DISEÑO DE PAVIMENTOS.docx

8/12/2019 DISEO DE PAVIMENTOS.docx

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Uso de azufre y reciclado de pavimentos asflticos, uso de fibras y reciclado en pavimentos de concreto,pavimentos de concreto estampado

DISEO DE PAVIMENTOS UNIVERSIDAD SEOR DE SIPAN Pgina 1

so de azufre y reciclado de pavimentosasflticos uso de fibras y reciclado en pavimentosde concreto pavimentos de concreto estampado

Alumnos: Alarcn Peltroche MiguelLarios Huamanchumo Juan

Ramrez Ojeda Fernando

Docente: ing. Nepton ruiz saavedra

DISEO DEPAVIMENTOS

UNIVERSIDAD SEOR DE SIPNFACULTAD DE INGENIERA, ARQUITECTURA Y URBANISMO


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PROLOGUE

The pavement of a highway is subject to the continuous action of traffic and

weather. These two factors, along with the natural aging of materials, make theasphalt undergoes a process of progressive deterioration. This aging and

deterioration of asphalt involves a gradual decrease in the levels of safety and

comfort of traffic that exceed certain values necessitate a self-preservation.

The conservation of the road network is currently an issue of great importance

due to the resources mobilized. The budget required for maintenance and

environmental problems resulting therefrom justify the search for newtechnology to reduce costs and be environmentally. In this context, recycling of

asphalt, as a means of rationalizing resources, making a renewed prominence

and becomes a necessity.

The growing social awareness of the need to preserve the environment has

made the legislation is now much more protectionist than in the past. This

makes it difficult to obtain suitable raw materials, increasing their cost and theirtransportation to the site, and they almost never occur in the place where they

are needed. Similarly, there is increasing difficulty in finding a landfill for retirees

asphalt materials at reasonable price. These problems are especially true in

urban areas.

Disposal of aged asphalt materials as well as causing problems related to the

acquisition of new materials and their discharge is counterproductive from atechnical point of view, since despite being aged , retain much of their qualities.

The reuse of asphalt milling conglomerate comprises huge savings because it

requires only 1% to 3% of additional bitumen, while a new asphalt concrete may

need more than 6%. This aspect, together with the reduced transportation cost

and low energy required for producing a recycled asphalt make it important

energy savings over conventional pavement construction.


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The management system must handle any asphalt characteristics throughout

their useful life. This way you can decide at any time the best conservation

option to maintain the level of service required by the user's needs. These

systems are intended to be the ideal place to find the time and the optimal

procedure for conservation so as to obtain the best possible results at the

lowest cost to society tool. We include in this social cost of both the actual cost

of the repair as possible external costs related to the movement of vehicles,

possible accidents that may result from the poor condition of the asphalt, delay

times , etc. . Maintenance operations can be frequent but minor or otherwise,

scarce and larger. Those performances smaller budget or more spaced in time

entail greater social cost. Instead, a more complete or more frequent and costly

action would involve less social cost. So is the administration should decide that

less socially costly action possible given the available budget. The management

system provides the evidence needed to decide the best strategy for each

particular case, while considering the needs and priorities of the network. The

system simulates the positive and negative consequences of each possible

action, enabling better network planning and better management of the budget

for conservation.


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Introduccin

El pavimento de una carretera est sujeto a la accin continua del trfico yde la meteorologa. Estos dos factores, junto con el envejecimiento natural de

los materiales, hacen que el asfalto sufra un proceso de progresivo deterioro.

Este envejecimiento y deterioro del asfalto conlleva una disminucin paulatina

en los niveles de seguridad y confort del trfico, que al sobrepasar ciertos

valores hacen 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 para

el mantenimiento, as como los problemas ambientales que de l se derivan,

justifican la bsqueda de nuevas tcnicas que permitan reducir costes y sean

respetuosas con el medio. En este contexto, el reciclado de asfaltos, como

medio de racionalizar los recursos, toma un renovado protagonismo y se

convierte en una necesidad.

La creciente sensibilizacin social acerca de la necesidad de preservar el

medio ambiente ha hecho que la legislacin sea hoy mucho ms proteccionista

que 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 se

producen en el lugar donde se necesitan. De igual manera, es creciente la

dificultad para encontrar un vertedero para los materiales retirados del asfalto a

precio razonable. Estos problemas son especialmente ciertos en mbitos

urbanos.

El desecho de los materiales envejecidos del asfalto, adems de provocar

problemas relacionados con la adquisicin de nuevas materias y con su vertido,

resulta contraproducente desde el punto de vista tcnico, ya que pese a estar

envejecidos, conservan buena parte de sus cualidades. El fresado y

reutilizacin del conglomerado asfltico comporta un gran ahorro ,ya que

requiere slo de un 1% a un 3% de betn adicional, mientras que un nuevo


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hormign asfltico puede necesitar ms del 6%. Este aspecto, junto con el

reducido coste de transporte y la escasa energa necesaria para la produccin

de un asfalto reciclado, hacen que el ahorro energtico sea importante respecto

de la construccin convencional de pavimentos.

El sistema de gestin de cualquier asfalto debe controlar sus caractersticas

durante toda su vida til. De esta manera se podr decidir en cualquier

momento la mejor opcin de conservacin para mantener el nivel de servicio

exigido por las necesidades del usuario. Estos sistemas pretenden ser la

herramienta ideal para encontrar el momento y el procedimiento ptimo para

realizar la conservacin de modo que se obtenga el mejor resultado posible al

menor coste para la sociedad. Incluimos en este coste social tanto el coste

efectivo de la reparacin como los posibles gastos externos referidos a la

circulacin de los vehculos, a los posibles accidentes que puedan derivar del

mal estado del asfalto, a los tiempos de demora, etc. Las operaciones de

conservacin pueden ser muy frecuentes pero poco importantes o por el

contrario, escasas y de mayor envergadura. Aquellas actuaciones de menor

presupuesto o ms espaciadas en el tiempo comportarn un mayor

coste social. En cambio, una actuacin ms completa y costosa o ms

frecuente comportara un menor coste social. As pues, es la administracin la

que debe decidir aquella actuacin menos costosa socialmente posible

teniendo en cuenta el presupuesto que dispone. El sistema de gestin

proporciona los elementos de juicio necesarios para poder decidir cul es la

mejor estrategia para cada caso particular, considerando a la vez las

necesidades y las prioridades de la red. El sistema simula las consecuencias

positivas y negativas de cada actuacin posible, lo que permite una mejor

planificacin de la red y una mejor administracin del presupuesto destinado a

la conservacin.


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EL AZUFRE

1. Usos del Azufre

1.1. Conocimientos Previos

1.1.1. Historia

El azufre se conoce desde la antigedad. Se sabe que se usaba en Medicina y

que griegos y romanos utilizaban sus vapores para blanquear telas.

Su nombre procede del latn sulphur usado por los romanos para designarlo. A

causa de su inflamabilidad, los alquimistas creyeron que el azufre era esencial

en la combustin.

A pesar de ello no fue reconocido como elemento qumico hasta 1.777 por

Lavoisier.

1.1.2. Abundancia

Ocupa el puesto 16 en abundancia entre los elementos en la corteza terrestre

y se encuentra ampliamente distribuido tanto libre como combinado.


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En combinacin se presenta en muchos sulfuros metlico importantes como el

sulfuro de plomo, o galena (PbS), el de cinc o blenda (ZnS), el de cobre o pirita

((Cu,Fe)S2), el cinabrio (HgS) y la pirita de hierro FeS2.

Se combina tambin con otros elementos en forma de sulfatos como la barita

(BaSO4), la celestita (SrSO4) y el yeso (CaSO4 2H2 O), y est presente en las

molculas de muchas sustancias orgnicas como mostaza, huevos, pelo,

protenas y en el aceite de ajo.

El azufre libre puede formarse a partir piritas o puede ser depositado por aguas

sulfurosas calientes en las que el sulfuro de hidrgeno ha sido oxidado por la

atmsfera.

En estado libre se encuentra mezclado con yeso y piedra pmez en regiones

volcnicas a lo largo de Islandia, Sicilia, Mxico y Japn, frecuentemente en las

cercanas de los crteres volcnicos.

Los yacimientos subterrneos importantes se encuentran en los Estados

Unidos (Luisiana, Tejas, Colorado, Nevada, Wyoming y California).

La produccin anual mundial de azufre est en torno a los 53 millones de

toneladas.

1.1.3. Propiedades

El azufre existe en dos variedades alotrpicas slidas, pero en estado lquido

se presenta en tres variedades ms.

La variedad rmbica (azufre en flor o azufre alfa) es de color amarillo plido,

quebradiza y cristalina. Slo es estable por debajo de 95,5C y se transforma

en la variedad monoclnica entre esta temperatura y su punto de ebullicin

(112,8C). Es insoluble en agua, muy poco soluble en ter y alcohol y muy

soluble en sulfuro de carbono.

Sus cristales se pueden obtener por evaporacin lenta de una disolucin de

azufre en sulfuro de carbono. La otra forma es la variedad monoclnica (o

azufre beta) que es estable nicamente entre 369K y 392K. Si dejamos el

azufre monoclnico a temperatura ordinaria se convierte lentamente en azufre

rmbico.

Si calentamos el azufre por encima de su punto de fusin va perdiendo fluidez

y su color se transforma en pardo oscuro. Su viscosidad es tal que impide suvertido al volcar el recipiente.


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Si aumentamos an ms la temperatura comienza un descenso de la

viscosidad hasta que a 444,6C hierve. Este comportamiento anmalo del

azufre (los lquidos disminuyen su viscosidad cuando se calientan) a la

formacin de estructuras moleculares en forma de anillo e incluso a la

formacin de polmeros de ms de 100 tomos.

El azufre tiene las valencias dos, cuatro y seis, como evidencian los

compuestos sulfuro ferroso, FeS, el dixido de azufre, SO2 y el sulfato de

bario, BaSO4 , respectivamente.

Combina con elhidrgeno y los elementos metlicos en presencia de calor

para formar sulfuros. El ms comn es el sulfuro de hidrgeno, H2S, un gas

venenoso incoloro con olor a huevos podridos.

El azufre combina tambin con elcloro en varias proporciones para producir

monocloruro de azufre, S2Cl2, y dicloruro de azufre, SCl2.

Cuando se quema en el aire, el azufre se combina con el oxgeno para formar

dixido de azufre, SO2 , un gas incoloro pesado con un caracterstico olor

sofocante. El dixido de azufre se libera en la atmsfera por la combustin de

combustibles procedentes del petrleo, gas, aceites y carbn y constituye uno

de los contaminantes ms perniciosos.
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La concentracin del dixido de azufre en el aire puede oscilar desde 0,01 a

varias partes por milln, y es responsable del deterioro de edificios y

monumentos, por la lluvia cida, y de problemas para el hombre.

En el aire hmedo, el azufre se oxida lentamente a cido sulfrico y es un

componente bsico de otros cidos como el cido tiosulfrico H2S2O3 y el

cido sulfuroso H2SO3.

Este ltimo, al tener dos hidrgenos reemplazables, forma dos series de sales:

sulfitos normales y sulfitos cidos. Cuando estn en solucin los sulfitos cidos,

o bisulfitos, de los metales alcalinos como bisulfito de sodio, NaHSO3, tienen

carcter cido. Las soluciones de sulfitos normales, tal como sulfito de sodio,

Na2SO3, y el sulfito de potasio, K2SO3, son ligeramente alcalinas.

Tambin se combina con elcarbono para formar sulfuro de carbono (SC2).

1.1.4. Preparacin

Existen varios mtodos para extraer azufre.

En Louisiana y Texas se extrae directamente de los terrenos en los que hay

depsitos de azufre mediante el mtodo ideado en 1.891 por el qumico

estadounidense Herman Frasch, que consiste en fundir el azufre en el propioyacimiento.

Se perfora el terreno para introducir tres tubos concntricos hasta el depsito

de azufre. Por el tubo exterior se inyecta agua a presin sobrecalentada a unos

170C que produce la fusin del azufre. Una vez que se ha fundido una cierta

cantidad, se inyecta aire a presin por el tubo interior producindose la

ascensin del fundido hasta la superficie, donde se recoge.

El azufre obtenido as es de una pureza muy elevada.
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1.2. Usos

Su uso principal es la fabricacin de cido sulfrico (por el mtodo de

contacto), que a su vez se usa para hacer explosivos, pigmentos, jabones y

detergentes, tinturas y plsticos.

El cido sulfrico es uno de los compuestos qumicos industriales ms

importantes porque se emplea tanto en la fabricacin de compuestos

sulfurados como en la de numerosos materiales que no contienen azufre, tal

como cido fosfrico.

Se usa tambin en la fabricacin de cerillas, para el vulcanizado del caucho y,

finamente dividido y mezclado con limo, como fungicida para las plantas.El azufre tiene tambin algunas aplicaciones en la industria cosmtica y

farmacutica.

El tiosulfato de sodio, Na2S2O35H2O, se usa en fotografa como fijador de

negativos.

Cuando se combina con diversos minerales, el azufre forma un cemento

especial usado para fijar en la piedra objetos de metal como barandas y

cadenas.

1.2.1. El Azufre en el asfalto

- Como aditivo extendedor

Los aditivos extendedores tienen como objetivo el disminuir la cantidad de

asfalto a emplearse en la mezcla asfltica. Estos aditivos tendrn que ser ms

econmicos que el asfalto adems de ser compatible con el mismo y no afectarnegativamente las propiedades del asfalto. Estos productos tambin pueden


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mejorar el asfalto. Los aditivos extendedores presentan mayores desventajas

que ventajas al adicionarlo a la mezcla asfltica, se emplean en un

porcentaje del 5% al 30% del asfalto son resistentes al agua y a los

combustibles, adems aumentan la penetracin del asfalto, sin embargo son

susceptibles al envejecimiento, disminuyen la ductilidad, el punto de

reblandecimiento y producen contaminacin por emisiones en la produccin de

las mezclas. El material que se emplea para este propsito es el azufre.

- Como agente modificador del asfalto

El azufre es un elemento no metlico, inspido, inodoro, de color amarillo

plido. Se encuentra en el grupo 16 (o VIA) del sistema peridico. Tambin

llamado 'piedra inflamable', el azufre se conoce desde tiempos prehistricos y

ya apareca en la Biblia y en otros escritos antiguos. Debido a su

inflamabilidad, los alquimistas lo consideraron como un elemento esencial de la

combustin. El azufre ocupa el lugar 16 en abundancia entre los

elementos de la corteza terrestre, y se encuentra ampliamente distribuido

tanto en estado libre como combinado con otros elementos. As se halla en

numerosos sulfuros metlicos, como el sulfuro de plomo o galena, PbS la

esfalerita, ZnS la calcopirita, (Cu,Fe)S2 el cinabrio, HgS la estibina,

Sb2S3 y la pirita de hierro, FeS2. Tambin se encuentra combinado con

otros elementos formando sulfatos como la baritina, BaSO4 la celestina,

SrSO4, y el yeso, CaSO42H2O. En estado libre se encuentra mezclado

con rocas de yeso y pumita en zonas volcnicas, principalmente en Islandia,

Sicilia, Mxico y Japn, apareciendo a menudo como sublimados en las

inmediaciones de orificios volcnicos. El azufre en estado libre puede

formarse por la accin del aire

en las piritas, o tambin depositarse por aguas sulfurosas calientes, en

las cuales el sulfuro de hidrgeno se ha oxidado por contacto con la

atmsfera. A principios de los aos noventa, la produccin mundial de

azufre alcanz unos 52,7 millones de toneladas mtricas.

El rpido crecimiento de los costos del petrleo en el mercado mundial,adems de la gran necesidad de construir pavimentos asflticos con


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mejores caractersticas, promovieron la investigacin en el campo, de la

utilizacin de azufre elemental o residuos azufrados en las mezclas

asflticas para pavimentos. As, el principal objetivo del uso de azufre, es

la obtencin de mezclas con las mejores caractersticas de durabilidad y

longevidad del pavimento, menor viscosidad, ms alta resistencia al agua, a la

gasolina y otros solventes qumicos. De esta forma, el azufre es utilizado como

un extendedor del asfalto, para disminuir el costo total de las mezclas, con

mejoramientos en algunas propiedades fsicasmecnicas.

Los estudios que se han realizado tienen como inicio un anlisis de las ventajas

del uso del azufre elemental, as como la economa, o posible disminucin de la

cantidad de asfalto en las mezclas, lo que permite un ahorro en los

recursos energticos, disminuyendo las temperaturas de mezclado y

compactacin de las mezclas. Estos estudios determinaron que, con el

uso del azufre se mejora la trabajabilidad de la mezcla, adems de

alcanzar otras mejoras en las caractersticas de la mezcla. Tambin se

tomaron en cuenta, para los estudios, otros aspectos como lo son el

envejecimiento y el impacto ambiental que conlleva el uso del azufre.

La idea de la utilizacin del azufre, como el aditivo mejorador de las

propiedades del asfalto, tiene su inicio en el ao de 1866. En el ao de

1936 se patento la produccin de las composiciones plsticas. Las

investigaciones de las propiedades reolgicas, determinaron que la

viscosidad y la rigidez del asfalto modificado con azufre, se incrementa

con el aumento de la dosificacin del azufre, el cual acta tambin como

llenante secundario.

Fue hasta los aos 19701980 cuando algunos pases iniciaron el uso

del azufre como aditivo para asfalto. A partir de los aos 19691970, se

conocen las patentes y el uso de los materiales azufreasfalto en la

construccin de autopistas en Canad, U. S. E., Francia, Rusia y Polonia,

esto debido al cambiante costo del petrleo y al incremento mundial de la

produccin de azufre en el mundo. En el ao de 1975 se construye, en

Estados Unidos, el primer tramo experimental de cemento asfltico con aditivode azufre. Estos trabajos demuestran que el cemento asfltico puede ser


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reemplazado por azufre hasta en un 40%, con el uso de tecnologa

tradicional de colocacin de la mezcla. Adems, se determin que la vida til

de estas obras puede llegar a ser de 10 aos por lo menos. Se demostr

tambin, que los asfaltos tratados con azufre son ms resistentes a la

intemperie y ms durables, particularmente a bajas temperaturas. Unos aos

despus, una compaa diferente desarrollo una nueva mezcla con el

nombre THERMOPAVE, la cual contiene entre el 67% de asfalto, 13% de

azufre, grava y arena de baja calidad. La compaa GUF de Canad

utiliza el azufre fundido en Canad de 3% a 4% en las mezclas comunes.

Se han encontrado varias deficiencias en el uso del azufre, como los son

los causados por algunos tipos de microorganismos y radiacin UV,

especialmente en los climas lluviosos y calientes, baja la resistencia trmica de

la mezcla, entre otros

El uso de azufre como modificador de asfaltos, presenta algunas

ventajas, y las observaciones obtenidas en experiencias internacionales se

resumen a continuacin:

- La modificacin de asfaltos con azufre produce cambios en la

composicin qumica del asfalto, principalmente en la disminucin de del

contenido de resinas y asfaltenos, y el aumento de los aromticos. El

azufre adicionado aumenta la penetracin de los asfaltos modificados con

respecto a los asfaltos sin modificar.

- El envejecimiento de los asfaltos modificados con azufre aumenta, con el

decremento de contenidos saturados, resinas y aromticos, debido a la

oxidacin que se presenta por las altas temperaturas y el aire presente.

- Los asfaltos modificados con azufre presentan una ductilidad muy baja

en comparacin con los asfaltos tradicionales, adems el azufre influye

en la disminucin del punto de reblandecimiento.

- El azufre mejora propiedades del asfalto como, la penetracin,

estabilidad, viscosidad, punto de ablandamiento, adherencia, pero a suvez afecta negativamente la resistencia al envejecimiento.


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- Como modificador de asfaltos, el azufre es en extremo poco utilizado, y no se

cuenta a nivel nacional con grandes experiencias en su uso. Esto es debido

a que se presenta un peligro probable durante su manejo y procesos de

fundicin, pues se liberan una gran cantidad de gases altamente txicos

como el H2S y SO2, los cuales se vuelven an ms peligrosos a causa

de u caracterstica prcticamente inodora, adems, como es un elemento

de fcil combustin se temen posibles explosiones en caso de limpieza

inadecuada en los tanques de almacenamiento y fundido de asfalto

modificado previamente con polmeros.

- El azufre presenta una densidad dos veces mayor a la del asfalto, lo que hace

que aumenten los costos por transporte.

El azufre es utilizado en dos tipos de pavimentos asflticos procesados y

un nmero de productos importantes. Mezclado en pequeas cantidades se

utiliza como un diluyente del asfalto. Otro proceso utiliza una gran cantidad de

azufre donde este excedente se comporta como un filler modulable,

produciendo una mezcla de fcil manejo, la cual puede ser extendida por

maquinaria sin rodillo de compactacin y cuando se enfra es muy resistente

a la deformacin.

La cantidad de azufre que reaccionaria con el asfalto depende de la

composicin y de la temperatura del asfalto. Se ha demostrado que el

azufre reacciona predominantemente con la fraccin naftenicaaromatica

del asfalto., ya sea adicionndose a la molcula, u oxidando este con la

extraccin de hidrogeno como sulfuro de hidrogeno. Entre 119C y 150C,el punto de fusin de la fraccin mono del azufre, la reaccin es

principalmente de adiccin, produciendo un incremento de la fraccin polar

aromtica y un relativo pequeo cambio en las propiedades reolgicas del

asfalto. Arriba de los 150C, el proceso de oxidacin aumenta

rpidamente, produciendo un incremento en los asfaltenos y un efecto en

las propiedades del asfalto similar al soplado. (Asfalto Oxidado o

Soplado: Se ha modificado alguna de sus caractersticas naturales, debido


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a que se le ha inyectado aire a temperatura elevada durante el proceso de

destilacin).

La obtencin de cido sulfhdrico a temperaturas por encima de los 150C se

eleva rpidamente y por ende, no debe elevarse esa temperatura.

Dependiendo de la constitucin qumica del asfalto, aproximadamente 15

a 18% de azufre puede ser dispersado en al asfalto y permanecer

estable por un periodo prolongado. La influencia del contenido de azufre

sobre el ensayo Marshall de un concreto asfltico arena usando un asfalto

de penetracin 200g muestra un incremento sustancial en la estabilidad

Marshall que se puede asegurar con la adiccin de azufre.

A continuacin se muestra en forma resumida, un enlistado de los

materiales que se emplean como modificadores de asfalto, as como las

propiedades que manipulan cada uno de ellos.


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RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS

2. Reciclado de Pavimentos

2.1. Conocimientos Previos2.1.1. Alternativas de rehabilitacin estructural

Las tcnicas de conservacin de asfaltos pueden dividirse en tcnicas clsicas

y tcnicas de reciclado. Ambas tcnicas pueden resultar eficaces ante un

mismo problema. Es por ello que expondremos brevemente a continuacin los

criterios de seleccin que se deben seguir para llevar a cabo la eleccin ms

conveniente en cada caso.

A la hora de abordar la rehabilitacin de una carretera agotada tenemos

muchas posibilidades. Sin embargo hay dos cuestiones claves que siempre

nos deberamos 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 a

slo aquellas que son compatibles con el presupuesto, la naturaleza del

problema y el periodo de proyecto. Si adems identificamos si el problema

afecta a las capas superficiales o a la estructura del asfalto, la determinacin

de la mejor opcin se ve simplificada.

En el caso de que el problema afecte a las capas superficiales, hasta 10 cm de

profundidad, el reciclado con emulsin suele ser una magnfica opcin. En

estos 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 buena

capa de base asimilable a una grava-emulsin. Dependiendo del trfico, nos

podremos plantear cubrirla con un simple tratamiento superficial o lechada

bituminosa o un refuerzo convencional.

Las opciones de rehabilitacin tradicionales son el refuerzo convencional y el

fresado seguido de reposicin (y normalmente, tambin de refuerzo). El primer


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caso tiene un coste parecido a la solucin con reciclado; el segundo es mucho

ms 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 plantea

a ms largo plazo. No debemos olvidar, que el agotamiento de la estructura no

implica el agotamiento de los materiales que la componen.

Como regla general, la rehabilitacin en estas situaciones debera tender a

maximizar 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 por

accin del trfico, no deben ser alterados.

La solucin indicada en estos casos puede ser el reciclado, con cemento o

emulsin, 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 si

trabajamos con emulsin y hasta 40 cuando trabajamos con cemento.

Si existe presencia de materiales plsticos, como por ejemplo en el caso de

contaminacin de finos procedentes de la explanada, se puede utilizar tambin

cal para corregir este efecto.

Como en el caso de la rehabilitacin superficial, se pueden plantear una o

varias capas de refuerzo posterior al reciclado, dependiendo de las condiciones

del trfico. Esta solucin tambin es adecuada, cuando existen graves

deficiencias de la explanada en carreteras de trfico moderado a bajo. En tales

casos, un reciclado con cemento en un espesor importante puede evitar la

reconstruccin total de la seccin. Las capas tratadas con cemento

suelen tener una rigidez considerable, por lo que no se deben de utilizar en

pequeos espesores sobre capas de escasa capacidad portante por los

problemas asociados de fragilidad que pueden presentar.

El proceso de seleccin de alternativas en conservacin de asfaltos se puede

resumir en cuatro fases:


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

- Recopilacin de informacin preliminar (localizacin y longitud del tramo, clase

de carretera, seccin del asfalto existente, geometra de la carretera,

caractersticas del trfico, caractersticas de las capas inferiores del asfalto).

- Descripcin del asfalto (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

asfalto, se dispone de varias tcnicas diferentes para llevarla a cabo. Entre las

ms importantes podramos comentar las siguientes:

- Tcn ic as c on ven ci ona les o c lsi cas.Se trata de las tcnicas usuales

que se utilizan de forma generalizada en la actualidad. Con estos mtodos, los

deterioros ms importantes se corrigen colocando una capa de refuerzo

superficial a base de materiales vrgenes. Si los deterioros son muy

importantes, se procede a eliminar el grosor defectuoso y se substituye por

nuevas capas bituminosas.

- Tcn icas d e rec ic lado. Este tipo de mtodos se basan en la

reutilizacin de los materiales del asfalto defectuoso. Junto con estos

materiales envejecidos, se pueden aadir otros elementos (agentes

rejuvenecedores, nueva mezcla bituminosa, etc.). Estas tcnicas se pueden

dividir en varios tipos diferentes, que exponemos brevemente a continuacin:


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Reciclado in situ en caliente. Se reutiliza la totalidad de los materiales

extrados del asfalto envejecido mediante un tratamiento con aportacin de

calor que se realiza en el mismo lugar de la obra. El asfalto se calienta

mediante unos quemadores y se fresa un grosor determinado. Este material es

mezclado normalmente con agentes qumicos rejuvenecedores y con nueva

mezcla. Finalmente, la nueva mezcla se extiende y se compacta mediante

procedimientos convencionales.

Reciclado in situen fro con cemento.Este es un procedimiento que se

basa en el fresado en fro de un cierto grosor del asfalto envejecido y el

mezclado de este material con un conglomerante hidrulico (cemento

normalmente). El nuevo material se extiende y se compacta definiendo una

slida base para posteriores refuerzos.

Reciclado in situ en fro con emulsiones bituminosas (RFSE). Esta

tcnica, que es la utilizada en los tramos que posteriormente estudiaremos y

comentaremos, permite reutilizar la totalidad de los materiales extrados del

asfalto envejecido en condiciones tcnicas, econmicas, sociales yambientales muy favorables. El procedimiento usual y bsico consiste

fundamentalmente en las siguientes operaciones:

- Fresado en fro de un cierto grosor del asfalto

- 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.

Reciclado en planta.Este procedimiento permite reciclar el conjunto o slo

una cierta proporcin de material envejecido mediante una central asfltica

adaptada. Al ser el porcentaje de material envejecido relativamente

bajo, esta metodologa permite corregir problemas graves de dosificacin o

calidad de los materiales.


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Dadas todas las tcnicas de conservacin posibles, debe hacerse un anlisis

de cada una de ellas teniendo en cuenta todos los condicionantes que las

puedan afectar. Algunos de los ms importantes seran :

- Coste. Cada tcnica tendr un cierto coste que hay que tratar de

minimizar. 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 son diferentes en

cada caso.

- Equipos disponibles. La empresa debe tener disponibles los equiposhumanos y materiales necesarios para poder utilizar una determinada tcnica.

- Tiempo requerido de ejecucin. El tiempo de entrega de la obra

acabada puede ser determinante a la hora de elegir una tcnica de

conservacin.

- Otros varios.

Fase 4. Seleccin de la alternativa ptima:

Tras un detenido anlisis de todas las alternativas existentes se debe elegir la

que se estime ms conveniente en cada situacin. Una vez conocida la tcnica

a emplear, un estudio de laboratorio determina la frmula de trabajo

(dosificacin de todos los elementos de la mezcla reciclada) y el procedimiento

de construccin.

2.1.2. Tcnicas de reciclaje

El reciclado de asfaltos existentes comprende una serie de tcnicas

constructivas tendentes al aprovechamiento integral de materiales envejecidos

de asfaltos y pavimentos que desde la crisis energtica de los aos setenta

vienen emplendose cada vez con ms profusin en la rehabilitacin

estructural de los asfaltos de carretera. En el caso de los realizados in situ se

ha producido en la ltima dcada un significativo desarrollo en los equipos y en


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los sistemas constructivos empleados en su ejecucin, con mquinas

especficas para esa labor, que han permitido a su vez el desarrollo y

potenciacin de estas tcnicas.

Tanto las obras realizadas en los ltimos diez aos y la experiencia

adquirida en ellas, como la necesidad de considerar las tcnicas de

reciclado como alternativas, por consideraciones ambientales, de seguridad

vial y econmicas, en los proyectos de rehabilitacin de asfaltos aconsejan la

redaccin de unas especificaciones sobre las tcnicas de reciclado de asfaltos.

. Las tcnicas son las siguientes:

- El reciclado in situ con emulsin de capas bituminosas.

- El reciclado in situ con cemento de capas de asfalto.

- El reciclado en central en caliente de capas bituminosas.

2.1.3. Ventajas del reciclado como tcnica de conservacin

Las tcnicas clsicas tienen importantes defectos. Un asfalto envejecido sin

problemas estructurales graves se compone de unas capas inferiores ms o

menos sanas y de unas capas superficiales deterioradas. La colocacin sin

ningn tratamiento de una nueva capa sobre la superficie envejecida (refuerzo

o recrecido) hace que en el nuevo asfalto exista una capa intermedia

deteriorada que ha perdido sus cualidades mecnicas y que constituye por

tanto un elemento intil y perturbador para su buen funcionamiento. En la

actualidad, multitud de capas de rodadura colocadas en una operacin de

refuerzo por recrecido convencional resultan grave y prematuramente daadas

debido a su mal asiento. El reciclaje de esta capa deteriorada antes de la

extensin de la nueva capa superficial asegura un buen funcionamiento

estructural del conjunto del asfalto, una mayor durabilidad y un mejor servicio a

los usuarios.

El reciclado de pavimentos asflticos supone en primer lugar un

aprovechamiento de los recursos disponibles en la obra. Los materiales

envejecidos pueden ser reutilizados mediante una tcnica adecuada de forma

que son nuevamente vlidos para la construccin del asfalto. Con este tipo detcnicas, en las operaciones de conservacin se puede disminuir mucho la


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demanda de materiales (ridos, betn, etc.), se elimina la necesidad de

encontrar canteras y vertederos prximos a la obra, se mejoran los

rendimientos de fabricacin, etc. Adems, los mtodos de reciclaje in situ

permiten eliminar las operaciones de transporte de los materiales, tanto de los

envejecidos hasta un vertedero como de los nuevos desde su punto de

suministro hasta la obra. Todas estas mejoras repercuten en importantes

ahorros y en un mayor respeto hacia el medio ambiente. Los mtodos de

reciclaje tienen otras ventajas tcnicas, entre las que estn las siguientes:

- Evita problemas de glibo. La tcnica clsica de recrecer el asfalto,

utilizada de forma sucesiva puede provocar problemas asociados al

crecimiento de la cota de la superficie del asfalto. Suele darse este problema

en tneles, en ciudades (prdida de desnivel respecto a la acera), en puntos de

recogida de aguas, puede afectar a las pendientes, a la altura de la

sealizacin vertical, etc.

- Facilita las actuaciones relativas al cambio de la geometra de la

carretera. As, se pueden hacer cambios en la alineacin vertical y horizontal

sin la necesidad de grandes actuaciones, cosa que sera ms difcil hacer

mediante tcnicas clsicas.

- Optimiza los recursos disponibles. El recrecimiento de los asfaltos

puede no optimizar los recursos, como es el caso de una va de varios carriles,

donde los deterioros se concentran en los carriles exteriores ya que por ellos

circulan los vehculos pesados de forma canalizada. La tcnica clsica obliga a

recrecer todos los carriles, quedando sobredimensionados los centrales,

mientras que las tcnicas de reciclado permiten rehabilitar slo el carril que lo

necesita. Adems, esta actuacin permite el paso del trfico por los carriles que

no son tratados.

- Tienen un nivel de afeccin al trfico menor. Es posible reciclar slo

un carril y permitir la circulacin por los restantes. Adems, el tiempo de

ocupacin de la va es menor que el de las tcnicas clsicas, ya que un asfalto

reciclado puede generalmente abrirse al trfico en pocas horas.


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- Permite la estabilizacin de las capas inferiores en caso de problemas

estructurales y el aprovechamiento de la capa de rodadura envejecida. Es

posible reparar fallos estructurales sin necesidad de desechar los materiales

existentes.

- Mejora las condiciones de adherencia superficial. Adems, si el

asfalto tiene otros deterioros superficiales, el reciclado puede resolver el

problema automticamente.

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 simplemente

pueden no dar buenos resultados desde el punto de vista tcnico. De este

modo, el anlisis de los fallos es fundamental para la eleccin de la tcnica de

conservacin a emplear.

2.1.4. Consideraciones previas para proyectar un reciclado

Cuando nos planteemos el reciclado de una carretera, hay tres grandes reas

que deberamos considerar para asegurar el xito de la operacin: la tcnica, la

ambiental y la econmica. Cada uno de estos bloques, contiene elementos que

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

2.1.4.1. Consideraciones de carcter tcnico

Los pavimentos estn integrados por diferentes capas de materiales cuya

misin es transmitir las solicitaciones del trfico que llegan a la superficie, a la

explanada, de forma que sta, que no tiene una gran capacidad portante, no

sufra deformaciones plsticas. Cada una de las capas est definida por su

espesor y la naturaleza del material que la forma, que le confiere

un cierto comportamiento mecnico cuantificable a travs de su mdulo

elstico.


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Cuando hablamos de materiales ligados, la capa funciona en su conjunto

actuando (en mayor o menor grado) como una placa. Esto significa que en su

parte superior moviliza una serie de compresiones horizontales y las

correspondientes tracciones en su zona inferior. Estos materiales fallan por

acumulacin de ciclos de carga-descarga que fatigan el material dando lugar a

fisuras que se transmiten de abajo a arriba.

Cuando nos enfrentamos a una rehabilitacin es fundamental tener en

cuenta lo anterior. Tendremos que identificar cul es el espesor de cada una de

las capas del pavimento y su naturaleza, qu tipo de explanada tenemos y qu

tipo de fallo se ha producido.

Los fallos que proceden de los cimientos del pavimento (explanadas de

mala calidad, deficiente capacidad portante, etc.), deben ser estudiados de

manera particular. Sin embargo, cuando los fallos proceden de las capas

superiores, el identificar la naturaleza de los mismos ayuda a determinar cul

es la solucin ms adecuada para su rehabilitacin.

Adems de la identificacin de los materiales existentes, es muy

importante que conozcamos sus condiciones de trabajo. Para ello debemos

conocer con exactitud cul es el trfico que soporta la carretera en el momento

presente y cul es su evolucin previsible (especialmente en lo que respecta a

los vehculos pesados). No debemos de olvidar que estos proyectos tienen un

periodo de diseo de 10 a 20 aos. El anlisis de las deflexiones nos aportar

muchos datos para una mejor comprensin del comportamiento mecnico

de las capas.

Por ltimo, es importante sealar dentro de este captulo la disponibilidad de

materiales y equipos, as como las propias condiciones de la obra.

2.1.4.2. Consideraciones de carcter ambiental


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Todava hoy es frecuente que el diseo de las secciones de asfalto se realice

en base a criterios estructurales a pesar de las diferentes

condiciones ambientales. Las condiciones ambientales afectan a la carretera

de tres maneras:

- La superficie del asfalto est expuesta al clima del lugar. Los ciclos

trmicos y la radiacin solar producen un envejecimiento y progresivo deterioro

de la capa.

- La estructura del asfalto es muy sensible al ingreso de agua que se produce

a travs de las fisuras y grietas superficiales. Esta agua, en combinacin con

los mencionados efectos trmicos, puede tener un efecto totalmente

destructivo para la carretera.

- Las condiciones medioambientales, que afectarn a la disponibilidad de

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 cul

es la solucin ms adecuada de rehabilitacin.

2.1.4.3. Consideraciones de carcter econmico

Es bien evidente que siento este el bloque que se menciona en ltimo lugar, es

el que probablemente tenga una mayor peso especfico a la hora de

decantarse por una solucin u otra.

En general, todas las propuestas que implican un proceso de reciclado son

ms econmicas por cuestiones obvias. Sin embargo, en algunos casos, la

comparacin econmica no es claramente favorable para el proceso de

reciclado en sentido estricto. Aun en estos casos, el proceso de reciclado

siempre es ms econmico en trminos globales, si tenemos en cuenta todas

las externalidades que se producen en muchos de los procedimientos

convencionales.


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2.1.5. Sistemtica para la metodologa de diseo

2.1.5.1. Datos de partida

La sistemtica que se describe a continuacin tiene lugar una vez que se ha

determinado 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.

- Historial del asfalto 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.

2.1.5.2. Reconocimiento del asfalto

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.


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c) Toma de muestras

La fase de toma de muestras es crtica no slo desde el punto de vista del

reconocimiento de la seccin del asfalto 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 la

etapa 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 una

imagen ms clara del estado del asfalto y permite asociarla a las zonas

homogneas que presentan un nivel similar de deterioro.

Para establecer el muestreo del asfalto, que son forzosamente puntuales, se

tienen que hacer en unos puntos aleatoriamente determinados dentro de esas

zonas aparentemente homogneas. En los reciclados de las clases II y III (ver

Tabla 2.1.), que afectan principalmente a capas bituminosas, suele bastar con

sacar unos testigos, o mejor, fresar una parte de las capas superficiales,

incluso con un equipo pequeo. Adems de tomar nota de los espesores de las

capas del asfalto encontradas, se deben obtener muestras separadas para

cada capa, en una cantidad suficiente para realizar unos ensayos de

identificacin (granulometra y plasticidad, si son aplicables), de estado

(humedad natural) y de resistencia.

2.1.5.3. Frmula de trabajo

a) Control de materiales

Los ensayos a los materiales se tendran que llevar a cabo sobre unos

materiales ya sometidos a la accin de los equipos de disgregacin. Sin

embargo, es muy frecuente que las muestras extradas del asfalto no estn

disgregadas, esta circunstancia debe ser tenida en cuenta y, en la medida de lo

posible, habra que estimar o simular en laboratorio los efectos de la futura


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- La toma de cohesin y las propiedades mecnicas finales de la mezcla deben

ser las adecuadas para el trfico durante la fase de ejecucin y las

solicitaciones finales del asfalto.

c) Frmulas de proyecto

La determinacin de la frmula de proyecto es la consecuencia de los ensayos

realizados en el laboratorio, y las exigencias propias del trabajo a realizar. Para

la determinacin de la frmula de proyecto es fundamental que los materiales

sean lo ms representativos posible, no slo respecto de su procedencia, sino

tambin del proceso de fresado al que van a ser sometidos.

Para conocer con exactitud qu efecto va a tener el fresado en las

caractersticas de los materiales sobre los que va a actuar (disgregacin de los

que presenten cohesin, degradacin de los materiales, etc.), es muy

conveniente, antes de iniciar la rehabilitacin propiamente dicha, realizar unos

tramos de prueba con el equipo que se vaya a utilizar finalmente.

Hay una gran variacin internacional sobre procedimientos para llegar a la

frmula de proyecto:

- Mtodo del Instituto de Asfalto.

- Mtodo Marshall Modificado para Emulsiones.

- Mtodo de la Universidad de Illinois.

- 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

Entre los mtodos antes citados para establecer en laboratorio la frmula deproyecto de las mezclas en fro y recicladas, algunos son contradictorios con la


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propia esencia del material, ya que llegan a calentarse las muestras a

temperaturas muy superiores al punto de reblandecimiento del betn. Otros

tienen mtodos de drenaje de las probetas de discutible eficacia y paralelismo

con la realidad.

2.1.6. Dimensionamiento de una seccin reciclada con emulsin

El dimensionamiento de cualquier estructura y, en particular de los asfaltos, es

siempre complejo. Esta afirmacin es especialmente vlida en el caso de las

secciones recicladas, ya que el propio proceso de reciclado y la filosofa de

esta tcnica, aportan una cierta variabilidad en las capas as tratadas.

El fin ltimo del proceso de dimensionamiento, una vez elegida la naturaleza de

las capas que van a integrar la seccin seleccionada es determinar el espesor

de 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 de deflexiones existentes, proporcionan los espesores buscados. Este

camino permite simplificar el proceso para los no expertos, conjugando las

bondades del clculo analtico con la experiencia y racionalidad de lo que es

constructivo y est sancionado por la experiencia.

Otra posibilidad es utilizar un procedimiento analtico de clculo. Generalmente

se 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 y de las correspondientes leyes de fatiga.

Para las capas recicladas con emulsin, es frecuente admitir un mdulo (que

est del lado de la seguridad) de 2.500 MPa. Sin embargo, este mdulo

penaliza 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 la

mezcla bituminosa que actualiza, cuanto mayor es el espesor reciclado menos

ejes soporta la seccin en cuestin. De la experiencia se desprende que los


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mdulos alcanzados con este tipo de mezclas, despus de completado su

periodo de curado, pueden llegar sin problemas a los 4.000 MPa

Figura 1.1. Ficha tipo del catlogo de soluciones estructurales

En el caso de los reciclados en fro in situ el dimensionamiento se convierte en

una cuestin an ms compleja ya que existe una casi generalizada ausencia

de normativa al respecto. Para elaborar las soluciones, se han empleado

criterios empricos y de clculo por diferentes motivos:

- La modelizacin estructural es siempre una abstraccin de la realidad, y por

tanto, es necesaria la experiencia para llegar a las soluciones ms adecuadas,

aunque a menudo sea por tanteo.

- La variabilidad de los materiales reciclados es grande, por lo que es difcil su

modelizacin.

- La experiencia acumulada no est an demasiado consolidada, por lo queparece conveniente acotar las soluciones a una gama estructuralmente vlida.

La presentacin de las soluciones es tambin anloga a la utilizada en los

catlogos de secciones estructurales con que trabajamos habitualmente. Se

compone de ocho fichas que dependen de la naturaleza del asfalto existente y

el tipo de reciclado a utilizar (emulsin o cemento). En la tabla 1.1. se muestra

la clasificacin utilizada para los reciclados y en la Figura 1.1. una ficha tipode Probisa.


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Algunas de estas operaciones pueden combinarse en una sola mquina u

operacin, mientras que otras pueden no ser necesarias en algunos proyectos.

En la figura 1.2 podemos observar la secuencia habitual de un tren de

reciclado

Figura 1.2. Secuencia habitual de un proceso de reciclado

Para las carreteras de trfico pesado T1 o T2 o cuando la superficie a tratar

sea superior a 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 la emulsin, de mezcla y extensin.

El equipo de fresado, compuesto por una o ms mquinas fresadoras, con

anchura mnima de medio carril y dotadas de rotor de fresado de eje

horizontal, deber ser capaz de fresar el asfalto existente en la profundidad yanchura especificadas, produciendo un material homogneo con la

granulometra requerida en una sola pasada y deber hacerlo a una

velocidad constante adecuada. Las fresadoras estarn dotadas de un

dispositivo de control automtico que asegure el espesor especificado. Adems

estarn provistas de un dispositivo que evite el levantamiento en bloques del

material.

En cuanto al equipo de dosificacin de la emulsin bituminosa y del agua y losaditivos, se compondr de depsitos, bombas de caudal variable y difusores

adecuadamente dispuestos, con control automtico programable de

dosificacin, que permita realizar las dosificaciones de la frmula de trabajo

correspondiente, segn la profundidad y anchura del material fresado que se

vaya a reciclar, y segn la velocidad de avance de la mquina.

El mezclador deber garantizar una mezcla homognea y uniforme en toda la

anchura y profundidad de reciclado. La mezcla podr realizarse mediante unamezcladora independiente o bien en las propias mquinas fresadoras


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aprovechando la energa del rotor de fresado, en cuyo caso el sistema de

dosificacin deber ir incorporado al elemento de fresado.

El suministro de la emulsin y del agua a la unidad de mezcla se

realizar desde cubas o depsitos mviles, de modo que no se produzcanparadas de los elementos de mezcla y extensin del material reciclado.

Se deber evitar la segregacin del material mezclado y se realizar una

extensin y precompactacin homogneas y con el perfil deseado, mediante

una maestra de extensin con dispositivos de nivelacin automticos.

Para dar unos ejemplos de la maquinaria actualmente existente,

presentaremos equipos que actualmente se utilizan y comentaremos sus

caractersticas tcnicas as como sus configuraciones de trabajo mshabituales en funcin de los trabajos a realizar.

Wirtgen 2100 DCR

Se trata de una mquina de gran rendimiento adaptada fundamentalmente

a los reciclados, aunque eventualmente se puede utilizar para trabajos de

estabilizacin (ver Foto 1.1). Por contar con regla de extendido, esta mquina

permite 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

El campo de actividad en el que se aprovechan mejor sus cualidades, es el de

los reciclados con emulsin en capas de espesores moderados (hasta 15 cm),

ya que generalmente se buscan capas de base de caractersticasgeomtricas y mecnicas muy exigentes.


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La 2100 DCR puede fresar al mismo tiempo las capas de aglomerado

existentes y la base granular inferior, mezclando simultneamente estos

materiales con el nuevo ligante. Su motor, de 610 CV de potencia, le permite

trabajar 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 de

dosificacin, asistido por microprocesador, que regular mediante una bomba

volumtrica la cantidad de agua y ligante a utilizar en funcin del ancho y

profundidad del fresado.

- Sistema electrnico de nivelacin longitudinal y sensor electrnico de

nivelacin transversal.

- Dispositivo regulable para el extendido del material reciclado entre 2 y 3 m

con equipo de vibracin y compactacin.

Dependiendo del tipo de reciclado, se utiliza una de estas tres configuraciones

de trabajo:

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

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

Compactador de neumticos.

- WM-400 + W-2100-DCR + Compactador metlico + Compactador de

neumticos.

En todos los casos, se puede aportar el agua mediante una cuba conectada

mediante mangueras a la mquina al frente del tren de reciclado, o llenando

espordicamente el depsito de 4.000 litros de la misma.

Wirtgen WR-2500

La WR-2500 es una mquina de gran rendimiento especialmente verstil. Se

adapta a los reciclados con cemento y emulsin y a las estabilizaciones a gran

profundidad (ver Foto 2.2). No tiene regla de extendido, por lo que el material


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reciclado y/o estabilizado se suele extender y nivelar con ayuda de una

motoniveladora.

Trabaja en un ancho de 250 cm y puede llegar a profundidades de 50 cm. Es

una mquina de gran maniobrabilidad, ya que se mueve sobre grandes

neumticos motrices orientables.

Foto 1.2. 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 de

cemento o cal, mediante dos rampas independientes de 16 inyectores cada

una.

- Sistema electrnico de nivelacin longitudinal y de nivelacin

transversal.

Las configuraciones clsicas de trabajo con esta mquina son las

siguientes

(ver foto 1.3):- WM-1000 + WR-2500 + Compactador doble metlico + motoniveladora +

Compactador de neumticos.

- Cisterna de emulsin + WR-2500 + Compactador doble metlico +

motoniveladora + Compactador de neumticos.

- Cisterna de emulsin + WM-1000 + WR-2500 + Compactador doble

metlico + motoniveladora + Compactador de neumticos.


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Foto 1.3. Vista de un equipo mezclador WM 1000 delante de una WR-2500

WM-400 y WM-1000Son elementos auxiliares en el proceso de reciclado. Estas mquinas

son bsicamente mezcladores de agua-cemento o agua-cal (ver Foto 1.3)

La dosificacin de agua se realiza volumtricamente mediante una bomba de

desplazamiento positivo. El cemento se dosifica mediante pesada de alta

precisin.

La proporcin agua/cemento se fija y controla mediante un ordenador que

regula la cantidad de lechada de cemento (o de cal) a proporcionar en el

reciclado en funcin de los parmetros del mismo (velocidad, profundidad,

densidad, anchura, etc.)

Equipos de compactacin

Todos los compactadores deben ser autopropulsados, tener inversores del

sentido de la marcha de accin suave y estar dotados de dispositivos para

mantenerlos hmedos en caso necesario.

La composicin del equipo de compactacin se determinar en el tramo de

prueba, y deber estar compuesto como mnimo por un compactador vibratorio

de rodillo metlico y un compactador de neumticos.

El compactador vibratorio dispondr de un rodillo metlico con una carga

esttica sobre la generatriz no inferior a 300 N/cm y capaz de alcanzar una

masa de al menos 15 toneladas con amplitudes y frecuencias de vibracinadecuadas. El compactador de neumticos ser capaz de alcanzar una


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masa de al menos 35 toneladas y una carga por rueda de 5 toneladas, con una

presin de inflado que pueda alcanzar al menos 0,8 MPa.

La compactacin es una operacin siempre delicada, especialmente si el

espesor es grande. La humedad del material extendido no siempre coincide

con la ptima de compactacin: si fuera excesiva puede que haya que esperar

algn 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 (sobre todo en los reciclados con emulsin), la

superficie del material compactado va a quedar por encima de la rasante

original, del orden de un 10% del espesor reciclado.

El tren de compactacin habitual de una capa reciclada (ver foto 1.4) sueleestar formado por:

- Un rodillo vibrante pesado, el cual hace que el material extendido y

refinado termine por encajarse en el hueco abierto por el fresado.

- Y un rodillo de neumticos tambin pesado que, con baja presin de

inflado, compacta el fondo de la capa reciclada y, con alta presin,

ayuda a la eliminacin del agua y cierra la superficie.

Foto 1.4. Equipos de compactacin de una capa reciclada (Fuente: Revista Carreteras)


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2.2 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

2.2.1. Ejecucin de los trabajos

2.2.1.1. Preparacin de la superficie existenteInmediatamente antes de las operaciones de fresado, la superficie de

pavimento se deber encontrar limpia y, por lo tanto, el Constructor deber

adelantar las operaciones de barrido y/o soplado que se requieran para lograr

tal condicin.

2.2.1.2. Fresado del pavimento

El fresado se efectuar sobre el rea y espesor que apruebe el Consultor, atemperatura ambiente y sin adicin de solventes u otros productos

ablandadores que puedan afectar la granulometra de los agregados o las

propiedades del asfalto existente.

El material extrado como resultado del fresado, deber ser transportado y

acopiado en los lugares que indiquen los documentos del proyecto o que

establezca el Consultor y ser de propiedad del Instituto Nacional de Vas. Se

exceptan de esta disposicin los materiales provenientes de las capas de unaconstruccin nueva que deban ser fresadas por el Constructor como resultado

de deficiencias en los trabajos de pavimentacin que este ejecutando y cuyo

retiro sea ordenado por el Consultor, sin medida ni pago por parte del Instituto

Nacional de Vas. En tal caso, el material fresado ser de propiedad del

Constructor quien, adems, deber realizar a su costa el cargue, transporte,

descargue y disposicin en vertedero de dichos materiales.

Durante el manipuleo del material fresado, se deber evitar su contaminacin

con suelos u otros materiales extraos.

En proximidades de sardineles y en otros sitios inaccesibles al equipo de

fresado, el pavimento se deber remover empleando otros mtodos que den

lugar a una superficie apropiada.

El trabajo de fresado se podr realizar en varias capas, hasta alcanzar el

espesor del proyecto, debiendo quedar una superficie nivelada y sin fracturas.

En la eventualidad de que al trmino de una jornada de trabajo no se complete

el fresado en todo el ancho de la calzada, los bordes verticales, en sentido


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longitudinal, cuya altura supere cinco centmetros (5 cm), se debern suavizar

de manera que no impliquen peligro para el trnsito automotor. Igual

precaucin se tomara en los bordes transversales que queden al final de cada

jornada.

Cualquiera que sea el mtodo utilizado por el Constructor, los trabajos de

fresado no debern producir danos a objetos, estructuras y plantas que se

encuentren cerca de la zona de accin de sus equipos y, por lo tanto, deber

tomar las precauciones que corresponda, siendo de su responsabilidad todos

los danos y perjuicios que se ocasionen en dichos elementos durante el

desarrollo de los trabajos. Al efecto, el Consultor estar facultado para exigir la

modificacin o el incremento de todas las medidas de seguridad que se hayan

adoptado inicialmente.

2.2.1.3. Limitaciones en la ejecucin

Los trabajos de fresado se debern realizar en condiciones de luz solar. Sin

embargo, cuando se requiera terminar el proyecto en un tiempo especificado o

se deban evitar horas pico de transito pblico, el Consultor podr autorizar el

trabajo en horas de oscuridad, siempre y cuando el Constructor garantice el

suministro y operacin de un equipo de iluminacin artificial que resulte

satisfactorio para aquel. Si el Constructor no ofrece esta garanta, no se le

permitir el trabajo nocturno y deber poner a disposicin de la obra el equipo y

el personal adicionales para completar el trabajo en el tiempo especificado,

operando nicamente durante las horas de luz solar.


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3. USO DE FIBRAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO

USO DE FIBRAS EN EL CONCRETO EN PAVIMENTOS

A partir de 1960 se incorporaron las fibras metlicas -las de acero

principalmente- y las de vidrio para fabricar un concreto consolidado de

elementos discontinuos y distribuidos aleatoriamente. Sin embargo, no fue sino

en 1971 cuando en Estados Unidos se hicieron los primeros estudios e

investigaciones dirigidos al uso del concreto consolidado con fibras, las que

desde entonces han sido elementos indispensables en la construccin de pisos

industriales de alto desempeo, pavimentos, cubiertas para puentes, concretos

lanzados para la estabilizacin de taludes, revestimientos de tneles,

elementos estructurales prefabricados, bvedas y refractarios, entre otros

usos.

Pero an hay ms; nuevas investigaciones han abierto la posibilidad de utilizar

otros materiales como son las fibras de polipropileno, las microesferas de

poliestireno, la fibra de vidrio y los polmeros, los cuales pueden agregarse al

concreto en la planta dosificadora o bien en la revolvedora cuando sta haya

llegado a la obra, despus de que se obtiene el revenimiento.

FIBRAS DE ACERO

Acero que se utilizan para el refuerzo de concreto hidrulico, en elementos de

concreto, concreto lanzado (Shotcrete), y para sustituir el acero de refuerzo

convencional en pisos y pavimentos. Lo refuerzan proporcionndole una gran

resistencia al agrietamiento, fragmentacin, astillado y desgaste por abrasin,

as como una mayor resistencia a las fuerzas de tensin y de flexin.

Cuando se somete una viga de concreto a grandes esfuerzos, su deflexin

aumenta en proporcin con la carga, hasta el punto en que ocurre una ruptura.

Al reforzar un concreto con fibras de acero, stas actan como pequeas

barras de refuerzo, atravesando las grietas y soportando una carga entera an

ms grande que la que se necesita Las proporciones son variadas y estn de

acuerdo con el uso que vaya a darse al concreto, pueden ir en un rango de 15

a 70 kg. Por metro cubico de concreto.


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BENEFICIOS

Ahorra hasta un 10%, reduciendo el peralte de la losa sin perder su

resistencia, tomando en cuenta el diseo.

Hace del concreto un material ms dctil.

Incrementa la resistencia al impacto

Incrementa el esfuerzo a la tensin.

Incrementa la resistencia a la fatiga.

Incrementa los esfuerzos cortantes.

Controlar el agrietamiento resultante de esfuerzos internos y

estructurales del concreto.

Ofrece un refuerzo tridimensional a la masa de concreto.

Aumenta el tiempo de vida del concreto hasta 10 veces ms.

Mantiene las mismas propiedades en todo el concreto.

Utilizando fibras de acero no se tienen problemas de corrosin, debido a

que no existe continuidad en el acero.

Mayor durabilidad de las estructuras.

Prevenir los efectos de erosin reduciendo el especificado por cambios

volumtricos.

Obtener un elemento ms eficiente costo-beneficio que el refuerzo

estructural y el desgaste en estructuras hidrulicas.

Sustituir malla electro-soldada en el sistema Losa acero.

Tener elevada resistencia al despedazamiento e impacto del concreto.

Reemplazar el acero tradicional en su totalidad ofrece los siguientes

beneficios:

Se evita la contratacin de mano de obra especializada para habilitar

acero.

No tiene desperdicio.

Al no habilitar y colocar acero de refuerzo se incrementa el volumen

diario de produccin en un 35%.


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El concreto al mezclarse con la fibra de acero ofrece un refuerzo

homogneo en toda la masa, a diferencia de la malla electro-soldada o

la varilla que actan como material independiente.

En la prctica, resulta muy difcil garantizar que la malla o la varilla

quede colocada exactamente en el lugar donde fue especificada, con las

fibras de acero no se tiene este problema, ya que estas se distribuyen

uniformemente en toda la masa de concreto y en todas las direcciones.

Con la adicin de fibras de acero en losas de concreto, es posible la

disminucin en los peraltes, con el consiguiente ahorro en los

materiales, adems de obtener excelentes mejoras en las caractersticas

fsicas y mecnicas del concreto.

Fibras de polipropileno

La fibra de polipropileno es un aditivo de reforzamiento que se le aade al

concreto, mejorando as, la calidad de construcciones ya que de modo

permeable ayuda a que el agua no dae al concreto y sufra fisuras por la

humedad ya que reduce que se agriete y fracturen las grandes construcciones

Otro producto es la Micro fibra de polipropileno, con la cual se requiere una

menor cantidad en peso (600g), y se obtiene tres veces ms nmero de fibras

por metro cbico de concreto y, por lo tanto, un mayor refuerzo. Tiene forma de

multifilamentos (fibras individuales) que actan como un refuerzo tridimensional

en el concreto para disipar los esfuerzos dentro de su masa, reduciendo los

agrietamientos por contraccin plstica en estado fresco, y los agrietamientos

por temperatura en estado endurecido. Tambin reducen la segregacin de los

materiales y la filtracin de agua.


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Las fibras actan dentro de un elemento de concreto, transmitiendo todas las

fuerzas de carga y de flexin hacia todas direcciones, evitando que se generen

microgrietas por esfuerzos internos y cambio de temperatura. Pueden sustituir

a la malla electrosoldada en sistemas constructivos como losas de viguetas y

bovedillas, capas de compresin en sistemas de losas metlicas, pisos

industriales, pavimentos,. Es muy importante tomar en cuenta el nmero de

fibras por unidad de volumen de concreto.

Fibra de polipropileno en forma de multifilamentos, diseada para proteger el

concreto contra el ataque de microorganismos. Si el elemento de concreto

requiere adems una proteccin contra la formacin de hongos, microbios y

bacterias, como es el caso en hospitales, fbricas de alimentos, laboratorios,

tanques de agua potable, plantas de tratamiento de aguas residuales, granjas,

comedores y cocinas.

Ventajas de la f ibra de pol ip ropi leno en el con creto

Las ventajas de la fibra de polipropileno son:

- Eliminan totalmente las fisuras

- Protege la cabilla

- Permite un fraguado ms homogneo

- Muy econmica

- Aumente la resistencia a la flexin y compresin

- Elimina la necesidad de posterior curado

- Aumenta la calidad y durabilidad del concreto

- Aglutina mejor la mezcla

Propiedades de la fibra de pol ipro pi leno

Las propiedades de la fibra de polipropileno se pueden enumerar de la

siguiente manera:

- Absorcin de agua a 20 c: ninguna

- Conductividad tcnica y elctrica: baja

- Resistencia a las sales y cidos: alta

- Resistencia a las bases agente oxidantes y microorganismo: alta- Resistencia a la abrasin: buena


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FIBRA DE VIDRIO

La empresa Pilkington ofrece para la construccin una fibra de vidrio resistente

a los lcalis llamada Cem-FIL, que fue descubierta por el Building Research

Establishment (BRE) del Reino Unido y se comercializ bajo la licencia de la

National Reserch Development Corporation (NRDC).

La fibra Cem-FIL consiste en una especie de hebras entrelazadas o hilos

desmenuzados -con una longitud que oscila entre 12 y 50 mm- que se integran

a una mezcla de cemento y arena para fabricar un mortero. Los cementos

portland, blanco y de endurecimiento rpido son los ms utilizado; se lesincorpora arena para reducir el agrietamiento por secado y aditivos

fluidificantes, acelerantes, retardantes o inclusores de aire, los cuales pueden

utilizarse dentro de ciertos lmites sin afectar adversamente las propiedades del

producto final.

Las mezclas con fibra de vidrio ofrecen una alta resistencia al fuego, a la

corrosin y al ataque biolgico de microorganismos, sin importar las

condiciones ambientales a las que se someta el concreto.

Estas son algunas de las ventajas en las propiedades del concreto con la

dosificacin de la fibra de vidrio:

Las fibras de vidrio distribuyen a toda la masa del hormign fuertes

solicitaciones locales.

La presencia fsica de las fibras de vidrio inhibe el movimiento de la

humedad en el concreto, durante y despus de su colocacin,


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obteniendo un concreto ms homogneo y en consecuencia, con una

mayor resistencia media global.

Las fibras de vidrio mejoran la resistencia a los daos, particularmente

durante la manipulacin de componentes jvenes.

Mejora la resistencia a la traccin / flexin, consiguiendo eliminar los

refuerzos de acero en algunos elementos no estructurales.

Las fibras de vidrio disminuyen el agrietamiento del hormign por

contracciones plsticas.

Aditivo de poliestireno

Para la fabricacin de concreto ligero, se utilizan las esferas de poliestireno

expandido llamadas Styrencret, las cuales estn recubiertas con un aditivo

especial que mejora su adherencia con el concreto. Estas esferas se


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distribuyen homogneamente, obtenindose un concreto ligero con

propiedades termo acsticas.

Es impermeable y no es atacado por animales y microorganismos. Una vez

endurecido el elemento, se puede clavar y taladrar con herramientas

tradicionales, ya que no transmite vibracin alguna.

4. RECICLADO EN PAVIMENTOS DE CONCRETO

Reciclaje del concreto en pavimentos

El reciclado o recuperacin es una tcnica cuyo objetivo fundamental es

transformar un pavimento degradado en una estructura homognea y adaptada

al trfico que debe soportar.

La Utilizacin de los residuos de antiguos pavimentos o estructuras de

concreto, triturarlas en tamaos especficos y luego utilizarlos en la

construccin de pavimentos nuevos.

Ventajas y limitaciones de las tcnicas de reciclado

Se analizan a continuacin algunas ventajas e inconvenientes de la tcnica del

reciclado frente a la convencional del refuerzo en rehabilitaciones de

pavimentos.

Las ventajas del material reciclado son muchas para empezar al reciclar el

material ayudamos a que no se genere contaminacin y basura en el medio

ambiente, son un 50 % ms barato que uno normal e incluso de mejor calidad,

pues tiene componentes de cemento que al triturarse se reactiva, y la

construccin con este tipo de productos es de ms calidad.

En el reciclamiento se puede dar un crculo virtuoso, pues cuando se decide

tirar alguna construccin se puede encargar a los fleteros que lleven el

desecho a la planta y a cambio pueden comprar un producto reciclado para

volver a edificar.

El reciclado in situ de un pavimento, tanto con emulsin como con cemento,presenta en general las siguientes ventajas:


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Proceso de reciclado:

1.-Recepcion de escombro.

L

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