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fecha de publicación05.07.2016
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TÍTULO: RECICLADO EN CALIENTE DE MEZCLAS ASFÁLTICAS UTILIZANDO EL CIEN POR CIENTO DEL R.A.P – INNOVACIÓN, ECONOMÍA Y CALIDAD


AUTORES:

Ingeniero en Vías de Comunicación José Ernesto Peart: Consultor externo de Tape Porã S.A. Asunción - Paraguay

  • Dirección: Jerónimo Ameller 1674 - Bº Ayacucho – CP: 5001 - Córdoba - Argentina

  • Teléfono: 0351-4711545

  • Dirección de correo electrónico: mepeart@fibertel.com.ar

Ingeniero Civil Jorge Panero: Gerente Técnico de Tape Porã S.A. Asunción - Paraguay

  • Dirección: José Martí 5309 – Asunción – Paraguay

  • Teléfono: 595-214611572

  • Dirección de correo electrónico: jrpanero@tapepora.com.py

Ingeniera Civil María Angélica Burghini – Especialista en Suelos y Pavimentos de INDIGO S.A. Córdoba - Argentina

  • Dirección: Ing. Garlot 2612 – Depto 1 – Bº Jardín – CP: 5016 - Córdoba - Argentina

  • Teléfono: 0351-153446889

  • Dirección de correo electrónico: angelica.burghini@indigoing.com.ar

ÁREA TEMÁTICA PROPUESTA:

PAVIMENTOS FLEXIBLES

NÚMERO DE ORDEN: 77

RECICLADO EN CALIENTE DE MEZCLAS ASFÁLTICAS UTILIZANDO EL CIEN POR CIENTO DEL R.A.P – INNOVACIÓN, ECONOMÍA Y CALIDAD

RESUMEN


El mantenimiento de caminos pavimentados es una importante actividad en la ingeniería vial: por esto, se ha desarrollado una nueva metodología para el mantenimiento y rehabilitación de calzadas asfálticas.

El reciclado de los pavimentos asfálticos deteriorados no es una idea nueva, no obstante, con el aumento de las exigencias medioambientales y económicas, se ha convertido en una alternativa cada vez más utilizada por diferentes países del mundo.

Por medio de ensayos y estudios se ha logrado desarrollar una metodología completa para utilizar el cien por ciento del R.A.P. (Recycling Asphalt Pavement). Ésta consiste en fresar todo o parte del espesor de la carpeta asfáltica, transportar este R.A.P. hasta la planta asfáltica, realizar el dosaje de la mezcla por medio de ensayos de este material fresado y, finalmente, calentar el R.A.P., introduciéndolo por el secador - no por el anillo reciclador - con los agregados que hayan surgido de los ensayos realizados. Estos agregados pueden ser cemento asfáltico virgen, agente rejuvenecedor y también material triturado.

DESARROLLO


En el presente trabajo presentaremos una breve descripción de esta novedosa metodología. El esquema base de funcionamiento se presenta a continuación. Seguidamente se explica sucintamente lo mostrado en este esquema.



El primer paso para la aplicación de esta metodología consiste en la evaluación visual del estado del pavimento existente.

Analizaremos si la estructura del pavimento existente es apta para soportar el tránsito de un periodo de diseño de, por lo menos, 10 años.

De esta evaluación, pueden surgir dos escenarios distintos: el primero, que la capacidad estructural del pavimento sea menor que la necesaria para soportar el tránsito de análisis; el segundo, que la estructura del pavimento sólo presente fallas superficiales y su capacidad portante sea apta para soportar el mencionado tránsito.

Si el caso fuese el primero, se debería proyectar un refuerzo de concreto asfáltico según algún método de diseño de pavimentos, sobre la base de la capacidad estructural remanente del paquete existente.

Si, en cambio, el resultado de la evaluación fuese el segundo, la solución óptima sería la que nos lleva a desarrollar esta presentación. El método constructivo se describe a continuación.

Una vez que se ha adoptado el reciclado como solución, debe analizarse la profundidad hasta la cual se retirará el concreto asfáltico, es decir, la profundidad de fresado, ésta deberá ser tal que abarque la totalidad de la profundidad de las fisuras. Sin embargo, debe tenerse especial cuidado en no dañar la base inferior, si fuese granular.

Luego de fresado este material (R.A.P.), se lo calienta realizando un dosaje previo por medio de ensayos Marshall acompañados por ensayos de recuperación del cemento asfáltico existente, al qué se le determina la viscosidad.

Al asfalto recuperado de este R.A.P., se le realiza el ensayo de viscosidad del cemento asfáltico, y, conocida ésta, es posible calcular la cantidad de asfalto virgen necesaria para que el asfalto resultante tenga una determinada viscosidad. Puede darse el caso en que resulte necesario agregar rejuvenecedores para disminuirla hasta valores preestablecidos, obtenidos de tramos experimentales que han presentado excelentes resultados por periodos mayores a los 10 años.

Debemos mencionar la importancia de homogeneizar la calidad de la producción, para esto es necesario hacer acopios parciales de R.A.P. en cantidades necesarias para un día de trabajo y cubrirlas con láminas de plástico para evitar que se mojen con el agua de lluvia, ya que, al mojarse el acopio, la humedad del R.A.P. es dispar y se refleja en la variación de la temperatura en el mezclador, lo que obliga a su corrección continuamente. Por otro lado, si la humedad es uniforme, la temperatura de la mezcla durante toda la jornada de trabajo también lo es.

ANTECEDENTES - RUTA 38 - CRUZ DEL EJE - CÓRDOBA

Este fue el primer tramo en que se utilizó esta metodología (colocar el R.A.P. por el mezclador y no por el anillo reciclador). Era un tramo de 65 km. que se construyó a fines del año 1996 en la Ruta Nacional Nº 38 en Cruz del Eje, Córdoba, Argentina, para la concesionaria Red Vial Centro. Los resultados de los ensayos de control de obra realizados se presentan resumidos en la Planilla 1.

En esta planilla se comparan los resultados de las tres alternativas realizadas en el mencionado tramo.

La primera mezcla presenta un 85% de R.A.P., un 15 % de triturado 6-19 y un 2 % de cemento asfáltico de penetración 150-200 de 700 Poisses de viscosidad. Esta mezcla se realizó en aproximadamente 30 km. En estos ensayos, debemos destacar que la fluencia lograda y la estabilidad remanente son mucho mayores que las esperadas, 4 mm. y 100 % respectivamente. La viscosidad resultante del asfalto de mezcla fue de 33.000 Poisses.

La segunda mezcla corresponde al mismo dosaje anterior, pero se han agregado 2 litros de rejuvenecedor por tonelada de R.A.P. Esta mezcla se utilizó también en un tramo de 30 km. Se observan resultados equivalentes a la mezcla anterior, sólo se destaca el pequeño aumento de la fluencia y la disminución de la viscosidad resultante, que fue de 28.000 Poisses, que resulta alta en comparación con la obtenida de la mezcla virgen para un asfalto de penetración 50-60 (12.600 Poisses).

Por último, se presenta una mezcla convencional que se aplicó en 5 km. del tramo, con todos los materiales vírgenes según el siguiente dosaje: 35 % de triturado 6-19, 35 % de triturado 0-6, 30 % de arena silícea y 6% de cemento asfáltico penetración 50-60.

Comparando los resultados obtenidos para esta mezcla con los anteriores, se observa que disminuyeron notablemente la fluencia y la estabilidad remanente.

En las últimas filas se indican las viscosidades finales de los cementos asfálticos utilizados, de 222.000 Poisses para el asfalto recuperado del R.A.P. y de 700 Poisses para el cemento asfáltico de penetración 150-200.

El resultado de los ensayos de obra indica que las mezclas realizadas con R.A.P. resultan de alta calidad, superiores a las que puedan lograrse con materiales vírgenes y comparables con las mezclas de asfaltos modificados con polímeros o con caucho.



Planilla 1: Ensayos realizados

A continuación se presentan fotografías tomadas en la ejecución de este tramo.

Fines de 1996 – Inicio de 1997




Foto 1: Calzada fresada



Foto 2: Carga de R.A.P en silos fríos



Foto 3: Ingreso de R.A.P más el 15 % de triturado 6-19 al secador



Foto 4: Colocación de mezcla reciclada





Foto 5: Textura de la carpeta terminada

Octubre de 2008 – Estado actual de la calzada




Foto 6: Estado actual de Ruta 38



Foto 7: Estado actual de Ruta 38



Foto 8: Estado actual de Ruta 38

Según se observa en las fotos tomadas en el año 2008, este tramo experimental se encuentra en perfecto estado, ya que carece de baches y fisuras para un tránsito medio de 2500 vehículos/ día con un 30 % de tránsito pesado. Los resultados obtenidos en este tramo han superando ampliamente las expectativas planteadas.

EXPERIENCIA ACTUAL: RUTA VII – CIUDAD DEL ESTE – PARAGUAY

Esta obra se encuentra actualmente en construcción, y se está realizando con la misma metodología mencionada anteriormente. Este es un tramo de 70 km. de la Ruta VII en Ciudad del Este, Paraguay. La mezcla está compuesta por:

  • 85 % de R.A.P.

  • 15% de árido triturado 6-19

  • 0.8 % de cemento asfáltico de penetración 70-100

La temperatura de la mezcla al salir del mezclador es de 160 ºC, y la de colocación, de 140 ºC, según se mencionara. La mezcla se realiza en una planta continua de 70 tn/ hora de producción.

En esta obra se ha considerado necesario ahondar más los datos de las mezclas recicladas, para lo que se recurrió a ensayos en laboratorios altamente especializados en el tema. Los resultados obtenidos no dejan de sorprendernos.

Según se mencionara, el primer ensayo de laboratorio a realizar es el de recuperación de asfalto para determinar el porcentaje de cemento asfáltico contenido en el R.A.P.

Seguidamente, se realizan ensayos Marshall con muestras de R.A.P. calentadas a 160 º C y compactadas a 140 º C. Estas temperaturas son semejantes a las temperaturas que se utilizan en la preparación de la mezcla, ya que ésta sale del secador con una temperatura de 160 º C y se lo compacta, con equipos estándar (Rodillo Neumático y Rodillo liso) a 140 º C.

La densidad que se consigue oscila entre 99 y 100 % para probetas compactadas con 50 golpes por cara.

Sobre la base del análisis de la planilla Marshall de obra, se desprende que la mezcla presenta una elevada estabilidad, esperable, ya que se ha formado con cemento asfáltico de alta viscosidad (mezcla de cemento asfáltico presente en el R.A.P. más cemento asfáltico virgen, adicionado a la mezcla). Lo que no resulta esperable es que esta alta estabilidad debería corresponderse con bajos valores de fluencia, y no es así. De hecho, la fluencia resulta aproximadamente el doble de la esperada. Para este tipo de mezcla recalentada, sería de esperarse una fluencia del orden de los 2 mm., y, en cambio, los resultados indican valores del orden de los 4 mm. y mayores. Esto nos demuestra que la mezcla reciclada presenta una muy buena relación Estabilidad/ Fluencia.

Si comparamos este valor con una muestra virgen de 1000 kg. de estabilidad y 2 mm. de fluencia, la relación nos da 500 kg./mm.; mientras que, si efectuamos lo propio para la mezcla reciclada, observamos que la relación se mantiene (2000 kg./4mm.).

Como estos ensayos fueron realizados en laboratorios de obra, se optó (para mayor seguridad y para tener resultados de ensayos realizados con equipos diferentes a los de la obra) por enviar probetas para ensayos Marshall al Laboratorio de Pavimentos e Ingeniería Vial de la Facultad de Ingeniería de La Plata.

Si comparamos los valores de estabilidad y fluencia obtenidos en los laboratorios de obra y en el laboratorio de la Facultad, observamos que éstos son semejantes, se mantienen los valores altos para estos dos parámetros (Estabilidad= 1700 kg. y Fluencia = 3.7 mm.), según se ve en la hoja 15-28 de los ensayos presentados.

Es decir, los ensayos realizados en la facultad corroboran los ensayos realizados en obra, y la mezcla cumple con las necesidades previstas en el proyecto.

La ruta a la cual corresponden los ensayos presenta un alto volumen de tránsito y tramos largos de altas pendientes, del orden del 6 %, lo que provoca un tránsito vehicular lento y pesado con el consiguiente deterioro de la carpeta existente, que se encuentra ahuellada. Las altas pendientes pueden verse en la foto 9.

Si se hubiese optado por retirar la carpeta existente y colocar una nueva, realizada con mezcla virgen (de iguales características que la existente), no se hubiera resuelto el problema, ya que aquella se volvería a ahuellar y en poco tiempo el problema reaparecería. En cambio, al realizar la nueva carpeta con una mezcla reciclada de mayor estabilidad, es de esperar que ésta presente un mejor comportamiento frente al tránsito pesado y lento.

La colocación de esta mezcla en obra es similar a la colocación de las mezclas realizadas con caucho, ya que resulta pastosa, muy elástica y de fácil compactación.

De observar el comportamiento de la mezcla en la terminadora y al paso de los rodillos de compactación, surgió la incógnita de si ésta presentaría algo de recuperación elástica (retorno elástico por tracción). Por tal motivo, se realizaron ensayos sospechando - sobre la base de lo observado - que ésta tendría algo de recuperación.

A modo de ejemplo, se presentan en la siguiente planilla los resultados de los ensayos Marshall de un día de trabajo. Se destaca que los resultados son similares a los obtenidos en el tramo realizado en cruz del Eje, en los años 1996/1997.

Seguidamente, se presentan los resultados de ensayos realizados en el laboratorio de Pavimentos e Ingeniería Vial de la Facultad de Ingeniería de La Plata



















Las estabilidades y fluencias altas fueron confirmadas, pero, además, se hicieron ensayos de recuperación elástica y wheel tracking con resultados favorables, según se observa en la hoja 21-28. Para el segundo, se obtuvo que el ahuellamiento no llega a 2 mm. para las 10.000 pasadas. Esto es muy importante en tramos de altas temperaturas y de tránsito pesado y lento.






Foto 9: Pavimento fisurado a reciclar





Foto 10: Calzada fresada








Foto 11: Calzada repavimentada



Foto 12: Planta asfáltica

En la Foto 12 puede observarse que el humo proveniente de la planta, es sólo vapor de agua y no produce polución ambiental.

CONCLUSIÓN


En este trabajo, por medio de ensayos y análisis de antecedentes, se ha demostrado que la aplicación de esta metodología tiene importantes ventajas técnicas, económicas y ambientales, según se enuncian a continuación.

TÉCNICAS

  • Los resultados obtenidos en los tramos en los que se ha utilizado la metodología mencionada, demuestran que las mezclas recicladas alcanzan un comportamiento superior al de las mezclas convencionales, siempre y cuando se tenga el suficiente cuidado en su diseño y proceso de fabricación.

  • Se utilizan los mismos asfaltos, las mismas plantas asfálticas y los mismos equipos de compactación que se utilizan para elaborar mezclas asfálticas convencionales.

ECONÓMICAS

  • El desarrollo de técnicas de reutilización de materiales procedentes del fresado de capas de firmes envejecidos permite reducir:

      • La cantidad de asfalto empleado.

      • La cantidad de áridos empleados.

      • El transporte de materiales, con la consecuente disminución de costos directos e indirectos de su utilización.

      • Por utilizarse los mismos asfaltos, las mismas plantas asfálticas y los mismos equipos de compactación que los utilizados para la elaboración de mezclas asfálticas convencionales, los costos finales de la carpeta reciclada son mucho menores que los de las carpetas realizadas con material virgen, del orden del 50 %. A modo ilustrativo se presenta a continuación una planilla comparativa de los costos (en porcentaje) de las dos obras desarrolladas.



AMBIENTALES

  • El desarrollo de técnicas de reutilización de materiales procedentes del fresado de capas de firmes envejecidos permite reducir:

      • La cantidad de asfalto empleado.

      • La cantidad de áridos empleados, evitando la innecesaria explotación de nuevas canteras.

      • La cantidad de vertido de materiales de desperdicio.

De estas ventajas listadas, la principal es la elevada diferencia de costos existente entre la ejecución de carpetas con material virgen y la ejecución de carpetas con material reciclado. Esto permite, en épocas de crisis como la actual, por ejemplo, por medio de contratos C.RE.MA., repavimentar kilómetros de rutas a la mitad del costo de lo que costaría realizar carpetas con materiales vírgenes, generando además innumerables puestos de trabajo.

Para mejor percepción de lo presentado, se muestra a continuación un cuadro comparativo de ventajas técnicas, económicas y ambientales entre una mezcla virgen y una mezcla reciclada, para los dos tramos de Rutas analizados.




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