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FUNDAMENTOS DEL RECICLADO
DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Dr. Pedro Limón Covarrubias
10 DE ABRIL DE 2015
GOBIERNO DEL ESTADO DE MÉXICO
INDICE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Generalidades
Historia
Estudios del proyecto
Ventajas del reciclado
Diagnóstico del material a reciclar
Tipos de reciclado
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.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Generalidades
Historia
Estudios del proyecto
Ventajas del reciclado
Diagnóstico del material a reciclar
Tipos de reciclado
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.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Generalidades
Historia
Estudios del proyecto
Ventajas del reciclado
Diagnóstico del material a reciclar
Tipos de reciclado
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
0
100
200
Desplazamiento vertical (mm)
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
Estudios del proyecto
850.00
ESTRUCTURA RESISTENTE SUB
RASANTE DEBIL
ESTRUTURA Y SUB RASANTE
RESISTENTE
650.00
550.00
450.00
ESTRUCTURA Y SUB RASANTE
DEBIL
ESTRUCTURA DEBIL Y SUB
RASANTE RESISTENTE
350.00
Área normalizada
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
250.00
0
Deformación máxima
750.00
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
Número Estructural (SN)
NÚMERO ESTRUCTURAL (SN)
12.000
435+000
436+000
437+000
438+000
439+000
434+000
435+000
436+000
437+000
438+000
439+000
427+000
428+000
429+000
430+000
431+000
432+000
433+000
SUBRASANTE
434+000
433+000
MÓDULOS (MPa)
400
432+000
431+000
430+000
429+000
428+000
427+000
200
Módulos (MPa)
Estudios del proyecto
0.000
300
100
0
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.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Generalidades
Historia
Estudios del proyecto
Ventajas del reciclado
Diagnóstico del material a reciclar
Tipos de reciclado
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.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Generalidades
Historia
Estudios del proyecto
Ventajas del reciclado
Diagnóstico del material a reciclar
Tipos de reciclado
Conclusiones
Diagnóstico del material a
reciclar
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.
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
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.
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:
𝑇𝑓𝑝 − (%𝑅𝐴𝑃 𝑥 𝑇𝑓𝑟)
𝑇𝑓𝑎 =
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
Porcentaje de RAP
Diagnóstico del material a
reciclar
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.
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
Carga-desplazamiento
12
10
Carga (KN)
8
6
RAP sin aditivo
4
RAP con aditivo
2
0
0
1
2
-2
3
4
5
6
7
8
Desplazamiento (mm)
Desplazamiento
Carga máxima
Identificación
Máximo, Dmax
(KN)
(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
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7.
Generalidades
Historia
Estudios del proyecto
Ventajas del reciclado
Diagnóstico del material a reciclar
Tipos de reciclado
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
Tambor externo
Sin fin
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.
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4.
5.
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7.
Generalidades
Historia
Estudios del proyecto
Ventajas del reciclado
Diagnóstico del material a reciclar
Tipos de reciclado
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 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…
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
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