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INTRODUCCIÓN

El pavimento de una carretera está sujeto a la acción continua del tráfico y del clima. Estos dos factores, junto con el envejecimiento natural de los materiales, hacen que sufra un proceso progresivo de deterioro que disminuye paulatinamente los niveles de seguridad y confort para el tráfico, que al sobrepasar ciertos valores hacen necesario acciones de conservación y rehabilitación [1].

El deterioro medioambiental que se produce durante el proceso de producción de las mezclas asfálticas, la disminución de los recursos naturales no renovables, entre ellos, el petróleo, lo que ha provocado a su vez un aumento de su precio, la necesidad de disminuir los índices de extracción de materiales procedentes de las canteras y la generación de vertederos por la acumulación de materiales de residuos producto de las actividades de conservación; están entre las causas que han fomentado la introducción de nuevas técnicas para devolver al pavimentosus estánderes de funcionalidad reutilizando los materiales del pavimento en explotación en la conformación de la nueva estructura. Ésta técnica se conoce como Reciclado del Pavimento Asfáltico {3}

El RAP no es más que el material recuperado de la capa asfáltica del pavimento deteriorado o de mezclas nuevas que no han sido utilizadas por ser un excedente o no cumplir con las especificaciones de proyecto. Éste es mezclado con árido virgen, ligante asfáltico nuevo y/o agentes rejuvenecedores, en proporciones adecuadas, para producir una nueva mezcla en caliente que cumplan con los requerimientos de calidad, resistencia y durabilidad exigidos para el tipo de capa en que serán utilizados [4, 5]

Actualmente se conocen los beneficios ambientales y económicos que conlleva la implementación del reciclado. Sin embargo, las propiedades del RAP es muy variable pues depende de los componentes iniciales de la mezcla de la que provienen, del tiempo que lleva en servicio (estado de envejecimiento del mismo), la cantidad de tráfico que ha soportado, el contenido de ligante, la granulometría, entre otros factores. Todos ellos influyen en su comportamiento y manejo para la obtención de una mezcla asfáltica nueva fabricada con adición de RAP [6]. Por tanto y a pesar de la cantidad de investigaciones que se han ocupado de este tema, el comportamiento del RAP todavía no se entiende completamente, específicamente en lo que respecta a la influencia que tiene la composición y condición en la que se encuentra en el comportamiento de una mezcla nueva [6].

Por lo anteriormente expuesto, este trabajo se plantea realizar un análisis sobre el comportamiento de la granulometría de dos fuentes de RAP cuando son sometidas al ensayo de fragmentación por impacto empleando el Proctor Modificado. Determinándose a su vez, las variaciones granulométricas en cada uno de los diseños estudiados los cuales estarán conformados por diferentes porcentajes de RAP (20 y 40%) y de dos fuentes de obtención: de la avenida Santa Catalina y de la pista del Aeropuerto Internacional “José Martí”.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para la realización del ensayo de granulometría y de fragmentación se emplearon tres fracciones de áridos (19-10 mm, 13-5 mm y 5-0 mm) procedentes de la cantera de Alacranes (figura 1) y el RAP obtenido mediante el fresado de la avenida Santa Catalina y la pista del Aeropuerto Internacional “José Martí” con una granulometría 5-0 mm (figura 2).

En la figura 2 se puede observar como a pesar de que las fracciones de áridos provenientes del fresado corresponden a la fracción 5-0 mm, las partículas inferiores al tamiz 4,75 mm tienen porcentajes pasados inferiores a lo que se establece en la norma NC 759: 2010 [7]. Esto significa que la fracción fina que se obtiene de RAP es más gruesa que la que se especifica emplear en las mezclas asfálticas en caliente. Entre ambas fracciones de RAP, la que se obtuvo del Aeropuerto Internacional “José Martí” es más gruesa que la de la avenida Santa Catalina.

Debe aclararse que aunque las granulometrías de la fracción fina del RAP no cumplan con los usos establecidos por la NC 759:2010 [7] por sí sola, si se pueden emplear en el diseño de mezclas asfálticas siempre y cuando la combinación granulométrica final cumpla con los requerimientos establecidos para cada tipo de mezcla.

2.1 Ensayo de fragmentación mediante el método de impacto

El objetivo del ensayo es evaluar la cantidad de materiales que pasan a través de una serie de tamices después de una cantidad fija de golpes llevados a cabo con una masa cayente normalizada [8]. A continuación se explica el procedimiento para la realización del ensayo empleando el equipamiento del Proctor Modificado:

1. 1. Secar las muestras hasta obtener un peso constante a una temperatura que oscila entre 105 y 110°C.
2. 2. Realizar el ensayo de granulometría descrito anteriormente.
3. 3. Colocar la muestra analizada en el molde del Proctor Modificada en tres capas distintas.
4. 4. Realizar el ensayo de fragmentación mediante la compactación de cada una de las capas sometidas a 25 golpes con el martillo del Proctor Modificado.
5. 5. Colocar la muestra ensayada en bandejas para posteriormente determinar la granulometría de la misma.

En la tabla 1 se pueden observar las características del equipo del Proctor Modificado y algunos parámetros del ensayo.

2.2 Diseño de las muestras para el ensayo de fragmentación

El ensayo de fragmentación se llevó a cabo con el objetivo de evaluar la resistencia de la estructura pétrea ante la compactación y su influencia en la vida de servicio de las mezclas recicladas. Se realizó tanto a las fuentes de RAP independientes como a cinco combinaciones granulométricas de las fracciones de áridos naturales con 20% y 40% de RAP de cada una de las fuentes estudiadas. En cada caso se prepararon tres muestras, para obtener como resultado el promedio de estas. Los datos de cada diseño se presentan en la tabla 2 y en la figura 3 se muestra el comportamiento de las curvas de las combinaciones granulométricas.

Como se puede observar en la figura 3 la combinación granulométrica de los áridos naturales, se acerca al límite superior del uso que establece la norma cubana NC 253: 2005[9] para una mezcla densa de tamaño máximo 19mm (D-19mm); de manera que al ser combinado con la fracción 5-0mm del RAP, que como se vio anteriormente es más gruesa que una fracción 5-0mm de áridos naturales; se obtuvieran dosificaciones que no estuvieran fuera del uso. Además se aprecia que a medida que se incrementa el porcentaje de RAP que se sustituye por la fracción 5-0mm del árido natural las curvas granulométricas se acercan al uso mínimo establecido.

Se demuestra que a pesar de que las fracciones de RAP no cumplen los requerimientos granulométricos de una fracción 5-0mm, según establece la NC 759: 2010 [7], para mezclas asfálticas en caliente, es posible combinarlas con otros áridos para conformar diseños que cumplan con las especificaciones establecidas en la NC 253: 2005 [9].

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En este acápite se analizaron los resulados obtenidos en el ensayo de fragmentación tanto para las fracciones de las dos fuentes de RAP como para cada uno de los diseños de las combinaciones expuestas anteriormente.

1.1. Fragmentación de las fracciones de RAP de la avenida Santa Catalina y de la pista del Aeropuerto Internacional José Martí

En la tabla 3 se muestran los resultados de las granulometrías inicial y fragmentada de cada fuente de RAP estudiada, así como la variación porcentual en cada tamiz. Se relacionan también las tolerancias granulométricas establecidas en la NC 253: 2005 [9] para fabricación de mezclas, con el objetivo de comparar las variaciones de la fragmentación con las mismas. Se ilustran también estos resultados en las figuras 4 y 5.

Tanto en la tabla 3 como en las figuras 4 y 5 se observa que no se generan modificaciones entre las granulometrías de las fuentes de RAP con el ensayo de fragmentación. Tanto la curva inicial como la fragmentada presentan el mismo comportamiento granulométrico. La mayor variación que se produce es de 2,11% y en todos los casos son inferiores a las tolerancias permisibles. Por tanto se puede concluir que la compactación no ejerció variaciones en la granulometría del RAP.

1.2. Fragmentación de los diseños granulométricos con 20% y 40% de RAP.

En las tablas 4 y las figuras 6, 7 y 8 se presentan los resultados de la variación de las granulometrías de las cinco combinaciones granulométricas, antes y después del ensayo de fragmentación.

En la tabla 5 se muestran las variaciones existentes en la granulometría de cada uno de los diseños una vez realizado el ensayo de fragmentación.

De forma general se concluye que las granulometrías obtenidas con el ensayo de fragmentación (inicial y fragmentada) presentan similitud en su comportamiento en las cinco combinaciones granulométricas estudiadas. En la figura 7 y 8 (b) se observa que para una sustitución del 40% de RAP de la fracción 5-0mm la curva granulométrica se encuentra sobre el uso mínimo establecido. Por tanto se puede afirmar que para diseñar este tipo de mezcla (D 19 mm), el contenido máximo de RAP a adicionar es de 40% para ambas fuentes estudiadas.

En la tabla 5 las diferencias que existen en cada uno de los tamices no son significativas pues se encuentran dentro de las tolerancias establecidas en la NC 253: 2005 [9].

CONCLUSIONES

Las fuentes de RAP estudiadas (avenida Santa Catalina y la pista del Aeropuerto Internacional “José Martí”) presentan una fracción fina (5-0 mm) más gruesa que la que se especifica para emplear en las mezclas asfálticas en caliente.

Se pueden emplear fracciones de RAP que no cumplan los usos establecidos siempre y cuando la combinación granulométrica de ellos si cumpla con las especificaciones normadas para los distintos tipos de mezclas asfálticas.

El ensayo de fragmentación no provocó variaciones en las granulometrías de las fuentes de RAP ensayadas, encontrándose diferencias inferiores a 2,11% y cumpliendo las tolerancias establecidas.

Las variaciones granulométricas obtenidas en cada uno de los diseños producto del ensayo de fragmentación se encuentran dentro de las tolerancias establecidas para una mezcla asfáltica en caliente.

Referencias

González, I.L.P., Reciclado de pavimentos en carreteras.Aplicación en Cuba. 2013

BOU, M.B., DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE MEZCLAS RECICLADAS DE ALTO MÓDULO., in INFRAESTRUCTURA DEL TRANSPORT I TERRITORI. JULIO 2010, Universitat Politécnica de Catalunya.

Martínez, R.M., Procedimiento para el diseño estructural de pavimentos flexibles rehabilitados en Cuba con el empleo de bases recicladas utilizando ligantes asfálticos”. in Departamento de Viales. CECAT. Enero 2017, Universidad Tecnológica de La Habana José Antonio Echeverría.

PG-4, Pliego de Prepscripciones Técnicas Generales PG-4, in PG-4 :2001, M.d. Fomento., Editor. 2001.

Alarcón Ibarra, J., Reciclado de pavimentos asfálticos en caliente en planta, in Departamento de Infraestructura del Transporte y del Territorio. 2003, Universidad Politécnica de Cataluña.

Zarabanda, J.F.B. and A.N.P.G. Méndez, Caracterización del RAP e identificación de su influecia en el comportamiento mecánico de mezclas asfálticas en caliente., in Facultad Tecnológica Ingeniería Civil. 2016, Universidad Distrital Francisco José de Caldas Bogotá D.C.

Áridos para Mezclas Asfálticas. Requisitos, in NC 759, O.N.d. Normalización, Editor. 2010.

D. Perraton, G.T., E. Dave, F. Bilodeau, G. Giacomello, Tests campaign analysis to evaluate the capability of fragmentation testto characterize recycled asphaltpavement (RAP) material. Octubre 2015.

Carreteras. Materiales Bituminosos. Hormigón Asfáltico caliente. Especificaciones., in NC: 253, O.N.d. Normalización, Editor. 2005.

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