Mezclas asfálticas mejoradas con caucho molido proveniente de llantas usadas
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Este documento describe el uso de caucho molido de llantas usadas para mejorar las propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas. Se explican dos procesos principales: húmedo, donde el caucho modifica el ligante, y seco, donde el caucho se usa como agregado fino. Los resultados muestran que el caucho molido aumenta la resistencia a la fatiga y vida útil del pavimento. Además, la reutilización de llantas contribuye a la protección ambiental al reducir la contaminación.
Mezclas asfálticas mejoradas con caucho molido proveniente de llantas usadas
- 1. MEZCLAS ASFÁLTICAS MEJORADAS CON CAUCHO MOLIDO PROVENIENTE DE LLANTAS USADAS. Christian Andrés Casariego Rozo 1190891 Ingeniería Industrial. Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta, Colombia. Hoy en día se estudian técnicas para crear un proceso que nos ayude a solucionar un problema mundial como lo es el Ambiental, uno de los grandes avances que se tienen en la actualidad en este tema, es el uso y reutilización de productos que son desechados sin que su vida útil haya acabado, gracias a esto se han llegado a elaborar innovaciones que se pueden a ver reflejados en grandes cambios en la actualidad, un ejemplo de esto, es el uso de llantas las cuales son desechadas (Duran aproximadamente 40.000 años en descomponerse)1 y reutilizadas en un proceso para mejorar sus propiedades mecánicas y durabilidad para su uso en las mezclas asfálticas por medio de caucho molido. Como se ha podido comprobar mediante estudios la quema de las llantas producen grandes problemas ambientales, entre uno de ellos y el más conocido, la Contaminación del Ambiente y sus cambios climáticos, ya que se producen emisiones de gases que contienen partículas nocivas para el entorno. Cabe resaltar que las principales materias primas utilizadas en la fabricación de las llantas son cauchos naturales o látex, y sintéticos como el SBS y SBR. En la actualidad existen diferentes tipos de tratamientos para las llantas usadas entre las más conocidas encontramos: La termólisis, la pirolisis, la incineración, trituración criogénica, trituración mecánica, entre otras.2 En el proceso de mejoramiento de las mezclas asfálticas se puede llegar a resaltar el uso de GCR (Granito de caucho reciclado)3 , para mejorar las propiedades mecánicas por medio de dos procesos: Húmedo y Seco. En el proceso húmedo el caucho actúa modificando el ligante mientras que en el proceso seco el caucho es usado como una porción de agregado fino. 1 http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-11967513 2 http://residuossolidos.df.gob.mx/work/sites/tdf_rs/resources/LocalContent/54/2/LLANTAS_USADAS_DIAG.pdf 3 http://app.idu.gov.co/mail_notis/mail_notis_2012_06_05_1.htm 1
- 2. MEZCLAS ASFÁLTICAS MEJORADAS CON CAUCHO MOLIDO PROVENIENTE DE LLANTAS USADAS. Se puede manifestar que el GCR utilizado tanto en el proceso húmedo como el proceso en seco mejora la resistencia a la fatiga, se genera un aumento de la viscosidad de la mezcla resultante, un aumento de la vida útil del pavimento y se vuelve más flexible a bajas temperaturas y menos plástica a altas. El GCR se obtiene por medio de la trituración mecánica o molienda de las llantas desechadas y debe ser de contextura fina en tamaños menores a 6.3 mm (1/4”). 4 En el proceso húmedo el grado de modificación del ligante depende de muchos factores, entre los cuales se encuentran el tamaño y la textura del GCR, el tiempo y la temperatura de mezclado y el uso de aditivos, normalmente este método se utiliza como ligante en la reparación de grietas, tratamientos superficiales, y en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente. El cemento asfáltico que ha sido modificado con GCR es llamado asfalto-caucho y es el resultado de la interacción del GCR con el ligante. Con el proceso en húmedo se llevo a cabo el estudio para observar la variación en las propiedades del cemento asfáltico al ser mezclado con las partículas de caucho y su posterior comportamiento, para esta investigación se utilizaron dos tipos de cemento asfáltico el Apiay y el Barrancabermeja. Para el cemento asfáltico no modificado y modificado con caucho se realizaron ensayos convencionales como la ductilidad, la penetración, punto de ablandamiento y densidad5 , también a su vez se realizo un estudio de la viscosidad de Brookfield y se evaluó para los dos tipos de cemento asfáltico obteniendo así el Barrancabermeja un 2% mayor de GCR con respecto al Apiay a una menor temperatura y tiempo. Se realizaron ensayos con el reómetro de corte dinámico y con el areómetro de viga de flexión con el fin de determinar el desempeño de los ligantes utilizados. 4 M. Ocampo, B. Caicedo & D. González. Universidad de los Andes, Bogotá D.C., Colombia. Mezclas Asfálticas Mejoradas con Caucho Molido proveniente de llantas Usadas. 5 http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/ensayosm7.htm 2
- 3. MEZCLAS ASFÁLTICAS MEJORADAS CON CAUCHO MOLIDO PROVENIENTE DE LLANTAS USADAS. En el proceso Seco el GCR se adiciona directamente a la mezcla asfáltica caliente y principalmente es usado como un agregado fino que usualmente es mezclado con el material granulado antes de adicionar el ligante. Por ser un proceso en el cual no se modifica totalmente el ligante no puede ser utilizado en otro tipo de aplicaciones como mezclas en frío. Con el proceso seco se utilizan dos tipos de tecnología la cual son la PlusRide ó el sistema TAK, otra tecnología muy popular es la que emplea granulometrías convencionales, la cual fue desarrollada en España. En este caso se trabajo con la convencional ya que esta no emplea consumos elevados de ligante y se manejo el tipo de cemento Barrancabermeja. Para las mezclas asfálticas convencionales y mejoradas con caucho se determino el contenido de ligante mediante el método Marshall, el cuál su fin es determinar el contenido óptimo de asfalto para una combinación óptima de agregados6 , una vez determinado el contenido del ligante se evaluó la mezcla asfáltica mediante ensayos de deformación permanente y resistencia a la fatiga. El caucho se ha convertido en un recurso muy popular y económico en la elaboración de mezclas asfálticas gracias al creciente aumento de llantas desechadas. Como algunas ventajas del uso de estos procesos podemos encontrar, que al reutilizar las llantas estamos contribuyendo al mejoramiento del medio ambiente y no solo eso si no que también en parte podríamos salir beneficiados por que generaría menos costos para la elaboración de dichas mezclas. El caucho molido al ser vulcanizado para resistir calor y sobrecalentamiento elimina los problemas encontrados con el polímero inicial. 6 http://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt271.pdf 3
- 4. MEZCLAS ASFÁLTICAS MEJORADAS CON CAUCHO MOLIDO PROVENIENTE DE LLANTAS USADAS. El GCR posee valiosos componentes que pueden contribuir al buen desempeño del asfalto. Como desventajas, se podría aportar que al modificar el ligante con GCR la mezcla resultante experimenta un incremento en la viscosidad haciéndola no apta para ser usada en ciertas aplicaciones que requieren que este ligante sea bien fluido, otro punto que hay que tener en cuenta es que algunas veces el uso de los aceites en el cemento asfáltico puede generar un cambio en la adhesividad del ligante haciendo que para la mezcla sea un poco difícil unirse con las superficies del pavimento. Hay que tener en cuenta la resistencia al calor que estos materiales resisten, porque un brusco aumento de la temperatura podría hacer que el material (Caucho) pierda su comportamiento elástico. Actualmente a nivel mundial existen adelantos sobre el uso de los elastómeros, se han realizado cumbres y conferencias mundiales sobre este tema donde se han hablado sobre los avances tecnológicos que se han ido desarrollando. Como conclusión general se puede decir que el GCR aumenta la rigidez y la elasticidad al modificar el ligante, por lo tanto se puede considerar como un modificador potencial, y que entre menor sea el tamaño del GCR que se utilice para mejorar las mezclas asfálticas o el ligante, se obtendrán mejores resultados, según los resultados de la investigación el cemento asfáltico Apiay presenta cualidades para controlar mecanismos de falla como la deformación permanente. Asimismo, se puede agregar, que este estudio es un avance no solo visto desde el punto de vista de la mejora que hace al cuidado del medio ambiente, si no también hacía el futuro de la ingeniería y del mundo de los polímeros, ya que gracias a esto nos permite realizar estudios que sean favorables para la reutilización de los productos sintéticos desechados e implementarlos en el mundo de hoy. 4
- 5. MEZCLAS ASFÁLTICAS MEJORADAS CON CAUCHO MOLIDO PROVENIENTE DE LLANTAS USADAS. BIBLIOGRAFÍA Sousa, J.B. 2000. Proceedings of the Asphalt Rubber 2000 Conference. Braga: Barbosa & Xavier. Estados Unidos. California Department of Transportation. Gap – Graded Asphalt Rubber. Federal Highway Administration California special provision. M. Ocampo, B. Caicedo & D. González. Universidad de los Andes, Bogotá D.C., Colombia. Mezclas Asfálticas Mejoradas con Caucho Molido proveniente de llantas Usadas. Colombia, Alcaldía Mayor de Bogotá D.C., Instituto de desarrollo Urbano. Segunda Fase del Estudio de las mejoras mecánicas de Mezclas Asfálticas. Perú, Universidad de Piura. Biblioteca Virtual. Capitulo IV: Diseño de Mezclas Asfálticas. www.biblioteca.udep.edu.pe/. Colombia. Instituto Nacional de Vías. INVIMA. Normas de Ensayo de Materiales para Carreteras. Bogotá D.C. Tomo II, III. 5
- 6. MEZCLAS ASFÁLTICAS MEJORADAS CON CAUCHO MOLIDO PROVENIENTE DE LLANTAS USADAS. BIBLIOGRAFÍA Sousa, J.B. 2000. Proceedings of the Asphalt Rubber 2000 Conference. Braga: Barbosa & Xavier. Estados Unidos. California Department of Transportation. Gap – Graded Asphalt Rubber. Federal Highway Administration California special provision. M. Ocampo, B. Caicedo & D. González. Universidad de los Andes, Bogotá D.C., Colombia. Mezclas Asfálticas Mejoradas con Caucho Molido proveniente de llantas Usadas. Colombia, Alcaldía Mayor de Bogotá D.C., Instituto de desarrollo Urbano. Segunda Fase del Estudio de las mejoras mecánicas de Mezclas Asfálticas. Perú, Universidad de Piura. Biblioteca Virtual. Capitulo IV: Diseño de Mezclas Asfálticas. www.biblioteca.udep.edu.pe/. Colombia. Instituto Nacional de Vías. INVIMA. Normas de Ensayo de Materiales para Carreteras. Bogotá D.C. Tomo II, III. 5