Reciclados de mezclas asfálticas

LA IMPORTANCIA DE RECICLAR

Hoy día, la reutilización de materiales en la construcción de carreteras, es parte de la agenda de la industria del asfalto. Las razones que impulsan el reciclado o re uso de materiales en el ámbito vial, incluyendo las mezclas asfálticas se resumen a continuación:

• Restricción creciente en el uso de materiales vírgenes (costo, disponibilidad).
• Legislación restrictiva (razones medioambientales, disposición de desechos).
• Costos (reducción y optimización de recursos para las administraciones de carretera).
• Viabilidad técnica (existen diferentes técnicas de comprobado comportamiento, con creciente calidad en el material final y convenientes relaciones costo/efectividad).

Hace algunos años, la percepción sobre los materiales asfálticos reciclados era que resultaban mezclas “de segunda categoría”. Sin embargo, la tendencia global es producir mezclas asfálticas de alta prestaciones y en lo posible, basadas en la utilización de altas tasas de reciclado (en algunos países de Europa actualmente, más del 75% es un valor común).

¿QUÉ SE RECICLA Y POR QUÉ?
Hoy en día se reciclan muchos materiales en la industria, a saber:

• Materiales bituminosos: Mezclas asfálticas convencionales y especiales, conocido como RAP (Reclaimed Asphalt Pavement).
• Materiales de impermeabilización: como las tejas de asfalto, conocido como RAS (Reclaimed Asphalt Shingles).
• Materiales granulares: ya sean naturales, artificiales o ambos en conjunto.

Por último, se reciclan otros materiales como el caucho de los neumáticos usados, plásticos de diferente procedencia, cables de telefonía, vidrios, escombros de distinto tipo, escorias, etc., pensando a las carreteras como una posibilidad de “vertederos controlados”, donde reutilizar aquellos materiales considerados en desuso y aprovechar su capacidad remanente reduciendo el impacto ambiental.
En el caso de los materiales o mezclas asfálticas, el objeto del reciclado es restituir las propiedades originales del material que estoy intentando reciclar, las cuales son: la resistencia estructural (resistencia mecánica), la resistencia a la acción del agua y la resistencia a fatiga (consumida en el material original).
Cualquiera de estas tres opciones o una combinación de estas hacen que esta mezcla sea, al menos, posible de ser reciclada.
En cuanto a las ventajas del reciclado, en primer lugar, hay una cuestión económica: la primera idea es evitar el retiro del material y la reposición por uno completamente nuevo, lo cual resulta la opción más costosa. También hay una cuestión de ahorro energético: todos estos procesos requieren un consumo de energía que en definitiva realizamos para remover y retirar éste material y no para recuperarlo. En este caso, las ventajas del reciclado también son ambientales porque evito la utilización al menos del 100% del material virgen. Adicionalmente, hay una cuestión operativa o de reducción de interferencias: si reciclo y dependiendo el tipo de técnica de reciclado que se realice, puedo trabajar, reciclar y habilitar en una misma jornada, actuando sobre las zonas específicamente definidas y disminuyendo las molestias para el tránsito. Por último, existen ventajas técnicas como ser evitar el elevamiento innecesario de la rasante, reducir perturbaciones en las capas inferiores de la estructura y asegurar que las capas de refuerzo se coloquen sobre un material saneado, evitando sobreespesores por el temor al reflejo de fisuras.

TIPOS DE RECICLADO
Los reciclados de mezclas asfálticas pueden clasificarse de diversas maneras: una primera gran familia la conforman los reciclados In situ/In Place o “en el lugar”. En este caso pueden ser en caliente (poco utilizado en Argentina) o en frío (del que se hablará más adelante en éste artículo), en la cual se utilizan equipos autopropulsados que realizan todas las operaciones de manera consecutiva: fresado, mezclado, extendido y algunos casos pre compactación del material.
El otro tipo de reciclado es en Planta/Off Site. Esta técnica tiene tres variantes posibles: en caliente (la más utilizada), frío (es poco común) o tibio (se encuentra en desarrollo).
Hoy en día, se trata de disminuir las temperaturas de fabricación de las mezclas asfálticas en caliente (tecnología conocida como Warm Asphalt o mezclas tibias) o incrementar levemente la temperatura de fabricación de las mezclas en frío con emulsión (conocidas como mezclas templadas con emulsión). Esta tendencia en la tecnología de fabricación, se extiende a las mezclas recicladas con diferentes tasas de RAP.
En el caso de las mezclas asfálticas recicladas en caliente, los ligantes utilizados pueden ser de diferente consistencia (convencionales o modificados), con la posible adición de agentes rejuvenedores para lograr la “reactivación” del asfalto envejecido de la mezcla. En el caso de las mezclas en frío o templadas con emulsión, se utilizan en general aquellas de residuo blando, buscando el efecto reactivación antes citado.

SITUACIÓN EN EUROPA
Sobre la situación europea se conocen datos del año 2011 (fuente EAPA, European Asphalt Pavement Association). Es importante remarcar en primer lugar, que en éste continente, el 94% de las carreteras son asfálticas. La producción anual de mezclas en caliente en Europa ronda las 300 millones de toneladas y existen más de 4.000 plantas fijas que estarían en condiciones de reciclar y más de 700 plantas móviles.
Los países europeos que utilizan la mayor cantidad de pavimento asfáltico recuperado (RAP) son: Hungría, Luxemburgo, Austria, Alemania, Holanda y Dinamarca. El total de RAP disponible es alrededor de 56 millones de toneladas, asegurándose más del 85% de re uso del mismo.
Las principales tendencias europeas son el fresado selectivo y el almacenamiento por cubierto y separado del RAP, intentando reducir su humedad. Las plantas más utilizadas son las de tambor paralelo. El objetivo o tendencia es llegar a utilizar el 100% del RAP producido, ya que la técnica es cada vez más confiable.
Para estimular su uso, se recurren a ciertos argumentos, como: el ahorro de materiales vírgenes, el ahorro de recursos naturales minimizando el impacto ambiental, la calidad de las mezclas con RAP, igualando la calidad de los materiales vírgenes, evitando vertidos y cargas para las próximas generaciones y generando una buena imagen para la industria. Además, existen estándares europeos para el RAP y el mensaje más importante es que las mezclas asfálticas son 100% reciclables. Por último, las autoridades viales europeas son las dueñas del RAP y de los caminos, por lo tanto son responsables de su buen uso.

SITUACIÓN EN LOS ESTADOS UNIDOS
Haciendo una comparación de lo que hemos visto en Europa, podemos ver lo que ocurre en los Estados Unidos ya que también contamos con información desde el año 2009 hasta el 2011 (fuente NAPA, National Asphalt Pavement Association). Aquí, el 90% de las carreteras son de asfalto y la producción anual de mezclas en caliente es prácticamente la misma que en Europa. Es decir, en un solo país, se produce lo mismo que en todo un continente: 332 millones de toneladas. Pero, a pesar que se encuentran 1.091 plantas en 48 Estados, el máximo porcentaje de RAP reportado disponible es el 36% contra el 85%que hay en Europa. Esto pareciera indicar que el RAP reportado sería menor al realmente generado.
Algo para destacar es que se da la particularidad de que aquellos Estados que generan menos RAP (Georgia, Ohio, Tennesse, Washington, Maine) lo reutilizan en mayor medida en la producción de mezclas asfálticas, y en cambio algunos de los que más generan son los que menos lo reutilizan (por ejemplo: Florida con 30% del total reportado como generación y apenas 22% de re uso en las nuevas mezclas).

LA PROPUESTA DE LA CPA
La CPA, a través de su Subcomité de Especificaciones Técnicas, ha elaborado distintos proyectos de recomendaciones en los últimos años (Mezclas en Caliente Delgadas para capas de rodadura y Mezclas en Caliente Gruesas, los cuales tienen una última versión dada a conocer en 2010). Las propuestas de la Comisión se presentan como documentos técnicos que comprenden definiciones, especificaciones para los materiales, requisitos para el diseño y recomendaciones para la ejecución de los distintos tipos de mezclas incluyendo los respectivos controles de calidad.
En el caso específico de mezclas recicladas y en esta primera etapa, la Comisión ha generado un documento para Mezclas Asfálticas Convencionales Recicladas en Caliente en Planta (versión que data del 2012) y se encuentra trabajando en un segundo documento para las Mezclas Asfálticas Convencionales Reciclados en Frío in Situ con Emulsión (prevista su aparición para finales de 2014).
A continuación se detallan brevemente el alcance de los mismos:

Reciclado de mezclas asfálticas convencionales en caliente en planta
Se definen como concretos asfálticos convencionales reciclados en éste documento, a las mezclas asfálticas resultantes de la combinación de un ligante asfáltico convencional, RAP, áridos (incluido filler) y eventualmente aditivos, tales como mejoradores de adherencia, rejuvenecedores, fibras naturales, etc., fabricados en plantas para tal efecto y colocados en obra a temperatura muy superior a la ambiente.
Los concretos asfálticos definidos en esta especificación tienen por objeto ser utilizados como carpetas de rodamiento, capas intermedias y bases, tanto en obras de nueva construcción o como parte de refuerzos estructurales de pavimentos existentes, con propiedades similares a los elaborados con materiales vírgenes.
En particular, esta propuesta, comprende específicamente a los concretos asfálticos reciclados que tengan un contenido de RAP comprendido entre el 10% y el 50%. Para tasas de RAP inferiores a 10% el tratamiento será el de una mezcla asfáltica virgen convencional.
Para identificar a los Concretos Asfálticos Convencionales se utiliza la sigla CAC y para diferenciados de los Reciclados se adiciona al final de la sigla la letra R entre paréntesis, CAC (R). Se definen de la misma manera que en el caso de mezclas de bajo espesor y gruesas con la misma designación, de tamaño máximo de 12, 19, 25 y con la sigla correspondiente al reciclado.

Requisitos de los materiales
En el documento se definen los requisitos de los materiales tanto vírgenes (agregados gruesos, finos y fílleres, que pueden ser utilizados como correctores para la mezcla reciclada) como las condiciones, clasificación, evaluación y acopio del RAP. Por su parte, el origen de los materiales del RAP puede provenir tanto del pavimento existente de la obra a rehabilitar o de un acopio de otro origen. El RAP incorporado no deberá exceder un nivel máximo de 30 mm o el que establezca el pliego particular. En caso de estar excedido en tamaño se permite una trituración previa. Los áridos derivados del RAP deberán cumplir lo que exija la Especificación Técnica Particular.
El ligante asfáltico definido como resultante o final en la mezcla reciclada será la combinación del asfalto aportado por el RAP más la incorporación de asfalto virgen (el cual tiene que cumplir la especificación por viscosidad de la IRAM 6885) y potencialmente agentes rejuvenecedores (el cual se define en las especificaciones particulares del proyecto).
En particular se destaca de esta propuesta que las mezclas asfálticas recicladas a partir de esta técnica tendrán un contenido de RAP mayor del 10% e inferior al 50% (para tasas de reciclado inferiores al 10% el tratamiento será el de unas mezclas asfáltica virgen). Por otra parte, exigir la misma respuesta de una mezcla asfáltica reciclada que la correspondiente a una mezcla asfáltica virgen: propiedades físicas, mecánicas y de adherencia y cohesión asociadas a la durabilidad.

Diseño de la mezclas recicladas en caliente en planta
Se definen siete tipos de mezclas recicladas en función del tamaño máximo de los agregados y de su posición en la estructura del pavimento, a saber:
En la Tabla 2 se puede observar un resumen del criterio de dosificación sugerido.<

PROPUESTA DE LA CPA PARA MEZCLAS RECICLADAS EN FRÍO IN SITU CON EMULSIÓN
El segundo documento en proceso actualmente, trata sobre concretos asfálticos reciclados en frío con emulsión (CARF), definiéndolos como las mezclas asfálticas resultante de la combinación del fresado de una o más capas exclusivamente asfálticas de un pavimento existente, más emulsión bituminosa, agua y eventualmente la adición de áridos vírgenes correctores, aditivos rejuvenecedores u otros materiales.
La ejecución de estos concretos asfálticos reciclados en frío se realiza in situ, mediante equipos ambulo operantes individuales o combinados en trenes de operaciones múltiples, en espesores comprendidos entre seis y 12 centímetros y cumplirá funciones de base o sub base de pavimentos
La construcción de los CARF es conveniente cuando existen pavimentos que presentan exudaciones, desplazamientos, fisuras, fatiga o para tratar pavimentos con bajos contenidos de asfalto con evidencias de envejecimiento.
Su construcción permite recuperar la integridad estructural, restituir gálibos y mejorar la regularidad. Los estudios de comportamiento de los CARF indican que retardan o eliminan la aparición de fisuras reflejas, dependiendo de la profundidad del tratamiento y de la profundidad de la fisura.
El documento en estudio cubre exclusivamente el reciclado de material 100% RAP, fresado del pavimento existente, combinado con emulsión de asfalto (con o sin agentes rejuvenecedores) y eventualmente con el aporte de áridos correctores, y mezclado in situ para producir un nuevo pavimento.
Para determinar la factibilidad de la aplicación de la técnica de reciclado en frío in situ con emulsión, se deben definir tramos homogéneos de la sección a tratar, implicando la determinación previa de las condiciones externas de clima y tránsito, como así también las del pavimento existente. El documento recomienda llevar a cabo una recopilación de datos históricos de la obra a reciclar, como así también una inspección visual y estudios de deflectometría, que permitirán colaborar en la definición de tramos caracterizados por su homogeneidad estructural longitudinal y transversal en lo que a espesor de capas y en cuanto a los materiales constituyentes se refiere.

ETAPAS DE LA EJECUCIÓN
Las operaciones incluidas y descriptas en el documento para la ejecución de un CARF son el estudio previo del pavimento y de la fórmula de trabajo para cada tramo homogéneo, la incorporación de áridos correctores más aditivos, el fresado de capas, la incorporación agua más emulsión, el mezclado y distribución, la compactación, el curado y riego de protección.
Los requisitos de los materiales tanto para los áridos gruesos, finos y filler utilizados como correctores de granulometrías son los mismos que para mezclas en caliente.
Sobre las muestras representativas del RAP del pavimento existente se tiene en cuenta el tamaño, la granulometría, los pesos específicos y la absorción, los áridos recuperados del RAP, la caracterización mineralógica, el ligante asfáltico recuperado del RAP (contenido y caracterización).
La granulometría de la mezcla resultante (filler, áridos de aporte y RAP proveniente del fresado de las capas asfálticas) está comprendida dentro de dos husos granulométricos: uno llamado CARF I y CARF II que son dos tipologías para un reciclado más grueso y uno menos grueso.
De la misma manera se definen los tamaños máximos nominales y el espesor de la capa en este caso debe ser superior a tres veces el tamaño máximo nominal de la combinación de áridos.
Los materiales asfálticos a emplear para la construcción de un CARF deben ser emulsión asfáltica catiónica de rotura lenta (CRL), superestable (CRS) o para reciclado en frío (CRF) de acuerdo a la Norma IRAM-IAPG 6691. En su defecto, una emulsión asfáltica catiónica de rotura lenta modificada con polímeros (CRL m) o de reciclado en frío modificada con polímeros (CRF m), de acuerdo a la Norma IRAM-IAPG 6698. El tipo de emulsión debe estar indicado en la Especificación Técnica Particular.
En cuanto a los criterios de dosificación a incluir en la recomendación, se está aún en etapa de discusión basada en la experiencia local y global al respecto.

CONSIDERACIONES ESPECIALES EN LOS CARF
En la ejecución de los tramos de prueba se deben realizar los ajustes del proceso de reciclado y compactación necesarios hasta alcanzar la conformidad total acorde con las exigencias de la presente especificación. Se deben informar por escrito los ajustes llevados a cabo, adjunto a la formulación de obra final a emplear para cada tramo homogéneo.
Se definen, plazos de apertura al tránsito, necesidad de aplicar un riego de protección, plazos para realizar la capa de rodamiento y equipos necesarios para el fresado, el mezclado y la compactación.
Algo que se debe mencionar son las limitaciones de la ejecución. Por ejemplo no se permite la ejecución de los CARF con vientos fuertes, niebla densa o en condiciones de muy alta humedad, si la precipitación es inminente, cuando se produzcan precipitaciones atmosféricas. Además, las temperaturas del pavimento deben alcanzar un mínimo de 16°C y la temperatura ambiente debe ser superior a 10°C y subiendo.
Las tareas de reciclado, salvo las de compactación, deberán completarse en un mínimo de dos horas luego del atardecer.