*Por: Gustavo Seret y Mauricio Volken de ECO BSM S.A., Rosario, Argentina Contacto: gustavo.seret@gmail.com; torinow380@hotmail.com. Y
Andrés Pugliessi de ITYAC, Rosario, Argentina. Contacto: a.pugliessi@ityac.com.ar
Introducción
La estabilización de materiales es una técnica que se emplea en la construcción de pavimentos que permite mejorar el desempeño estructural de los mismos.
A las técnicas de estabilización conocidas se ha sumado, desde hace ya varias décadas a nivel internacional, y desde hace poco tiempo a nivel local, la estabilización con asfalto espumado.
El proceso de estabilización de materiales con asfalto espumado es una alternativa tecnológica que presenta importantes beneficios en el comportamiento mecánico de los materiales y en los aspectos ambientales ligados al proceso de elaboración y de colocación de los mismos [SABITA (2020)[1]].
Entre estas ventajas se destaca; la posibilidad de estabilizar materiales no convencionales, recuperados de procesos industriales, tales como la escoria siderúrgica u hormigones hidráulicos triturados (HHT), RAP, agregados pétreos subnormales, etc.
Los beneficios económicos y de impacto ambiental que estas alternativas implican, toman mayor protagonismo ante la imperiosa necesidad, en muchos casos legislada, de preservar el medio ambiente, en pos de la sustentabilidad, yendo hacia un modelo de economía circular.
Estabilización con asfalto espumado
El asfalto se mezcla con los materiales a estabilizar bajo la forma de espuma. Modificar su viscosidad permite efectuar una adecuada difusión y mezclado del asfalto a través de todo el volumen de material a tratar.
El espumado del asfalto se produce en forma instantánea debido a la inyección de agua en las boquillas de difusión del asfalto caliente en la cámara de mezclado. De esta manera, el agua se vaporiza generando una espuma que luego se transforma en diminutas partículas de asfalto al momento en que las burbujas explotan al entrar en contacto con los agregados. Estos elementos de asfalto se distribuyen exclusivamente entre las partículas más finas del material granular, aprovechando la dispersión generada por la presencia de un denominado relleno mineral activo (cemento o cal) gracias a la excepcional afinidad que posee este último con el asfalto.
Una vez compactado el material, se produce lo que se describe como “soldaduras por puntos” debido a esta dispersión del asfalto entre las diversas partículas.
Estas uniones “no-continuas” de las partículas de agregado, hacen a los BSM diferentes de todos los otros materiales de pavimentación. La dispersión del asfalto en la matriz granular del estabilizado cambia las propiedades de corte del material, aumentando significativamente el valor de cohesión y efectuando un pequeño cambio en el ángulo de fricción interno del mismo.
Las principales ventajas que ofrece la estabilización con asfalto espumado pueden sintetizarse en los siguientes puntos:
• Incremento de la resistencia
• Mayor durabilidad
• Baja sensibilidad a la calidad de los materiales
• Posibilidad de almacenamiento en acopios
• Baja susceptibilidad a la temperatura
• Habilitación temprana al tránsito
Una capa compactada de BSM tendrá un contenido de vacíos similar al de una capa granular [AUSTRAROADS (2018)[2]]. Los BSM son tenso dependientes y se han denominado, coloquialmente, “material granular con esteroides”.
La presencia del relleno activo (cemento o cal) se limita a un máximo del 1% para evitar que el material se rigidice. Esta técnica que, a excepción del asfalto que se utiliza, no requiere calentar los materiales involucrados, se emplea para la ejecución de capas de base y/o subbases.
Aspectos constructivos – Tratamiento en planta central
El tratamiento de los materiales con asfalto espumado en Planta Central se utiliza normalmente en proyectos en los que:
• Se requiere un BSM de calidad superior para el reemplazo de una base asfáltica. El pre-almacenamiento de los materiales de entrada permite que los mismos se ensayen antes del mezclado, asegurando que se cumplen con los estándares requeridos.
• Después de la producción del BSM deba procederse al almacenamiento para su uso posterior (siempre que se utilice cal como filler activo), especialmente en aquellos proyectos que utilizan métodos intensivos en mano de obra para la construcción de capas.
• Se requiere de un buen índice de rugosidad, para lo cual el BSM deberá ser colocado mediante terminadora, ya que se utiliza como base estructural principal bajo una capa de rodamiento delgada.
La planta utilizada para producir el BSM debe ser capaz de mezclar con precisión proporciones predeterminadas de diferentes materiales de entrada, añadiendo simultáneamente la cantidad correcta de asfalto espumado, agua y relleno activo.
En la Figura 1 se muestra el diseño de una planta típica utilizada para el tratamiento de material seleccionado con asfalto espumado, junto a una foto de uno de estos equipos.
Estado de desarrollo en Argentina
En la Argentina esta tecnología aún no ha sido aplicada en forma recurrente, existiendo hasta la fecha, sólo unas pocas obras con bases BSM en la estructura del pavimento, y ninguna de ellas utilizando una Planta Central para su elaboración.
Sin embargo, en los últimos años, se efectuaron importantes experiencias con BSM elaborado en Planta, destinando este material en obras con altos grados de solicitaciones del pavimento, entre las que se destacan:
– Diversas calles urbanas en los municipios de Rosario y Funes, Sta. Fé (3.200m).
– Calles de circulación internas del Parque Ciudad Industria (PIM), Funes, Sta. Fé (6.500 m).
– Calle Moreno (acceso a Puertos) en el municipio de Pto. Gral. San Martín, Sta. Fe (1.200 m).
– Tramo de pruebas en Autopista AP01 (Rosario – Santa Fe), Sta. Fé (300 m).
– Tramo de pruebas en RP N°25, tramo Paraná de las Palmas – Escobar, Bs.As. (300 m).
– Rehabilitación de RP N°80 – Sección 2 – RP N°50s – RP N°10 (7.000 m).
A partir de lo observado en las distintas experiencias, y apostando a los beneficios en la utilización de esta tecnología, la Dirección Provincial de Vialidad de Santa Fe decidió llevar adelante la ejecución de otras tres grandes obras sobre rutas provinciales, tales como son la rehabilitación de la Sección 17 de Ruta Provincial 80, la rehabilitación de un importante tramo de la Ruta Provincial 90 junto con la construcción de los terceros carriles de la misma, y la construcción de Ruta Provincial 10S.
Fórmulas de obra utilizadas
Para llevar adelante este desarrollo tecnológico, se han seguido las recomendaciones de la Guía Técnica: Materiales Estabilizados con Asfalto (Technical Guideline: Bitumen Stabilised Materials – TG2), edición 2020, publicada por la Asociación Sudafricana del Asfalto SABITA.
En la Tabla 1 a continuación, se presenta un resumen con los principales parámetros mecánicos obtenidos en las dosificaciones utilizadas.
Ensayos especiales
A continuación, en la Tabla 2, se presentan los resultados de ensayos especiales realizados a las mezclas en el marco de este estudio. Módulo de rigidez (stiffness) EN 12697-26 [European Standard (2009)[4]] y ensayo de rueda cargada Wheel Tracking Test (WTT) EN 12697-22 [European Standard (2009) [5]].
Controles de producción y ensayos sobre capa terminada
Durante la ejecución de las obras, se efectuaron los controles de producción indicados en la Guía Sudafricana TG2, los cuales básicamente se resumen en moldeos de probetas ITS con material de planta para su posterior curado y rotura en condición seca y húmeda. La Tabla 3 presenta los resultados obtenidos.
Complementariamente, se presentan en la Tabla 4, los resultados de módulo de la capa BSM, determinados a través del retrocálculo de las deflexiones FWD (percentil 80). A la hora de analizar los resultados, es necesario tener en cuenta el período de “maduración” de las capas BSM evaluadas.
Comentarios finales
El proceso de estabilización de materiales con asfalto espumado constituye una alternativa tecnológica que presenta importantes beneficios, tanto en el comportamiento mecánico de los materiales como en los aspectos medioambientales ligados al proceso de elaboración y de colocación de los mismos.
Si bien en nuestro país aún no existe una imposición respecto a las valoraciones medioambientales de distintas técnicas constructivas a emplearse en la ejecución de una obra vial (tal como sí ocurre, por ejemplo, en Europa), el buen empleo de técnicas como la descripta resulta indispensable si realmente queremos apuntar a modelos de economía circular que fomenten la sustentabilidad, la reutilización, el reciclado y el cuidado del medioambiente.
Referencias bibliográficas
[1] Southern African Bitumen Association (SABITA) (2020) – “Bitumen Stabilised Materials – A Guideline for the Design and Construction of Bitumen Emulsion and Foamed Bitumen Stabilised Materials”, Technical Guideline TG2, South Africa.
[2] Australasian Road Transport and Traffic Agencies (AUSTRAROADS) (2018) – “Design and Performance of Foamed Bitumen Stabilised Pavements”, Technical Report AP-T336-18, Sydney, Australia.
[3] DC Engelbrecht (1999). “Manufacturing Foam Bitumen in a Standard Drum Mixing Asphalt Plant”; 7th Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa, South Africa.
[4] European Standard 12697 (2009) “Bituminous mixtures – Test methods for hot mix asphalt – Part 26: Stiffness”.
[5] European Standard 12697 (2009) “Bituminous mixtures – Test methods for hot mix asphalt – Part 22: Wheel tracking”.
