Reciclado de pavimentos en carreteras. Aplicacin en CubaEnviado porLeopoldo Pino

Partes:1,21. Resumen2. Introduccin al reciclado de pavimentos asflticos3. Mtodo de trabajo4. Experiencias de la Aplicacin del Reciclado en Fro con Asfalto Espumado en Cuba5. Principales beneficios del reciclado en planta6. Ventaja principal de los reciclados en fro frente a los reciclados en caliente7. Ventajas del reciclado como tcnica de conservacin8. Conclusiones generales y observaciones9. Bibliografa10. AnexosResumenEl presentetrabajoabarca el estudio de las tecnologas que se emplean en el Mundo en la actualidad para laconstrucciny conservacin de pavimentos de carreteras, en especial las que se emplean en los pavimentos asflticos, siendo una tendencia actual a nivel mundial de reutilizar todo lo que sea posible, para disminuir loscostosas como los impactos negativos al medioambiente.EnCubaexiste pococonocimientosobre las tecnologas de reciclado de los pavimentos flexibles, aunque han sido aplicadas en algunas zonas del pas. Elobjetivoque pretende de este trabajo es la elevacin de los conocimientos tcnicos acerca de latecnologade pavimentacin mediante el reciclado, que permita a los Ingenieros aplicarla coneficaciatcnica, econmica y ambiental.Palabras clave: Reciclado de pavimentos flexibles. TecnologasIntroduccin al reciclado de pavimentos asflticosEl pavimento de una carretera est sujeto a laaccincontinua del trfico y de la meteorologa. Estos dos factores, junto con el envejecimiento natural de losmateriales, hacen que el firme sufra unprocesode progresivo deterioro. Este envejecimiento y deterioro del firme conlleva una disminucin paulatina en los niveles deseguridady confort del trfico, que al sobrepasar ciertosvaloreshacen necesaria una operacin de conservacin.La conservacin de laredvial es en la actualidad un aspecto de gran importancia debido a losrecursosque moviliza. Elpresupuestonecesario para elmantenimiento, as como losproblemas ambientalesque de l se derivan, justifican la bsqueda de nuevastcnicasque permitan reducir costos y protejan elmedio ambiente. En este contexto, el reciclado, como medio de racionalizar los recursos, se convierte en una necesidad.El desecho de los materiales envejecidos del firme, adems de provocarproblemasrelacionados 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 granahorro, ya que requiere slo de un 1% a un 3% de betn adicional, mientras que un nuevo hormign asfltico puede necesitar ms del 6%. Este aspecto, junto con el reducido coste detransportey la escasa energa necesaria para laproduccinde un firme reciclado, hacen que el ahorro energtico sea importante respecto de la construccin convencional de pavimentos.El reciclado es una tcnica de rehabilitacin de carreteras que consiste en la reutilizacin de los materiales procedentes de las capas del pavimento que ya hanestadoenservicioy que han perdido propiedades, pero pueden ser reutilizados.Un primer precedente delempleode las tcnicas de reciclado se dio despus dela Segunda Guerra Mundial, cuando para reparar las carreteras secundarias afectadas por la misma se puso en prctica en el Reino Unido unprocedimientollamado "Retread Process" o proceso de recauchutado. 1.Clasificacin de las tecnologas de reciclado de los pavimentos flexibles. Enfuncindel lugar donde se lleva a cabo la mezcla: Reciclado "in situ" Reciclado "en planta" En funcin de latemperaturade elaboracin y colocacin de la mezcla Reciclado en fro Reciclado en caliente En funcin del ligante aadido: Concementoo betn asfltico Con emulsiones asflticas Con aglomerante hidrulico como el cemento Prtland.Generalmente cada proceso de reciclado est formado por la combinacin de las tecnologas mencionadas anteriormente, como se describe a continuacin. Reciclado In-situLasmquinasde reciclado han evolucionado a travs de los aos, desde las primeras mquinas modificadas para fresar y estabilizarsuelos, hasta las recicladoras especializadas utilizadas hoy en da. Estas recicladoras son especialmente diseadas para lograr la capacidad de reciclar capas de pavimento de gran espesor en una sola pasada. Las recicladoras modernas tienden a ser mquinas grandes y potentes, las cuales pueden estar montadas sobre orugas o sobre neumticos de flotacin. Reciclado "in situ" en caliente.Son utilizados cuando no existen problemas de insuficiencia estructural en los pavimentos, sino cuando hay problemas con la funcin del ligante asfltico, excesivo pulimento de la superficie, desgaste de los ridos o prdida de la textura superficial, este reutiliza la totalidad de los materiales extrados del firme envejecido mediante un tratamiento con aportacin decalorque se realiza en el mismo lugar de la obra. El firme se calienta mediante unos quemadores y se fresa un grosor determinado. Este material es mezclado normalmente con agentes qumicos rejuvenecedores y con una nueva mezcla. Finalmente, la nueva mezcla se extiende y se compacta mediante losprocedimientosconvencionales. Reciclado "in situ" en fro con cemento.Este es un procedimiento que se basa en el fresado en fro de un cierto grosor del firme 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.El reciclado in situ con cemento es una alternativa para el refuerzo estructural de firmes agotados cuya aceptacin y popularidad es cada vez mayor en todo el mundo. Ello es debido a varios factores: los avances en las recicladoras, los distribuidores de conglomerante y los equipos de compactacin; un mejor conocimiento de las propiedades de los materiales reciclados con cemento; elcomportamientode muchos firmes reciclados con esta tcnica; la posibilidad de contar conempresasde gran experiencia; y la reduccin de los costos que es posible conseguir en comparacin con otras opciones de rehabilitacin.En la actualidad el reciclado con cemento es una tcnica muy utilizada en un gran nmero de pases, entre sus lderes estn: Australia,Estados Unidos,Francia, Sudfrica yEspaa. Sus aplicaciones no se limitan solo a firmes de carreteras, tambin se han utilizado en algunos aeropuertos.Como resultado de esta amplia experiencia, el reciclado con cemento, empleado en un principio nicamente en vas de baja intensidad de trfico, se aplica ya en carreteras con un importantevolumende vehculos pesados. Reciclado "in situ" en fro con emulsiones bituminosas (RFSE).El reciclado en fro "in situ" de firmes y pavimentos de carreteras consiste en la reutilizacin de materiales procedentes de las capas de firme existente, despus de su disgregacin por fresado, de su mezclado y homogeneizacin con emulsin bituminosa,aguade envuelta y, eventualmente, rido de correccin y aditivos, y de su extendido y compactacin en el propio lugar de extraccinEsta tcnica, permite reutilizar la totalidad de los materiales extrados del firme envejecido en condiciones tcnicas, econmicas, sociales y ambientales muy favorables. Reciclado en plantaEste reciclado se logra mediante el transporte del material recuperado de un pavimento existente a un depsito central, donde el material se trabaja con una unidad de procesamiento (como un mezclador continuoEste 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, estametodologapermite corregir problemas graves de dosificacin ocalidadde los materiales.El tratamiento en planta permanece siempre como una opcin que debera ser considerada cuando el reciclado tiene aplicacin, particularmente en aquellosproyectosque requieren una mezcla de materiales vrgenes a sertratados, y tambin cuando son tratados con asfalto espumado y luego almacenados en acopios para su uso posterior.Mtodo de trabajo Reciclado en frio in situ de firmes con cementoEjecucinLa ejecucin de una obra de reciclado in situ con cemento se desarrolla, en general, de acuerdo con el siguiente proceso: Preparacin de la superficie existente (barrido para eliminar los materiales perjudiciales como trozos de arcilla omateriaorgnica). En caso necesario, correccin granulomtrica mediante el aporte de nuevos materiales, machaqueo o cribado. Extensin del cemento. Escarificado del firme existente en la profundidad requerida. Humectacin Mezclado Ejecucin de juntas (prefisuracin) Compactacin inicial Refino eventual Compactacin final Extensin del riego de curado o de proteccin y de las capas superiores de mezcla bituminosaSegn elsistemade reciclado y los equipos empleados, las distintasoperacionesanteriores pueden agruparse o solaparse. En ocasiones es preciso realizar un tratamiento previo con cal, como se ha indicado anteriormente.En caso de que conjuntamente con el reciclado haya que efectuar un ensanche de la calzada, previamente hay que excavar una zanja con la profundidad adecuada a uno o los dos lados de la misma, que deber ser rellenada preferentemente con un material de caractersticas semejantes al existente en el firme a reciclar.Equipos para la ejecucin de reciclados in situ con cemento:El reciclado in situ es una tcnica en la que se puede utilizar una gran variedad de equipos. En lo que se refiere a los equipos para realizar el reciclado propiamente dicho los de tipo agrcola nicamente son aceptables en obras de muy poca importancia, por su escasapotencia, deficiente calidad de mezclado y reducido espesor de tratamiento. Durante la ejecucin de las obras Se debe realizar uncontrolde procedencia de los materiales y un control deproduccin, los puntos a controlar son los siguientes: Materiales de aportacin: ridos, cemento, agua Granulometra del material reciclado Homogeneidad de la mezcla Compactacin Profundidad del tratamiento Aspecto superficial y geometraEn lo que se refiere al control de la compactacin, normalmente se suele llevar a cabo con sonda nuclear. Cuando, como es habitual, el material reciclado contiene una proporcin ms o menos importante de mezcla bituminosa, es preciso realizar calibraciones para tener en cuenta la influencia de la misma en la humedad registrada por la sonda y, en consecuencia, tambin en ladensidadseca calculada a partir de dicha medida.Sobre la capa terminada se establecern lotes de una dimensin mxima no superior, a 3.000 m2 o a la superficie construida en un da, a los que se aplicarn los siguientes criterios de aceptacin o rechazo: Espesor del material reciclado Resistencias mecnicas Nivelacin Anchura de reciclado Regularidad superficial Deflexiones a corto y largo plazo Control de grietas reflejadas en el firme. Reciclado En Fro "In Situ" Con Emulsin BituminosaEjecucin Fresado en fro del material a tratar:La superficie a reciclar debe estar exenta de agua,vegetacin, basuras, tierras, etc. Tambin se debe haber realizado un saneo previo de los blandones, baches, etc., que se haya decidido eliminar en funcin de la inspeccin visual previa. Aportacin de aditivos, emulsin y agua:La aportacin eventual de ridos se realizar mediante su extensin previa sobre el pavimento a fresar. Los aditivos (cal y/o cemento) as comoel aguay la emulsin se agregarn al material fresado preferentemente por va lquida mediante dosificacin directa en la mezcla por contadores volumtricos e inyeccin en la cmara de fresado. Extendido:El extendido de la mezcla debe realizarse con un equipo de nivelacin con precompactador y contencin lateral Acabado de la superficie:Tras el fresado, el sistema de mezclado produce un "caballn" central, consiguiendo una homogeneizacin de la mezcla, que es distribuido primero por un sinfn y posteriormente es extendido y precompactado por la extendedora acoplada a la mquina. Se deber vigilar especialmente que no se produzca segregacin en el proceso, para ello la cinta debe recoger todo el material fresado para homogeneizarlo en la extendedora. Compactacin:Se regir por los criterios decididos en el tramo de prueba. Juntas:Las juntas longitudinales se solaparn a unos 20 cm, y se compactarn con el rodillo de llantas. En las zonas de juntas se actuar manualmente para evitar el derrame delproductofuera de la caja fresada durante el proceso de compactacin. Tiempos de curado:Eltiempode curado de la emulsin, para la extensin de una capa superior, ser el suficiente para que el contenido de humedad en el material reciclado sea inferior al 1,0 %. Riegos de proteccin:Si durante el proceso de maduracin se prevn lluvias o hubiera que dar paso al trfico, se justificar el empleo de riegos (poco densos), de emulsin. Estos riegos se ejecutarn con emulsin de rotura rpida y con dotaciones de 200 a 300 gr/m2. Reciclado "in situ" En Fro Con Asfalto EspumadoEl reciclado en fro in-situ de pavimentos flexibles con asfalto espumado se define como el proceso y tratamiento, con material bituminoso en forma de espuma, de un pavimento existente sin aplicacin de calor, para producir una capa de pavimento restaurada. El asfalto espumado se logra mediante un proceso fsico, en el cual se inyecta una pequea cantidad de agua fra (1,0 a 2,0% del peso del asfalto) yairecomprimido a una masa de cemento asfltico caliente (160 C - 180 C), dentro de una cmara de expansin generando espuma espontneamente. El reciclado se logra utilizando una mquina recicladora autopropulsada, utilizada para el procesamiento del pavimento existente e incorporacin del asfalto espumado. Durante el proceso de pulverizado se agrega asfalto espumado mediante un sistema devlvulas, ms el agua necesaria para la compactacin. El material reciclado queda detrs de la recicladora a medida que sta avanza, para su posterior compactacin y perfilado con maquinaria tradicional. Reciclado "in situ" En caliente Reciclado superficial.-Se usa para corregir principalmente deterioros superficiales menores, rehabilitndose espesores tpicos de carpeta de 2 a 4 cm, con el uso de un agente rehabilitador, sin adicionar mezcla o agregado virgen. Tcnicas de rehabilitacin superficial: a)Seccin con reciclado en caliente en el lugar (Repavimentacin) b)Seccin con sustitucin de carpeta por medio de fresado y colocacin de mezcla nueva.La capacidad estructural de ambas secciones es la misma, con una expectativa de vida til de la rehabilitacin de 10 aos en las dos secciones.En este caso elcostoinicial de la seccin con reciclado es 23% menor al de la seccin con sustitucin de carpeta. Adems las molestias yriesgosde seguridad para el usuario son menores en este caso, pues todas las operaciones se realizan en un solo paso Remezclado:Se usa cuando se requieren modificaciones significativas de las propiedades fsicas de la carpeta existente para corregir fallas especficas. Cambios en las caractersticas del agregado, contenido y grado del asfalto, propiedades de la mezcla, pueden realizarse con una apropiadaseleccinde la mezcla de aporte y del agente rehabilitador. Con esta tcnica tpicamente se rehabilitan espesores de carpeta de 2.5 a 7.5 cm. Repavimentacin.-Se usa si las dos tcnicas anteriores no pueden restaurar el perfil del pavimento o los requerimientos de la superficie como la friccin; si la aplicacin de una sobrecapa posterior de mezcla en caliente no es prctica; si se requiere una capa de rodamiento a base de una mezcla en caliente o una mezcla especial; si una cantidad significativa de pavimento es requerida, por ejemplo 5 cm o menos.Rangos de durabilidad de los diferentes tipos de reciclado en caliente Reciclado superficial sin tratamiento superficial subsecuente: 2 a 4 aos Reciclado superficial con tratamiento superficial subsecuente: 6 a 10 aos Remezclado: 7 a 14 aos Remezclado con subsecuente sobrecarpeta en caliente: 7 a 15 aos Repavimentacin: 6 a 15 aosRequisitos a cumplir para garantizar la calidad de los trabajos Analizar laestructuray condiciones existentes Corregir los problemas de drenaje y capas subyacentes Utilizar un adecuado proceso de diseo Seleccionar los mejores materiales ymtodos, utilizando especificaciones relacionadas con el desempeo Contar con guas para la construccin y especificaciones para el control de calidad. Reciclados en planta de asfalto:Se le denomina cuando la tecnologa propicia la elaboracin de la mezcla en la propia planta, Puede efectuarse de dos maneras, en caliente (obtenindose HAC) y en fro (obtenindose HAF). Existen lasplantascontinuas, discontinuas y las de ltimas generacin, las especiales o demicroondas. Reciclado en planta de asfalto en caliente:Este reciclado consiste en la reutilizacin de los materiales recuperados (RAP) de las capas envejecidas del pavimento asfltico o flexible, mediante fresado o demolicinmecnica, adems demezclasnuevas por no haber cumplido con las especificaciones o exigencias delproyecto, para su posterior tratamiento en una planta de fabricacin de mezclas asflticas en caliente. Estos son mezclados con ridos vrgenes, asfalto y agentes rejuvenecedores en ocasiones en las proporciones adecuadas para producir nuevas mezclas que cumplan con los requerimientos de calidad,resistenciay durabilidad exigidos para el tipo de capa asfltica que sern utilizados. Tambin deben cumplir con las prescripciones exigidas a las mezclas asflticas en caliente convencionales. Actualmente para la fabricacin de nuevos hormigones asflticos la tasa de reciclado utilizada est entre 10-50%, con excelentes resultados propiciados principalmente por el buencontrol de calidadde la mezcla fabricada y de la utilizacin de agentes rejuvenecedores.El proceso de fresado o demolicin de las capas asflticas se realiza retirando las mezclas en forma de bloques, extrados con palas, martillos neumticos rompedores o con masas decada libreo mediante los escarificadores de los Buldceres, si se trata de la eliminacin completa del conjunto de las mezclas. Empleando el fresado se utiliza la misma maquinaria que para los reciclados "in situ", eliminndose una parte de la capa asfltica del pavimento flexible. Este material es trasladado a la planta donde en donde es machacado o triturado, ensayndolo para ver las propiedades de los materiales componentes, as como clasificacin granulomtrica y adicionado para elaborar nuevas mezclas.Existen 2 formas de recuperar los materiales de las capas de los pavimentos por fresado o por demolicinmecnica: Fresado:Es utilizada cuando se quiere solo recuperar cierto espesor con el fin de dejar una superficie plana y regular para un extendido posterior de nuevas capas asflticas. La granulometra del material fresado depende principalmente de factores como: el espesor yel estadode la capa a fresar; el tipo de fresadora empleada y lavelocidadde avance de la misma. Este proceso proporciona varias ventajas entre las que estn el fresado de un carril completo dependiendo de su faja de trabajo, as como la rugosidad para la posterior pavimentacin de la capa superior evitando problemas de interface, adems de que se eliminan las huellas dejadas por daos como deformacin permanente.Existe tres tipos de fresados, a continuacin se definen cada uno de ellos Fresado superficial:Es utilizado para corregir problemas superficiales, por lo tanto no produce aporte estructural al pavimento. En pases europeos es llamado microfresado. Fresado poco profundo:Es utilizado para espesores de capas asflticas, con la que es posible realizar bacheos superficiales. Al igual que el anterior fresado no produce aporte estructural al pavimento. Fresado profundo o a profundidad total:Este produce aporte estructural al pavimento. Este llega a niveles profundos pudiendo alcanzar a la base o sub-base. Demolicin mecnica:Es usada normalmente cuando no existen requisitos precisos de reutilizacin posterior o de saneamiento de un determinado espesor del pavimento reciclado. En este caso el material sale en forma de bloquesLa tecnologa en las plantas de asfalto es muy importante para el resultado satisfactorio en la fabricacin de los hormigones asflticos. En la actualidad existen varias tecnologas utilizables en las diferentes plantas, como es conocido. Plantas DiscontinuasEl principal inconveniente que ocurre en estas plantas es el de calentar el RAP sin que pase por el tambor mezclador convencional y consiguiendo una mezcla eficaz con los nuevos materiales. Lossistemasdesarrollados para minimizar esta problemtica estn basados en la transferencia de calor, en la que los ridos de nueva aportacin se calientan a temperaturas muy superiores a las usuales, lo que puede provocar la degradacin del ligante del MBR o RAP. Aqu se diferencian 2 variantes: RAP a temperatura ambiente:Donde los ridos se sobrecalientan en el tambor secador de la planta y el material a reciclar se incorpora a temperatura ambiente. RAP a temperaturas altas o sobrecalentamiento de los ridos vrgenes de aportacin:Es utilizada en las plantas discontinuas, en la que losagregadosson calentados a una temperatura de 200-275C. En este proceso se le adiciona el agente rejuvenecedor si est prescrito en eldiseode la nueva mezcla. El procedimiento convencional tiene como principal limitacin la proporcin del material reciclado sobre el total de la mezcla reciclada. Con este es posible la utilizacin de tasas de reciclado del orden del 50%, siendo mejor que la variante de incorporar el material reciclado (MBR o RAP) a temperatura ambiente expuesta, adems posibilita una mayor flexibilidad de la central o planta de asfalto. Esta tcnica fue la ms utilizada hasta que empezaron a desarrollarse las plantas de tambor-secador-mezclador. Plantas Continuas: En estas plantas elmtodoms utilizado es el que a continuacin se expone: Calentamiento indirecto:Es utilizado en las plantas continuas de tambor-secador-mezclador. La mezcla asfltica ms antigua es calentada por la transferencia de calor brindada por los agregados. La limitacin de esta tcnica radica en que es necesario que los ridos tengan que cubrir la mezcla reciclada, limitando la tasa de reciclado en la mezcla final fabricada. La temperatura empleada en estos trabajos est en el orden de los 160C. Plantas EspecialesEstas se desarrollaron en los Estados Unidos de Norteamrica a partir del ao 1983. Las principales ventajas de estas plantas las constituyen que el asfalto no se sobrecalienta en ningn caso y que se eliminan totalmente los problemas medioambientales debido a las emisiones nocivas, adems se logran tasas de reciclado en el orden del 85-100%. Como principales deficiencias estn el costo del calentamiento que es muy superior a los sistemas convencionales y el costo para la instalacin de este tipo de plantas, encontrndose solo en pases desarrollados.La temperatura a la que hay que calentar los ridos nuevos de aportacin en la mezcla asfltica, depende de varios factores como son: La temperatura del material reciclado. La humedad del mismo. La relacin entre la mezcla a reciclar y el rido de aportacin. La temperatura final de la mezcla.Laeconomade la operacin del reciclado en planta depende del porcentaje de material fresado en la mezcla final y de las condiciones del transporte del RAP desde la obra hasta la planta y viceversa, as como de los ridos vrgenes que estn presentes en el nuevo hormign asfltico. En ocasiones al emplear esta tcnica se obtienen ahorros en el costo final de la mezcla fabricada en un orden de 5-30%, teniendo en cuenta las consideraciones antes expresadas.Aunque no existan limitaciones en el espesor que se puede reciclar, si existen con respecto a lanaturalezadel material con que se fabricar la nueva mezcla. Algunas de esas consideraciones a tener presente son las siguientes: El betn o cemento asfaltico no debe estar demasiado envejecido. No deben existir alquitranes, aceites u otras sustancias peligrosas o contaminantes. No se ha podido precisar la posibilidad de reciclar mezclas empleando asfaltos modificados.Procedimiento o tcnica a cumplir para realizar el reciclado en planta en caliente: Evaluar el estado del pavimento existente, definiendo los deterioros que presenta. Obtencin del RAP por fresado o por demolicin. Transporte del RAP hasta la planta de asfalto. Caracterizar el RAP obtenido en cuanto a granulometra y calidad del asfalto. Definir el % de RAP a ser adicionado en la fabricacin de la nueva mezcla asfltica. Determinar el % de asfalto nuevo a ser adicionado en la mezcla asfltica. Disear el HAC nuevo. Diseo de la mezcla resultante de HAC nuevo con el RAP. Evaluacin de las caractersticas de la mezcla resultante. Transporte de la mezcla asfltica hasta la obra. Preparacin de la superficie para la colocacin del HAC Colocar uniformemente la mezcla de HAC en obra. Compactar la mezcla adecuadamente. Controlar la calidad de la mezcla colocada.El control de calidad de esta tcnica es un importante paso para el cumplimiento de la actividad de conservacin. El primer control se realiza sobre los materiales procedentes de las capas asflticas recuperadas en cuanto a: granulometra del material disgregado y el contenido de asfalto. El segundo paso lo constituye la comprobacin de la calidad del material asfltico a reciclar tanto en planta como en la obra. El control de la ejecucin debe de realizarse en la planta durante el proceso de fabricacin de HAC. Por ltimo, se realiza el control para ver si el HAC cumple las exigencias establecidas en el proyecto, finalmente se rechaza o se acepta el tramo de va estudiado, obteniendo probetas de testigo tomadas de forma aleatoria en todo el tramo para verificar las caractersticas del hormign asfltico fabricado principalmente la resistencia a traccin, la carga de rotura y la fluencia.Experiencias de la Aplicacin del Reciclado en Fro con Asfalto Espumado en CubaDebido a las ventajas de las tecnologas de reciclado, en el ao 2007 el Ministerio de la Construccin decide adquirir un tren de reciclado en fro con tecnologa de estabilizacin con asfalto espumado, e iniciar su aplicacin en Cuba. Alpoderdisponer de las maquinarias especiales que requieren la ejecucin de estos trabajos se decidi la aplicacin paulatina de las mismas.Esta tcnica cuyo objetivo fundamental es transformar un firme degradado en una estructura homognea y adaptada al trfico que debe soportar.Mediante la reutilizacin de sus materiales se logra una nueva capa:- Disgregando de los materiales que conforman el pavimento en una cierta profundidad.- Adicionando conglomerantes y aglomerantes como el cemento, emulsin, betn espumado,- Adicin de agua para la hidratacin envuelta y compactacin.- Adicin eventual de ridos como correctores granulomtricos o con otros fines y- Algn aditivo.- Todo esto con una dosificacin obtenida mediante ensayosLa mezcla homognea de estos materiales se extiende, compacta y cura adecuadamente, constituyendo una base o capa de mayor resistencia estructural de un nuevo firme.La primera experiencia en Cuba en el reciclado de pavimentos flexibles en carreteras mediante este metodo se realiz en la provincia de Holgun, en la carretera de lacapitalprovincial hasta Guardalavaca. Para ello el MICONS y el Centro Nacional de Vialidad (CNV); junto al Centro Provincial de Vialidad (CPV) de Holgun, organizaron y programaron la rehabilitacin del tramo final de la carretera Holgun-Guardalavaca de una longitud total de 55.1 km, Equipamiento disponible para la realizacin de este proyecto en Cuba: 1 Recicladora: Estabilizadora de pavimentosmarcaWirtgenmodeloWR- 2500 S con posibilidad de estabilizar capas de hasta 0.40 m de profundidad en franjas de 2.50 m de ancho utilizando cemento Portland, asfalto espumado o ambos, aunque en este caso no fue comprado el aditamento para estabilizar con cemento, este riego se realizo con otro equipo y su proporcin oscila aproximadamente entre el 1-2% del volumen a reciclar. 3 compactadores (uno pata de cabra, un tndem vibratorio y uno mixto de neumticos y llantas deacero) 2 cisternas de asfalto de 30 mil litros de capacidad; 2 cisternas o pipas de agua. 2 motoniveladoras, adems de otros equipos auxiliares de transporte de maquinarias y trabajos menores.La seccin transversal de la va se recicl en 4 cortes, trabajando cada da media calzada, minimizando as las afectaciones a la circulacin vehicular. Los rendimientos diarios promedios alcanzados se ubicaron entre 2300- 2800 m2/da, llegando en ocasiones a 3500 m2/ da.Los diseos de las mezclas asflticas con asfalto espumado se ejecutaron con el objetivo de determinar, los porcentajes de asfalto espumado necesarios para lograr elvalormnimo de resistencia a la traccin indirecta (ITS), que era de 300 KPa en seco; utilizado con anterioridad en lo diseos preliminares del pavimento, para calcular la profundidad requerida de reciclado.Los espesores a reciclar fueron calculados de acuerdo con la Norma Cubana NC-334 del ao 2004, la cual toma como base los conceptos establecidos en la Norma AASHTO "Guide for Design of Pavement Structures (1986)". El espesor del pavimento asfltico para el diseo de las mezclas, se calcul como un porcentaje de la profundidad dereciclaje. Para determinar el contenido de asfalto espumado que se requera en todas las mezclas diseadas, se elaboraron varias mezclas de prueba usando diferentes porcentajes de asfalto espumado ms determinado % de cemento Portland.Brevedescripcindel equipo Tren de reciclado.Este equipo consiste en una mquina trituradora y extendedora de los materiales ptreos que est conectada a una paila de Asfalto y a una pipa de agua a la cual le precede la extendedora de cemento y la sigue el compactador vibratorio del tipo pata de cabras y otros.En este modelo se utiliza el asfalto espumado en combinacin con cemento Portlad

Esquema Tren de Reciclado existente en Cuba.Configuracin del reciclador WR 4200

El mtodo de trabajo consiste en inyectarle asfalto espumado apresina temperatura de 160oc al producto triturado a la profundidad establecida para garantizar la resistencia del pavimento el cual ya tiene mezclado el cemento portland previamente esparcido sobre la superficie de la carretera, la mezcla obtenida se extiende sobre la va por el mismo equipo y es a continuacin compactada a la densidad requerida.Descripcin del equipamiento yfunciones.La recicladoraExiste una amplia variedad de maquinarias que puede ser utilizadas para el reciclado, la que se esta empleando en Holgun es para estabilizar la base, y no para el hormign asfltico (HA) aunque una de las mquinas compradas que se encuentra trabajando en la Habana si es para recuperar y colocar el HAC.El tren de Holgun es utilizada en materiales de una dureza media y no permite la trituracin de piedras como el macadam u otro tipo de bases ptreas, puede excavar una profundidad de hasta e 0.40 m segn experiencias, aunque los promedios calculados estn sobre los 0.20 m (ver tablas de clculos).La recicladora Wirtgen WR 2500 S

Equipos de compactacinNormalmente se utilizan tres rodillos para compactar el material detrs de la recicladora. Primero se posiciona un cilindro vibratorio "pata de cabra", aplicando una compactacin de alta amplitud de manera de densificar la parte inferior de la capa reciclada. Una vez alcanzada una compactacin uniforme en los dos tercios inferiores de la capa reciclada, se utiliza una moto-niveladora para perfilar y obtener las cotas finales requeridas. A continuacin, se debe compactar utilizando un rodillo liso a baja amplitud y alta frecuencia para compactar la porcin superior de la nueva capa. Al trmino del proceso de compactacin, se utiliza un rodillo neumtico para lograr un acabado superficial liso.Aplicacin de cementoEl cemento es el agente estabilizador ms utilizado en el mundo. Este material puede ser aplicado como nico estabilizador o en conjunto con otros agentes (generalmente estabilizadores bituminosos). Las tasas de aplicacin especificadas varan en un amplio rango: (1% a 6%). Las tasas de aplicacin siempre se establecen como un porcentaje del peso del material reciclado a densidad de terreno (compactada). La uniformidad de la aplicacin sobre el material reciclado es fundamental para que el producto estabilizado alcance las especificaciones de resistencia requeridas.En este caso se utiliza el 2 % de cemento y el otro agente estabilizador es el asfalto.Estabilizacin con Asfalto EspumadoEl asfalto caliente (160 180 C) se transforma en asfalto espumado cuando se mezcla con una pequea cantidad de agua atomizada (tpicamente un 2 % en masa) en una cmara de expansin especial. En el estado espumado (un estado temporal de bajaviscosidad), el asfalto puede ser agregado y mezclado con los agregados a temperatura ambiente y con contenidos de humedad in-situ.Cuando las partculas de agua entran en contacto con el asfalto caliente, la energa calrica del asfalto se transfiere al agua. Tan pronto como el agua alcanza su punto de ebullicin sta cambia de estado, y al hacerlo, crea una burbuja con una delgada pelcula de asfalto llena con vapor de agua.La cmara de expansin para mezclar agua con asfalto para generar espuma. inyecta tanto aire como agua al asfalto en la cmara de expansin, como semuestraen la figura.

Dispersin del asfalto espumado en lamatrizde finos

Descripcin del diseo del pavimento.Para estabilizacin con RAP / base granular, donde la abreviacin "RAP" "Recyled Asphalt Pavement" (Pavimento Asfltico Recuperado), es un trmino utilizado en todo el mundo para el material asfltico fresado.Esta categora de reciclado es aplicada para tratamientos deestructurasde pavimentos deterioradas compuestas por bases granulares y superficies asflticas delgadas, constituidas tanto por Hormign asfltico como por varias capas de sellos superficiales. El deterioro en este tipo de pavimentos generalmente se manifiesta como capas asflticas severamente agrietadas, capas granulares deformadas, y baches.El objetivo de aadir agentes estabilizadores mientras se recicla es recuperar la integridad estructural mediante el mejoramiento de las propiedades deingenierade los materiales recuperados, al mismo tiempo que es posible alcanzar una calidad de rodado ptima.La estabilizacin RAP/Granular puede ser efectuada mediante el reciclado a distintas profundidades, generalmente entre 150 mm y 250 mm.Cuando la capacidad estructural necesita ser mejorada para ajustarse a mayores demandas de trfico, la profundidad del reciclado puede incrementarse, alcanzando un aumento en el espesor de la nueva capa estabilizada. Sin embargo, es necesario que el pavimento existente tenga un espesor mnimo de material natural de buena calidad para aplicar esta alternativa.En los casos que esto no se cumpla, se debe incorporar material ptreo de dureza media sobre la capa de rodadura para alcanzar la profundidad requerida del reciclaje RAP y no utilizar materiales de subbases compuestos por suelosDistintos mtodos. Para capas estabilizadas con asfalto espumado Diseo de Pavimentos utilizando Nmeros Estructurales Diseo de Pavimentos usando Mtodos Mecanicistas Diseo de Pavimento usando el Mtodo del lmite de razn de tensionesEn este trabajo se presentar el mtodo del Nmero Estructural ( NE) por tener numerosas ventajas, como su simplicidad de uso, la conveniencia de obtener un diseo rpido, y la posibilidad de incorporar conocimiento local a los diseos en trminos declima, comportamiento ydesempeodel material. Adems, se pueden incorporar fcilmente nuevos materiales.

Por estas razones, este enfoque ha sido extendido para incluir a las capas estabilizadas con asfalto espumado para proveer undiseoadecuado para pavimentos con trfico < 5 millones de ESALs.El nmero estructural es unmtodode diseo emprico y por ello tiene una serie de limitaciones que deben ser consideradas ya que no entrega necesariamente las combinaciones correctas de tipos de capa para obtener undesempeoptimo del pavimento, y puede dar origen aestructuras"mal balanceadas de pavimento".Por esta razn, no debe ser utilizado por diseadores poco experimentados y su aplicacin debe estar limitada a estructuras livianasPaso 1.Clculodel ESALs ( Equivalent Standard Axle Load )La "capacidad estructural" del pavimento, se define como la cantidad y tipo de carga a la cual puede estar sometido el pavimento antes de "fallar". Es expresada en trminos de millones de "Ejes Equivalentes" y es denominada a menudo como el "trfico de diseo" o la "capacidad de soporte" de un pavimento.ADE = AADT x fH x fE x fL x fG x fWDonde:AADT = Trfico medio diario anual (Annual Average Daily Traffic)fH = Porcentaje diario de vehculos pesadosfE = Promedio de ESAL estimado por vehculo pesadofL = Factor dedistribucinde pista (Ver Tabla A4.3)fG = Factor de pendiente (Ver Tabla A4.4)fW = Factor de distribucin por pista (Ver Tabla A4.5)ADE = AADT x fH x fE x fL x fG x fWDonde:AADT = Trfico medio diario anual (Annual Average Daily Traffic)fH = Porcentaje diario de vehculos pesadosfE = Promedio de ESAL estimado por vehculo pesadofL = Factor de distribucin de pista (Ver Tabla A4.3)fG = Factor de pendiente (Ver Tabla A4.4)fW = Factor de distribucin por pista (Ver Tabla A4.5)ESALstotal = ADE x fJTabla dedatosdel ejemploDescripcinBasada enValor

Tasa de crecimiento trfico "i" (%)Conteos de trfico histricos4

Vida de diseo (y, en aos)RequerimientosAutoridadVial15

Factor crecimiento acumulado (fj)Tabla A 4.6 del Manual7.600

Como se ve es lo mismo que el clculo del trfico de diseo nuestro para los ejes simples equivalente en el perodo de diseoPor lo que se utilizar la NC 334 Diseo de pavimentos para la determinacin del espesor de HAC, de Base y de Subbase requeridos, con estos espesores y los coeficientes estructurales de la tabla se calcula el NE requerido para soportar el trfico.Paso 2. Clculos del NEPara que lacalidaddel material y el espesor de cada capa individual puedan ser estimados, el NE para laestructuracompleta de pavimento puede ser calculado usando los "CoeficientesEstructurales de Capa" asignados a cada tipo de material. La capacidad total de la estructura del pavimento se calcula como la suma de losproductosde los coeficientes estructurales de capa y los espesores de cada capa individual.Coeficientes estructurales de capa tpicos (de AASHTOTipo de MaterialCaractersticaCoeficiente Estructural de Capa (por pulgada/por cm)

Capa AsflticaMdulo Elstico2.500 hasta > 10.000 MPa0,20 a 0,44 / 0,08 a 0,17

Base AsflticaContinuamente graduada 6% de vacos0,20 a 0,38 / 0,08 a 0,15

Base tratada con asfalto0,10 a 0,30 / 0,04 a 0,12

Piedra chancada graduadaCBR > 80 %0,14 / 0,055

Grava Natural, tipo 1CBR 65 a 80%0,12 / 0,047

Grava Natural, tipo 2CBR 40 a 65%0,10 / 0,040

Suelo, tipo 1CBR 15 a 40%0,08 / 0,032

Suelo, tipo 2CBR 7 a 15%0,06 / 0,024

Arena no cohesivaPI = 00,04 a 0,05 / 0,016 a 0,020

Piedra chancada tratadacon cementoUCS 1,0 a 3,0 MPa0,17 / 0,067

Grava tratada con cementoUCS < 1,0 MPa0,12 / 0,047

Tabla de Coeficientes de drenaje

Se asume un coeficiente de drenaje de 1,0 (Regular, cercano a la saturacin en untiempo de 1% - 5 %)NEact = a1 x h1 x d1 + a2 x h2 x d2 + a3 x h3 x d3 + ...... + ai x hi x diDonde:NEact = Nmero estructural para una estructura de pavimentoai = coeficiente de capa para la capa ihi = espesor de la capa i [cm]di = coeficiente de drenaje para la capaElvalorde NEact debe exceder el NEreq , que se determina a partir del trfico que la estructura de pavimento debe resistir en conjunto con las caractersticas de soporte de la subrasante.El NE req , Se calcula con el mtodo de clculo de pavimentos tradicional de la NC 334: 2004 Carretera . Pavimentos flexibles mtodo de clculoTablaEXCELde clculo empleada en Holgun

Estructura existente ysolucionespropuestas

Investigaciones realizadas para elproyectoy ejecucin.En la provincia de Holgun ya se tiene experiencias de varias carreteras investigadas y ejecutadas a las que se les han realizado las siguientesinvestigacionespor parte de la ENIA. Calas con estratigrafa cada 250 m a las que se le determinan los parmetros de CBR,Lmitesde Atterber,densidady grado de compactacin por capas. Estudios deflectomtricos con el uso de viga Benckelman para determinar los cambios deresistenciaactual del pavimento por tramos y para auxilio del diseo del pavimento Estudios de penetrometra con el DCP que permite determinar tambin los tramos Clculo de las ITS para el diseo ycontrolde las mezclas Clculo del Mdulo Resiliente.Diseo de la mezcla y control de la ejecucin.Los parmetros estudiados para el diseo y control de lasmezclasson: Las ITS (Indirect Tensile Strength, ITS) Resistencia a la traccin indirecta La UCS ( Unconfined Campressive Strength) Resitencia a compresin no confinada La TSR (Tensile Strength Retained) Resistencia a la Traccin Retenida El MR Mdulo ResilienteEstos parmetros se utilizan en el diseo del pavimento analizado con el (NE) nmero estructural y adems en el diseo de los otros dosmtodospresentados, por ejemplo el del mdulo resiliente (MR) se utiliza en el mtodo mecanicista y el mtodo de razn de tensiones la cohesin de material y el ngulo de friccin interna.Tanto laUCScomo laITSson parmetros importantes para laevaluacinde "resistencia" de un material estabilizado concemento. La UCS es un indicador de la capacidad de soporte del material estabilizado (resistencia a la deformacin permanente).El valor de UCS es usualmente determinado en probetas que han sido curadas por 7 das a unatemperaturade 22 C y una humedad superior al 95%. Algunos mtodos deensayopermiten curado acelerado.Este valor se encuentra en el siguiente rango.UCS: "levemente cementada" (menor a 4 MPa) y "cementada" (hasta 10 MPa). El ensayo de ITS se ha vuelto cada vez ms importante como medida de durabilidad de largo plazo. Investigaciones recientes han mostrado que un valor mnimo de ITS de 250 kPa se requiere para resistir las fuerzas destructivas generadas por carbonatacinResistenciaPara evaluar la resistencia de losmateriales estabilizados con asfaltose utiliza la resistencia a la traccin indirectaen vez del ensayo Marshall. La Tablamuestralos valoresque comnmente se obtienen de estosensayos.El ensayo ITS puede ser realizado en probetas de 100 mm o 150 mm, Adems, la susceptibilidad a la humedad del material es generalmente determinada en trminos de la Resistencia a la Traccin Retenida (Tensile Strength Retained, TSR), ensayando probetas de 100 mm mediante la siguiente ecuacin:TSR = ITS saturado / ITS secoEl valor de TSR saturada se obtiene sumergiendo las probetas curadas enaguadurante 24 horas antes de realizarel ensayo.Tabla devaloresaproximados de la ITS paramaterialesestabilizados con cementoAsfalto espumado aadido2,02,53,03,5

Aditivo y porcentaje1% de cemento normal Portland

Densidad (kg/m3)2136211420962093

ITS Seco (kPa)368458436386

ITS Saturado (kPa)272343323266

TSR (ITS Retenido) (%)74757469

Tabla de valores aproximados de la ITS para materiales estabilizados con asfalto espumadoProb 100 mm MarshallProb 150 mm Proctor

Tipo de materialITSseco (kPa)TSR (Razn)ITSequ ( kPa)

RAP/piedra chancada(mezcla 50/50)250 a 6000.8 a 1.0120 a 250

Piedra chancada graduada200 a 5000.6 a 0.9120 a 200

Grava natural (IP