Presentaci.n Ejecutiva Comercial Oct09 -...
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KALTEX FIBERS ®
Tecnología de Pavimentos asfálticos reforzados con fibras acrílicas (DURAKAL ®)
Durakal son Fibras Sintéticas producidas de Polímeros Acrílicos Modificados.
Índice• Laboratorios, Dependencias que Intervinieron en la
investigación.............................................................................................1• Ficha Técnica del Durakal........................................................................2• Estudio en Universidad Iberoamericana (Marshall y
Superpave).................................................................................................7• Proyecto en Laboratorio de PACCSA E INSTITUTO MEXICANO
DEL TRANSPORTE....................................................................................8• Equipo Dosificador Gravimétrico Computarizado.................................15• Tramos de Prueba solicitados por SCT..................................................17• Estatus del Durakal ante SCT...................................................................23• Proyectos Realizados y en Curso............................................................24• Estudios Costo-Beneficio en el Modelo HDM-4 del
Banco Mundial...........................................................................................28• Conclusiones.............................................................................................33
La Investigación y Desarrollo Tecnológico de los Pavimentos reforzados con Durakal, se realizo en:
Laboratorios : Universidad Ibero Americana PACCSA SemMaterials México LIAC Consultores S.C. Instituto Mexicano del Transporte
Dependencias y Empresas:SCT (DGST, DGCC, etc.)CAPUFE CONACYT FOA Consultores S.C. Global Roads Management Consulting S.C. Hi-Tech Asphalt Solutions
1
ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO DURAKAL(FIBRAS DE POLIMEROS ACRILICOS MODIFICADOS)
CARACTERÍSTICA UNIDADES ESPECIFICACION
DOSIFICACIÓN % 0.3 Máx.TENACIDAD gr./den 3.5 Mín.ELONGACION % 40.0 HUMEDAD % 2.0 Máx.LONGITUD DE CORTE mm. 6.0 NUMERO DE FIBRAS / GRAMO 750,000TEMPERATURA MÁXIMA DE USO ° C 220
CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DEL DURAKAL, Es resistente al ataque de:• Ácidos y álcalis diluidos.• Micro organismos (Hongos, Bacterias, etc.) • Rayos Ultra violeta. (Es el de mayor resistencia de las fibras Químicas)• Humedad (Hidrofóbico)• Altas Temperaturas de operación, no se funde.
FORMA DE PRESENTACIÓN: Fibras sueltas cortadas, dentro de Súper sacos de Rafia de polipropileno laminado, con peso de 200 Kg. (Mantener a cubierto para evitar que se moje la fibra)
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Las fibras y los materiales pétreos son recubiertos con el asfalto, el cual actúa como elemento de liga entre ellos, formando una “Red
Tridimensional de refuerzo”.
FunciFuncióón de las Fibras acrn de las Fibras acríílicas (Durakal) con el asfalto:licas (Durakal) con el asfalto:
Adhesión entre agregados pétreos y el asfalto
Distancia
η0 =Viscosidad del asfalto puro
Viscosidad η
η0
Partícula mineral
a
Capa de asfalto estructurada
Estructura de la capa de asfalto sobre los pétreos
Adhesión entre fibras y asfaltoAdhesión entre fibras y asfalto
Estructura del recubrimiento del asfalto sobre las fibras
Fibra
Distancia a la superficie de la fibra
Viscosidad asfalto
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Cómo actúa la Red Tridimensional de Refuerzo de DURAKAL en la carpeta
asfáltica:Distribuye los esfuerzos de la carga vehicular a
través de la red, mejorando su desempeño.
Durakal
Mezcla asfálticaMezcla asfáltica
Durakal
Fotos microscopio electrónico de la UNAM
4
La red Tridimensional Potencializa las propiedades de la carpeta asfáltica mejorando su desempeño:
• La red tridimensional está formada por 750 millones de fibras/Kg, con una Tenacidad individual de 3.5 gramos/denierque logra: – Aumento de Estabilidad en un 40 %, en pruebas Marshall y
Superpave. – Reducción de Formación de Roderas en un 45 %, en
pruebas APA (Analizador de Pavimentos Asfálticos).
• Aumento de Flexibilidad en los pavimentos:– Por los Incrementos del 0.2 al 0.3 %CA.– Por la Elongación de 40 % de la fibra en la red tridimensional
que les permite deformaciones no permanentes, recuperándose al cesar los esfuerzos.
DURAKAL es Tecnológicamente Superior
5
Pavimentos Asfálticos utilizados en el estudio:
6
Stone MasticAsphalt SMA
Convencional Hot Mix Asphalt HMA
• Cambios en las Propiedades Reologicas del asfalto:
- Reducción del índice de penetración en el asfalto, hasta en un 45 %- Incrementos en el Grado de desempeño PG de hasta 4 niveles
• Reducción en Costos de Mantenimiento hasta del 45 %
Prueba confibra larga en Mezcla Densa
Ensayos en laboratorio de la U. Iberoamericana en Mezcla Densa y SMA usando DURAKAL con AC-20
(Estabilidades Marshall)
7
1,781.6 1,9392,073 2,107.5
Sin Durakal Con 0.15% Con 0.20% Con 0.25%
Pruebas con fibra corta en Mezcla Densa
+9% +16% +18%
Con 0.3%
+20%2,145.4
Sin Durakal Con 0.15% Con 0.20% Con 0. 25%
1,781.6
1,918.7 2,124.8 1,925.3+11% +8% +19%
1,983.0+8%
Con 0. 3%
Prueba con fibra corta en Mezcla SMA
800 863.3
Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%
614.5675.2 724.8
+10% +18% +30% +40%
Con 0.50%
Ensayos de Estabilidad Máx. en laboratorio de U. Iberoamericana en Mezclas SMA y AC-20 con Fibras Acrílicas “Durakal” VS fibras de celulosa “Viatop”
8
ANDESITA DURAKAL VIATOP
863.6 914.1
Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%
704.1 772.0 688.316%
-3%23%
-4%
Con 0.50%
9%
819.7
1%709.3 677.430%
CALIZA DURAKAL VIATOP
693.7771.4
824.1906.0
Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%
11% 19%31%
Con 0.5%
48%
1028.7
686.1 681.0 621.0-1% -2% -11%
Ensayos de Tensión Indirecta Máxima en laboratorio de U. Iberoamericana en Mezcla SMA y AC-20 con Fibras
Acrílicas “Durakal” VS fibras de celulosa “Viatop”
9
ANDESITA DURAKAL VIATOP
CALIZA DURAKAL VIATOP
627.0751.2 800.4
880.0
Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%
20% 28% 40%
Con 0.5%
32%
828.0
629.7 639.8 622.71% 2%-1%
958.4876.0
Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%
744.3839.1
735.223%
-1%
29%
-2%
Con 0.50%
13%
911.5
0%740.6 735.118%
CONCRETO ASFÁLTICO TIPO SMA CON DURAKAL EN RTI
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0
DESPLAZAMIENTO [ mm]
Pruebas en Universidad IberoAmericana
Prueba Marshall conBanco TRIBASA
Estabilidades Promedio (kg-ƒ)
1,258.5 1,3591,458
1,319.5
Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%
+8% +16% +5%
Prueba Marshall conBanco San Juan
Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%
1,221.31,382.7 1,523 1,595
+13% +25% +31%
Prueba Marshall conBanco Derrumbadas
Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%
1,041.71,294 1,286
1,155+24% +23% +11%
Ensayos de Estabilidad Marshall en Laboratorio de PACCSA utilizando agregados de diferentes calidades
con DURAKAL en Mezcla Densa y AC-20.
11
2,1102,395
2,5902,791
Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%
Prueba Superpave a 87 Giros Banco TRIBASA
+13.5% +22.8% +32.3%
Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%
2,313.5
2,738 2,8653,046
+18.4% +23.9% +31.7%
Prueba Superpave a 200 Giros Banco TRIBASA
Ensayos de Tensión Indirecta en Sistema Superpave y Compactador giratorio en Mezcla Densa y AC-20
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Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%Mas asfalto
Prueba de Susceptibilidad a la Deformación Permanente, Banco TRIBASAIMT
1.67 mm1.56 mm
1.08 mm
1.29 mm
-7%
-35%-28%
Ensayos de APA en el Instituto Mexicano del Transporte IMT en Mezclas Densa, AC-20:
13
Curva de Penetración de asfalto con DURAKAL (UIA)
0
5
10
58 64 70 76 82 88 94 100 106 112Temperatura (ºC)
G*/
sen
(d)
Asfalto con Fibra
Asfalto con SBS
AC-20
Especificación
Modificaciones Reologicas del asfalto por DURAKAL
Reología del Asfalto, Incrementa el grado PG por la adición del DURAKAL (IMT)
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EQUIPO DOSIFICADOR DE FIBRA• El Durakal se adiciona en forma continua a la
Mezcla Asfáltica dentro del tambor mezclador.• Requiere una pequeña modificación, consistente en
una tubería paralela a la línea de descarga de asfalto. • Es un Equipo dosificador de fibras automatizado
con control gravimétrico continuo que:- Pesa la cantidad de fibra exacta a adicionar a la
mezcla asfáltica.- La Insufla al Tambor Mezclador por medio de un
sistema neumático integrado en el lugar preciso.- Obtiene una dosificación homogénea y constante.
LINEA DE ASFALTO
LINEA DE ENTRADA FIBRAS
15MANGUERA DE ADICION DE FIBRAS
DOSIFICADOR DE FIBRAS
ENTRADA DE FIBRA
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KALTEX FIBERS®
Tramo de prueba en Autopista Puebla - México reforzada con Fibras Acrílicas “Durakal”
Base Negra: Asfalto AC-20• Ancho 4.6 Mts.• Mezcla Densa de 10 cm de espesor
Carpeta asfáltica: Asfalto Modificado con polímeros
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Susceptibilidad a la deformación permanente (APA) en IMT
02468
1
Promedios
Val
or A
PA
Sin DurakalCon Durakal
Planta asfalto Dosificador de fibras
Compactación de Carpeta asfáltica Extracción de núcleos
18
Tramos de prueba en el Libramiento Noroeste de Toluca reforzados con Fibras Acrílicas “Durakal”
Mezcla Densa y Asfalto AC-20:• Ancho de la corona 12 m.• Espesor de 12 cm. en dos capas
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KALTEX FIBERS®
• NO se MODIFICO EL DISEÑO BÁSICO de la mezcla asfáltica• NO se CONSUMIÓ MAS ASFALTO adicional
– Los contenidos de asfalto con y sin Durakal, mostraron diferencias mínimas de 6.45 % y 6.75 % respectivamente.
• La OPERACIÓN DE LA PLANTA de asfalto, Proceso de PRODUCCIÓN, Proceso de TENDIDO y de COMPACTADO de la mezcla se realizaron en FORMA TRADICIONAL
% de MejoraPruebas de Laboratorio (LIAC):
– Diseño Mezcla asfáltica– Estabilidad 84
Pruebas en Planta de Asfalto:– Estabilidad Prom. 33– Máx. / Min. 59 / 24– Flujo mm % decrem. 0.1 – Vacíos % decremento 0.3
% de MejoraPruebas de Laboratorio de Núcleos Extraídos:
– Estabilidad Marshall (IMT) 91– Estabilidad Marshall (LIAC) 120– Esfuerzo (Tens. Indirecta.) 78– Valor de TSR 16– Roderas APA (IMT) 49
Planta de asfalto Planta asfalto y dosificador de fibras
Tendido de Carpeta asfáltica Extracción de Núcleos
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KALTEX FIBERS®
Tramo de rehabilitación de Autopista Tepic-San Blas, reforzada con Fibras Acrílicas “Durakal”
Mezcla asfáltica Tipo SMA, reforzada con Fibra Acrílica y Asfalto AC-20• Ancho de corona de 21 m.• Microcarpeta de 3 cm. de espesor.
Resultado Especificación
• Prueba de Drenado de asfalto, (%) 0.015 0.3 Máx.• Estabilidad Marshall, (Kg.) 1050 700 Min.• Flujo, (mm) 2.16• Gravedad específica (Gmb), (Kg.) 2430• Tensión Indirecta TSR, (%) 100 80 Min.• Prueba de Hamburgo (Roderas), (mm) 4.9 10 Máx.
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Sistema de adición de Cal
Tendido de la Mezcla Compactación de la mezcla
Dosificador de Fibras Acrílicas
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Se tiene la Aceptación de la DGST para la SUSTITUCIÓN de la fibra de Celulosa por la FIBRA ACRÍLICA DURAKAL en Mezclas SMA.
• El DURAKAL estará Autorizado en la Norma “Calidad de Mezclas Asfálticas para Carreteras”N-CMT-4-05-003-08
• El DURAKAL cumplirásatisfactoriamente con la Norma “Calidad de Mezclas Asfálticas Reforzadas” N-CMT-4-05-005-09
Estatus del DURAKAL ante la SCT
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KALTEX FIBERS®Microcarpeta reforzada con Durakal, sobre Carretera Federal
de Reforma Agraria-Puerto Juárez, en el tramo Playa del Carmen-Tulum Q. Roo.
Mezcla asfáltica Tipo SMA, reforzada con Fibras Acrílicas• Asfalto AC-20 Modificado con polímeros y 3.7 cm de espesor.• Ancho de corona de 12 m y Base de la Carpeta de Concreto Hidráulico
Valor Especificación• Estabilidad Marshall, (Kg.) 1743 700 (Min.)• Flujo 4.23• Gravedad especifica, (Kg.) 2134• Deformación Permanente (APA), (mm) 1.43 8 (Máx.)• Tensión Indirecta (TSR), (%) 100 80 (Min.)• Prueba de Hamburgo (Roderas), (mm) 2.3 10 (Máx.) • Desgaste Cantabro %:
– Original 7.03 – A 60° C por 7días 3.27
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Planta de asfalto Dosificador de fibras
Transporte de mezcla Tendido de mezcla
KALTEX FIBERS®Modernización de Microcarpeta reforzada con Durakal, sobre
Carretera Jorobas-Tula, Hidalgo.
Mezcla asfáltica Tipo SMA, reforzada con Fibras Acrílicas• Asfalto Modificado PG 82-20 y 4 cm de espesor.• Ancho de corona de 10 m.
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Planta de asfalto
Dosificador de fibras Transporte de mezcla
Tendido de mezcla
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Ejemplo de Desempeño a 30 años, usando el Modelo HDM-IV (Banco Mundial) con y sin Durakal en una carretera de 19 Km. Conservación basado en mantenimiento rutinario + fresado + sobre carpeta de 50 mm
– Especificaciones:• Ancho de corona: 12 m.• Número de Carriles: 4• Espesor de carpeta asfáltica: 10 cm• Adicionando DURAKAL en un 0.3 % del peso de la mezcla.• Aforo vehicular de TPDA: 28,227
– Análisis de costo de un Kilómetro de carretera:• Costo de construcción sin DURAKAL: 30 Millones de pesos• Costo de construcción con DURAKAL: 30.24 Millones de pesos
Incremento en el costo original de construcción: 1.0 %
PRIMER ESTUDIO COSTO-BENEFICIO UTILIZANDO DURAKAL
28
Tratamiento 3: Routine + Surface dressing + 50 mm overlay
100
67.99
54.95
0
20
40
60
80
100
120
año
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
2020
2022
2024
2026
2028
2030
2032
Año
Gas
to d
ifere
ncia
l acu
mul
ado
en P
orci
ento
con
side
rand
o el
gas
to d
ifere
ncia
l
del a
sfal
to s
in fi
bra
igua
l al 1
00%
sin XZ1818 con XZ1818 A con XZ1818 B con XZ1818 C
%
%
%
Indicadores Costo–Beneficio (Modelo HDM-4)
45 % de Disminución del costo de mantenimiento
Durakal 0.1 % Durakal 0.2 % Durakal 0.3 %
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Ejemplo de desempeño a 20 años, usando el Modelo HDM-4 (Banco Mundial) con y sin Durakal en un tramo de 1 Km. de long.
Especificaciones:• Ancho de corona: 12 m.• Número de Carriles: 2• Espesor de carpeta asfáltica: 12 cm.• TPDA: 6500 vehículos/día• Tasa de crecimiento del Tránsito: 4 %• Tipo de tratamiento: Sobre carpeta de 5 cm
Resultados del modelo usando Durakal al 0.3 %: 35 % de Disminución del costo de
mantenimiento
SEGUNDO ESTUDIO COSTO-BENEFICIO
Tipo Cantidad % A2 5,070 78
B2 325 5
B3 130 2
C2 455 7
T2-S1 195 3
T2-S2 195 3
T3-S2 130 2
Totales 6,500 100
30
PROFUNDIDAD DE LAS RODERAS
AGRIETAMIENTO
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Prof
undi
dad
de ro
dera
s (m
m)
Años
Roderas
Profundidad de roderas
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Prof
undi
dad
de ro
dera
s (m
m)
Años
Roderas
Profundidad de roderas
Tramo Convencional Tramo con Fibras Acrílicas
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028
Área
agrie
tada
(%)
Años
Agrietamiento
Agrietamiento
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
2005 2010 2015 2020 2025 2030
Área
agrie
tada
(%)
Años
Agrietamiento
Agrietamiento
Tramo Convencional Tramo con Fibras Acrílicas
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EVOLUCIÓN DEL IRI
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
2005 2010 2015 2020 2025 2030
IRI (
m/k
m)
Años
Regularidad
IRI
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
2005 2010 2015 2020 2025 2030
IRI (
m/k
m)
Años
Regularidad
IRI
Tramo Convencional Tramo con Fibras Acrílicas
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• Como resultado de este estudio se obtuvo una Disminución del 40% en la profundidad de roderas, con reducciones en el agrietamiento y en el IRI.
• Resultó en un Ahorro del 35 % de Conservación Periódicacorrespondiente a los costos totales actualizados para un periodo de análisis de 20 años.
• La utilización de la fibra puede traducirse en una Postergación de 5 años de la primera intervención de Conservación Periódica.
CONCLUSIONES DEL USO DE DURAKAL
• Funciona en mezclas tipo SMA y HMA
• Retiene el asfalto, evita pérdidas por drenado
• Incrementa Propiedades Mecánicas
• Reduce las Deformaciones Permanentes
• Modifica reológicamente el asfalto:
– Incrementando su dureza
– Mejorando el grado PG (Performance Grade)
• Produce pavimentos mas flexibles.
• Incrementa la vida útil
• Reduce Costos de Mantenimiento hasta en 45 %
• Incrementa la seguridad para el usuario33
Estructura Grupo Kaltex• 100% mexicano, integrado verticalmente:
Fibra acrílica550 empleados
Hilo y Tela6,500 empleados
Prendas Casuales4,500 empleados
Productos Textilespara el hogar
500 empleadosMarcas & Retail160 empleados
Transporte & Logística300 empleados
34
PLANTA DE ALTAMIRA TAMAULIPAS
