Un experimento desarrollado en España

Pavimentos con 100% de material fresado producidos en frío.

Por: Ing. Lorenzo Sangalli (area manager España); Ing. Loretta Venturini  (director técnico); Ing. Matteo Fumagalli (técnico de laboratorio).

El aumento en el consumo de recursos naturales y la producción de materiales de desecho derivados de la construcción de carreteras ha enfatizado la importancia de la sostenibilidad ambiental en el diseño y en la construcción de pavimentos de carreteras.

Por este motivo, existe una tendencia creciente hacia la elección de soluciones de diseño sostenibles, que actúan sea en la reducción del mantenimiento que en el aumento de la vida útil. Dados los beneficios ambientales derivados del uso de materiales reciclados, se están desarrollando tecnologías innovadoras que permiten cada vez más el uso de altos porcentajes de RAP (Reclaimed Asphalt Pavement – pavimento asfáltico regenerado) para la producción de mezclas bituminosas. Estas metodologías permiten, en particular, la reducción de los impactos ambientales relacionados con el transporte, el consumo de energía y el uso de betún y agregados de primer uso.

Una característica del uso del fresado, derivado de la demolición de los pavimentos al final del ciclo de vida, es la presencia de betún envejecido que conduce a una reducción en la vida útil del nuevo pavimento. Por esta razón, surge la necesidad de usar aditivos regenerativos, que permitan que los componentes volátiles perdidos durante la vida útil del pavimento anterior se reintegren, permitiendo así que el betún adquiera nuevamente prestaciones comparables a los de un betún de primer uso. En este contexto se introduce la tecnología de reciclaje Iterchimica con Iterlene ACF 1000 HP Green.

El uso de esta solución tecnológica permite la realización de una mezcla de conglomerado bituminoso con un 100% de material fresado, producida en frío, garantizando también una reducción del consumo de energía que sería necesario para la realización de una mezcla asfaltica tradicional en caliente (HMA). Esta tecnología se utiliza principalmente para reparar el bacheo y para la creación de pistas para ciclistas (ciclovias) eco-sostenibles.

Una apuesta ganada: la  experiencia en Murcia

Después de los primeros años de investigación, esta tecnología, inicialmente desarrollada para reparaciones de los baches, también se consideró adecuada para la construcción de pavimentos sometidos a bajas cargas vehiculares, como los carriles para bicicletas.

Después de la fase de precalificación del laboratorio, se llevó a cabo un tramo de prueba en la región de Murcia, en el sur de España. El proyecto se refiere a la carretera secundaria RM B36 ubicada en las afueras de la ciudad de Murcia

Esta carretera se caracteriza por niveles de tráfico limitados: categoría T32, o con un promedio diario de vehículos pesados entre 50 y 99. El proyecto se desarrolló a petición del Ministerio de Fomento (Ministerio de Infraestructura en España) que, con cierta precaución, aceptó la propuesta, que contemplaba la construcción de la capa intermedia del pavimento, la cual después de un período de tráfico, se cubriría con una carpeta de rodadura de mezcla asfáltica en caliente.

Fase 1: Precalificación a través del estudio en laboratorio.

La primera fase del proyecto consistió en el estudio del diseño de la mezcla, realizado con el material fresado disponible en el sitio, con el objetivo de evaluar los relativos rendimientos finales con pruebas de laboratorio y determinar el porcentaje de regenerante a utilizar.

La Dirección Técnica Española ha dado la posibilidad de utilizar el huso granulométrico que se consideraba más adecuado. Por lo tanto, según las experiencias anteriores, se seleccionó el material fresado en planta dividiéndolo en dos tamaños: 0/4 y 4/12. Esta subdivisión hizo posible estar dentro de los limites del huso granulometrico ANAS, tomado como referencia, con una proporción adecuada.

En cuanto al rendimiento mecánico, se tomó como referencia las especificaciones de Milán, el cual prevee el estudio de rotura Marshall y de rotura a tracción indirecta (ITS) después de 7 días de maduración a 25°C. Para estas pruebas, a pedido específico de las especificaciones españolas, también se evaluó la sensibilidad al agua mediante la prueba ITSR.

Con el objetivo de obtener la mezcla óptima y con el máximo rendimiento, para este proyecto se han estudiado tres mezclas diferentes: manteniendo fijas la humedad (al 3.5%) y el porcentaje de cemento (al 2%), mientras se procedió a variar el porcentaje del regenerante (1,5%, 2% y 2,5%).

Los análisis mostraron que todas las mezclas tenían un mejor desempeño que los requisitos mínimos de estabilidad Marshall.

Otro factor físico-mecánico evaluado fue el recubrimiento de los elementos del RAP. Por lo tanto, como mezcla óptima, se eligió aquella con un 2% de contenido de regenerante, ya que combina un buen rendimiento mecánico con un buen recubrimiento de la mezcla.

Fase 2: La elección del sistema de producción e instalación

Ubicada a 80 km de la obra, la planta de producción elegida permitió tener una alta productividad y un buen mezclado, al ser una planta discontinua para concreto.

Una vez que se realizaron las primeras pruebas de calibración, fue posible iniciar los trabajos de instalación del tramo de Prueba. El área de pavimentación se encuentra en un trazado vial caracterizado por una curva con una pendiente longitudinal del 5%.

Como se trataba de un CMA (Cold Mix Asphalt – asfalto en frío), se utilizó una pavimentadora tradicional, pero sin el calentamiento.

Para la compactación sucesiva, primero se usó un rodillo de goma y luego un rodillo de hierro-hierro para nivelar la superficie.

Cabe señalar que la instalación se realizó parcialmente en condiciones de lluvia (condiciones climáticas adversas), esta decisión fue aprobada por el Director de Obras debido a la menor susceptibilidad de la mezcla en frío a la presencia de agua en comparación con una HMA tradicional.

Fase 3: Monitoreo

Después de 12 horas desde la realización del tramo experimental, se reabrió el tráfico. El tramo de prueba fue monitoreado constantemente para detectar cualquier anomalía o deterioro y, según un programa, debería haber sido cubierta por una capa caliente después de un mes de operación.

Durante la fase de monitoreo, no se detectaron signos de movimiento o pérdida de agregados, incluso en la sección más crítica correspondiente a la curva descendente. Con el fin de evaluar en detalle las características físico-mecánicas, se realizaron muestras de núcleos. Estas muestras mostraron una buena adherencia entre la capa de apoyo, que corresponde a la capa intermedia del pavimento existente después del fresado de la capa de rodadura, y la capa colocada en frío con 100% fresado. También mostraron excelentes valores de densidad y confirmaron las características de rendimiento evaluadas durante la fase de precalificación.

Contrariamente a lo que se acordó inicialmente, el monitoreo continuó durante más de un mes, y solo después del cuarto mes se cubrió, según lo previsto en el programa, con un HMA. En el momento de la colocación de la carpeta de rodadura, el pavimento estaba en buenas condiciones sin desprendimientos o signos de ahuellamiento, excepto en secciones limitadas donde se habían formado grietas modestas.

Este tramo de prueba aún está siendo monitoreado y, casi un año después de la puesta en servicio, está en excelentes condiciones, sin ningún tipo de deterioro, como ahuellamiento o agrietamiento.

Conclusiones

Diseñado inicialmente para la producción de conglomerados bituminosos de uso invernal para bacheo, el regenerante Iterlene ACF 1000 HP Green se utiliza con 100% de RAP en frío. Gracias a la investigación y el desarrollo de los laboratorios internos de Iterchimica, la experimentación ha demostrado cómo este regenerante también se puede utilizar para la construcción de carriles para bicicletas y, posiblemente, para carreteras con poca carga vehicular.

El tramo de prueba en Murcia ha dado excelentes resultados ya que el conglomerado bituminoso producido, aunque utilizado como capa intermedia, después de ser instalado y abierto al tráfico ha mostrado buenas características físico-mecánicas. Estos resultados son alentadores para futuros estudios y aplicaciones para pavimentación de carreteras a bajos niveles de tráfico, así como los usos actuales para reparaciones de baches y  para carriles para bicicletas eco-sostenibles.