RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFALTICOS EN FRIO EN EL LUGAR

En los ltimos 5 aos el precio del petrleo prcticamente se ha duplicado y actualmente se cotiza por sobre los US$ 90 el barril. Por otro lado hay una imperiosa necesidad de reducir las emisiones de dixido de carbono con la finalidad de disminuir los efectos del calentamiento global.

Los gobiernos de Amrica Latina requieren de grandes inversiones en infraestructura vial para comunicar mejor a ciudades distantes con la finalidad de aumentar el comercio y turismo e integrar ms ciudades al sector econmico.

El reciclado de carreteras asfaltadas en fro permite mejorar los niveles de servicio de las carreteras en forma econmica y ecolgica. La reduccin de costos es prcticamente de un 50%.

Recicladora Roadtec en Brasil

El reciclado en fro en el lugar puede ser considerada como una tcnica de mantenimiento rutinario o puede combinarse con tcnicas de rehabilitacin, en la cual no se agrega calor.

Las grandes ventajas del reciclado de pavimentos asflticos en fro en el lugar son las siguientes:

Permite reciclar el 100% del pavimento daado.

Avance de hasta 3 kms por da. Capacidad de produccin de 500 ton/hr.

Gran calidad de reciclado por clasificar el material y mezclarlo en caja de paletas de ejes gemelos de 2,4 mts de largo.

Costo de 50% sobre reparaciones convencionales. Ver cuadro

Larga Vida til de 6 a 8 aos sobre micro carpetas en fro y 7 a 15 aos sobre carpetas de asfalto en caliente ( ARRA).

El reciclado obtenido con este procedimiento llega a tener hasta un 80% de capacidad estructural que un pavimento nuevo.

Costo US$ /m2 Sobrecapa en caliente de 2

Fresado 1.5 Sobrecapa en caliente de1,5

Reciclado 4 Tratamiento superficial

Reciclado 4 Sobrecapa en caliente de 1,5

Fresado 0 1,81 2,41 2,41

Capa 11.45 9.39 2,77 9.99

Total US$/mt2 11.45 11.20 5.18 12.40

Duracin aos 5 8 7 (6 a 8 )

11 (7 a 15)

Costo por ao US$/Ao

2,29 1,40 0,74 1.12

+129% 100% -47% -20%

A continuacin se detalla los pasos a seguir para realizar un reciclado en fro en el lugar:

Evaluacin

En primer lugar se debe evaluar el estado del pavimento y ver que secciones tienen fallas funcionales y cuales estructurales. En muchos casos se puede usar una combinacin de procesos de reciclados para corregir la base (rehabilitacin) y reciclar la capa de rodadura por separado (mantenimiento rutinario), lo cual es lo ms econmico.

En este caso se recomienda primero fresar la carpeta de asfalto y ponerla a un lado de la va con la finalidad de reciclar la seccin que presenta la base daada. Posteriormente se vuelve a colocar el RAP ( Reclaimed Asphalt Pavement)sobre la base reciclada, para pasar luego el tren de reciclado y proceder con el reciclado del RAP anteriomente fresado.

La mayora de fallas pueden ser tratadas con el reciclado en fro en el lugar, como:

Desprendimiento de material del pavimento, producido por segregacin y falta de compactacin, lo cual no permite obtener una buena cohesin.

Baches, producidos por segregacin trmica y fsica. Prdida de resistencia por exceso de vacios o segregacin de agregados. Superficie irregular al momento de construir.

Exudacin, producida por exceso de ligante en la mezcla o bajo contenido de vacos. Ahuellamiento, producido por inadecuada compactacin debido a no obtener una

densidad uniforme durante la construccin. Fatiga, se debe a una reduccin de las propiedades del pavimento, producido

principalmente por oxidacin y solicitaciones de trnsito. Reflexin, producida por fallas e irregularidades en capas inferiores.

El rendimiento del pavimento reciclado depender de la profundidad de tratamiento y espesor de la capa de rodadura que luego se coloque.

Es importante tomar en cuenta lo siguiente al evaluar una va antes de reciclar:

Ao de construccin de la va y reparaciones realizadas. Investigacin para conocer el comportamiento del pavimento. Espesor de la estructura de pavimento existente y capas de pavimento asfltico. Un

ancho mnimo de 2 (50 mm) de pavimento asfltico es generalmente requerido para reciclado en el lugar. Sin embargo profundidades de 3 a 4 (75 a 100 mm) es preferido. Si se va a reciclar toda la capa de pavimento asfltico hay que tener cuidado que no sean incorporados material granular de la base.

En caso se utilice material granular adicional este no debe exceder el 25% del valor del RAP en peso, ya que podra producir segregacin y aumentar los costos.

Tipo de ligante utilizado y mezclas empleadas y sus propiedades actualizadas. Presencia de mallas sintticas.

Se recomienda reciclar al menos el 70% de la profundidad del pavimento asfaltico daado para evitar reflexiones, que no es otra cosa que el paso de las fallas de una superficie a la capa superior.

Capacidad Estructural

Se debe establecer la capacidad estructural para el trfico estimado durante la vida til del pavimento. Tambin se debe indagar si la actual capacidad estructural podr soportar el tren de reciclado.

En primer lugar se debe evaluar la capacidad estructural vigente para determinar si es la adecuada para el trfico vigente y estimado.

Para diseo de pavimento se puede considerar una capacidad estructural de la capa reciclada de 0,20 a 0,44, con un promedio de 0,30. Cabe mencionar que la capacidad estructural de un pavimento asfltico se estima en 0,44 y una base granular 0,14.

Se puede colocar una carpeta de rodadura en fro si es que la capacidad estructural del pavimento aun es adecuada para el trfico existente o se puede colocar una carpeta de rodadura en caliente para aumentar la capacidad estructural. Se recomienda que quede 2 (50 mm) debajo de la capa a reciclar y 6 (150 mm) de base granular, para poder soportar el tren de reciclado.

Las expectativas de vida de un reciclado son las siguientes:

Tratamiento de reciclado en frio en el lugar con tratamiento superficial de 6 a 8 aos. Tratamiento de reciclado en fro en el lugar con carpeta de asfalto en caliente de 7 a

15 aos.

Para hallar la capacidad estructural se puede usar mtodos como el DCP (Dynamic Cone Penetrometer o el FWD ( Falling weight Deflectometer). Con el DCP se debe de perforar muestras para conocer las capas que conformar la estructura del pavimento.

El FWD permite calcular la capacidad estructural incluyendo la base, sub base calculando el modulo resiliente del suelo de fundacin.

Luego de la evaluacin del tipo de fallas y una evaluacin de la capacidad estructural, se debe dividir la va a reciclar en secciones con caractersticas similares.

Se debe hacer muestreos cada km por lnea de direccin. En caso de usar el diseo Marshall se debe utilizar muestras de 50 kgs.

En cada muestra de debe determinar lo siguiente :

Contenido de humedad Contenido de ligante Granulometra de agregados triturados del RAP Caractersticas del agregado Vacios

Compactacin de campo Propiedades del ligante recuperado.

Esta informacin es importante para seleccionar el tipo de aditivo a utilizarse y determinar si es requerido agregar material granular para mejorar el RAP.

Geometra

La recicladora mvil de un tren de reciclado es halada por una potente fresadora. Estas fresadoras pueden cortar un carril completo de 3,7 mts o ms. Estas mquinas tambin pueden reciclar los pavimentos que forman las vas auxiliares que normalmente tiene un ancho de 1,2 mts. La va auxiliar se puede cortar con una fresadora con un ancho de 1,2 mts y colocar el material delante de la fresadora grande, siempre y cuando el espesor no sea mayor a 3.

Cuando se reciclan varios carriles adyacentes, se recomienda traslapar 4 a 6 pulg (100 a 150 mm) .

Granulometria

Tpicas granulometras para reciclado en fro.

Tamao

A B C D

Porcentaje de Paso 1,5 (40,0 mm) 100

1,0 (25,0 mm) 90 100 100

(20,00 mm) 90 100 100

(12,5 mm) 60 80 90 100 100

3/8 (9,5 mm) 60 80 90 100

No. 4 (4,75 mm) 25 60 35 65 45 75 60 80

No. 8 (2,16 mm) 15 45 20 50 25 55 35 65

No. 50 (0,30 mm) 3 20 3 21 6 25 6 25

No. 200 (0,075 mm) 1 - 7 2 - 8 2 - 9 2 10

Diseo de Mezcla

PROCEDIMIENTO DESCRIPCIN Obtencin de muestras de RAP del campo Para obras de ms de 6 km. Se recomienda

tomar una muestra por cada km. Con un mnimo de 6 muestras por proyecto. Se recomienda que quede entre 1 a 2 de HMA o 6 de base para soportar el tren de reciclado. Muestras por perforacin de 6 de dimetro.

Determinacin de las Propiedades del RAP Granulometra: ASSHTO T 27 o ASTM C 136 , Ver cuadro Contenido de asfalto: ASTM D 6307 o AASHTO T164 Envejecimiento del Asfalto: ASTM D5404 o AASHTO T 170

Seleccin de la cantidad y graduacin de agregado virgen

Se agrega cuando hay mucha presencia de asfalto o para aumentar la capacidad estructural. El Instituto de Asfalto recomienda una cantidad mnima de arena de 35%, Un mnimo de abrasin de Los ngeles a 500 rev. De 40 y un mnimo de caras fracturadas de 65%.

Estimacin del Aditivo Nuevo aditivo es necesario para facilitar compactacin, mejorar la cohesin de la mezcla y reducir el envejecimiento del asfalto. Los aditivos que se usan son emulsiones. LA cantidad varia de 0,5 a 3% del peso del RAP.

Determinacin del porcentaje de humedad Para la mayora de los aditivos la humedad es requerida para un adecuado recubrimiento. Usualmente el agua se agrega en el tambor de corte de la fresadora.

Mezclas en laboratorio Por lo menos se deben de hacer tres ensayos Marshal lpor cada contenido de aditivo

Prueba de Resistencia Prueba de densidad AASHTO T 166 o ASTM D 2726. Prueba de Estabilidad y Flujo: AASHTO T 245 o ASTM D 1559

Ajustes en Campo Se debe realizar un control durante la obra y ajustar los porcentajes de agua en 1 a 2% y de emulsin asfltica en 0,5%.

Construccin Modernos equipos de reciclado permiten avanzar 3 kms en un da. Los costos de este mtodo son de un 50% menos que cualquier mtodo convencional. Se debe contar con una potente fresadora con un ancho de corte de 3,7 mts. La fresadora trabaja con descarga posterior, ya que el transportador es el que va a alimentar la recicladora mvil. Segn consideracin del contratista, las fresadoras pueden trabajar con corte hacia arriba o corte hacia abajo, en esta ltima aplicacin se obtiene ms finos. La fresadora debe de contar con la potencia necesaria para empujar un camin cisterna con agua y otro con emulsiones.

La recicladora consiste en un estructura sobre ruedas que cuenta con una criba donde va a caer el RAP obtenido por la fresadora. El tamao de la malla se puede escoger segn el diseo, normalmente se limita a 1,25. Esta zaranda no solamente permite controlar el tamao del RAP, tambin permite que la fresadora pueda cortar a una mayor velocidad ( 10 metros por minuto), cuando no se usa criba, se debe reducir la velocidad de corte por lo menos a la mitad para controlar el tamao del RAP. Luego el material que no pasa a travs de la malla cae por gravedad a una trituradora de impacto, el material triturado regresa por unas correas transportadoras sobre la criba.

Todo el material clasificado pasa a una banda de pesado con una exactitud de +/- 1%, para pasar luego a ser mezclada con el aditivo (emulsiones) en una caja de paletas de de ejes gemelos de 2,4 mts de largo, que permita producir una mezcla uniforme. La recicladora contiene un tanque para las emulsiones. La cantidad de emulsiones est controlada por peso en forma automtica.

El material reciclado es llevado por el transportador a una pavimentadora convencional , la cual extender la mezcla produciendo una superficie muy regular.

Es de suma importancia realizar controles peridicos para verificar la humedad y si hay que ajustar la cantidad de emulsin, normalmente los incrementos de hacen de 0,2%. La compactacin es alcanzada por un compactador neumtico de 25 ton y tambor doble de 12 ton. El porcentaje de vacios es de 9 a 14%. La compactacin empieza cuando la mistura rompe. Puede tomar de 30 min. a 2 horas. Cuando cambia de color de marrn a negro es que la emulsin se rompe. La mezcla reciclada, colocada y compactada debe estar adecuadamente curada para que se pueda colocar la capa de rodadura. Normalmente se debe espera de 10 a 2 semanas, aunque se puede alcanzar en menor tiempo. Se recomienda no tener trfico durante el curado, aunque esto es difcil de lograrlo. Una ligera capa de fog seal se recomienda poner para poder abrir el trfico. Para bajo trfico se puede poner como capa de rodadura tratamiento superficial y para alto trnsito una capa de asfalto en caliente de 1 a 1.5.

Reciclado en Fro en el lugar-Gua de especificaciones:

Descripcin: El trabajo consiste en fresar y pulverizar el pavimento asfaltico existente a una profundidad especificada y un tamao mximo. Mezclado con agentes recicladores, agua y aditivos con el material reciclado. Colocarlo y compactar la mezcla.

1. Materiales: Los agentes recicladores deben incluir emulsiones de asfalto o emulsiones de asfalto rejuvenecedores. Los materiales deben de cumplir los requerimientos apropiados en las especificaciones: Cemento PortlandEspecificaciones deben ser provistas por agencia Emulsiones Asflticas Especificaciones deben ser provistas por agencia Agua..Especificaciones deben ser provistas por agencia CalEspecificaciones deben ser provistas por agencia Ceniza..ASTM C618 y D 5239 Rejuvenecedores de emulsiones. Especificaciones deben ser provistas por agencia A. Composicin de Mezclas: La mezcla de reciclado en frio debe ser compuesta de

material reciclado (RAP), agentes recicladores y aditivos segn sea especificado. La composicin de la mezcla debe ser establecida por el contratista y aprobada por la agencia: 1. El tamao de la malla requerida , donde pasa el 100% de RAP__________

(1,25 pulg(31,5 mm) es recomendado). 2. El porcentaje inicial de agente reciclante es_______, agua y_______aditivos a

ser adicionado al RAP

La mezcla de reciclado en fro debe ser muestreada para pruebas para aprobacin de trabajo durante la operacin de extensin.

B. Material RAP: Para Reciclado en Fro, el RAP debe ser aprobado por muestras tomadas del transportador de la fresadora, si no hay zaranda y trituradora y del transportador de descarga de la recicladora en caso de contar con zaranda y trituradora.

C. Agentes de Reciclado: Estos materiales deben ser aprobados bajo especificaciones provistas por la agencia.

D. Aditivos: Las fuentes de aditivos deben ser aprobadas por la Agencia.

2. Requerimientos de Construccin: A. Limitaciones de Clima: Las operaciones de reciclado en fro deben ser realizadas

con emulsiones asflticas a temperatura ambiente a la sombra no menor de 10C y si no est nublado. Cuando se use cemento o ceniza, la temperatura ambiente debe ser no menor de 4C. Las operaciones de reciclado no deben ser realizadas cuando llueve, temperaturas de noche o se estima que va a nevar.

B. Equipos de Fresado Los equipos de fresado deben de cumplir especificaciones provistas por la agencia.

C. Equipos de Reciclado: Deben de contar con zaranda clasificadora, Trituradora, Sistema de Pesado automatizado y Caja de Paletas con dos ejes gemelos.

D. Pavimentadora: Pavimentadora auto-propulsada deben cumplir especificaciones de la Agencia.

E. Rodillos: Los rodillos deben cumplir con especificaciones provistas por la agencia. Se debe contar al menos con un rodillo neumtico de 25 ton y uno de 12 ton tndem deben ser provistos.

F. Temperatura del Agente reciclador: El agente reciclador debe ser usado dentro de la temperatura especificada para la mezcla del material que esta usado. Si es requerido, el agente reciclador debe ser calentado dentro del rango de temperatura deseado sin sobrecalentamiento.

G. Contenido de humedad del RAP: Al RAP de la mezcla en fro debe de tener agua antes de mezclar el agente reciclador, segn las especificaciones de la Agencia para proveer una adecuada dispersin/cubierta y compactacin.

H. Operacin de Mezclado: El RAP, el agente reciclador y aditivos debe ser mezclados uniformemente en las cantidades requeridas por las especificaciones de la agencia en una caja de paletas de doble eje gemelo. La operacin de mezcla debe ser realizada minuciosamente con el agente reciclador y aditivos si son usados.

I. Colocacin y Acabado: Las pavimentadoras de asfalto deben ser usada para colocar la mezcla reciclada estableciendo gradiente y pendiente. Las operaciones de pavimentacin deben ser conducidas para proteger las secciones de pavimento existentes. El control del trfico y las operaciones de pavimentacin deben ser completadas acorde con el plan de control planificado y aprobado por la agencia. Si es requerida la aplicacin de arena para prevenir el levantamiento de la mezcla reciclada por el trfico, esta debe ser aplicada por una esparcidora mecnica a un ratio de ____a_______ ( de 2,7 a 5,4 kilogramos por metro cuadrado es recomendado).

J. Compactacin: Luego que la mezcla de reciclado ha sido esparcida y corregida de cualquier irregularidad de la superficie, la carpeta debe ser uniformemente compactada sin desplazamiento y grietas. El nmero, peso y tipo de rodillos debe ser suficiente para obtener la compactacin de la mezcla reciclada requerida. La secuencia de las operaciones de compactacin debe cumplir con el grado de compactacin especificado. La junta longitudinal debe ser compactada primero seguida por el procedimiento

regular de compactacin. Los pases iniciales para toda compactacin regular debe empezar de lado ms bajo y progresar hacia el lado de alto, traslapando todas los pases longitudinales paralelos al centro del pavimento. Cuando se usa emulsin de asfalto, la compactacin inicial no deber empezar hasta que el asfalto haya empezado a romper (cuando se torna marrn a negra). El tiempo de inicio del compactado bebe ser autorizado por el Ingeniero de obra. Cuando se usa cemento Portland o Ceniza, el inicio de la compactacin debe realizarse inmediatamente luego de esparcida la mezcla reciclada y completada tanto pronto sea posible. Los rodillos deben ser operados a velocidades apropiadas segn el tipo de rodillo y necesarias para obtener el grado de compactacin requerida y prevenir defectos en el pavimento. Los rodillos vibratorios deben ser operados a velocidades, frecuencia y amplitud necesarios para obtener el grado de compactacin requerido y prevenir fallas en el pavimento. Para prevenir levantamiento de material en la mezcla, los rodillos y neumticos deben de ser mojados por agua o una mezcla de agua en cantidades pequeas de detergente u otro material aprobado por la agencia. Cualquier pavimento empujado o con un desplazamiento inaceptable debe ser corregido. La causa del desplazamiento debe ser determinado e inmediatamente se debe tomar una accin correctiva antes de continuar compactando. Se debe de tener cuidado para compactar los bordes de la mezcla reciclada para mantener el nivel. Una densidad mnima de __porciento (recomendada 88%) de la mxima densidad terica. AASHTO T209. Cuando se hace el mtodo de control de franja es especificada, la franja de prueba debe ser construida con material mezclado producido por el equipo de reciclado y dentro de la seccin de pavimentacin. El contratista debe de seleccionar los patrones de compactacin con el Ingeniero de Obra ( asistido por las pruebas de densidad obtenidas por un densitmetro nuclear u otro procedimiento) que seleccionara la cubierta que provee el mnimo porcentaje de densidad ( 97% es la mnima recomendada). Siempre que haya un cambio en el mtodo de compactacin de la mezcla reciclada o equipo, resultados inaceptables pueden ocurrir, y un nuevo control en la franja de prueba debe ser construido, probado y analizado. El Ingeniero de obra deber seleccionar el mtodo de compactacin.

K. Juntas:Los pases adyacente deben traslapar la junta longitudinal en un mnimo de 4 (100mm).

L. Rugosidad del Pavimento: La superficie debe ser probada con una barra recta de 3 mts y las secciones seleccionadas por el ingeniero de obra. La variacin de la

superficie entre dos contactos de la barra, en forma longitudinal o transversal de la barra, no debe exceder los ________ (3/16 o 5 mm recomendado). Irregularidades que excedan la tolerancia especificada deben ser corregidas a costa del contratista por una fresadora y nivelar con asfalto frio o caliente segn el Ingeniero de Obra.

3. Mtodo de Medicin: Reciclado en Frio en el lugar El agua no debe ser medida para pago. El agente de reciclado debe ser medido en galones o ton. El cemento La cal

4. Mtodo de Pago: El pago por cantidades aceptadas se har segn lo siguiente: Reciclado en el Lugar Por metro cuadrado Construccin