Mezcla asfáltica en caliente con Pavimento asfáltico Recuperado RAP

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Mezcla asfáltica en caliente con Pavimento
asfáltico Recuperado
RAP
Rosa Zúñiga C.
Jefa Subdepto. Tecnológico y Materiales
Laboratorio Nacional de Vialidad
Marzo 2016
Mezcla asfáltica en caliente con RAP
• Introducción
•
Un pavimento asfáltico reciclado (RAP: Reclaimed Asphalt Pavement) es el
término dado a materiales de pavimento extraídos y/o procesados de
nuevo, los que se conforman de cemento asfáltico y agregados pétreos
•
La forma común de su utilización es incorporarlo al diseño de una nueva
mezcla asfáltica.
Gobierno de Chile | Ministerio de Obras Públicas
Las ventajas de la utilización de RAP son múltiples, entre ellas se
destacan las siguientes consideraciones:
•
•
•
•
•
•
•
Reutilización de material
Disminución del volumen de botaderos
Reducción de costos en pavimentación
Ahorro en importación y extracción de materia prima (asfalto y áridos)
Conservación de suministro de material virgen
Disminución en los tiempos de intervención en el camino
Disminución en las importaciones de los productos asociados a la obra
(disminución del porcentaje de cemento asfáltico)
Material recuperado RAP.
La procedencia del material recuperado puede ser:
•
Fresado de pavimento asfáltico
•
Trozos de demolición de pavimentos asfálticos
•
Excesos de producción
Acopio de RAP
•
Previo a la utilización del RAP, éste debe ser procesado en planta de
áridos, para poder separarlo en al menos 2 fracciones, una gruesa y otra
fina.
•
La primera bajo tamaño ¾” y la segunda bajo malla 3/8”, cada fracción
debe acopiarse en forma separada evitando contaminación de éstos.
•
Para cada fracción se debe determinar su granulometría y contenido de
asfalto, para lo cual se debe considerar muestreo luego de la separación
de las 2 fracciones.
•
La cantidad de ensayes estará en función de los volúmenes procesados.
•
En ningún caso será inferior a 1 control por fracción por cada 600 m3
procesados
•
La muestra mínima será de 10 kg, obtenida por cuarteo de acuerdo a V 8
M.C. 8.202. áridos.
•
Los acopios de RAP deben ser homogéneos.
•
El RAP se debe clasificar y acopiar separadamente en canchas habilitadas
especialmente para este efecto, se debe considerar su procedencia y
tratarse en forma separada de manera que no se produzca contaminación
ni segregación de los materiales.
Muestra de RAP
Materiales empleados en el diseño
Áridos:
•
Los áridos deberán ajustarse a los requisitos especificados en Vol. 5 M.C.
5.408.201 Áridos.
Asfalto.
•
El cemento asfáltico utilizado puede ser del tipo CA 24 o CA 14, y deben
cumplir los requisitos especificados en Vol. 8 M.C. 8.301.1
Alternativamente, se podrán emplear cementos asfálticos modificados con
polímeros o asfaltos tipo multigrado los que deberán cumplir con los
requisitos especificados en Vol. 5 M.C. 5.405.202.A y 5.405.202.B
•
Si se utiliza un porcentaje menor a 10% de RAP en la mezcla se debe
caracterizar solo el cemento asfáltico virgen.
De lo contrario, se caracteriza el ligante resultante de la combinación del
cemento asfáltico virgen con el recuperado de acuerdo al porcentaje de
RAP que se adicionará a la mezcla asfáltica.
RAP:
Éste se debe caracterizar de acuerdo a los siguientes ensayos
•
Granulometría. 8.202.3 Agregados Pétreos: Método para tamizar y
determinar la granulometría
•
Densidad Aparente. 8.202.19 Agregados Pétreos: Método para determinar
la densidad aparente
•
Densidad Real, Neta y Absorción. 8.202.20 Agregados Pétreos: Método
para determinar la densidad real, densidad neta y la absorción de agua en
pétreos gruesos
•
8.202.21 Agregados Pétreos: Método para determinar la densidad real,
densidad neta y la absorción de agua en pétreos finos
•
8.302.37 Asfaltos: Método para determinar la densidad máxima de mezclas
asfálticas sin compactar.
El cemento asfáltico del RAP se debe analizar para obtener:
•
Porcentaje de asfalto. 8.302.36 Método para determinar el contenido de
ligante de mezclas asfálticas por centrifugación/ensaye de extracción
•
Ligante recuperado. 8.302.58 Método de recuperación del ligante de
mezclas asfálticas para su caracterización y/o 8.302.34 Método Abson o
Rotavapor.
Metodología de Diseño
Este tipo de mezclas se diseñan de acuerdo a Vol. 8 M.C. Método Marshall
8.302.47
Teniendo en consideración los siguientes requisitos para utilizar el RAP:
- El tamaño máximo del RAP debe ser igual al tamaño máximo del árido
definido para la mezcla.
- El porcentaje de cemento asfáltico que posee el RAP debe ser mayor a 3,0
% de lo contrario debe considerarse sólo como un árido más dentro de la
mezcla asfáltica.
Continuación requisitos para utilizar el RAP
- La temperatura a la cual se debe calentar el RAP corresponde al mismo
rango considerado para los áridos.
- El RAP es un árido más dentro de la mezcla, tomando en cuenta el
porcentaje de asfalto que provee.
- Si se incorpora entre 10% y 20% de RAP en la mezcla, el material se debe
cortar en dos fracciones con el fin de tener mayor control sobre los acopios
y la correcta caracterización de cada fracción de RAP y su contenido de
asfalto.
Continuación requisitos para utilizar el RAP
- Si la procedencia del RAP es única y se conoce la trazabilidad de producción,
es posible incorporar más de un 20 % de RAP en la mezcla.
- Si incorpora más de un 20 % de RAP en la mezcla, el material se debe cortar
en tres o más fracciones para tener mayor control sobre los acopios y la
correcta caracterización de cada fracción de RAP y su contenido de asfalto.
Diseño de mezclas asfálticas con incorporación de un
porcentaje de RAP ≤ 20%
•
Previa a la incorporación del RAP, se debe considerar y tener a la vista el
diseño de mezcla a la cual se le incorporará el % de RAP necesario.
Una vez determinada la granulometría de cada fracción de RAP ( por ej. 2),
se debe efectuar la combinación granulométrica de áridos nuevos y de
ambas fracciones de RAP, de forma que la resultante cumpla con la banda
de trabajo de diseño de la mezcla inicial.
En base a la combinación obtenida en el paso anterior, se definen % de RAP
a incorporar.
•
Enseguida se elabora una mezcla asfáltica, combinando los áridos nuevos
con el cemento asfáltico nuevo y RAP de acuerdo a los porcentajes
definidos, y, considerando % óptimo de cemento asfáltico de diseño
original.
•
Determinar a la nueva mezcla resultante la densidad máxima de la mezcla
suelta de acuerdo a V8 M.C. Método 8.302.37
Las probetas Marshall se deben confeccionar de acuerdo a V8 M.C. Método
8.302.47. teniendo en consideración que la temperatura a la cual se debe
calentar el RAP corresponde al mismo rango considerada para los áridos
•
Para las probetas así obtenidas medir y calcular los siguientes parámetros:
a) Estabilidad
b) Fluencia
c) Densidad
d) Huecos en la mezcla
e) VAM
Si los valores anteriores se encuentran dentro de los valores de diseño
original, se puede definir el diseño final.
Diseño de mezclas asfálticas con incorporación de
un porcentaje de RAP >20%
•
Si el porcentaje de RAP incorporado en la mezcla es superior a 20 %, es
obligatorio fabricar una mezcla Patrón con la finalidad de comparar y
evidenciar el impacto de la incorporación de RAP a la mezcla asfáltica.
Para ambas mezclas (Patrón y con % de RAP) se determinan los
siguientes parámetros:
- Cántabro según NLT – 159
- Módulo de Rigidez de acuerdo a la norma europea UNE-EN 12697-26
porcentaje de RAP >20%
•
Ahuellamiento inmerso en agua a 50°C de acuerdo a la norma europea
UNE-EN 12697-22
•
UNE-EN 12697-24/2006+A1 Método de Ensayo para mezclas bituminosas
en caliente.
Parte 24: Resistencia a la Fatiga
Nota: Si el porcentaje de RAP es menor a 10% se recomienda
informar los ensayes anteriormente indicados.
Informe
El informe debe incluir lo siguiente:
Identificación de cada uno de los Materiales
Procedencia, lugar, fecha de muestreo del asfalto, del agregado y del
RAP
Agregados
Indicar los siguientes análisis para cada agregado:
a) Granulometría
b) Densidad Aparente Suelta
c) Densidad Real Seca
Informe
d) Densidad Neta
e) Desgaste de Los Ángeles
f) Índice de Plasticidad
g) Equivalente de Arena
h) Cubicidad de Partículas
i) Índice de Plasticidad
Informe
•
RAP
Indique los siguientes análisis para el RAP
a) Granulometría
b) Densidad Aparente Suelta
c) Densidad Real Seca
d) Densidad Neta
e) Porcentaje de asfalto
Informe
•
Cemento Asfáltico.
Corresponde al cemento asfáltico combinado entre asfalto nuevo y
recuperado cuando el porcentaje de RAP es mayor a 21%. De lo contrario,
evaluar el cemento asfáltico virgen.
Indicar los siguientes análisis para el cemento asfáltico
a) Certificados de Control de Calidad
b) Penetración
c) Punto de Ablandamiento
d) Viscosidad a 60ºC
e) Viscosidad 135°C
f) Índice de Pfeiffer
Informe
•
Mezcla Asfáltica.
Indicar los siguientes análisis para la mezcla asfáltica con RAP
a) Dosificación de Agregados incluyendo el RAP
b) Granulometría de la Mezcla de Agregados incluyendo el RAP
c) Densidad Máxima de la Mezcla
d) Adherencia
e) Porcentaje de Asfalto Absorbido Referido al Agregado
f) Temperatura de Mezclado
g) Temperatura de Compactación de las Probetas
h) Para cada contenido de asfalto se debe incluir densidad, huecos en la
mezcla, VAM, Estabilidad, Fluencia
Informe
j) Fórmula de Trabajo.
Ésta debe incluir:
- Banda de Trabajo, con las siguientes tolerancias:
Tamices 3/4; 1/2, 3/8; 5 mm (Nº 4): ± 5 puntos porcentuales
Tamices 2,5 mm (Nº 8) y 1,25 mm (Nº 16): ± 4 puntos porcentuales
Tamices 0,63 mm (Nº 30) y 0,315 mm (Nº 50): ± 3 puntos porcentuales
Tamiz 0,16 mm (Nº 100): ± 2 puntos porcentuales
Tamiz 0,08 mm (Nº 200): ± 1,5 puntos porcentuales
Informe
•
Contenido Óptimo de Asfalto para Capas de Rodadura: ± 0,3 puntos
porcentuales
-
Densidad de Diseño
-
Temperatura de Mezclado
•
Temperatura de Inicio de Compactación
Procedimiento de trabajo
Preparación de la Superficie
•
Antes de iniciar las faenas de colocación de las mezclas asfálticas, se
debe verificar que la superficie satisfaga los requerimientos
establecidos en:
•
Sección 5.401, Imprimación, si la superficie corresponde a una base
granular, o
•
Sección 5.402, Riego de Liga, si la superficie es un pavimento.
Plantas Asfálticas
•
Las plantas asfálticas no necesitan grandes cambios.
•
No deben incorporar tambor o tolva especial.
•
La inversión que deben hacer los fabricantes de mezclas, está relacionada
con un procesamiento para el RAP, que permita obtener un material
homogéneo y de granulometría adecuada y más controlado.
Plantas Asfálticas
•
Las plantas productoras modernas de mezclas cuentan con dispositivos de
incorporación de RAP, o bien se pueden habilitar.
•
Si esta habilitado, el RAP se incorpora como un árido mas, el cual ingresa
a la planta por un sector especial para evitar que el asfalto procedente del
RAP sea dañado por la temperatura de secado del árido.
•
Las condiciones de fabricación son las normales para cualquier tipo de
mezcla en caliente.
Tramo de Prueba
•
Una mezcla con incorporación de RAP bien dosificada, responde a los
estándares exigidos por Vialidad.
•
Se confecciono un tramo de prueba de Mezcla Asfáltica en Caliente con
20% de RAP en el Contrato Mejoramiento Ruta F-50, Sector Lo OrozcoQuilpué, Tramo DM 17.578,35 a DM 29.497,99, Provincia de Marga-Marga,
Región de Valparaíso.
•
Este tramo se realizo en el mes de Noviembre del 2012
Tramo de Prueba
•
Se coloca como carpeta de rodado una mezcla asfáltica en caliente con
incorporación de RAP entre el Km 20.300 al km 20.800, en ambas pistas
•
La estructura de la calzada de 3,5 m de ancho está compuesta por 50 mm
de espesor de carpeta de rodado con mezcla asfáltica con RAP
incorporado, 9 cm de espesor de binder con mezcla tradicional sobre 29
cm de granular.
Tramo de Prueba
•
La mezcla se confecciono con los siguientes áridos y en los porcentajes
detallados a continuación:
16% Gravilla 11/16
24% Gravilla 6/11
38% Polvo Roca 0/4
4% RAP 1
16% RAP 2 y
Cemento asfáltico CA 24
•
Esta mezcla cumple con la Banda IV-A-12
Tramo de Prueba
Los parámetros de diseño fueron los siguientes:
•
Porcentaje de CA- 24 a usar (% r.a.)
•
Porcentaje de aporte de asfalto en RAP (% r.a.)
5.0 +- 0.3 puntos porcentuales
0.8
(Contenido de asfalto en el RAP (%) :
4.1
•
Porcentaje de CA24 a inyectar
4.2 +- 0.3 puntos porcentuales
•
Densidad Marshall (Kg/m3)
•
•
•
Rango temperatura de Mezclado en Planta
2377
(ºC)
Rango temperatura de Compactación en Obra (ºC)
145 - 170
120 - 160
Tramo de Prueba
•
Resultados del promedio de probetas ensayadas en LNV:
Especificación
4–6
Huecos (%)
5.9
Fluidez (0,25 mm)
13.6
8 – 16
Estabilidad (N)
11833
9000
Densidad promedio de probetas (Kg/m3)
2361
Modulo Resiliente Promedio (Mpa ) a 15ºC
6700
Modulo Resiliente Promedio (Mpa ) a 25ºC
2700
Comentarios.
•
El material por lo general es llevado a botaderos lo que implica un
gasto y un impacto ambiental por la generación de material de
desecho.
•
Hoy existe una gran escases del recurso árido y asfalto por lo que
sus fuentes de obtención son cada vez menores.
•
El RAP en Chile aún conserva gran parte de las propiedades
requeridas y exigidas por Vialidad.
Comentarios.
•
El reciclaje tiene grandes ventajas para la industria de la pavimentación
con asfalto.
•
Las carreteras de asfalto logran un ciclo de vida infinito como
consecuencia de la capacidad de extraer un material envejecido y volverlo
a procesar.
•
De esta forma se logra participar en la política de “Conservación Del
Patrimonio”
Comentarios.
•
Las mezclas confeccionadas con RAP se pueden fabricar en las plantas
asfálticas convencionales, tomando la precaución del ingreso del Rap en la
zona indicada.
•
El seguimiento al tramo de Prueba se realizara mediante mediciones de
Auscultación como: Deflectometría, IRI, Textura y Fricción.
•
Además se realizarán mediciones de Modulo y Fatiga.
Fotos Tramo de Prueba
Contrato Mejoramiento Ruta F-50, Sector Lo Orozco-Quilpué, Tramo DM
17.578,35 a DM 29.497,99, Provincia de Marga-Marga, Región de Valparaíso.
Descarga a Finisher
Extendido de mezcla
Extendido de mezcla
Mezcla de RAP
Rodillo Liso
Rodillo Neumático
2º Tramo de Prueba
Obra conservación Global Mixta por Nivel de servicio y Precios Unitarios
de Caminos de la Provincia de Melipilla, sector Norte, Etapa II, Región
Metropolitana
Camino Cruce Ruta G-78- ( Malloco )- Cruce G-78 ( Puangue ),
Rol, G – 78
Mezcla Asfáltica con 20% de RAP
Sector km. 40.185 al 40.492 y 40.527 al 40.824 Lado Derecho, pista 2
Contrato
Construcción Habilitación Ruta G-30- Sector Cerrillos – Lonquén, Tramo 4
y 5, Comunas de Calera de Tango y Talagante, Provincia de Maipo y
Talagante, Región Metropolitana.
Aprox. 18 km.
Gracias.

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