Introduccion Al Reciclado de Pavimentos Asfalticos

8/8/2019 Introduccion Al Reciclado de Pavimentos Asfalticos

1/20

Captulo 2.Introduccin al reciclado de pavimentos asflticos

9

2.1. Introduccin al reciclado de pavimentos asflticos

El pavimento de una carretera est sujeto a la accin continua del trfico y dela meteorologa. Estos dos factores, junto con el envejecimiento natural de losmateriales, hacen que el firme sufra un proceso de progresivo deterioro. Este

envejecimiento y deterioro del firme conlleva una disminucin paulatina en losniveles de seguridad y confort del trfico, que al sobrepasar ciertos valoreshacen necesaria una operacin de conservacin.

La conservacin de la red viaria es en la actualidad un aspecto de granimportancia debido a los recursos que moviliza. El presupuesto necesario parael mantenimiento, as como los problemas ambientales que de l se derivan,justifican la bsqueda de nuevas tcnicas que permitan reducir costes y seanrespetuosas con el medio. En este contexto, el reciclado de firmes, como mediode racionalizar los recursos, toma un renovado protagonismo y se convierte enuna necesidad.

La creciente sensibilizacin social acerca de la necesidad de preservar elmedio ambiente ha hecho que la legislacin sea hoy mucho ms proteccionistaque en el pasado. Esto dificulta la obtencin de materias primas adecuadas,aumentando su coste y el de su transporte hasta la obra, ya que casi nunca seproducen en el lugar donde se necesitan. De igual manera, es creciente ladificultad para encontrar un vertedero para los materiales retirados del firme aprecio razonable. Estos problemas son especialmente ciertos en mbitosurbanos.

El desecho de los materiales envejecidos del firme, adems de provocarproblemas relacionados con la adquisicin de nuevas materias y con su vertido,resulta contraproducente desde el punto de vista tcnico, ya que pese a estarenvejecidos, conservan buena parte de sus cualidades. El fresado yreutilizacin del conglomerado asfltico comporta un gran ahorro [2], ya querequiere slo de un 1% a un 3% de betn adicional, mientras que un nuevohormign asfltico puede necesitar ms del 6%. Este aspecto, junto con elreducido coste de transporte y la escasa energa necesaria para la produccinde un firme reciclado, hacen que el ahorro energtico sea importante respectode la construccin convencional de pavimentos.

El sistema de gestin de cualquier firme debe controlar sus caractersticasdurante toda su vida til. De esta manera se podr decidir en cualquiermomento la mejor opcin de conservacin para mantener el nivel de servicioexigido por las necesidades del usuario. Estos sistemas pretenden ser laherramienta ideal para encontrar el momento y el procedimiento ptimo pararealizar la conservacin de modo que se obtenga el mejor resultado posible almenor coste para la sociedad. Incluimos en este coste social tanto el costeefectivo de la reparacin como los posibles gastos externos referidos a lacirculacin de los vehculos, a los posibles accidentes que puedan derivar delmal estado del firme, a los tiempos de demora, etc. Las operaciones deconservacin pueden ser muy frecuentes pero poco importantes o por el

contrario, escasas y de mayor envergadura. Aquellas actuaciones de menorpresupuesto o ms espaciadas en el tiempo comportarn un mayor coste


2/20


10

social. En cambio, una actuacin ms completa y costosa o ms frecuentecomportara un menor coste social. As pues, es la administracin la que debedecidir aquella actuacin menos costosa socialmente posible teniendo encuenta el presupuesto que dispone. El sistema de gestin proporciona loselementos de juicio necesarios para poder decidir cul es la mejor estrategia

para cada caso particular, considerando a la vez las necesidades y lasprioridades de la red. El sistema simula las consecuencias positivas y negativasde cada actuacin posible, lo que permite una mejor planificacin de la red yuna mejor administracin del presupuesto destinado a la conservacin.

2.2. Alternativas de rehabilitacin estructural

Las tcnicas de conservacin de firmes pueden dividirse en tcnicas clsicas ytcnicas de reciclado. Ambas tcnicas pueden resultar eficaces ante un mismoproblema. Es por ello que expondremos brevemente a continuacin los criteriosde seleccin que se deben seguir para llevar a cabo la eleccin msconveniente en cada caso.

A la hora de abordar la rehabilitacin de una carretera agotada tenemosmuchas posibilidades. Sin embargo hay dos cuestiones claves que siempre nosdeberamos hacer:

Qu ha fallado en la carretera?, y Qu quiere realmente el propietario de la misma?

La respuesta a estas dos preguntas reduce las opciones de rehabilitacin aslo aquellas que son compatibles con el presupuesto, la naturaleza delproblema y el periodo de proyecto. Si adems identificamos si el problemaafecta a las capas superficiales o a la estructura del firme, la determinacin dela mejor opcin se ve simplificada.

En el caso de que el problema afecte a las capas superficiales, hasta 10 cm deprofundidad, el reciclado con emulsin suele ser una magnfica opcin. Enestos casos el deterioro se suele producir por envejecimiento de la capasuperior que se ha degradado, fisurado, descarnado, etc.

En estas situaciones, la nueva capa reciclada se comporta como una buenacapa de base asimilable a una grava-emulsin. Dependiendo del trfico, nospodremos plantear cubrirla con un simple tratamiento superficial o lechadabituminosa o un refuerzo convencional.

Las opciones de rehabilitacin tradicionales son el refuerzo convencional y elfresado seguido de reposicin (y normalmente, tambin de refuerzo). El primercaso tiene un coste parecido a la solucin con reciclado; el segundo es muchoms caro.

En el caso de que los problemas afecten a la estructura del pavimento,

debemos tener en cuenta que la rehabilitacin a llevar a cabo se debe plantear


3/20


11

a ms largo plazo. No debemos olvidar, que el agotamiento de la estructura noimplica el agotamiento de los materiales que la componen.

Como regla general, la rehabilitacin en estas situaciones debera tender amaximizar el valor residual que se puede rescatar de la seccin actual. Esto

implica que los materiales que han sido consolidados a travs de los aos poraccin del trfico, no deben ser alterados.

La solucin indicada en estos casos puede ser el reciclado, con cemento oemulsin, en un espesor tal que recupere la totalidad de las capas afectadas.Estamos hablando de espesores de reciclado que pueden llegar a los 15 cm sitrabajamos con emulsin y hasta 40 cuando trabajamos con cemento.

Si existe presencia de materiales plsticos, como por ejemplo en el caso decontaminacin de finos procedentes de la explanada, se puede utilizar tambincal para corregir este efecto.

Como en el caso de la rehabilitacin superficial, se pueden plantear una ovarias capas de refuerzo posterior al reciclado, dependiendo de las condicionesdel trfico. Esta solucin tambin es adecuada, cuando existen gravesdeficiencias de la explanada en carreteras de trfico moderado a bajo. En talescasos, un reciclado con cemento en un espesor importante puede evitar lareconstruccin total de la seccin. Las capas tratadas con cemento suelentener una rigidez considerable, por lo que no se deben de utilizar en pequeosespesores sobre capas de escasa capacidad portante por los problemasasociados de fragilidad que pueden presentar.

El proceso de seleccin de alternativas en conservacin de firmes se puederesumir en cuatro fases [2]:

Fase 1. Descripcin de las condiciones existentes en el firme:

- Recopilacin de informacin preliminar (localizacin y longitud deltramo, clase de carretera, seccin del firme existente, geometra de lacarretera, caractersticas del trfico, caractersticas de las capasinferiores del firme).

- Descripcin del firme (condiciones superficiales y condiciones

estructurales).

Fase 2. Identificacin de las alternativas viables de rehabilitacin:

- Rehabilitacin superficial.- Rehabilitacin estructural.- Reconstruccin parcial o total.

Fase 3. Evaluacin de las alternativas de rehabilitacin estructural:

Una vez se ha tomado la decisin de mejorar la capacidad estructural del firme,

se dispone de varias tcnicas diferentes para llevarla a cabo. Entre las msimportantes podramos comentar las siguientes [2]:


4/20


12

- Tcnicas convencionales o clsicas. Se trata de las tcnicas usuales quese utilizan de forma generalizada en la actualidad. Con estos mtodos, losdeterioros ms importantes se corrigen colocando una capa de refuerzosuperficial a base de materiales vrgenes. Si los deterioros son muyimportantes, se procede a eliminar el grosor defectuoso y se substituye por

nuevas capas bituminosas.

- Tcnicas de reciclado. Este tipo de mtodos se basan en la reutilizacinde los materiales del firme defectuoso. Junto con estos materiales envejecidos,se pueden aadir otros elementos (agentes rejuvenecedores, nueva mezclabituminosa, etc.). Estas tcnicas se pueden dividir en varios tipos diferentes,que exponemos brevemente a continuacin:

Reciclado in situ en caliente. Se reutiliza la totalidad de losmateriales extrados del firme envejecido mediante un tratamiento

con aportacin de calor que se realiza en el mismo lugar de la obra.El firme se calienta mediante unos quemadores y se fresa un grosordeterminado. Este material es mezclado normalmente con agentesqumicos rejuvenecedores y con nueva mezcla. Finalmente, la nuevamezcla se extiende y se compacta mediante procedimientosconvencionales.

Reciclado in situ en fro con cemento. Este es un procedimientoque se basa en el fresado en fro de un cierto grosor del firmeenvejecido y el mezclado de este material con un conglomerante

hidrulico (cemento normalmente). El nuevo material se extiende yse compacta definiendo una slida base para posteriores refuerzos.

Reciclado in situ en fro con emulsiones bituminosas (RFSE). Estatcnica, que es la utilizada en los tramos que posteriormenteestudiaremos y comentaremos, permite reutilizar la totalidad de losmateriales extrados del firme envejecido en condiciones tcnicas,econmicas, sociales y ambientales muy favorables. Elprocedimiento usual y bsico consiste fundamentalmente en lassiguientes operaciones:

- Fresado en fro de un cierto grosor del firme- Mezclado del material obtenido con una proporcin

determinada de emulsin y otros aditivos- Extensin en obra de la nueva mezcla- Compactacin enrgica- Curado de la capa reciclada- Extensin de una capa delgada de rodadura a base de mezcla

en caliente


5/20


13

Reciclado en planta. Este procedimiento permite reciclar el conjuntoo slo una cierta proporcin de material envejecido mediante unacentral asfltica adaptada. Al ser el porcentaje de materialenvejecido relativamente bajo, esta metodologa permite corregirproblemas graves de dosificacin o calidad de los materiales.

Dadas todas las tcnicas de conservacin posibles, debe hacerse un anlisisde cada una de ellas teniendo en cuenta todos los condicionantes que laspuedan afectar. Algunos de los ms importantes seran [2]:

- Coste. Cada tcnica tendr un cierto coste que hay que tratar deminimizar. El coste se puede considerar en trminos econmicos,sociales y medioambientales.- Experiencia. La empresa y los tcnicos pueden tener ms experiencia

con una tcnica que con otra, con lo que las garantas de xito sondiferentes en cada caso.- Equipos disponibles. La empresa debe tener disponibles los equiposhumanos y materiales necesarios para poder utilizar una determinadatcnica.- Tiempo requerido de ejecucin. El tiempo de entrega de la obraacabada puede ser determinante a la hora de elegir una tcnica deconservacin.- Otros varios.

Fase 4. Seleccin de la alternativa ptima:

Tras un detenido anlisis de todas las alternativas existentes se debe elegir laque se estime ms conveniente en cada situacin. Una vez conocida la tcnicaa emplear, un estudio de laboratorio determina la frmula de trabajo(dosificacin de todos los elementos de la mezcla reciclada) y el procedimientode construccin.

2.3. Tcnicas de reciclaje segn la normativa espaola vigenteO.C 8/01

El reciclado de firmes existentes comprende una serie de tcnicasconstructivas tendentes al aprovechamiento integral de materiales envejecidosde firmes y pavimentos que desde la crisis energtica de los aos setentavienen emplendose cada vez con ms profusin en la rehabilitacinestructural de los firmes de carretera. En el caso de los realizados in situ se haproducido en la ltima dcada un significativo desarrollo en los equipos y en lossistemas constructivos empleados en su ejecucin, con mquinas especficaspara esa labor, que han permitido a su vez el desarrollo y potenciacin de estastcnicas.

Tanto las obras realizadas en los ltimos diez aos y la experiencia adquiridaen ellas, como la necesidad de considerar las tcnicas de reciclado como


6/20


14

alternativas, por consideraciones ambientales, de seguridad vial y econmicas,en los proyectos de rehabilitacin de firmes aconsejan la redaccin de unasespecificaciones sobre las tcnicas de reciclado de firmes.

El anejo de esta Orden Circular hace referencia a las tres tcnicas ms idneas

en el momento actual para la situacin (tipologa de las secciones estructuralesy sus deterioros) existente en los firmes y pavimentos en nuestro pas. Lastcnicas aludidas son [3]:

- El reciclado in situ con emulsin de capas bituminosas.- El reciclado in situ con cemento de capas de firme.- El reciclado en central en caliente de capas bituminosas.

En el presente trabajo nicamente describiremos brevemente el reciclado insitu con emulsin de capas bituminosas (RFSE) por tratarse, como ya hemoscomentado en apartados anteriores, del tipo de tcnica de reciclado utilizado en

los tramos que hemos estudiado.

2.4. Ventajas del reciclado como tcnica de conservacin

Las tcnicas clsicas tienen importantes defectos. Un firme envejecido sinproblemas estructurales graves se compone de unas capas inferiores ms omenos sanas y de unas capas superficiales deterioradas. La colocacin sinningn tratamiento de una nueva capa sobre la superficie envejecida (refuerzoo recrecido) hace que en el nuevo firme exista una capa intermedia deteriorada

que ha perdido sus cualidades mecnicas y que constituye por tanto unelemento intil y perturbador para su buen funcionamiento. En la actualidad,multitud de capas de rodadura colocadas en una operacin de refuerzo porrecrecido convencional resultan grave y prematuramente daadas debido a sumal asiento. El reciclaje de esta capa deteriorada antes de la extensin de lanueva capa superficial asegura un buen funcionamiento estructural del conjuntodel firme, una mayor durabilidad y un mejor servicio a los usuarios.

El reciclado de pavimentos asflticos supone en primer lugar unaprovechamiento de los recursos disponibles en la obra. Los materialesenvejecidos pueden ser reutilizados mediante una tcnica adecuada de formaque son nuevamente vlidos para la construccin del firme. Con este tipo detcnicas, en las operaciones de conservacin se puede disminuir mucho lademanda de materiales (ridos, betn, etc.), se elimina la necesidad deencontrar canteras y vertederos prximos a la obra, se mejoran losrendimientos de fabricacin, etc. Adems, los mtodos de reciclaje in situpermiten eliminar las operaciones de transporte de los materiales, tanto de losenvejecidos hasta un vertedero como de los nuevos desde su punto desuministro hasta la obra. Todas estas mejoras repercuten en importantesahorros y en un mayor respeto hacia el medio ambiente. Los mtodos dereciclaje tienen otras ventajas tcnicas, entre las que estn las siguientes [2]:


7/20


15

- Evita problemas de glibo. La tcnica clsica de recrecer el firme, utilizadade forma sucesiva puede provocar problemas asociados al crecimiento de lacota de la superficie del firme. Suele darse este problema en tneles, enciudades (prdida de desnivel respecto a la acera), en puntos de recogida deaguas, puede afectar a las pendientes, a la altura de la sealizacin vertical,

etc.

- Facilita las actuaciones relativas al cambio de la geometra de lacarretera. As, se pueden hacer cambios en la alineacin vertical y horizontalsin la necesidad de grandes actuaciones, cosa que sera ms difcil hacermediante tcnicas clsicas.

- Optimiza los recursos disponibles. El recrecimiento de los firmes puedeno optimizar los recursos, como es el caso de una va de varios carriles, dondelos deterioros se concentran en los carriles exteriores ya que por ellos circulanlos vehculos pesados de forma canalizada. La tcnica clsica obliga a recrecer

todos los carriles, quedando sobredimensionados los centrales, mientras quelas tcnicas de reciclado permiten rehabilitar slo el carril que lo necesita.Adems, esta actuacin permite el paso del trfico por los carriles que no sontratados.

- Tienen un nivel de afeccin al trfico menor. Es posible reciclar slo uncarril y permitir la circulacin por los restantes. Adems, el tiempo de ocupacinde la va es menor que el de las tcnicas clsicas, ya que un firme recicladopuede generalmente abrirse al trfico en pocas horas.

- Permite la estabilizacin de las capas inferiores en caso de problemasestructurales y el aprovechamiento de la capa de rodadura envejecida. Esposible reparar fallos estructurales sin necesidad de desechar los materialesexistentes.

- Mejora las condiciones de adherencia superficial. Adems, si el firmetiene otros deterioros superficiales, el reciclado puede resolver el problemaautomticamente.

El reciclaje no es aplicable a todas las operaciones de conservacinrealizables. Estas tcnicas pueden tener un coste econmico superior al de las

clsicas, pueden no ser aceptables ambiental o socialmente, o simplementepueden no dar buenos resultados desde el punto de vista tcnico. De estemodo, el anlisis de los fallos es fundamental para la eleccin de la tcnica deconservacin a emplear.


8/20


16

2.5. Consideraciones previas para proyectar un reciclado

Cuando nos planteemos el reciclado de una carretera, hay tres grandes reasque deberamos considerar para asegurar el xito de la operacin: la tcnica, laambiental y la econmica. Cada uno de estos bloques, contiene elementos que

pueden inclinar la balanza a favor de un determinado tipo de tcnica [4].

2.5.1. Consideraciones de carcter tcnico

Los firmes estn integrados por diferentes capas de materiales cuya misin estransmitir las solicitaciones del trfico que llegan a la superficie, a la explanada,de forma que sta, que no tiene una gran capacidad portante, no sufradeformaciones plsticas. Cada una de las capas est definida por su espesor yla naturaleza del material que la forma, que le confiere un ciertocomportamiento mecnico cuantificable a travs de su mdulo elstico.

Cabe recordar que estas capas funcionan principalmente de dos formas.Cuando son materiales granulares, la transferencia de cargas se realiza atravs del esqueleto mineral de la capa. Con el tiempo, se produce unareordenacin de las partculas minerales que se traduce en deformaciones enla superficie.

Cuando hablamos de materiales ligados, la capa funciona en su conjuntoactuando (en mayor o menor grado) como una placa. Esto significa que en suparte superior moviliza una serie de compresiones horizontales y lascorrespondientes tracciones en su zona inferior. Estos materiales fallan por

acumulacin de ciclos de carga-descarga que fatigan el material dando lugar afisuras que se transmiten de abajo a arriba.

Cuando nos enfrentamos a una rehabilitacin es fundamental tener en cuentalo anterior. Tendremos que identificar cul es el espesor de cada una de lascapas del firme y su naturaleza, qu tipo de explanada tenemos y qu tipo defallo se ha producido.

Los fallos que proceden de los cimientos del firme (explanadas de malacalidad, deficiente capacidad portante, etc.), deben ser estudiados de maneraparticular. Sin embargo, cuando los fallos proceden de las capas superiores, el

identificar la naturaleza de los mismos ayuda a determinar cul es la solucinms adecuada para su rehabilitacin.

Adems de la identificacin de los materiales existentes, es muy importanteque conozcamos sus condiciones de trabajo. Para ello debemos conocer conexactitud cul es el trfico que soporta la carretera en el momento presente ycul es su evolucin previsible (especialmente en lo que respecta a losvehculos pesados). No debemos de olvidar que estos proyectos tienen unperiodo de diseo de 10 a 20 aos. El anlisis de las deflexiones nos aportarmuchos datos para una mejor comprensin del comportamiento mecnico delas capas.


9/20


17

Por ltimo, es importante sealar dentro de este captulo la disponibilidad demateriales y equipos, as como las propias condiciones de la obra.

2.5.2. Consideraciones de carcter ambiental

Todava hoy es frecuente que el diseo de las secciones de firme se realice enbase a criterios estructurales a pesar de las diferentes condicionesambientales. Las condiciones ambientales afectan a la carretera de tresmaneras:

- La superficie del firme est expuesta al clima del lugar. Los ciclostrmicos y la radiacin solar producen un envejecimiento y progresivodeterioro de la capa.- La estructura del firme es muy sensible al ingreso de agua que seproduce a travs de las fisuras y grietas superficiales. Esta agua, encombinacin con los mencionados efectos trmicos, puede tener un

efecto totalmente destructivo para la carretera.- Las condiciones medioambientales, que afectarn a la disponibilidadde nuevos ridos (explotacin de canteras), posibles puntos de vertido,emisiones a la atmsfera, etc.

Todos estos factores se deben de tener en cuenta a la hora de considerar cules la solucin ms adecuada de rehabilitacin.

2.5.3. Consideraciones de carcter econmico

Es bien evidente que siento este el bloque que se menciona en ltimo lugar, esel que probablemente tenga una mayor peso especfico a la hora dedecantarse por una solucin u otra.

En general, todas las propuestas que implican un proceso de reciclado sonms econmicas por cuestiones obvias. Sin embargo, en algunos casos, lacomparacin econmica no es claramente favorable para el proceso dereciclado en sentido estricto. Aun en estos casos, el proceso de recicladosiempre es ms econmico en trminos globales, si tenemos en cuenta todaslas externalidades que se producen en muchos de los procedimientosconvencionales.

2.6. Sistemtica para la metodologa de diseo

2.6.1. Datos de partida

La sistemtica que se describe a continuacin tiene lugar una vez que se hadeterminado que la mejor opcin de rehabilitacin para la va es un reciclado.Antes de llevarla a cabo, es preciso conocer:

- Periodo de proyecto.- Tipo de reciclado.- Trfico.


10/20


18

- Historial del firme a reciclar.- Geometra actual y futura de la va.- Posible aportacin de materiales.- Nivel de propiedades funcionales esperado.- Presupuesto para la ejecucin de los trabajos y la posterior

conservacin de la va.- Comportamiento del pavimento actual.- Capa o capas a situar sobre el reciclado.- Disponibilidad de materiales y equipos.- poca en la que se ejecutarn los trabajos.

2.6.2. Reconocimiento del firme

a) Inspeccin visual

Se necesita llevar a cabo una inspeccin visual del pavimento existente, por

parte de personas expertas y, a poder ser, en la poca ms adecuada del ao(despus de un periodo prolongado de lluvias, pero con el pavimento ya seco),tomando nota de lo siguiente:

- Tipo y gravedad de los deterioros distinguiendo entre superficiales,estructurales localizados y estructurales generalizados.- Tramos que muestran similares tipos y niveles de deterioro.- Zonas localizadas con deterioros importantes, que pueden necesitar untratamiento especfico.- Tramos que han sufrido ya reparaciones.- Tramos que requieren una regularizacin superficial.- Problemas relacionados con la presencia de bordillos, arquetas, obrasde fbrica, estructuras y accesos.- Caractersticas y estado de los arcenes.- Problemas relacionados con el drenaje.- Trazado de la va y relieve del terreno.- Zonas donde se puedan estacionar los equipos de construccin.

Toda esta informacin se debe reflejar en unos esquemas de fcil consulta.

b) Auscultacin

La auscultacin de un firme es un proceso no destructivo que proporciona unainformacin sobre la capacidad resistente de aquel. Bsicamente, se aplica unasolicitacin al firme, la cual simula las cargas del trfico, y se mide la respuestadel firme ante ella. El anlisis de esta respuesta puede proporcionar unavaliosa informacin acerca de la calidad y estado de los componentes del firme,as como acerca de la presencia de problemas en la explanada.

El tratamiento de las deflexiones obtenidas se hace segn se prescribe en laOrden Circular 9/2002 de la Direccin General de Carreteras del Ministerio deFomento. Se obtiene as una deflexin patrn.


11/20


19

Si el pavimento presenta roderas, se puede medir su profundidad, a intervalosregulares o, mejor, obteniendo su valor caracterstico para cada uno de lostramos que presentan una deflexin uniforme.

La forma ms habitual de medir los espesores de las distintas capas de firme

es la obtencin de probetas testigo por medio de una sonda rotatoria.Actualmente hay tambin unos equipos no destructivos y de alto rendimiento,como el georradar, capaces en teora de determinar los espesores de capasque tengan unas caractersticas definidas (por ejemplo, ser bituminosas ogranulares).

c) Toma de muestras

La fase de toma de muestras es crtica no slo desde el punto de vista delreconocimiento de la seccin del firme a reciclar sino como paso previo paraestablecer la estrategia de tramificaciones ms adecuada para la ejecucin de

las obras. Adems la caracterizacin de estos materiales nos adentra en laetapa siguiente, el diseo de la frmula de trabajo.

La representacin en un mismo diagrama del resultado de la inspeccin visual,de las auscultaciones y, si se dispone de l, del historial, proporciona unaimagen ms clara del estado del firme y permite asociarla a las zonashomogneas que presentan un nivel similar de deterioro.

Para establecer el muestreo del firme, que son forzosamente puntuales, setienen que hacer en unos puntos aleatoriamente determinados dentro de esaszonas aparentemente homogneas. En los reciclados de las clases II y III (verTabla 2.1.), que afectan principalmente a capas bituminosas, suele bastar consacar unos testigos, o mejor, fresar una parte de las capas superficiales,incluso con un equipo pequeo. Adems de tomar nota de los espesores de lascapas del firme encontradas, se deben obtener muestras separadas para cadacapa, en una cantidad suficiente para realizar unos ensayos de identificacin(granulometra y plasticidad, si son aplicables), de estado (humedad natural) yde resistencia.

2.6.3. Frmula de trabajo

a) Control de materialesLos ensayos a los materiales se tendran que llevar a cabo sobre unosmateriales ya sometidos a la accin de los equipos de disgregacin. Sinembargo, es muy frecuente que las muestras extradas del firme no estndisgregadas, esta circunstancia debe ser tenida en cuenta y, en la medida de loposible, habra que estimar o simular en laboratorio los efectos de la futuradisgregacin, especialmente en la fase en la que se establezcan las frmulasde proyecto.

Las muestras obtenidas se ensayan en laboratorio a fin de:

- Definir la naturaleza de la explanada.


12/20


20

- Definir las caractersticas de los materiales a reciclar en cuanto agranulometra, calidad del rido grueso, limpieza, compactibilidad,homogeneidad.

En los reciclados de las clases II y III hay que comprobar adems las

caractersticas del betn de las capas que se vayan a reciclar y especialmenteel contenido de betn residual, consistencia (penetracin), punto dereblandecimiento y en ocasiones su contenido de asfaltenos y viscosidad.

b) Criterios de seleccin del ligante (emulsin bituminosa)

El tipo de emulsin bituminosa ms frecuentemente empleado en los recicladosin situ en fro es la ECL-2 o a veces la EAL-2, con una penetracin del betnresidual en torno a 200 dcimas de milmetro.

Esta es la respuesta correcta desde el punto de vista de la asignacin del tipo

de emulsin adecuada para esta aplicacin, pero como es bien sabido, nocualquier ECL-2 o EAL-2 responder adecuadamente a los requerimientos queesta tcnica impone. Empecemos por tanto, por repasar los requerimientosbsicos:

- La emulsin debe ser compatible con la naturaleza y la granulometra delos materiales que se van a reciclar.

- La estabilidad de la emulsin debe permitir antes de la rotura un repartolo ms homogneo posible del betn residual en la masa de dichosmateriales.

- La toma de cohesin y las propiedades mecnicas finales de la mezcladeben ser las adecuadas para el trfico durante la fase de ejecucin ylas solicitaciones finales del firme.

c) Frmulas de proyecto

La determinacin de la frmula de proyecto es la consecuencia de los ensayosrealizados en el laboratorio, y las exigencias propias del trabajo a realizar. Parala determinacin de la frmula de proyecto es fundamental que los materialessean lo ms representativos posible, no slo respecto de su procedencia, sinotambin del proceso de fresado al que van a ser sometidos.

Para conocer con exactitud qu efecto va a tener el fresado en lascaractersticas de los materiales sobre los que va a actuar (disgregacin de losque presenten cohesin, degradacin de los materiales, etc.), es muyconveniente, antes de iniciar la rehabilitacin propiamente dicha, realizar unostramos de prueba con el equipo que se vaya a utilizar finalmente.

Hay una gran variacin internacional sobre procedimientos para llegar a lafrmula de proyecto:

- Mtodo del Instituto de Asfalto.

- Mtodo Marshall Modificado para Emulsiones.- Mtodo de la Universidad de Illinois.


13/20


21

- Mtodo de Probisa para mezclas densas en fro.- Mtodo de la Compaa Chevrom.- Mtodo de ensayo para la determinacin del porcentaje y

grado de agente reciclante para el uso en reciclado en fro.- California Test 378.

- Mtodo basado en el ensayo de inmersin-compresin(Normativa Espaola vigente O.C. 8/01).

Entre los mtodos antes citados para establecer en laboratorio la frmula deproyecto de las mezclas en fro y recicladas, algunos son contradictorios con lapropia esencia del material, ya que llegan a calentarse las muestras atemperaturas muy superiores al punto de reblandecimiento del betn. Otrostienen mtodos de drenaje de las probetas de discutible eficacia y paralelismocon la realidad.

2.7. Dimensionamiento de una seccin reciclada con emulsin

El dimensionamiento de cualquier estructura y, en particular de los firmes, essiempre complejo. Esta afirmacin es especialmente vlida en el caso de lassecciones recicladas, ya que el propio proceso de reciclado y la filosofa deesta tcnica, aportan una cierta variabilidad en las capas as tratadas.

El fin ltimo del proceso de dimensionamiento, una vez elegida la naturaleza delas capas que van a integrar la seccin seleccionada es determinar el espesorde cada una de ellas. La tendencia ms habitual suele ser acudir a catlogos

de secciones que, en funcin normalmente del trfico esperado y el nivel dedeflexiones existentes, proporcionan los espesores buscados. Este caminopermite simplificar el proceso para los no expertos, conjugando las bondadesdel clculo analtico con la experiencia y racionalidad de lo que es constructivoy est sancionado por la experiencia.

Otra posibilidad es utilizar un procedimiento analtico de clculo. Generalmentese utilizan los modelos de respuesta basados en el modelo elstico multicapa,complementado con un anlisis del comportamiento a fatiga de la estructura.La dificultad principal radica en la determinacin de los mdulos de cada capa yde las correspondientes leyes de fatiga.

Para las capas recicladas con emulsin, es frecuente admitir un mdulo (queest del lado de la seguridad) de 2.500 MPa. Sin embargo, este mdulopenaliza mucho el comportamiento de la capa reciclada. En algunos casos,tanto es as, que por ser menor el mdulo atribuido al reciclado que el de lamezcla bituminosa que actualiza, cuanto mayor es el espesor reciclado menosejes soporta la seccin en cuestin. De la experiencia se desprende que losmdulos alcanzados con este tipo de mezclas, despus de completado superiodo de curado, pueden llegar sin problemas a los 4.000 MPa.


14/20


22

Figura 2.1. Ficha tipo del catlogo de soluciones estructurales (Fuente: Gua Probisa)

En el caso de los reciclado en fro in situ el dimensionamiento se convierte enuna cuestin aun ms compleja ya que existe una casi generalizada ausenciade normativa al respecto. Preocupada por esta situacin, Probisa public enmayo de 1998 su Gua para el dimensionamiento de firmes reciclados in situ enfro [5] con ayuda de los profesores de la Universidad Politcnica de MadridMiguel ngel de Val y Sandro Rocci. Para elaborar las soluciones que recogela Gua, se han empleado criterios empricos y de clculo por diferentesmotivos:

- La modelizacin estructural es siempre una abstraccin de la realidad,y por tanto, es necesaria la experiencia para llegar a las soluciones msadecuadas, aunque a menudo sea por tanteo.- La variabilidad de los materiales reciclados es grande, por lo que esdifcil su modelizacin.- La experiencia acumulada no est an demasiado consolidada, por loque parece conveniente acotar las soluciones a una gamaestructuralmente vlida.

La presentacin de las soluciones es tambin anloga a la utilizada en loscatlogos de secciones estructurales con que trabajamos habitualmente. Secompone de ocho fichas que dependen de la naturaleza del firme existente y el

tipo de reciclado a utilizar (emulsin o cemento). En la tabla 2.1. se muestra la


15/20


23

clasificacin utilizada para los reciclados y en la Figura 2.1. una ficha tipo delmencionado catlogo de Probisa.

Tabla 2.1. Tipologa de los RFSE (Fuente: Revista Carreteras nm. 124)

2.8. Ejecucin de la obra. Equipos especficos

El reciclado in situ en fro se puede llevar a cabo en principio con equipos muydiversos. Para cada una de las fases del proceso hay una o varias mquinasde uso mltiple a las que cabe recurrir. En general, las operaciones dereciclado en fro in situ con emulsiones bituminosas pueden consistir en:

- Fresado en fro del pavimento.

- Adicin de nueva mezcla bituminosa.

- Adicin de nuevo asfalto o agente regenerador.

- Mezclado.

- Extendido.

- Aireacin.

- Compactacin.

- Curado.

- Aplicacin de una capa de recubrimiento.

Como ya hemos comentado, algunas de estas operaciones pueden combinarseen una sola mquina u operacin, mientras que otras pueden no ser necesarias

CLASE I II IIIDOSIFICACIN

DE LIGANTE4 - 7% 3 - 5% 2 - 4%

FIRME QUE SERECICLA

Pavimentobituminoso

(


16/20


24

en algunos proyectos. En la figura 2.2 podemos observar la secuencia habitualde un tren de reciclado [6]:

Figura 2.2. Secuencia habitual de un proceso de reciclado (Fuente: Transportation ResearchRecord nm. 1545)

La Normativa Espaola establece que [3], salvo justificacin contraria, para lascarreteras de trfico pesado T1 o T2 o cuando la superficie a tratar sea superiora los 70.000 m2 ser preceptivo el empleo de equipos que integren en una sola

mquina las operaciones de fresado, de dosificacin y de distribucin de laemulsin, de mezcla y extensin.

Establece tambin que el equipo de fresado, compuesto por una o msmquinas fresadoras, con anchura mnima de medio carril y dotadas de rotorde fresado de eje horizontal, deber ser capaz de fresar el firme existente en laprofundidad y anchura especificadas, produciendo un material homogneo conla granulometra requerida en una sola pasada y deber hacerlo a unavelocidad constante adecuada. Las fresadoras estarn dotadas de undispositivo de control automtico que asegure el espesor especificado. Ademsestarn provistas de un dispositivo que evite el levantamiento en bloques delmaterial.

En cuanto al equipo de dosificacin de la emulsin bituminosa y del agua y losaditivos, se compondr de depsitos, bombas de caudal variable y difusoresadecuadamente dispuestos, con control automtico programable dedosificacin, que permita realizar las dosificaciones de la frmula de trabajocorrespondiente, segn la profundidad y anchura del material fresado que sevaya a reciclar, y segn la velocidad de avance de la mquina.

El mezclador deber garantizar una mezcla homognea y uniforme en toda laanchura y profundidad de reciclado. La mezcla podr realizarse mediante unamezcladora independiente o bien en las propias mquinas fresadorasaprovechando la energa del rotor de fresado, en cuyo caso el sistema dedosificacin deber ir incorporado al elemento de fresado.

El suministro de la emulsin y del agua a la unidad de mezcla se realizardesde cubas o depsitos mviles, de modo que no se produzcan paradas delos elementos de mezcla y extensin del material reciclado.

Se deber evitar la segregacin del material mezclado y se realizar unaextensin y precompactacin homogneas y con el perfil deseado, medianteuna maestra de extensin con dispositivos de nivelacin automticos.

Para dar unos ejemplos de la maquinaria actualmente existente,presentaremos dos de los equipos que actualmente se utilizan y

comentaremos sus caractersticas tcnicas as como sus configuraciones detrabajo ms habituales en funcin de los trabajos a realizar [4]:


17/20


25

Wirtgen 2100 DCR

Se trata de una mquina de gran rendimiento adaptada fundamentalmente a

los reciclados, aunque eventualmente se puede utilizar para trabajos deestabilizacin (ver Foto 2.1). Por contar con regla de extendido, esta mquinapermite llevar a cabo trabajos de gran calidad en lo que a regularidad yhomogeneidad del material reciclado extendido se refiere.

Foto 2.1. Equipo de reciclado W-2100 DCR trabajando en obra (Fuente:Revista Carreteras)

El campo de actividad en el que se aprovechan mejor sus cualidades, es el delos reciclados con emulsin en capas de espesores moderados (hasta 15 cm),

ya que generalmente se buscan capas de base de caractersticas geomtricasy mecnicas muy exigentes.

La 2100 DCR puede fresar al mismo tiempo las capas de aglomeradoexistentes y la base granular inferior, mezclando simultneamente estosmateriales con el nuevo ligante. Su motor, de 610 CV de potencia, le permitetrabajar con espesores prcticos hasta 22 cm en un ancho de 200 cm.

Esta mquina cuenta entre otras con las siguientes prestaciones:

- Regulacin automtica de potencia.

- Instalacin combinada de rociado con agua y ligante con equipo dedosificacin, asistido por microprocesador, que regular mediante unabomba volumtrica la cantidad de agua y ligante a utilizar en funcin delancho y profundidad del fresado.

- Sistema electrnico de nivelacin longitudinal y sensor electrnico denivelacin transversal.

- Dispositivo regulable para el extendido del material reciclado entre 2 y 3m con equipo de vibracin y compactacin.

Dependiendo del tipo de reciclado, se utiliza una de estas tres configuracionesde trabajo:

- Cisterna de emulsin + W-2100-DCR + Compactador metlico +

Compactador de neumticos.


18/20


26

- Esparcidor de pulverulentos + W-2100-DCR + Compactador metlico +Compactador de neumticos.

- WM-400 + W-2100-DCR + Compactador metlico + Compactador deneumticos.

En todos los casos, se puede aportar el agua mediante una cuba conectadamediante mangueras a la mquina al frente del tren de reciclado, o llenandoespordicamente el depsito de 4.000 litros de la misma.

Wirtgen WR-2500

La WR-2500 es una mquina de gran rendimiento especialmente verstil. Seadapta a los reciclados con cemento y emulsin y a las estabilizaciones a granprofundidad (ver Foto 2.2). No tiene regla de extendido, por lo que el materialreciclado y/o estabilizado se suele extender y nivelar con ayuda de unamotoniveladora.

Trabaja en un ancho de 250 cm y puede llegar a profundidades de 50 cm. Esuna mquina de gran maniobrabilidad, ya que se mueve sobre grandesneumticos motrices orientables.

Foto 2.2. Equipo WR-2500 trabajando en carretera (Fuente: Revista Carreteras)

Entre otras, cuenta con las siguientes prestaciones:- Regulacin automtica de potencia.

- Instalacin combinada de rociado con agua, ligante y lechada decemento o cal, mediante dos rampas independientes de 16 inyectorescada una.

- Sistema electrnico de nivelacin longitudinal y de nivelacintransversal.

Las configuraciones clsicas de trabajo con esta mquina son las siguientes(ver foto 2.3):

- WM-1000 + WR-2500 + Compactador doble metlico + motoniveladora +Compactador de neumticos.


19/20


27

- Cisterna de emulsin + WR-2500 + Compactador doble metlico +motoniveladora + Compactador de neumticos.

- Cisterna de emulsin + WM-1000 + WR-2500 + Compactador doblemetlico + motoniveladora + Compactador de neumticos.

Foto 2.3. Vista de un equipo mezclador WM 1000 delante de una WR-2500

(Fuente: Revista Carreteras)

WM-400 y WM-1000

Son elementos auxiliares en el proceso de reciclado. Estas mquinas sonbsicamente mezcladores de agua-cemento o agua-cal (ver Foto 2.3)

La dosificacin de agua se realiza volumtricamente mediante una bomba dedesplazamiento positivo. El cemento se dosifica mediante pesada de altaprecisin.

La proporcin agua/cemento se fija y controla mediante un ordenador queregula la cantidad de lechada de cemento (o de cal) a proporcionar en elreciclado en funcin de los parmetros del mismo (velocidad, profundidad,densidad, anchura, etc.)

Equipos de compactacin

Todos los compactadores deben ser autopropulsados, tener inversores delsentido de la marcha de accin suave y estar dotados de dispositivos paramantenerlos hmedos en caso necesario [3].

La composicin del equipo de compactacin se determinar en el tramo deprueba, y deber estar compuesto como mnimo por un compactador vibratoriode rodillo metlico y un compactador de neumticos.

El compactador vibratorio dispondr de un rodillo metlico con una cargaesttica sobre la generatriz no inferior a 300 N/cm y capaz de alcanzar unamasa de al menos 15 toneladas con amplitudes y frecuencias de vibracinadecuadas. El compactador de neumticos ser capaz de alcanzar una masa

de al menos 35 toneladas y una carga por rueda de 5 toneladas, con unapresin de inflado que pueda alcanzar al menos 0,8 MPa.


20/20


La compactacin es una operacin siempre delicada, especialmente si elespesor es grande. La humedad del material extendido no siempre coincidecon la ptima de compactacin: si fuera excesiva puede que haya que esperaralgn tiempo a que se seque el material.

Por otro lado, hay que tener en cuenta que, debido a la menor densidad del

material una vez reciclado (sobretodo en los reciclados con emulsin), lasuperficie del material compactado va a quedar por encima de la rasanteoriginal, del orden de un 10% del espesor reciclado.

El tren de compactacin habitual de una capa reciclada (ver foto 2.4) sueleestar formado por:

- Un rodillo vibrante pesado, el cual hace que el material extendido yrefinado termine por encajarse en el hueco abierto por el fresado.

- Y un rodillo de neumticos tambin pesado que, con baja presin deinflado, compacta el fondo de la capa reciclada y, con alta presin,

ayuda a la eliminacin del agua y cierra la superficie.

Foto 2.4. Equipos de compactacin de una capa reciclada (Fuente: Revista Carreteras)

Introduccion Al Reciclado de Pavimentos Asfalticos

Documents

Transcript of Introduccion Al Reciclado de Pavimentos Asfalticos