ASFALTO-CAUCHO

Ing. Carlos Iván Gutiérrez G. MSc DIC.

ANTECEDENTES

CASO AMBIENTAL CASO TÉCNICO

• En Colombia entran en desuso miles de toneladas de llantas por año. En 2010 se usaron 2.642.938 llantas en Bogotá, D.C.

• La mayoría son arrojadas a las calles o quemadas de manera ilegal y clandestina, unas para recuperar el refuerzo metálico y otras como combustible en hornos industriales. Se queman en manifestaciones y paros o en fiestas populares.

• Las llantas tienen un período de biodegradación de aprox. 800 años.

• El crecimiento de la economía implica un mayor flujo vehicular para el transporte de mercancías.

• El aumento desmedido del flujo vehicular acelera el deterioro de la malla vial.

Caucho: Fuente Natural• Árbol del caucho – (Hevea

Brasiliensis) por su fuente geográfica, Amazonía, Brasil

• Las principales áreas de cultivo son: – Áreas lluviosas, tropicales:– Colombia, Perú, Brasil, Costa Rica,

Guatemala.– Tailandia, Indonesia, Malasia.– Liberia, Nigeria, Costa de Marfil.

• El caucho natural se usa en cientos de productos

Extracción

• Latex – secreción lechosa blanquecina extraída de los árboles de caucho

• Goteo– Cada 20 segundos

aproximadamente en cada árbol

– 450-650 árboles/día/persona

Extracción

• Colección– Después del goteo– Se colecta en recipientes

plásticos, frascos de vidrio, ollas de aluminio, o cáscaras de coco.

– Aproximadamente el 20 a 40% de los recolectado es utilizable.

• El látex debe colectarse antes que se coagule

Los obreros caucheros

• Usualmente pobres, con escasa educación y baja calidad de vida. Usualmente mujeres y/o niños.

• Salarios muy bajos.• Problemas sociales!!!

HUANSOCO

• En Colombia se usa para la producción de balones y artículos de caucho de fabricación artesanal.

• En la Amazonía se utiliza como ligante de arenas para la fabricación de adobes y el afirmado de pisos de viviendas rurales.

• Se ha investigado su uso como modificador de asfaltos, con éxito

• Se ha investigado su uso como ligante de pavimentos de tránsito peatonal

Nombre dado por los indígenas en la Amazonía al látex de caucho natural

Transporte

• El látex se colecta en tanques

• Se transfiere en containers herméticos con amoniaco para permitir su enfriamiento y conservación.

• Se mezcla y se extruye. El producto, con textura de goma, se enfría, se muele y se le da la forma deseada.

PROCESAMIENTO

• Vulcanización1. El caucho se mezcla con azufre,

bisphenol, o peróxido2. Se moldea or extruye con la forma

deseada3. Se calienta después que el caucho

toma la forma final

– Para mejorar la resiliencia y elasticidad, durabilidad y utilidad

CAUCHO SINTÉTICO• En 1930 se inventó el caucho

sintético (SBR), en Alemania, y se impulsó en la segunda guerra mundial por Alemania y Estados Unidos. Ha venido reemplazando el caucho natural en la fabricación de toda clase de productos de caucho pero, principalmente, en la fabricación de llantas.

• Se ha usado con éxito en la modificación de asfaltos en Colombia

MANUFACTURAProceso esquemático de la

producción de llantas

USOS

• Llantas y neumáticos• Mangueras• Boquillas• Balones y bolas para deportes• Pisos• Pegantes• Tubos• Almohadillas y láminas para varios usos• Empaques• Borradores• Guantes• Condones• ……….

Disposición Final

•

Métodos de disposición

• Rellenos sanitarios y botaderos – Atrapan metano (Obliga a procesarlas)– Más fácil disposición procesadas

• Rellenos ilegales– Riesgo de incendio– Animales– Mosquitos

• Incineración• Reciclaje

Impacto Ambiental

• Alergias al Látex• Polución (Aire y Agua)• Humos tóxicos en

combustión (fenoles, plomo, clorhidratos, arsénico, zinc…)

• Lluvia ácida. Mutaciones genéticas. Agentes cancerígenos.

• Afecta capa de ozono. Calentamiento global!

SOLUCIÓN RECICLAJE

Road furniturePistas de atletismo

Sports stadia

Pisos de instalaciones de juegoAdoquines y losetas

Artificial turf

SOLUCIÓN RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA

Q ui ckTi me™ and aG raphi cs decompressor

are needed to see thi s pi cture.

Gramas sintéticas

Mobiliario de vías

Membranas Artificiales

RECICLAJE

• Mangueras Riego

• Topes   

• Tejas 

• Resaltos

Reciclaje. Infraestructura

20

Viruta suelta :

Viruta de caucho suelta

Viruta pegada

Viruta compactada

Rellenos aligerados (geotextil)

Aislamiento de edificaciones

RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA

Drenaje y subdrenaje

RECICLAJE - INFRAESTRUCTURA

Muros de llantas

RECICLAJE. TERRAPLENES DE SUELO REFORZADO

TERRAPLENES EN SUELOS BLANDOS

25

MaterialesComponentes de caucho – en la

llanta : tejidos, paredes, etc.

Refuerzos y cinturones : capas de acero o sintéticos forradas en caucho

Alambre y cuerdas: Cordones de acero de alta Resistencia que mantienen la forma de la llanta

Carcaza: De metal, rayón, nylon. Y cordones de poliéster

Las llantas usadas en lugar de convertirse en un desecho o combustible altamente tóxico, se pueden procesar para obtener una materia prima (GCR) que provee interesantes propiedades al asfalto

¿Qué es el asfalto-caucho?

Grano caucho Asfalto Caucho Asfalto Base

Consiste en una mezcla de asfalto caliente y grano de caucho reciclado (GCR) en condiciones de temperatura, tiempo y agitación específicos

Partícula de caucho reciclado

ANTES Y DESPUÉS DE LA REACCIÓN

PROPIEDADES DEL LIGANTE ASFALTO-CAUCHO

Se ven afectadas por:• Tipo de cemento asfáltico• Porcentaje de caucho• Porcentaje de caucho natural (Si se usa)• Porcentage de SBS (Si se usa)• Otros modificadores (Si se usan)• Tiempo de reacción• Temperatura de reacción• Tipo de mezclador• Agitación (Durante la modificación)• Agitación (Durante el mezclado)

PROPIEDADES DEL ASFALTO CAUCHO

• Ductilidad• Resistencia a la

fatiga• Resistencia al

ahuellamiento• Durabilidad

TIPO DESCRIPCIÓN USOS y BENEFICICOS

Membrana de absorción de esfuerzos (SAM)

Rodadura resistente al reflejo

Membrana intercapa (SAMI)

Similar a la tipo SAM excepto que es seguida con la construcción de una capa adicional que podría consistir en una sobre capa de mezcla en caliente u otro tipo de superficie o acabado

Ideal para rehabilitación de superficies de pavimentos que han experimentado diferentes tipos de problemas (baches, fisuras)

Sello de penetración (Scrub Seal)

Es similar a la aplicación tipo SAM pero la velocidad de aplicación es mas lenta y la mezcla del material de caucho penetra en las fisuras durante el proceso de aplicación

Se recomienda en superficies con alto grado de fisuración

Mezclas para rehabilitación de pavimentos rígidos (C&S)

Rodadura resistente al reflejo de agrietamiento

Pavimentos rígidos por recuperar, sobre infraestructura de buena calidad

Mezclas en caliente asfalto-caucho (gradación discontinua)

Su contenido y gradación son diferentes a las convencionales. El contenido de asfalto varía entre el 6,5 y el 8,5%.

Proveen un pavimento más durable y flexible aumentando la resistencia a la fisuración, deformación y envejecimiento

Mezclas abiertas en caliente con asfalto-caucho (Gradación abierta)

La gradación abierta permite un contenido hasta del 10% en asfalto-caucho.

La película mas gruesa de asfalto-caucho sobre el agregado da como resultado una mezcla en caliente con mayor durabilidad y resistencia a la humedad

TIPOS DE APLICACIÓN DEL ASFALTO-CAUCHO

Tipos SAM Membrana de absorción de esfuerzos

SAMI Membrana intercapa para absorción de esfuerzos

ARC - DC Mezclas de asfalto caucho (Gradación densa)

ARC - GG Mezcla de asfalto caucho (Gradación discontinua)

ARC - OG Mezcla de asfalto caucho Gradación abierta

SAM – Membrana de absorción de esfuerzos

Pavimento

fisurado

Tratamiento superficial

Tratamiento superficial SAMI

SAMI – Interfase de membrana de

absorción de esfuerzos

Pavimento

fisurado

Sobrecapa

de AC o ARC

SAMI en un Sistema de tres capas

Pavimento

fisurado

Sobrecapa de AC o ARC

SAMI

Capa de nivelación

Abierta discontinua densa

Comparación de la gradación típica

SAM - Donde usarlo

Agrietamiento de fatiga o

envejecimiento

• Escaso o inexistente

• Sin hundimientos o asentamientos

• IRI satisfactorio. Infraestructura en

buen estado

SAM - Dónde usarlo

Agrietamiento en bloque

• espaciamiento < 15cm

• grietas selladas y llenas

• IRI satisfactorio.

SAMI – Dónde usarlo

Agrietamiento de fatiga

• Se require mejorar IRI

• Se requiere mejoramiento estructural

• Ahuellamiento moderadamente severo (Cuanto más severo se requiere mayor espesor de sobrecarpeta)

SAMI – Dónde usarlo:

• Bases Estabilizadas

- Mejora el IRI vs. SAM

- Capacidad structural adicional

• Suelos Expansivos

- Reduce la variación de humedad

- Ancho completo de la vía

SISTEMAS DE TRES CAPAS

• Pavimentos rugosos y

fallados

• Esfuerzos de

agrietamiento reflejo

altos

• Muy efectivo en

sobrecapas sobre losas

de concreto

AMC de gradación abierta

• Capa de rodadura

- Rehabilitación o Construcción nueva

- Mejora la fricción

- Sistemas de 2 o 3 capas

- 2,5 to 5cm sobre pavimentos de concreto

- Pavimentos asfálticos con bajo ahuellamiento pero descascarados o con exhudaciones

Recuperación de pavimentos rígidos

CA Convencional y CA con GCR

AMC de gradación discontinua

• Casi cualquier pavimentos fisurado o agrietado

• Se requiere refuerzo estructural

• Capas superficiales en sistemas de 2 o 3 capas

• Capa inferior en sistemas de 3 capas

Sobrecapa de gradación discontinua

AMC de gradación densa

• Construcción nueva

• Cuando se require sobrecapa espesa

COMPARACIÓN DE LA DEFORMACION PLÁSTICA DE MEZCLAS ASFALTO CAUCHO Y CONVENCIONAL

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 200000.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

22.00DEFORMACION Vs NUMERO DE PASADAS

Gap-Graded GG-1 Probeta 2

Mezcla Densa MDC-2 Probeta 2

Numero de Pasadas

Defo

rmacio

n,

(mm

)

APARIENCIA DEL ASFALTO – CAUCHO PRODUCIDO

COLOCACION DE MEZCLA

TEMPERATURA DE LLEGADA DE LA MEZCLA DE GRADACIÓN DISCONTINUA A LA OBRA

COMPACTACION DE LA MEZCLA DISCONTINUA GG-1

TEMPERATURA DE COMPACTACION DE LA MEZCLA GG-1

TEXTURA SUPERFICIAL DE LA MEZCLA GAP GRADED GG-1

ASPECTO FINAL PAVIMENTO