FUNDAMENTOS DEL RECICLADO DE MEZCLAS … del... · Las preguntas obligadas al momento de una...
Transcript of FUNDAMENTOS DEL RECICLADO DE MEZCLAS … del... · Las preguntas obligadas al momento de una...
FUNDAMENTOS DEL RECICLADO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Dr. Pedro Limón Covarrubias
10 DE ABRIL DE 2015
GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO
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
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.
Generalidades
Lo cual hacen necesaria una operación de conservación.
Generalidades Pero en los últimos años, un mundo más contaminado hace que la preservación de recursos naturales sea una preocupación general.
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.
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
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..
Historia del reciclado
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.
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.
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.
Historia del reciclado La evolución de los métodos de construcción se dio entre 1978 y 1980. Desde entonces el reciclado se ha convertido en algo común. Fuente: North Central Superpave Center
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.
Historia del reciclado
Fuente: Asociación Española de la Carretera
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.
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.
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%.
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
Estudios del proyecto
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?
Estudios del proyecto
Estudios del proyecto DEFLEXIÓN
Cadenamiento
De
sp
laza
mie
nto
ve
rti
ca
l (
mm
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
Estudios del proyecto
250.00
350.00
450.00
550.00
650.00
750.00
850.00
0
20
0
40
0
60
0
80
0
10
00
12
00
14
00
16
00
18
00
20
00
ESTRUTURA Y SUB RASANTE RESISTENTE
ESTRUCTURA RESISTENTE SUB RASANTE DEBIL
ESTRUCTURA DEBIL Y SUB RASANTE RESISTENTE
ESTRUCTURA Y SUB RASANTE DEBIL
Def
orm
ació
n m
áxim
a
Área normalizada
Estudios del proyecto
0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
427+
000
428+
000
429+
000
430+
000
431+
000
432+
000
433+
000
434+
000
435+
000
436+
000
437+
000
438+
000
439+
000
Núm
ero
Estr
uctu
ral (
SN
)
NÚMERO ESTRUCTURAL (SN)
0
100
200
300
400
427+
000
428+
000
429+
000
430+
000
431+
000
432+
000
433+
000
434+
000
435+
000
436+
000
437+
000
438+
000
439+
000
Mó
du
los (
MP
a)
MÓDULOS (MPa)
SUBRASANTE
Estudios del proyecto
Estudios del proyecto
Estudios del proyecto
Estudios del proyecto
Módulo resilente de suelos
Módulo de carpeta asfáltica
Estudios del proyecto
Estudios del proyecto Determinar los materiales a utilizar y métodos de pavimentación.
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
Ventajas del reciclado Económicas
REDUCCIÓN DE COSTOS
Fuente: North Central Superpave Center
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
1. Se obtiene una muestra de campo para sus respectivos análisis
Diagnóstico del material a reciclar
2. Se obtiene granulometría y contenido de asfalto del RAP.
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.
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.
Diagnóstico del material a reciclar
4. Se analiza el asfalto extraído para conocer su comportamiento.
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.
Diagnóstico del material a reciclar
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
6. Se determina el grado PG XX –YY del asfalto extraído y el grado PG XX –YY del asfalto a utilizar en el proyecto.
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
Diagnóstico del material a reciclar
Diagnóstico del material a reciclar
Porcentaje de RAP
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.
Diagnóstico del material a reciclar
Diagnóstico del material a reciclar
9. Por último, se verifica la mezcla con reciclado, para conocer su comportamiento mecánico.
Diagnóstico del material a reciclar
Estabilidad Marshall
Módulo resiliente
Diagnóstico del material a reciclar
Ensayo de fatiga
Módulo dinámico
Procedimiento de Resultados
Procedimiento de Resultados
Procedimiento de Resultados
Comportamiento rígido (Frágil)
Procedimiento de Resultados
Comportamiento rígido (Plástico)
Procedimiento de Resultados
Diagnóstico del material a reciclar
Diagnóstico del material a reciclar
Energía de fractura en ensayo de tensión indirecta
Procedimiento de Resultados
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Car
ga (
KN
)
Desplazamiento (mm)
Carga-desplazamiento
RAP sin aditivo
RAP con aditivo
Identificación
Carga máxima
(KN)
Desplazamiento
Máximo, Dmax
(mm)
Energía de
trabajo, Wf
(Joules)
Área de fráctura
(m2)
Energía de
fractura, Gf
(J/m2)
Con aditivo 8,90 7,0 34,2 0,0215 1590,7
Sin aditivo 10,14 4,28 22,77 0,0212 1074,1
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
Tipos de reciclado
Reciclado en planta Reciclado in situ
Tipos de reciclado
Reciclado en frío Reciclado en caliente
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.
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.
Reciclado in situ en caliente
Reciclado in situ en caliente
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.
Reciclado in situ en caliente
Reciclado in situ en caliente
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.
Reciclado en planta
Reciclado en planta
Silo de
finos
Sin fin
Tambor externo
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.
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.
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.
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
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.
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.
Conclusiones - Se deben elegir el tipo de reciclado más
conveniente, de acuerdo a lo que se quiera lograr, desde el punto de vista técnico-económico.
- 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…
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.
“El reciclado no es una solución para todo, pero es una gran alternativa”
Muchas gracias por su atención [email protected]