Reciclado de pavimentos en carreteras. Aplicación en Cuba

Resumen

El presente trabajo abarca el estudio de las tecnologías que se emplean en el Mundo en la actualidad para la construcción y conservación de pavimentos de carreteras, en especial las que se emplean en los pavimentos asfálticos, siendo una tendencia actual a nivel mundial de reutilizar todo lo que sea posible, para disminuir los costos así como los impactos negativos al medio ambiente.

En Cuba existe poco conocimiento sobre las tecnologías de reciclado de los pavimentos flexibles, aunque han sido aplicadas en algunas zonas del país. El objetivo que pretende de este trabajo es la elevación de los conocimientos técnicos acerca de la tecnología de pavimentación mediante el reciclado, que permita a los Ingenieros aplicarla con eficacia técnica, económica y ambiental.

Palabras clave: Reciclado de pavimentos flexibles. Tecnologías

Introducción al reciclado de pavimentos asfálticos

El pavimento de una carretera está sujeto a la acción continua del tráfico y de la meteorología. Estos dos factores, junto con el envejecimiento natural de los materiales, hacen que el firme sufra un proceso de progresivo deterioro. Este envejecimiento y deterioro del firme conlleva una disminución paulatina en los niveles de seguridad y confort del tráfico, que al sobrepasar ciertos valores hacen necesaria una operación de conservación.

La conservación de la red vial es en la actualidad un aspecto de gran importancia debido a los recursos que moviliza. El presupuesto necesario para el mantenimiento, así como los problemas ambientales que de él se derivan, justifican la búsqueda de nuevas técnicas que permitan reducir costos y protejan el medio ambiente. En este contexto, el reciclado, como medio de racionalizar los recursos, se convierte en una necesidad.

El desecho de los materiales envejecidos del firme, además de provocar problemas relacionados con la adquisición de nuevas materias y con su vertido, resulta contraproducente desde el punto de vista técnico, ya que pese a estar envejecidos, conservan buena parte de sus cualidades. El fresado y reutilización del conglomerado asfáltico comporta un gran ahorro, ya que requiere sólo de un 1% a un 3% de betún adicional, mientras que un nuevo hormigón asfáltico puede necesitar más del 6%. Este aspecto, junto con el reducido coste de transporte y la escasa energía necesaria para la producción de un firme reciclado, hacen que el ahorro energético sea importante respecto de la construcción convencional de pavimentos.

El reciclado es una técnica de rehabilitación de carreteras que consiste en la reutilización de los materiales procedentes de las capas del pavimento que ya han estado en servicio y que han perdido propiedades, pero pueden ser reutilizados.

Un primer precedente del empleo de las técnicas de reciclado se dio después de la Segunda Guerra Mundial, cuando para reparar las carreteras secundarias afectadas por la misma se puso en práctica en el Reino Unido un procedimiento llamado "Retread Process" o proceso de recauchutado.

• 1. Clasificación de las tecnologías de reciclado de los pavimentos flexibles.

• En función del lugar donde se lleva a cabo la mezcla:

• Reciclado "in situ"

• Reciclado "en planta"

• En función de la temperatura de elaboración y colocación de la mezcla

• Reciclado en frío

• Reciclado en caliente

• En función del ligante añadido:

• Con cemento o betún asfáltico

• Con emulsiones asfálticas

• Con aglomerante hidráulico como el cemento Pórtland.

Generalmente cada proceso de reciclado está formado por la combinación de las tecnologías mencionadas anteriormente, como se describe a continuación.

• Reciclado In-situ

Las máquinas de reciclado han evolucionado a través de los años, desde las primeras máquinas modificadas para fresar y estabilizar suelos, hasta las recicladoras especializadas utilizadas hoy en día. Estas recicladoras son especialmente diseñadas para lograr la capacidad de reciclar capas de pavimento de gran espesor en una sola pasada. Las recicladoras modernas tienden a ser máquinas grandes y potentes, las cuales pueden estar montadas sobre orugas o sobre neumáticos de flotación.

• Reciclado "in situ" en caliente.

Son utilizados cuando no existen problemas de insuficiencia estructural en los pavimentos, sino cuando hay problemas con la función del ligante asfáltico, excesivo pulimento de la superficie, desgaste de los áridos o pérdida de la textura superficial, este reutiliza la totalidad de los materiales extraídos del firme envejecido mediante un tratamiento con aportación de calor que se realiza en el mismo lugar de la obra. El firme se calienta mediante unos quemadores y se fresa un grosor determinado. Este material es mezclado normalmente con agentes químicos rejuvenecedores y con una nueva mezcla. Finalmente, la nueva mezcla se extiende y se compacta mediante los procedimientos convencionales.

• Reciclado "in situ" en frío con cemento.

Este es un procedimiento que se basa en el fresado en frío de un cierto grosor del firme envejecido y el mezclado de este material con un conglomerante hidráulico (cemento normalmente). El nuevo material se extiende y se compacta definiendo una sólida base para posteriores refuerzos.

El reciclado in situ con cemento es una alternativa para el refuerzo estructural de firmes agotados cuya aceptación y popularidad es cada vez mayor en todo el mundo. Ello es debido a varios factores: los avances en las recicladoras, los distribuidores de conglomerante y los equipos de compactación; un mejor conocimiento de las propiedades de los materiales reciclados con cemento; el comportamiento de muchos firmes reciclados con esta técnica; la posibilidad de contar con empresas de gran experiencia; y la reducción de los costos que es posible conseguir en comparación con otras opciones de rehabilitación.

En la actualidad el reciclado con cemento es una técnica muy utilizada en un gran número de países, entre sus líderes están: Australia, Estados Unidos, Francia, Sudáfrica y España. Sus aplicaciones no se limitan solo a firmes de carreteras, también se han utilizado en algunos aeropuertos.

Como resultado de esta amplia experiencia, el reciclado con cemento, empleado en un principio únicamente en vías de baja intensidad de tráfico, se aplica ya en carreteras con un importante volumen de vehículos pesados.

• · Reciclado "in situ" en frío con emulsiones bituminosas (RFSE).

El reciclado en frío "in situ" de firmes y pavimentos de carreteras consiste en la reutilización de materiales procedentes de las capas de firme existente, después de su disgregación por fresado, de su mezclado y homogeneización con emulsión bituminosa, agua de envuelta y, eventualmente, árido de corrección y aditivos, y de su extendido y compactación en el propio lugar de extracción

Esta técnica, permite reutilizar la totalidad de los materiales extraídos del firme envejecido en condiciones técnicas, económicas, sociales y ambientales muy favorables.

• Reciclado en planta

Este reciclado se logra mediante el transporte del material recuperado de un pavimento existente a un depósito central, donde el material se trabaja con una unidad de procesamiento (como un mezclador continuo

Este procedimiento permite reciclar el conjunto o sólo una cierta proporción de 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.

El tratamiento en planta permanece siempre como una opción que debería ser considerada cuando el reciclado tiene aplicación, particularmente en aquellos proyectos que requieren una mezcla de materiales vírgenes a ser tratados, y también cuando son tratados con asfalto espumado y luego almacenados en acopios para su uso posterior.

Método de trabajo

• Reciclado en frio in situ de firmes con cemento

Ejecución

La ejecución de una obra de reciclado in situ con cemento se desarrolla, en general, de acuerdo con el siguiente proceso:

• Preparación de la superficie existente (barrido para eliminar los materiales perjudiciales como trozos de arcilla o materia orgánica).

• En caso necesario, corrección granulométrica mediante el aporte de nuevos materiales, machaqueo o cribado.

• Extensión del cemento.

• Escarificado del firme existente en la profundidad requerida.

• Humectación

• Mezclado

• Ejecución de juntas (prefisuración)

• Compactación inicial

• Refino eventual

• Compactación final

• Extensión del riego de curado o de protección y de las capas superiores de mezcla bituminosa

Según el sistema de reciclado y los equipos empleados, las distintas operaciones anteriores pueden agruparse o solaparse. En ocasiones es preciso realizar un tratamiento previo con cal, como se ha indicado anteriormente.

En caso de que conjuntamente con el reciclado haya que efectuar un ensanche de la calzada, previamente hay que excavar una zanja con la profundidad adecuada a uno o los dos lados de la misma, que deberá ser rellenada preferentemente con un material de características semejantes al existente en el firme a reciclar.

Equipos para la ejecución de reciclados in situ con cemento:

El reciclado in situ es una técnica en la que se puede utilizar una gran variedad de equipos. En lo que se refiere a los equipos para realizar el reciclado propiamente dicho los de tipo agrícola únicamente son aceptables en obras de muy poca importancia, por su escasa potencia, deficiente calidad de mezclado y reducido espesor de tratamiento. Durante la ejecución de las obras Se debe realizar un control de procedencia de los materiales y un control de producción, los puntos a controlar son los siguientes:

• Materiales de aportación: áridos, cemento, agua

• Granulometría del material reciclado

• Homogeneidad de la mezcla

• Compactación

• Profundidad del tratamiento

• Aspecto superficial y geometría

En lo que se refiere al control de la compactación, normalmente se suele llevar a cabo con sonda nuclear. Cuando, como es habitual, el material reciclado contiene una proporción más o menos importante de mezcla bituminosa, es preciso realizar calibraciones para tener en cuenta la influencia de la misma en la humedad registrada por la sonda y, en consecuencia, también en la densidad seca calculada a partir de dicha medida.

Sobre la capa terminada se establecerán lotes de una dimensión máxima no superior, a 3.000 m2 o a la superficie construida en un día, a los que se aplicarán los siguientes criterios de aceptación o rechazo:

• Espesor del material reciclado

• Resistencias mecánicas

• Nivelación

• Anchura de reciclado

• Regularidad superficial

• Deflexiones a corto y largo plazo

• Control de grietas reflejadas en el firme.

• Reciclado En Frío "In Situ" Con Emulsión Bituminosa

Ejecución

• Fresado en frío del material a tratar: La superficie a reciclar debe estar exenta de agua, vegetación, basuras, tierras, etc. También se debe haber realizado un saneo previo de los blandones, baches, etc., que se haya decidido eliminar en función de la inspección visual previa.

• Aportación de aditivos, emulsión y agua: La aportación eventual de áridos se realizará mediante su extensión previa sobre el pavimento a fresar. Los aditivos (cal y/o cemento) así como el agua y la emulsión se agregarán al material fresado preferentemente por vía líquida mediante dosificación directa en la mezcla por contadores volumétricos e inyección en la cámara de fresado.

• Extendido: El extendido de la mezcla debe realizarse con un equipo de nivelación con precompactador y contención lateral

• Acabado de la superficie: Tras el fresado, el sistema de mezclado produce un "caballón" central, consiguiendo una homogeneización de la mezcla, que es distribuido primero por un sinfín y posteriormente es extendido y precompactado por la extendedora acoplada a la máquina. Se deberá vigilar especialmente que no se produzca segregación en el proceso, para ello la cinta debe recoger todo el material fresado para homogeneizarlo en la extendedora.

• Compactación: Se regirá por los criterios decididos en el tramo de prueba.

• Juntas: Las juntas longitudinales se solaparán a unos 20 cm, y se compactarán con el rodillo de llantas. En las zonas de juntas se actuará manualmente para evitar el derrame del producto fuera de la caja fresada durante el proceso de compactación.

• Tiempos de curado: El tiempo de curado de la emulsión, para la extensión de una capa superior, será el suficiente para que el contenido de humedad en el material reciclado sea inferior al 1,0 %.

• Riegos de protección: Si durante el proceso de maduración se prevén lluvias o hubiera que dar paso al tráfico, se justificará el empleo de riegos (poco densos), de emulsión. Estos riegos se ejecutarán con emulsión de rotura rápida y con dotaciones de 200 a 300 gr/m2.

• Reciclado "in situ" En Frío Con Asfalto Espumado

El reciclado en frío in-situ de pavimentos flexibles con asfalto espumado se define como el proceso y tratamiento, con material bituminoso en forma de espuma, de un pavimento existente sin aplicación de calor, para producir una capa de pavimento restaurada. El asfalto espumado se logra mediante un proceso físico, en el cual se inyecta una pequeña cantidad de agua fría (1,0 a 2,0% del peso del asfalto) y aire comprimido a una masa de cemento asfáltico caliente (160º C – 180º C), dentro de una cámara de expansión generando espuma espontáneamente. El reciclado se logra utilizando una máquina recicladora autopropulsada, utilizada para el procesamiento del pavimento existente e incorporación del asfalto espumado. Durante el proceso de pulverizado se agrega asfalto espumado mediante un sistema de válvulas, más el agua necesaria para la compactación. El material reciclado queda detrás de la recicladora a medida que ésta avanza, para su posterior compactación y perfilado con maquinaria tradicional.

• Reciclado "in situ" En caliente

• Reciclado superficial.- Se usa para corregir principalmente deterioros superficiales menores, rehabilitándose espesores típicos de carpeta de 2 a 4 cm, con el uso de un agente rehabilitador, sin adicionar mezcla o agregado virgen.

• Técnicas de rehabilitación superficial:

• a) Sección con reciclado en caliente en el lugar (Repavimentación)

• b) Sección con sustitución de carpeta por medio de fresado y colocación de mezcla nueva.

La capacidad estructural de ambas secciones es la misma, con una expectativa de vida útil de la rehabilitación de 10 años en las dos secciones.

En este caso el costo inicial de la sección con reciclado es 23% menor al de la sección con sustitución de carpeta. Además las molestias y riesgos de seguridad para el usuario son menores en este caso, pues todas las operaciones se realizan en un solo paso

• Remezclado: Se usa cuando se requieren modificaciones significativas de las propiedades físicas de la carpeta existente para corregir fallas específicas. Cambios en las características del agregado, contenido y grado del asfalto, propiedades de la mezcla, pueden realizarse con una apropiada selección de la mezcla de aporte y del agente rehabilitador. Con esta técnica típicamente se rehabilitan espesores de carpeta de 2.5 a 7.5 cm.

• Repavimentación.- Se usa si las dos técnicas anteriores no pueden restaurar el perfil del pavimento o los requerimientos de la superficie como la fricción; si la aplicación de una sobrecapa posterior de mezcla en caliente no es práctica; si se requiere una capa de rodamiento a base de una mezcla en caliente o una mezcla especial; si una cantidad significativa de pavimento es requerida, por ejemplo 5 cm o menos.

Rangos de durabilidad de los diferentes tipos de reciclado en caliente

• Reciclado superficial sin tratamiento superficial subsecuente: 2 a 4 años

• Reciclado superficial con tratamiento superficial subsecuente: 6 a 10 años

• Remezclado: 7 a 14 años

• Remezclado con subsecuente sobrecarpeta en caliente: 7 a 15 años

• Repavimentación: 6 a 15 años

Requisitos a cumplir para garantizar la calidad de los trabajos

• Analizar la estructura y condiciones existentes

• Corregir los problemas de drenaje y capas subyacentes

• Utilizar un adecuado proceso de diseño

• Seleccionar los mejores materiales y métodos, utilizando especificaciones relacionadas con el desempeño

• Contar con guías para la construcción y especificaciones para el control de calidad.

• Reciclados en planta de asfalto: Se le denomina cuando la tecnología propicia la elaboración de la mezcla en la propia planta, Puede efectuarse de dos maneras, en caliente (obteniéndose HAC) y en frío (obteniéndose HAF). Existen las plantas continuas, discontinuas y las de últimas generación, las especiales o de microondas.

• Reciclado en planta de asfalto en caliente:

Este reciclado consiste en la reutilización de los materiales recuperados (RAP) de las capas envejecidas del pavimento asfáltico o flexible, mediante fresado o demolición mecánica, además de mezclas nuevas por no haber cumplido con las especificaciones o exigencias del proyecto, para su posterior tratamiento en una planta de fabricación de mezclas asfálticas en caliente. Estos son mezclados con áridos vírgenes, asfalto y agentes rejuvenecedores en ocasiones en las proporciones adecuadas para producir nuevas mezclas que cumplan con los requerimientos de calidad, resistencia y durabilidad exigidos para el tipo de capa asfáltica que serán utilizados. También deben cumplir con las prescripciones exigidas a las mezclas asfálticas en caliente convencionales. Actualmente para la fabricación de nuevos hormigones asfálticos la tasa de reciclado utilizada está entre 10-50%, con excelentes resultados propiciados principalmente por el buen control de calidad de la mezcla fabricada y de la utilización de agentes rejuvenecedores.

El proceso de fresado o demolición de las capas asfálticas se realiza retirando las mezclas en forma de bloques, extraídos con palas, martillos neumáticos rompedores o con masas de caída libre o mediante los escarificadores de los Buldóceres, si se trata de la eliminación completa del conjunto de las mezclas. Empleando el fresado se utiliza la misma maquinaria que para los reciclados "in situ", eliminándose una parte de la capa asfáltica del pavimento flexible. Este material es trasladado a la planta donde en donde es machacado o triturado, ensayándolo para ver las propiedades de los materiales componentes, así como clasificación granulométrica y adicionado para elaborar nuevas mezclas.

Existen 2 formas de recuperar los materiales de las capas de los pavimentos por fresado o por demolición mecánica:

• Fresado:

Es utilizada cuando se quiere solo recuperar cierto espesor con el fin de dejar una superficie plana y regular para un extendido posterior de nuevas capas asfálticas. La granulometría del material fresado depende principalmente de factores como: el espesor y el estado de la capa a fresar; el tipo de fresadora empleada y la velocidad de avance de la misma. Este proceso proporciona varias ventajas entre las que están el fresado de un carril completo dependiendo de su faja de trabajo, así como la rugosidad para la posterior pavimentación de la capa superior evitando problemas de interface, además de que se eliminan las huellas dejadas por daños como deformación permanente.

Existe tres tipos de fresados, a continuación se definen cada uno de ellos

• Fresado superficial: Es utilizado para corregir problemas superficiales, por lo tanto no produce aporte estructural al pavimento. En países europeos es llamado microfresado.

• Fresado poco profundo: Es utilizado para espesores de capas asfálticas, con la que es posible realizar bacheos superficiales. Al igual que el anterior fresado no produce aporte estructural al pavimento.

• Fresado profundo o a profundidad total: Este produce aporte estructural al pavimento. Este llega a niveles profundos pudiendo alcanzar a la base o sub-base.

• Demolición mecánica: Es usada normalmente cuando no existen requisitos precisos de reutilización posterior o de saneamiento de un determinado espesor del pavimento reciclado. En este caso el material sale en forma de bloques

La tecnología en las plantas de asfalto es muy importante para el resultado satisfactorio en la fabricación de los hormigones asfálticos. En la actualidad existen varias tecnologías utilizables en las diferentes plantas, como es conocido.

• Plantas Discontinuas

El principal inconveniente que ocurre en estas plantas es el de calentar el RAP sin que pase por el tambor mezclador convencional y consiguiendo una mezcla eficaz con los nuevos materiales. Los sistemas desarrollados para minimizar esta problemática están basados en la transferencia de calor, en la que los áridos de nueva aportación se calientan a temperaturas muy superiores a las usuales, lo que puede provocar la degradación del ligante del MBR o RAP. Aquí se diferencian 2 variantes:

• RAP a temperatura ambiente: Donde los áridos se sobrecalientan en el tambor secador de la planta y el material a reciclar se incorpora a temperatura ambiente.

• RAP a temperaturas altas o sobrecalentamiento de los áridos vírgenes de aportación: Es utilizada en las plantas discontinuas, en la que los agregados son calentados a una temperatura de 200-275°C. En este proceso se le adiciona el agente rejuvenecedor si está prescrito en el diseño de la nueva mezcla. El procedimiento convencional tiene como principal limitación la proporción del material reciclado sobre el total de la mezcla reciclada. Con este es posible la utilización de tasas de reciclado del orden del 50%, siendo mejor que la variante de incorporar el material reciclado (MBR o RAP) a temperatura ambiente expuesta, además posibilita una mayor flexibilidad de la central o planta de asfalto. Esta técnica fue la más utilizada hasta que empezaron a desarrollarse las plantas de tambor-secador-mezclador.

• Plantas Continuas: En estas plantas el método más utilizado es el que a continuación se expone:

• Calentamiento indirecto: Es utilizado en las plantas continuas de tambor-secador-mezclador. La mezcla asfáltica más antigua es calentada por la transferencia de calor brindada por los agregados. La limitación de esta técnica radica en que es necesario que los áridos tengan que cubrir la mezcla reciclada, limitando la tasa de reciclado en la mezcla final fabricada. La temperatura empleada en estos trabajos está en el orden de los 160°C.

• Plantas Especiales

Estas se desarrollaron en los Estados Unidos de Norteamérica a partir del año 1983. Las principales ventajas de estas plantas las constituyen que el asfalto no se sobrecalienta en ningún caso y que se eliminan totalmente los problemas medioambientales debido a las emisiones nocivas, además se logran tasas de reciclado en el orden del 85-100%. Como principales deficiencias están el costo del calentamiento que es muy superior a los sistemas convencionales y el costo para la instalación de este tipo de plantas, encontrándose solo en países desarrollados.

La temperatura a la que hay que calentar los áridos nuevos de aportación en la mezcla asfáltica, depende de varios factores como son:

• La temperatura del material reciclado.

• La humedad del mismo.

• La relación entre la mezcla a reciclar y el árido de aportación.

• La temperatura final de la mezcla.

La economía de la operación del reciclado en planta depende del porcentaje de material fresado en la mezcla final y de las condiciones del transporte del RAP desde la obra hasta la planta y viceversa, así como de los áridos vírgenes que están presentes en el nuevo hormigón asfáltico. En ocasiones al emplear esta técnica se obtienen ahorros en el costo final de la mezcla fabricada en un orden de 5-30%, teniendo en cuenta las consideraciones antes expresadas.

Aunque no existan limitaciones en el espesor que se puede reciclar, si existen con respecto a la naturaleza del material con que se fabricará la nueva mezcla. Algunas de esas consideraciones a tener presente son las siguientes:

• El betún o cemento asfaltico no debe estar demasiado envejecido.

• No deben existir alquitranes, aceites u otras sustancias peligrosas o contaminantes.

• No se ha podido precisar la posibilidad de reciclar mezclas empleando asfaltos modificados.

Procedimiento o técnica a cumplir para realizar el reciclado en planta en caliente:

• Evaluar el estado del pavimento existente, definiendo los deterioros que presenta.

• Obtención del RAP por fresado o por demolición.

• Transporte del RAP hasta la planta de asfalto.

• Caracterizar el RAP obtenido en cuanto a granulometría y calidad del asfalto.

• Definir el % de RAP a ser adicionado en la fabricación de la nueva mezcla asfáltica.

• Determinar el % de asfalto nuevo a ser adicionado en la mezcla asfáltica.

• Diseñar el HAC nuevo.

• Diseño de la mezcla resultante de HAC nuevo con el RAP.

• Evaluación de las características de la mezcla resultante.

• Transporte de la mezcla asfáltica hasta la obra.

• Preparación de la superficie para la colocación del HAC

• Colocar uniformemente la mezcla de HAC en obra.

• Compactar la mezcla adecuadamente.

• Controlar la calidad de la mezcla colocada.

El control de calidad de esta técnica es un importante paso para el cumplimiento de la actividad de conservación. El primer control se realiza sobre los materiales procedentes de las capas asfálticas recuperadas en cuanto a: granulometría del material disgregado y el contenido de asfalto. El segundo paso lo constituye la comprobación de la calidad del material asfáltico a reciclar tanto en planta como en la obra. El control de la ejecución debe de realizarse en la planta durante el proceso de fabricación de HAC. Por último, se realiza el control para ver si el HAC cumple las exigencias establecidas en el proyecto, finalmente se rechaza o se acepta el tramo de vía estudiado, obteniendo probetas de testigo tomadas de forma aleatoria en todo el tramo para verificar las características del hormigón asfáltico fabricado principalmente la resistencia a tracción, la carga de rotura y la fluencia.

Experiencias de la Aplicación del Reciclado en Frío con Asfalto Espumado en Cuba

Debido a las ventajas de las tecnologías de reciclado, en el año 2007 el Ministerio de la Construcción decide adquirir un tren de reciclado en frío con tecnología de estabilización con asfalto espumado, e iniciar su aplicación en Cuba. Al poder disponer de las maquinarias especiales que requieren la ejecución de estos trabajos se decidió la aplicación paulatina de las mismas.

Esta técnica cuyo objetivo fundamental es transformar un firme degradado en una estructura homogénea y adaptada al tráfico que debe soportar.

Mediante la reutilización de sus materiales se logra una nueva capa:

– Disgregando de los materiales que conforman el pavimento en una cierta profundidad.

– Adicionando conglomerantes y aglomerantes como el cemento, emulsión, betún espumado,

– Adición de agua para la hidratación envuelta y compactación.

– Adición eventual de áridos como correctores granulométricos o con otros fines y

– Algún aditivo.

– Todo esto con una dosificación obtenida mediante ensayos

La mezcla homogénea de estos materiales se extiende, compacta y cura adecuadamente, constituyendo una base o capa de mayor resistencia estructural de un nuevo firme.

La primera experiencia en Cuba en el reciclado de pavimentos flexibles en carreteras mediante este metodo se realizó en la provincia de Holguín, en la carretera de la capital provincial hasta Guardalavaca. Para ello el MICONS y el Centro Nacional de Vialidad (CNV); junto al Centro Provincial de Vialidad (CPV) de Holguín, organizaron y programaron la rehabilitación del tramo final de la carretera Holguín-Guardalavaca de una longitud total de 55.1 km,

• Equipamiento disponible para la realización de este proyecto en Cuba:

• 1 Recicladora: Estabilizadora de pavimentos marca Wirtgen modelo WR- 2500 S con posibilidad de estabilizar capas de hasta 0.40 m de profundidad en franjas de 2.50 m de ancho utilizando cemento Portland, asfalto espumado o ambos, aunque en este caso no fue comprado el aditamento para estabilizar con cemento, este riego se realizo con otro equipo y su proporción oscila aproximadamente entre el 1-2% del volumen a reciclar.

• 3 compactadores (uno pata de cabra, un tándem vibratorio y uno mixto de neumáticos y llantas de acero)

• 2 cisternas de asfalto de 30 mil litros de capacidad;

• 2 cisternas o pipas de agua.

• 2 motoniveladoras, además de otros equipos auxiliares de transporte de maquinarias y trabajos menores.

La sección transversal de la vía se recicló en 4 cortes, trabajando cada día media calzada, minimizando así las afectaciones a la circulación vehicular. Los rendimientos diarios promedios alcanzados se ubicaron entre 2300- 2800 m2/día, llegando en ocasiones a 3500 m2/ día.

Los diseños de las mezclas asfálticas con asfalto espumado se ejecutaron con el objetivo de determinar, los porcentajes de asfalto espumado necesarios para lograr el valor mínimo de resistencia a la tracción indirecta (ITS), que era de 300 KPa en seco; utilizado con anterioridad en lo diseños preliminares del pavimento, para calcular la profundidad requerida de reciclado.

Los espesores a reciclar fueron calculados de acuerdo con la Norma Cubana NC-334 del año 2004, la cual toma como base los conceptos establecidos en la Norma AASHTO "Guide for Design of Pavement Structures (1986)". El espesor del pavimento asfáltico para el diseño de las mezclas, se calculó como un porcentaje de la profundidad de reciclaje. Para determinar el contenido de asfalto espumado que se requería en todas las mezclas diseñadas, se elaboraron varias mezclas de prueba usando diferentes porcentajes de asfalto espumado más determinado % de cemento Portland.

Breve descripción del equipo Tren de reciclado.

Este equipo consiste en una máquina trituradora y extendedora de los materiales pétreos que está conectada a una paila de Asfalto y a una pipa de agua a la cual le precede la extendedora de cemento y la sigue el compactador vibratorio del tipo pata de cabras y otros.

En este modelo se utiliza el asfalto espumado en combinación con cemento Portlad

Esquema Tren de Reciclado existente en Cuba.

Configuración del reciclador WR 4200

El método de trabajo consiste en inyectarle asfalto espumado a presión a temperatura de 160oc al producto triturado a la profundidad establecida para garantizar la resistencia del pavimento el cual ya tiene mezclado el cemento portland previamente esparcido sobre la superficie de la carretera, la mezcla obtenida se extiende sobre la vía por el mismo equipo y es a continuación compactada a la densidad requerida.

Descripción del equipamiento y funciones.

La recicladora

Existe una amplia variedad de maquinarias que puede ser utilizadas para el reciclado, la que se esta empleando en Holguín es para estabilizar la base, y no para el hormigón asfáltico (HA) aunque una de las máquinas compradas que se encuentra trabajando en la Habana si es para recuperar y colocar el HAC.

El tren de Holguín es utilizada en materiales de una dureza media y no permite la trituración de piedras como el macadam u otro tipo de bases pétreas, puede excavar una profundidad de hasta e 0.40 m según experiencias, aunque los promedios calculados están sobre los 0.20 m (ver tablas de cálculos).

La recicladora Wirtgen WR 2500 S

Equipos de compactación

Normalmente se utilizan tres rodillos para compactar el material detrás de la recicladora. Primero se posiciona un cilindro vibratorio "pata de cabra", aplicando una compactación de alta amplitud de manera de densificar la parte inferior de la capa reciclada. Una vez alcanzada una compactación uniforme en los dos tercios inferiores de la capa reciclada, se utiliza una moto-niveladora para perfilar y obtener las cotas finales requeridas. A continuación, se debe compactar utilizando un rodillo liso a baja amplitud y alta frecuencia para compactar la porción superior de la nueva capa. Al término del proceso de compactación, se utiliza un rodillo neumático para lograr un acabado superficial liso.

Aplicación de cemento

El cemento es el agente estabilizador más utilizado en el mundo. Este material puede ser aplicado como único estabilizador o en conjunto con otros agentes (generalmente estabilizadores bituminosos). Las tasas de aplicación especificadas varían en un amplio rango: (1% a 6%). Las tasas de aplicación siempre se establecen como un porcentaje del peso del material reciclado a densidad de terreno (compactada). La uniformidad de la aplicación sobre el material reciclado es fundamental para que el producto estabilizado alcance las especificaciones de resistencia requeridas.

En este caso se utiliza el 2 % de cemento y el otro agente estabilizador es el asfalto.

Estabilización con Asfalto Espumado

El asfalto caliente (160 – 180 ºC) se transforma en asfalto espumado cuando se mezcla con una pequeña cantidad de agua atomizada (típicamente un 2 % en masa) en una cámara de expansión especial. En el estado espumado (un estado temporal de baja viscosidad), el asfalto puede ser agregado y mezclado con los agregados a temperatura ambiente y con contenidos de humedad in-situ.

Cuando las partículas de agua entran en contacto con el asfalto caliente, la energía calórica del asfalto se transfiere al agua. Tan pronto como el agua alcanza su punto de ebullición ésta cambia de estado, y al hacerlo, crea una burbuja con una delgada película de asfalto llena con vapor de agua.

La cámara de expansión para mezclar agua con asfalto para generar espuma. inyecta tanto aire como agua al asfalto en la cámara de expansión, como se muestra en la figura.

Dispersión del asfalto espumado en la matriz de finos

Descripción del diseño del pavimento.

Para estabilización con RAP / base granular, donde la abreviación "RAP" "Recyled Asphalt Pavement" (Pavimento Asfáltico Recuperado), es un término utilizado en todo el mundo para el material asfáltico fresado.

Esta categoría de reciclado es aplicada para tratamientos de estructuras de pavimentos deterioradas compuestas por bases granulares y superficies asfálticas delgadas, constituidas tanto por Hormigón asfáltico como por varias capas de sellos superficiales. El deterioro en este tipo de pavimentos generalmente se manifiesta como capas asfálticas severamente agrietadas, capas granulares deformadas, y baches.

El objetivo de añadir agentes estabilizadores mientras se recicla es recuperar la integridad estructural mediante el mejoramiento de las propiedades de ingeniería de los materiales recuperados, al mismo tiempo que es posible alcanzar una calidad de rodado óptima.

La estabilización RAP/Granular puede ser efectuada mediante el reciclado a distintas profundidades, generalmente entre 150 mm y 250 mm.

Cuando la capacidad estructural necesita ser mejorada para ajustarse a mayores demandas de tráfico, la profundidad del reciclado puede incrementarse, alcanzando un aumento en el espesor de la nueva capa estabilizada. Sin embargo, es necesario que el pavimento existente tenga un espesor mínimo de material natural de buena calidad para aplicar esta alternativa.

En los casos que esto no se cumpla, se debe incorporar material pétreo de dureza media sobre la capa de rodadura para alcanzar la profundidad requerida del reciclaje RAP y no utilizar materiales de subbases compuestos por suelos

Distintos métodos. Para capas estabilizadas con asfalto espumado

• Diseño de Pavimentos utilizando Números Estructurales

• Diseño de Pavimentos usando Métodos Mecanicistas

• Diseño de Pavimento usando el Método del límite de razón de tensiones

En este trabajo se presentará el método del Número Estructural ( NE) por tener numerosas ventajas, como su simplicidad de uso, la conveniencia de obtener un diseño rápido, y la posibilidad de incorporar conocimiento local a los diseños en términos de clima, comportamiento y desempeño del material. Además, se pueden incorporar fácilmente nuevos materiales.