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Reciclado en Planta en Caliente de Mezclas Bituminosas

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El reciclado de pavimentos asfálticos en planta en caliente es el proceso mediante el cual, los materiales de capas bituminosas de firmes deteriorados son retirados mediante el fresado o demolición, y son transportados a una central de fabricación donde son procesados hasta cumplir con ciertas condiciones de tamaño, humedad etc. y, en caliente, son mezclados con árido virgen, betún nuevo y/o agentes rejuvenecedores en las proporciones adecuadas, para producir mezclas bituminosas que cumplan con los requerimientos de calidad, resistencia y durabilidad para el tipo de capa en que serán utilizados.

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    RECICLADO EN PLANTA EN CALIENTE DE MEZCLAS BITUMINOSAS

    Doctor Flix Prez Jimnez Catedrtico de Caminos

    Universitat Politcnica de Catalunya

    1. INTRODUCCIN

    El reciclado de pavimentos asflticos en planta en caliente es el proceso mediante el

    cual, los materiales de capas bituminosas de firmes deteriorados son retirados mediante el

    fresado o demolicin, y son transportados a una central de fabricacin donde son

    procesados hasta cumplir con ciertas condiciones de tamao, humedad etc. y, en caliente,

    son mezclados con rido virgen, betn nuevo y/o agentes rejuvenecedores en las

    proporciones adecuadas, para producir mezclas bituminosas que cumplan con los

    requerimientos de calidad, resistencia y durabilidad para el tipo de capa en que sern

    utilizados.

    La reutilizacin de estos materiales, permite reducir la cantidad de betn y ridos

    empleados en su fabricacin, as como disminuir los vertidos de materiales de desecho, lo

    que representa grandes ventajas ecolgicas y econmicas, que hacen que la tcnica del

    reciclado se haya convertido en una alternativa de gran inters, cada vez ms utilizada, no

    slo en la conservacin y rehabilitacin de los firmes de carreteras, sino tambin en su

    construccin.

    El material recuperado de pavimentos asflticos envejecidos, o material bituminoso a

    reciclar (MBR), es uno de los elementos ms importantes a tener en cuenta durante el

    proceso de reciclado de pavimentos ya que tiene una gran influencia sobre las

    caractersticas del producto final.

    Las propiedades del MBR dependen en gran medida de las caractersticas de los

    materiales que lo componen y del tipo de mezcla asfltica del que proviene. Los acopios de

    este material no siempre provienen de una misma obra y podemos encontrar variaciones

    significativas en cuanto a calidad de ridos y contenido y tipo de ligante. Si se presentan

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    problemas de heterogeneidad del material, ser necesario hacer mezclados sucesivos hasta

    lograr contar con acopios homogneos.

    En la mayora de los pases donde se practica el reciclado en planta con regularidad,

    se procura que el tamao mximo de las partculas de MBR sea de 20 mm para lograr

    mezclas ms homogneas, aunque en algunos casos se pueden aceptar tamaos de hasta

    38 mm. Si no se cumple con los tamaos de partculas especificados, se deber hacer un

    machaqueo en planta hasta lograr los tamaos requeridos.

    Para obtener una granulometra uniforme y representativa del rido extrado, es

    necesario que el muestreo se realice con sumo cuidado y que el nmero de ensayos sea

    adecuado. Es muy importante que cada acopio sea caracterizado individualmente y si es

    necesario que se realicen frmulas de trabajo diferentes para cada uno.

    La variabilidad en la granulometra del MBR puede significar un problema para el

    diseo de las mezclas, principalmente la cantidad de finos (partculas menores a 0.075 mm)

    y su efecto en la dispersin del nuevo ligante, por ello es conveniente poner especial

    cuidado en esta fraccin.

    El material fresado absorbe gran cantidad de agua si se expone a la lluvia, llegando en

    algunos casos, a valores de 7 u 8% de humedad, por lo que se recomienda reducir al

    mnimo los periodos de almacenamiento si no se cuenta con instalaciones cubiertas para

    colocarlo.

    El contenido de ligante en el MBR es un dato fundamental, ya que ser uno de los

    factores que definir la proporcin de ligante de aportacin y/o rejuvenecedores necesarios

    para que la mezcla reciclada se comporte adecuadamente.

    El contenido de betn en el MBR suele oscilar entre el 3 y el 7% sobre mezcla y, en

    general, es ms duro que los ligantes nuevos. El grado de endurecimiento del ligante

    depende de varios factores, entre los que se encuentran las propiedades intrnsecas del

    betn, la temperatura y tiempo de mezclado, el grado de compactacin de la mezcla, el

    contenido de huecos en mezcla y el tiempo en servicio del pavimento.

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    Las penetraciones obtenidas para el ligante recuperado del MBR suelen ser bajas, del

    orden de 10 a 80 mm/10 a 25 C, los puntos de reblandecimiento altos, mayores de 65

    70C, e ndices de penetracin cercanos a cero o ligeramente positivos. En la Tabla 1 se

    resumen algunas de las caractersticas fsicas ms importantes que el MBR suele presentar.

    Propiedades del MBR Rango de valores tpico

    Densidad 1.940 - 2.300 g/cm3

    Contenido de humedad Normal: hasta un 5% Mximo: 7 - 8 %

    Contenido de Betn Normal: 4.5 - 6 % Mximo: 3 - 7 % Penetracin del betn 10.10-1 - 80.10-1 mm a 25 C

    ndice de penetracin Cercano a cero

    Punto de reblandecimiento > 65 - 70 C

    Viscosidad absoluta del betn 4000 - 25000 poises a 60 C

    Tabla 1. Propiedades ms usuales del MBR

    En la Tabla 2 se presentan los diferentes ensayos que se deben aplicar para la

    caracterizacin del material fresado de pavimentos asflticos.

    Ensayos para caracterizar el material fresado

    Ensayos para caracterizar los ridos del material fresado

    Ensayos para caracterizar el ligante del material fresado

    Anlisis granulomtrico aparente del material

    disgregado (UNE-EN 933-1)

    ndice de lajas (UNE-EN 933-3)

    Recuperacin del ligante de las mezclas bituminosas para su

    caracterizacin (NLT-353)

    Contenido de humedad (NLT-359)

    Partculas trituradas (UNE-EN 933-5)

    Penetracin del material bituminoso recuperado

    (NLT-124) Contenido de ligante en las

    mezclas bituminosas (NLT-164)

    Resistencia a la fragmentacin (coeficiente de desgaste

    Los ngeles) (UNE-EN 1097-2)

    Punto de reblandecimiento del material bituminoso

    (NLT-125)

    Anlisis granulomtrico de los ridos recuperados de las

    mezclas bituminosas (UNE-EN 933-2)

    Equivalente de arena (UNE-EN 933-8)

    ndice de penetracin (NLT-181)

    Tabla 2. Ensayos para la caracterizacin del material fresado y sus componentes

    No todo el MBR es adecuado para el reciclaje o para todas sus aplicaciones. Los

    pavimentos que contienen caucho no son adecuados para el reciclado a altas temperaturas.

    La calidad original de los ridos (por ejemplo partculas redondeadas), o su calidad despus

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    de estar en servicio (partculas pulimentadas), pueden limitar su uso en capas de rodadura,

    pero podran ser empleadas para capas inferiores.

    En la gran mayora de los casos, el reciclado se realiza con una parte de material

    reciclado y el resto para llegar al 100% se compone de rido virgen de aportacin.

    Los ridos de aportacin en las mezclas recicladas deben, en primer lugar, corregir la

    granulometra del MBR hasta lograr encajar en el huso especificado para mezclas

    convencionales del mismo tipo, y en segundo lugar incrementar la estabilidad de la mezcla

    final. Los nuevos ridos usados en la mezcla reciclada debern cumplir con los mismos

    requerimientos que para las mezclas nuevas.

    En la fabricacin de la gran mayora de las mezclas recicladas es necesario agregar

    un porcentaje de ligante nuevo que nos ayude a recuperar las caractersticas perdidas por el

    betn contenido en el material fresado y a cumplir con los contenidos de ligante total en

    mezcla requeridos.

    La cantidad y tipo de ligante nuevo a utilizar se determinar a partir del anlisis del

    contenido y caractersticas del betn aportado por el MBR. Los betunes de penetracin

    convencionales son los ms usados en la fabricacin de mezclas recicladas en planta en

    caliente y debern cumplir con los mismos requerimientos de calidad que para las mezclas

    convencionales.

    El ligante final ser la suma del ligante envejecido y el ligante de aportacin y deber

    tener unas caractersticas lo ms prximas a un betn nuevo en cuanto a su composicin, y

    con una penetracin que se ajuste a los valores especificados para el tipo de mezcla,

    climatologa y trfico del proyecto del que se trate.

    Para definir la cantidad y calidad de ligante de aportacin necesario, algunos pases

    usan la siguiente frmula con la que calculan la penetracin de la mezcla de betn

    envejecido con betn nuevo dependiendo de las proporciones y caractersticas de cada uno,

    hasta lograr la penetracin especificada:

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    100)lg()lg(10 PvVPlLPs +=

    donde:

    Ps = Penetracin de la mezcla de ligantes (mm/10)

    L = Proporcin de ligante nuevo en la mezcla (% en peso)

    Pl = Penetracin del ligante nuevo (mm/10)

    V = Proporcin de ligante envejecido en mezcla (% en peso)

    Pv = Penetracin del ligante envejecido (mm/10)

    Otros pases definen la cantidad y calidad del betn de aportacin basados en la

    viscosidad final utilizando la siguiente expresin, hasta lograr la viscosidad requerida:

    )3log()3log()3log()3log(

    ++++=

    RVTVr

    donde:

    r = La fraccin del ligante total en la mezcla rejuvenecida por peso

    R = Viscosidad del agente rejuvenecedor

    T = Viscosidad requerida en el producto final

    V = Viscosidad del betn extrado del MBR

    Todas las viscosidades debern ser a la misma temperatura (45 60 C)

    Si el contenido de MBR en la nueva mezcla es muy elevado (generalmente por encima

    del 20%), o el ligante contenido en el MBR tiene una penetracin muy baja, se suele aplicar

    un agente rejuvenecedor que nos ayude a lograr la penetracin y viscosidad adecuadas y

    restaure las caractersticas qumicas ptimas de durabilidad del betn

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