra participar en la política de Conservación Del Patrimonio

41 Comentarios. Las mezclas confeccionadas con RAP se pueden fabricar en las plantas asfálticas convencionales, tomando la precaución del ingreso del Rap en la zona indicada. El seguimiento al tramo de Prueba se realizara mediante mediciones de Auscultación como: Deflectometría, IRI, Textura y Fricción. Además se realizarán mediciones de Modulo y Fatiga.

42 Fotos Tramo de Prueba Contrato Mejoramiento Ruta F-50, Sector Lo Orozco-Quilpué, Tramo DM ,35 a DM ,99, Provincia de Marga-Marga, Región de Valparaíso. Descarga a Finisher Extendido de mezcla

43 Fotos Tramo de Prueba Extendido de mezcla Mezcla de RAP

44 Fotos Tramo de Prueba Rodillo Liso Rodillo Neumático

45 2º Tramo de Prueba Obra conservación Global Mixta por Nivel de servicio y Precios Unitarios de Caminos de la Provincia de Melipilla, sector Norte, Etapa II, Región Metropolitana Camino Cruce Ruta G-78- ( Malloco )- Cruce G-78 ( Puangue ), Rol, G 78 Mezcla Asfáltica con 20% de RAP Sector km al y al Lado Derecho, pista 2

46 Contrato Construcción Habilitación Ruta G-30- Sector Cerrillos Lonquén, Tramo 4 y 5, Comunas de Calera de Tango y Talagante, Provincia de Maipo y Talagante, Región Metropolitana. Aprox. 18 km.

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48 Gracias.