ing. carlos iván gutiérrez g. msc dic
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ASFALTO-CAUCHO
Ing. Carlos Iván Gutiérrez G. MSc DIC.
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ANTECEDENTES
CASO AMBIENTAL CASO TÉCNICO
• En Colombia entran en desuso miles de toneladas de llantas por año. En 2010 se usaron 2.642.938 llantas en Bogotá, D.C.
• La mayoría son arrojadas a las calles o quemadas de manera ilegal y clandestina, unas para recuperar el refuerzo metálico y otras como combustible en hornos industriales. Se queman en manifestaciones y paros o en fiestas populares.
• Las llantas tienen un período de biodegradación de aprox. 800 años.
• El crecimiento de la economía implica un mayor flujo vehicular para el transporte de mercancías.
• El aumento desmedido del flujo vehicular acelera el deterioro de la malla vial.
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Caucho: Fuente Natural• Árbol del caucho – (Hevea
Brasiliensis) por su fuente geográfica, Amazonía, Brasil
• Las principales áreas de cultivo son: – Áreas lluviosas, tropicales:– Colombia, Perú, Brasil, Costa Rica,
Guatemala.– Tailandia, Indonesia, Malasia.– Liberia, Nigeria, Costa de Marfil.
• El caucho natural se usa en cientos de productos
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Extracción
• Latex – secreción lechosa blanquecina extraída de los árboles de caucho
• Goteo– Cada 20 segundos
aproximadamente en cada árbol
– 450-650 árboles/día/persona
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Extracción
• Colección– Después del goteo– Se colecta en recipientes
plásticos, frascos de vidrio, ollas de aluminio, o cáscaras de coco.
– Aproximadamente el 20 a 40% de los recolectado es utilizable.
• El látex debe colectarse antes que se coagule
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Los obreros caucheros
• Usualmente pobres, con escasa educación y baja calidad de vida. Usualmente mujeres y/o niños.
• Salarios muy bajos.• Problemas sociales!!!
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HUANSOCO
• En Colombia se usa para la producción de balones y artículos de caucho de fabricación artesanal.
• En la Amazonía se utiliza como ligante de arenas para la fabricación de adobes y el afirmado de pisos de viviendas rurales.
• Se ha investigado su uso como modificador de asfaltos, con éxito
• Se ha investigado su uso como ligante de pavimentos de tránsito peatonal
Nombre dado por los indígenas en la Amazonía al látex de caucho natural
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Transporte
• El látex se colecta en tanques
• Se transfiere en containers herméticos con amoniaco para permitir su enfriamiento y conservación.
• Se mezcla y se extruye. El producto, con textura de goma, se enfría, se muele y se le da la forma deseada.
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PROCESAMIENTO
• Vulcanización1. El caucho se mezcla con azufre,
bisphenol, o peróxido2. Se moldea or extruye con la forma
deseada3. Se calienta después que el caucho
toma la forma final
– Para mejorar la resiliencia y elasticidad, durabilidad y utilidad
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CAUCHO SINTÉTICO• En 1930 se inventó el caucho
sintético (SBR), en Alemania, y se impulsó en la segunda guerra mundial por Alemania y Estados Unidos. Ha venido reemplazando el caucho natural en la fabricación de toda clase de productos de caucho pero, principalmente, en la fabricación de llantas.
• Se ha usado con éxito en la modificación de asfaltos en Colombia
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MANUFACTURAProceso esquemático de la
producción de llantas
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USOS
• Llantas y neumáticos• Mangueras• Boquillas• Balones y bolas para deportes• Pisos• Pegantes• Tubos• Almohadillas y láminas para varios usos• Empaques• Borradores• Guantes• Condones• ……….
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Disposición Final
•
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Métodos de disposición
• Rellenos sanitarios y botaderos – Atrapan metano (Obliga a procesarlas)– Más fácil disposición procesadas
• Rellenos ilegales– Riesgo de incendio– Animales– Mosquitos
• Incineración• Reciclaje
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Impacto Ambiental
• Alergias al Látex• Polución (Aire y Agua)• Humos tóxicos en
combustión (fenoles, plomo, clorhidratos, arsénico, zinc…)
• Lluvia ácida. Mutaciones genéticas. Agentes cancerígenos.
• Afecta capa de ozono. Calentamiento global!
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SOLUCIÓN RECICLAJE
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Road furniturePistas de atletismo
Sports stadia
Pisos de instalaciones de juegoAdoquines y losetas
Artificial turf
SOLUCIÓN RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA
Q ui ckTi me™ and aG raphi cs decompressor
are needed to see thi s pi cture.
Gramas sintéticas
Mobiliario de vías
Membranas Artificiales
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RECICLAJE
• Mangueras Riego
• Topes
• Tejas
• Resaltos
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Reciclaje. Infraestructura
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20
Viruta suelta :
Viruta de caucho suelta
Viruta pegada
Viruta compactada
Rellenos aligerados (geotextil)
Aislamiento de edificaciones
RECICLAJE. INFRAESTRUCTURA
Drenaje y subdrenaje
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RECICLAJE - INFRAESTRUCTURA
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Muros de llantas
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RECICLAJE. TERRAPLENES DE SUELO REFORZADO
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TERRAPLENES EN SUELOS BLANDOS
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MaterialesComponentes de caucho – en la
llanta : tejidos, paredes, etc.
Refuerzos y cinturones : capas de acero o sintéticos forradas en caucho
Alambre y cuerdas: Cordones de acero de alta Resistencia que mantienen la forma de la llanta
Carcaza: De metal, rayón, nylon. Y cordones de poliéster
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Las llantas usadas en lugar de convertirse en un desecho o combustible altamente tóxico, se pueden procesar para obtener una materia prima (GCR) que provee interesantes propiedades al asfalto
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¿Qué es el asfalto-caucho?
Grano caucho Asfalto Caucho Asfalto Base
Consiste en una mezcla de asfalto caliente y grano de caucho reciclado (GCR) en condiciones de temperatura, tiempo y agitación específicos
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Partícula de caucho reciclado
ANTES Y DESPUÉS DE LA REACCIÓN
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PROPIEDADES DEL LIGANTE ASFALTO-CAUCHO
Se ven afectadas por:• Tipo de cemento asfáltico• Porcentaje de caucho• Porcentaje de caucho natural (Si se usa)• Porcentage de SBS (Si se usa)• Otros modificadores (Si se usan)• Tiempo de reacción• Temperatura de reacción• Tipo de mezclador• Agitación (Durante la modificación)• Agitación (Durante el mezclado)
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PROPIEDADES DEL ASFALTO CAUCHO
• Ductilidad• Resistencia a la
fatiga• Resistencia al
ahuellamiento• Durabilidad
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TIPO DESCRIPCIÓN USOS y BENEFICICOS
Membrana de absorción de esfuerzos (SAM)
Rodadura resistente al reflejo
Membrana intercapa (SAMI)
Similar a la tipo SAM excepto que es seguida con la construcción de una capa adicional que podría consistir en una sobre capa de mezcla en caliente u otro tipo de superficie o acabado
Ideal para rehabilitación de superficies de pavimentos que han experimentado diferentes tipos de problemas (baches, fisuras)
Sello de penetración (Scrub Seal)
Es similar a la aplicación tipo SAM pero la velocidad de aplicación es mas lenta y la mezcla del material de caucho penetra en las fisuras durante el proceso de aplicación
Se recomienda en superficies con alto grado de fisuración
Mezclas para rehabilitación de pavimentos rígidos (C&S)
Rodadura resistente al reflejo de agrietamiento
Pavimentos rígidos por recuperar, sobre infraestructura de buena calidad
Mezclas en caliente asfalto-caucho (gradación discontinua)
Su contenido y gradación son diferentes a las convencionales. El contenido de asfalto varía entre el 6,5 y el 8,5%.
Proveen un pavimento más durable y flexible aumentando la resistencia a la fisuración, deformación y envejecimiento
Mezclas abiertas en caliente con asfalto-caucho (Gradación abierta)
La gradación abierta permite un contenido hasta del 10% en asfalto-caucho.
La película mas gruesa de asfalto-caucho sobre el agregado da como resultado una mezcla en caliente con mayor durabilidad y resistencia a la humedad
TIPOS DE APLICACIÓN DEL ASFALTO-CAUCHO
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Tipos SAM Membrana de absorción de esfuerzos
SAMI Membrana intercapa para absorción de esfuerzos
ARC - DC Mezclas de asfalto caucho (Gradación densa)
ARC - GG Mezcla de asfalto caucho (Gradación discontinua)
ARC - OG Mezcla de asfalto caucho Gradación abierta
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SAM – Membrana de absorción de esfuerzos
Pavimento
fisurado
Tratamiento superficial
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Tratamiento superficial SAMI
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SAMI – Interfase de membrana de
absorción de esfuerzos
Pavimento
fisurado
Sobrecapa
de AC o ARC
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SAMI en un Sistema de tres capas
Pavimento
fisurado
Sobrecapa de AC o ARC
SAMI
Capa de nivelación
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Abierta discontinua densa
Comparación de la gradación típica
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SAM - Donde usarlo
Agrietamiento de fatiga o
envejecimiento
• Escaso o inexistente
• Sin hundimientos o asentamientos
• IRI satisfactorio. Infraestructura en
buen estado
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SAM - Dónde usarlo
Agrietamiento en bloque
• espaciamiento < 15cm
• grietas selladas y llenas
• IRI satisfactorio.
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SAMI – Dónde usarlo
Agrietamiento de fatiga
• Se require mejorar IRI
• Se requiere mejoramiento estructural
• Ahuellamiento moderadamente severo (Cuanto más severo se requiere mayor espesor de sobrecarpeta)
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SAMI – Dónde usarlo:
• Bases Estabilizadas
- Mejora el IRI vs. SAM
- Capacidad structural adicional
• Suelos Expansivos
- Reduce la variación de humedad
- Ancho completo de la vía
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SISTEMAS DE TRES CAPAS
• Pavimentos rugosos y
fallados
• Esfuerzos de
agrietamiento reflejo
altos
• Muy efectivo en
sobrecapas sobre losas
de concreto
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AMC de gradación abierta
• Capa de rodadura
- Rehabilitación o Construcción nueva
- Mejora la fricción
- Sistemas de 2 o 3 capas
- 2,5 to 5cm sobre pavimentos de concreto
- Pavimentos asfálticos con bajo ahuellamiento pero descascarados o con exhudaciones
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Recuperación de pavimentos rígidos
CA Convencional y CA con GCR
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AMC de gradación discontinua
• Casi cualquier pavimentos fisurado o agrietado
• Se requiere refuerzo estructural
• Capas superficiales en sistemas de 2 o 3 capas
• Capa inferior en sistemas de 3 capas
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Sobrecapa de gradación discontinua
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AMC de gradación densa
• Construcción nueva
• Cuando se require sobrecapa espesa
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COMPARACIÓN DE LA DEFORMACION PLÁSTICA DE MEZCLAS ASFALTO CAUCHO Y CONVENCIONAL
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 200000.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00DEFORMACION Vs NUMERO DE PASADAS
Gap-Graded GG-1 Probeta 2
Mezcla Densa MDC-2 Probeta 2
Numero de Pasadas
Defo
rmacio
n,
(mm
)
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APARIENCIA DEL ASFALTO – CAUCHO PRODUCIDO
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COLOCACION DE MEZCLA
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TEMPERATURA DE LLEGADA DE LA MEZCLA DE GRADACIÓN DISCONTINUA A LA OBRA
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COMPACTACION DE LA MEZCLA DISCONTINUA GG-1
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TEMPERATURA DE COMPACTACION DE LA MEZCLA GG-1
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TEXTURA SUPERFICIAL DE LA MEZCLA GAP GRADED GG-1
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ASPECTO FINAL PAVIMENTO