Fabricacion de mezclas bituminosas

CURSO DE FIRMES: MATERIALES, DISEÑO Y REHABILITACIÓN

Fabricación, transporte y extendido de mezclas bituminosas. Andrés Costa Hernández Subdirector de Tecnología de Asfaltos Asfaltos y Construcciones ELSAN ELSAN S.A. S.A. Madrid, 4 de octubre de 2012


INTRODUCCION (1) La utilización de una mezcla bituminosa en caliente en la construcción de cualquiera de las capas de un firme de carretera o cualquier superficie pavimentada, es un proceso continuo en el tiempo, formado por una serie de etapas, todas ellas igual de importantes para el éxito final. El proceso completo esta esta formado por las etapas siguientes: s iguientes: •

Diseño a nivel de Proyecto del tipo de firme, de las capas que lo forman y de los materiales que se utilizarán en cada capa.

•

Diseño a nivel de Laboratorio de la mezcla bituminosa proyectada.

•

Fabricación de la mezcla bituminosa.

•

Transporte de la mezcla desde la central de fabricación al lugar de su utilización.

•

Preparación de la superficie a pavimentar pavimentar..

•

Extendido de la mezcla.

•

Compactación de la misma.

•

Comprobación de las características finales conseguidas en la capa construida .Control de calidad.


INTRODUCCION (2) Todas y cada una de estas etapas son importantes y en cada una debe prestarse especial cuidado para conseguir que las características finales de la capa construida (espesor, densidad, adherencia entre capas, regularidad superficial y, en el caso de la capa de rodadura, textura y resistencia al deslizamiento), se correspondan con las prestaciones exigidas para la mezcla y para la capa diseñada en el Pro Proyecto. yecto. En esta parte del Curso nos vamos a dedicar a las distintas fases que se desarrollan a partir del diseño de la Formula de Trabajo en el Laboratorio. Es decir, nos ocuparemos de la fabricación, transporte a obra y extendido y compactación de la mezcla bituminosa, así como de los procedimientos procedimientos para el contro controll de calidad de la misma, tanto como material fabricado, como de la capa con ella construida.


INTRODUCCION (3) Desde el punto de vista del control de calidad es necesario destacar que a partir del día 1 de marzo de 2008 es de obligado cumplimiento en toda la Unión Europea el MARCADO CE DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS. Este proceso es una especie de “pasaporte” que permite la libre circulación, de las mezclas bituminosas, dentro del mercado de los países que forman la Unión Europea. Esencialmente significa que el producto es conforme con una norma armonizada. Este marcado no se corresponde con una “marca de calidad”, es decir, únicamente garantiza la fabricación de una mezcla bituminosa según el tipo definido inicialmente por el fabricante, con los materiales descritos y según el procedimiento y con los medios mecánicos adecuados y controlados según se prescribe en el Plan de Calidad establecido. Sobre este tema profundizaremos mas adelante en el apartado de Control de Calidad de las mezclas bituminosas.


INTRODUCCION (4) En los últimos años técnicamente se han desarrollado nuevos tipos de mezclas bituminosas, a partir de modificar las condiciones de fabricación o mediante la incorporación de nuevos materiales no utilizados hasta ahora en la fabricación de las mezclas bituminosas. Las modificaciones más importantes se han realizado por alguna de las vías siguientes: •

DISMINUYENDO LA TEMPERATURA DE FABRICACION Y PUESTA EN OBRA.

•

RECICLANDO

MATERIAL PROCEDENTE DEL FRESADO DE FIRMES

BITUMINOSOS ENVEJECIDOS•

ADITIVOS PARA MEJORAR EL COMPORTAMIENTO MECANICO Y LAS

PRESTACIONES DE LA MEZCLA BITUMINOSA.


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(1) Una vez establecida la Formula de Trabajo correspondiente a la mezcla bituminosa que se ha proyectado y ha sido aprobada por el Director de la Obra, se inicia la fase de la fabricación de la misma. En primer lugar se debe elegir la instalación de fabricación mas adecuada por sus características, por su capacidad de producción, por los materiales disponibles y por su ubicación respecto a la situación de la obra. Deberá situarse en un terreno donde se disponga de espacio suficiente para la adecuada colocación de todas las instalaciones necesarias, que se detallaran mas adelante, para el buen funcionamiento de la misma y el correcto y adecuado acopio de los materiales que se van a utilizar. Además, para la elección de la ubicación, hay que tener en cuenta los condicionantes legales y de manera especial los relacionados con el medio ambiente (emisión de humos, polvo, ruido, etc.).


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(2) La adecuada y más exacta posible correspondencia entre estos materiales y los que se han incluido en la Formula de Trabajo es fundamental para fabricar la mezcla bituminosa que se ha proyectado y aprobado por el Director de la Obra.

Como norma general, es fundamental, para que la capa de firme construida cumpla, como mínimo, las prescripciones establecidas en el Proyecto para ella y para el firme del que forma parte, lo siguiente: •

•

•

La dosificación de cada uno de los materiales componentes de la mezcla según lo establecido en la formula de Trabajo. El correcto mezclado de los materiales en el orden y en los tiempos establecidos en la Formula. La temperatura de salida de la mezcla bituminosa fabricada dentro de los valores definidos como óptimos para el tipo de mezcla fabricada.


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(3) Una central de fabricación de mezcla bituminosa en caliente está formada por el conjunto de los dispositivos de almacenamiento, dosificación, mezclado y control, que permiten fabricar, a partir de los materiales componentes (ligante hidrocarbonado, árido, polvo mineral y, eventualmente, aditivos), alguno de los tipos de mezclas bituminosas recogidos en los Artículos 542 y 543 del vigente PG-3, actualizado por la Orden FOM/891/2004 de 1 de marzo de 2004 y la Orden Circular 24/2008, que se utilizan para la pavimentación de carreteras, pistas de aeropuertos, vías urbanas, etc.

Como ya se ha indicado anteriormente en primer lugar hay que elegir el tipo y modelo de planta asfáltica que se va a utilizar. Las Plantas de fabricación de las mezclas bituminosas en caliente tipo hormigón bituminoso (Artículo 542 del PG-3), de mezclas bituminosas para capas de rodadura, mezclas drenantes y discontinuas (Artículo 543 del PG-3) y de las mezclas templadas y de las mezclas semicalientes se clasifican en dos grandes grupos diferentes en su concepción y funcionamiento: CONTINUAS y DISCONTINUAS.


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(4) En las Plantas discontinuas el árido entra de forma continua y una vez caliente se criba y clasifica por tamaños en función de las cribas utilizadas. A continuación se dosifica los materiales para la mezcla bituminosa elegida según la Formula de Trabajo propuesta y a continuación pasan todos los materiales al mezclador donde permanecen un tiempo variable, normalmente de 30 a 45 segundos, al final del cual sale en una sola vez lo que se denomina una amasada de la mezcla fabricada (normalmente varía entre 2.000 y 3.500 kg.).

M-5912-TP


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(5)


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(5) En las Plantas Continuas los materiales componentes entran de forma continua y la mezcla bituminosa fabricada sale igualmente de forma continua, almacenándose, generalmente, en una o varias tolvas aisladas térmicamente que permiten regular la carga en los camiones de transporte.


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(6) Dentro de las denominadas plantas continuas, existe un tipo de las mismas, de uso bastante generalizado, que son las denominadas de tambor secador mezclador. En estas plantas, el mezclado se realiza en la parte final del tambor, donde se incorporan el polvo mineral y el ligante.


FABRICACION DE LA MEZCLA BITUMINOSA(6) Dentro de las denominadas plantas continuas, existe un tipo de las mismas, de uso bastante generalizado, que son las denominadas de tambor secador mezclador. En estas plantas, el mezclado se realiza en la parte final del tambor, donde se incorporan el polvo mineral y el ligante.


COMPONENTES DE UNA PLANTA(1) Las distintas partes que componen las plantas asfálticas son las siguientes: • Acopio

de los áridos. •Sistema de alimentación y dosificación de los áridos en frío. •Tambor de secado y calentamiento de los áridos. •Ciclón para corriente de aire forzada. •Sistema colector del polvo arrastrado por la corriente de aire forzada. •Unidad de cribado del árido caliente. •Silos de almacenamiento del árido caliente clasificado. •Silos de almacenamiento del polvo mineral de aportación y de recuperación. •Depósitos para almacenamiento del betún asfáltico.


COMPONENTES DE UNA PLANTA(2) •

Dosificación de los materiales en caliente componentes de la mezcla.

•

Mezclador.

•

Tolvas de almacenamiento de la mezcla fabricada y carga en los camiones de transporte (opcional).

•

Instalaciones eléctricas para el funcionamiento de la Planta.

•

Cabina de control.

•

Unidades auxiliares para el funcionamiento de la Planta, como son: cintas transportadoras, elevadores de cangilones, sistemas de calentamiento del tambor secador y del betún asfáltico, etc.


FABRICACION DE UNA MEZCLA BITUMINOSA Las fases que componen la fabricación de la mezcla en caliente en una planta de fabricación son las siguientes: • • • •

• •

Acopios de áridos. Dosificación del árido en frio. Secado y calentamiento de los áridos. Recuperación del polvo mineral y control de emisiones a la atmosfera. Clasificación, almacenamiento y dosificación del árido caliente. Almacenamiento y dosificación de otros componentes de la mezcla: • • •

•

Ligante. Polvo mineral. Adiciones y aditivos.

Mezclado y almacenamiento de la mezcla asfáltica en caliente.


ACOPIOS DE ARIDOS (1) Los áridos son, de todos los componentes de una mezcla asfáltica, los que interviene en mayor volumen, siendo normalmente entre el 96 y el 92% en peso del total, según los tipos de mezclas. Una vez elegido el tipo de árido según las características exigidas al mismo (dureza, resistencia al pulimento, limpieza, caras e fractura, etc.) es fundamental que exista uniformidad en la granulometría del mismo en el tiempo y que se mantengan las características exigidas.

Una vez asegurada la granulometría uniforme de todos los áridos en el tiempo, la formación de unos buenos acopios es el siguiente paso necesario para obtener una mezcla bituminosa de calidad. Los diferentes tamaños de áridos deben acopiarse por separado, evitando el contacto entre ellos para que no haya contaminaciones que modifiquen las curvas granulométricas correspondientes. Cuando el acopio se realice sobre el terreno natural, no se utilizaran, como mínimo, los 15 cm. inferiores del acopio, para evitar contaminaciones. Si el terreno esta pavimentado no es necesario aplicar esta limitación de uso.


ACOPIOS DE ARIDOS (2) Para evitar segregaciones los acopios se formaran por tongadas de altura limitada (inferior a 1,50 m.), evitando la formación de acopios cónicos que facilitan la segregación del material, especialmente en los tamaños más gruesos.


ACOPIOS DE ARIDOS (3) En zonas de climatología lluviosa, es recomendable proteger los acopios de la lluvia para reducir la humedad de los áridos, especialmente de las arenas. Esta humedad deberá ser eliminada en el tambor secador de la planta y un exceso de humedad significa un mayor coste de combustible y en algunos casos, al no eliminar totalmente el agua en árido, fabricar la mezcla asfáltica con una humedad que repercute en la calidad de la misma. Antes del inicio de una obra, es recomendable tener acopiados al menos el 50% del árido total necesario para su control en laboratorio y diseño de la Formula de Trabajo. Esto norma es de obligada aplicación en el caso de instalaciones móviles, es decir, cuando se ha instalado una planta para la ejecución de una obra determinada. En el caso de las instalaciones fijas que suelen utilizar siempre los mismos áridos, deben de realizar los controles de calidad periódicos establecidos y disponer de los acopios adecuados para atender la demanda de algunos días de manera que les permitan realizar dichos controles antes de utilizar el árido controlado y en función del espacio disponible en la planta para los acopios.


DOSIFICACION DEL ARIDO EN FRIO (1) La primera fase de la fabricación propiamente dicha de la mezcla asfáltica consiste en la dosificación en frio de la mezcla según lo establecido en la Formula de Trabajo. Para determinar esta se han utilizado áridos procedentes de los acopios existentes en la planta, se han determinado sus granulometrías y se han establecido unos porcentajes de cada uno de ellos para componer una determinada curva granulométrica de la mezcla a fabricar. Para reproducir esta dosificación en la planta se dispone de un número variable de tolvas donde se descargan los áridos acopiados. El Artículo 542 del vigente PG-3 establece, en este sentido, que para las mezclas con tamaño máximo del árido de 16 milímetros, el número mínimo de fracciones de árido (y por tanto de tolvas) es de tres, siendo necesario, en los demás casos disponer como mínimo de cuatro fracciones de árido.

Esta exigencia debe considerarse como un mínimo y en general es recomendable, para el buen funcionamiento de la plantas, disponer de un número mayor de tolvas.


DOSIFICACION DEL ARIDO EN FRIO (2) El mayor porcentaje de arena en la mayoría de las mezclas de tipo hormigón asfáltico exige normalmente disponer de dos tolvas para dicha fracción del árido, dotadas de un sistema de vibración para evitar efecto bóveda por la humedad de dicho material. Así mismo y en las instalaciones fijas, donde se manejan áridos de distinta naturaleza para todos los tipos de mezcla que se fabrican, es recomendable disponer de tolvas en número tal que permitan tener una tolva para cada tamaño y naturaleza de árido que se utilizan normalmente. Incluso es recomendable tener señalizada cada tolva para el árido que se incorpora en la misma.


DOSIFICACION DEL ARIDO EN FRIO (3) La dosificación en frio, en las plantas discontinuas, es de tipo volumétrico, basándose en la apertura de la compuerta de la tolva y regulando la velocidad de la cinta trasportadora correspondiente a cada tolva.


DOSIFICACION DEL ARIDO EN FRIO (4) Previamente al inicio del funcionamiento de la planta y con la periodicidad establecida en su Plan de Calidad, se procede al calibrado de cada una de las tolvas en frio. Del calibrado se obtiene unos ábacos de manera que se conoce, para cada apertura de la compuerta y variando la velocidad de la cinta, el volumen de árido que sale por unidad de tiempo, es decir, su caudal. Generalmente se fija una determinada apertura de la compuerta de salida de la tolva y se hace variar la velocidad de la cinta alimentadora correspondiente. Esta velocidad puede ser regulada por el plantista desde la cabina de control para ajustar inmediatamente posibles desfases de algún tamaño de árido por variaciones en la granulometría del mismo. En las plantas discontinuas estos desfases en principio no tienen importancia desde el punto de vista de la calidad de la mezcla en caliente finalmente fabricada. Existe una posterior dosificación a partir del árido obtenido en las tolvas en caliente, cuya granulometría depende exclusivamente de las cribas existentes antes de dichas tolvas. El problema de una mala dosificación en frío, en estas plantas, es de tipo económico.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (1) En principio, la necesidad de calentar los componentes de una mezcla bituminosa viene determinada por la viscosidad del betún, de manera que se consiga la correcta envuelta de los áridos por el ligante. El Artículo 542 del PG3 establece que la temperatura de mezclado con el betún asfáltico se fijará, para los betunes convencionales, dentro del rango correspondiente a una viscosidad del betún comprendida entre 150 y 300 cSt (centistokes). Para los betunes mejorados con caucho o para los betunes modificados con polímeros, será el fabricante quien recomiende el rango de temperatura de fabricación. Evidentemente el árido, mayor componente de la mezcla, es necesario calentarlo hasta una temperatura dentro del rango definido por la viscosidad del betún. La situación dentro del rango viene determinada fundamentalmente por algunos factores como son los climatológicos, la distancia desde la planta a la obra y el espesor de la capa a construir. Por otro lado, es necesario secar los áridos, eliminando prácticamente en su totalidad la humedad que tienen pues influye, de manera importante, en la adhesividad del árido con el ligante.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (2) Para el calentamiento de los áridos se dispone en la planta de un tambor secador que cumple las dos misiones siguientes: • •

Eliminación de la humedad de los áridos. Calentamiento de los mismos hasta la temperatura de fabricación de la mezcla.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (3) El calentamiento y secado se realiza dentro de un tambor cilindro metálico giratorio, colocado horizontalmente pero con una pequeña inclinación que, junto con los alabes dispuestos en su interior, facilita el avance del árido, de un extremo al otro del tambor.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (4) El tambor tiene en uno de sus extremos un quemador alimentado por fueloil, gasóleo, gas natural, etc. El árido húmedo y frío entra por el extremo opuesto al quemador y en su avance, gracias a los alabes existentes en el interior del tambor, va secándose y calentándose, saliendo por el extremo más próximo al quemador, a una temperatura variable de 150 a 200ºC (para las mezclas en caliente), según el tipo de la mezcla bituminosa y la viscosidad del betún, necesaria para la fabricación de la misma.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (5) Para lograr la combustión en el mechero dentro del tambor secador, es necesario crear una corriente de aire forzado, mediante unos ciclones, en sentido contrario al de avance de los áridos. Esta corriente de aire arrastra el flujo de gases calientes producidos en el quemador y atraviesa las cortinas de áridos que se forman al girar estos dentro del tambor y caer por gravedad, consiguiendo el secado y calentamiento de los mismos como ya se ha indicado anteriormente. La corriente de aire sale por el extremo opuesto al quemador arrastrando los gases de la combustión, el vapor de agua del secado de los áridos y las partículas más finas de los áridos, especialmente el polvo mineral, permitiendo reducir su proporción en la mezcla de áridos e incluso eliminándolo en el caso de que su calidad no sea la adecuada para la mezcla que se está fabricando.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (6) La eficacia del tambor secador depende de la producción de la planta, de su tamaño, de la potencia calorífica del mechero y del grado de humedad de los áridos. En ocasiones y sobre todo cuando se trabaja con mezclas especiales con pequeñas cantidades de arena (mezclas discontinuas del tipo BBTM B y mezclas porosas tipo PA), hay que prestar especial atención a la potencia del mechero para evitar sobrecalentamientos de la gravilla gruesa, abundante en este tipo de mezclas, que produciría problemas en el mezclado con el ligante por el fuerte choque térmico entre ambos materiales, aumentando la oxidación del ligante por la elevada temperatura. Cuando se utilizan combustibles líquidos (fuel, gasoil, etc.) se debe prestar especial atención al estado del quemador. Una mala combustión suele producir un resto de combustible que se deposita sobre la superficie de los áridos que se están calentado lo que repercute negativamente en dos aspectos, de manera importante en la adhesividad del árido con el ligante y por tanto en la calidad de la mezcla fabricada y por otro lado contamina el polvo mineral separado por la corriente de gases contaminando los elementos dispuestos para su eliminación.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (1) El chorro de aire caliente que sale del tambor secador, alrededor de 115ºC, está formado por los gases de combustión del combustible utilizado, el vapor de agua del secado de los áridos y las partículas más finas del árido, arrastradas por la corriente forzada de aire. Este conjunto de gases y partículas, antes de ser emitidos a la atmosfera, deben ser tratados para cumplir la normativa medioambiental existente en la zona donde esté ubicada la planta. Incluso aquellas instalaciones que superan una cierta potencia instalada tiene establecida una asignación de cupo de emisión de CO2.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (2) Respecto a las partículas más finas del árido, arrastradas por la corriente de aire forzado, el diseño de los elementos que producen dicha corriente es el adecuado para que la mayor parte corresponda a partículas de tamaño inferior a 0,063 mm. Para la recuperación de este material, evitando así su vertido a la atmosfera a través de la chimenea de la planta, se utilizan, generalmente, dos dispositivos. En primer lugar un colector mecánico de tipo ciclón o centrifugo, en él que entra el aire tangencialmente por su parte superior, chocando con las paredes y separándose y depositándose en el fondo, las partículas de tamaño superior a 0,100 mm. El segundo dispositivo está formado por unos filtros de mangas a través de los cuales se hace pasar la corriente de aire reteniendo el polvo en sus paredes. Periódicamente se inyecta aire a presión dentro de estas mangas desprendiéndose el polvo adherido. En el fondo del dispositivo, un sinfín lo transporta al exterior.


SECADO Y CALENTAMIENTO DE LOS ARIDOS (3) Si el polvo recuperado reúne las características exigidas en los Artículos 542 y 543 del PG-3 para el polvo mineral a utilizar en las mezclas bituminosas en caliente, se almacena en un silo de específico para el polvo de recuperación.


CLASIFICACION, ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DEL ARIDO CALIENTE (1) En las Plantas discontinuas, los áridos secos y calientes a la salida del tambor secador, son elevados, normalmente mediante un elevador de cangilones, a la parte superior de la denominada torre de dosificación en la que, en primer lugar, se somete a un cribado y clasificación que permite corregir las posibles segregaciones o contaminaciones producidas en los acopios y las pequeñas variaciones en la curva granulométrica en los diferentes tamaños de áridos suministrados por las canteras..


CLASIFICACION, ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DEL ARIDO CALIENTE (2) El árido así cribado y clasificado se almacena en unas nuevas tolvas, denominadas de árido en caliente. En estas tolvas se toman muestras representativas del árido existente y a partir de estas nuevas granulometrías se realiza la dosificación definitiva de la mezcla a fabricar.


CLASIFICACION, ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DEL ARIDO CALIENTE (3) Una vez clasificado el árido en caliente se almacena en las tolvas de árido caliente. Desde este punto de vista hay dos tipos de plantas. Las convencionales en las que las tolvas son de pequeña capacidad, para regular la clasificación y dosificación y en un numero normalmente de 6. Por otro lado las plantas preparadas para almacenar árido en caliente clasificado. Generalmente disponen de 12 tolvas, en dos líneas diferentes de 6 tolvas cada una, que permiten almacenar en caliente hasta 120 toneladas de árido y permiten conservarlo con temperatura suficiente durante bastantes horas.


CLASIFICACION, ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DEL ARIDO CALIENTE (4) Como en cualquier cuerpo de cribas, la uniformidad de la granulometría de cada árido clasificado depende en gran medida de la uniformidad y continuidad en la alimentación de las mismas. Si se sobrecargan, material más fino tiende a caer en la tolva correspondiente a árido más grueso, alterándose la granulometría de cada tamaño y modificando la curva granulométrica de la mezcla resultante de la dosificación en caliente realizada a partir de los datos obtenidos con las cribas funcionando correctamente. En este sentido es muy importante mantener la alimentación en frio constante y ajustada a la producción normal de la planta y a la capacidad de cribado. Uno de los cuidados que debe tener el personal de cualquier planta es vigilar periódicamente el estado de las mallas que forman el cuerpo de cribas. La rotura de cualquiera de estas mallas produce el paso de árido más grueso a tolvas correspondientes a tamaños de clasificación más finos. Nuevamente se modifica la curva granulométrica del árido compuesto a partir de la dosificación en caliente, modificando las características de la mezcla en caliente así fabricada.


CLASIFICACION, ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DEL ARIDO CALIENTE (5) Por último, en esta etapa, esta la dosificación del árido en caliente. Normalmente la planta dispone de un sistema informatizado que dosifica el peso de cada tamaño de árido en caliente clasificado a partir de la dosificación en caliente que se le ha facilitado y en función del peso fijado para la amasada que se va a fabricar. Por debajo de las tolvas en caliente está situada una tolva de dosificación de la cantidad precisa de cada tamaño de árido. Es importante calibrar las de básculas de pesada con precisión y controlar periódicamente el estado de las compuertas de apertura de las tolvas en caliente, garantizando su cierre total para evitar sobredosificaciones de algún o algunos tamaños.

Es muy importante que las básculas de pesada de árido se calibren periódicamente de acuerdo con el plan de calidad establecido en la planta y en cualquier momento que existan dudas sobre su buen funcionamiento.


CLASIFICACION, ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DEL ARIDO CALIENTE (6)


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (1) Las mezclas bituminosas en caliente tienen, en su composición, como mínimo otros dos componentes además del árido, son el ligante y el polvo mineral. Además es posible y así está contemplado en la normativa vigente (Artículos 542 y 543 del PG-3) la incorporación de aditivos para mejorar las características de alguno de los componentes o de la mezcla bituminosa. Se exige que estén recogidos en la Formula de Trabajo en cuanto a su tipo y dosificación, debiendo ser aprobado su uso, especificaciones a cumplir por el aditivo y la mezcla bituminosa y la forma de incorporación a la misma por el Director de la Obra. Para cierto tipo de mezclas y en función de donde se vayan a aplicar, las prescripciones técnicas del PG-3 exigen utilizar polvo mineral de aportación. Por este motivo, en las plantas de mezclas bituminosas en caliente, se dispone de un doble silo para almacenar los dos tipos de polvo (recuperación y aportación).


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (2) La dosificación del polvo mineral se realiza en peso mediante una báscula situada a la salida de los citados silos y que incorpora el polvo mineral directamente en el mezclador a continuación del árido. El polvo mineral se incorpora a la mezcla sin calentamiento específico.


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (3) Respecto al ligante hidrocarbonado, en el mercado se dispone de tres tipos diferentes de betún y la normativa vigente, artículos 542 y 543 del PG-3, así los prescribe en función de la capa donde vaya a utilizarse, de la zona térmica estival y de la categoría de tráfico pesado. Estos tres tipos de ligantes son los siguientes: • •

•

Betunes de penetración (prescritos en el Artículo 211 del PG-3). Betunes modificados (prescritos en el Artículo 212 del PG-3). La modificación puede realizarse con polímeros o con polvo de caucho de neumáticos fuera de uso (NFU). Betunes mejorados con caucho. Estos betunes están prescritos en la Orden Circular 21/2007.

En ocasiones se utilizan adiciones al betún no incluidas en los citados artículos 211 y 212 y en la O.C. 21/2007 para mejorar sus características y prestaciones. Tal es el caso, bastante común en muchas zonas de España, de la utilización de activantes para mejorar la adhesividad del árido con el ligante.


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (4) El ligante se almacena en tanques dispuestos en la planta para ello. El numero de los mismos varia normalmente entre 3 y 6, dependiendo de las necesidades de distintos tipos de ligante y de la producción de la planta. Normalmente en instalaciones fijas el número de tanques no debe ser inferior a 4 mientras que para instalaciones móviles este número mínimo es 3.


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (5) Debemos pensar que con un tanque de 50 toneladas se pueden fabricar alrededor de 1.000 toneladas de mezcla. Las necesidades normales en una planta son superiores a esta cifra y si además tenemos que utilizar dos tipos distintos de betún, está justificado disponer de un número de depósitos como se ha indicado anteriormente. El ligante deberá estar en el depósito a la temperatura de fabricación, que, como ya se ha dicho anteriormente, depende de la viscosidad del betún, de la climatología del momento y de la distancia de transporte a la obra. La instalación deberá disponer de un sistema de calefacción que permita mantener el betún a la temperatura de fabricación en cada caso. Los tanques de almacenamiento y todas las conducciones del ligante se encuentras aisladas térmicamente para evitar pérdidas de calor durante el proceso de fabricación de la mezcla. Un ligante a menor temperatura que la de fabricación implica la paralización de la planta hasta lograr su calentamiento.


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (6) Existen otro tipo de depósitos verticales, con un sistema de calefacción también externo y que interiormente tiene un sistema de agitación que permite mantener el ligante en movimiento. Son muy interesantes para trabajar con betunes modificados con polvo de caucho de NFU, siendo imprescindibles cuando la fabricación de los mismos se realiza in situ.


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (7) El calentamiento del betún, necesario para la fabricación de la mezcla, además de suponer un coste económico, produce la oxidación del mismo, endureciéndose (presenta una menor penetración) lo que repercute negativamente en las características, especialmente la flexibilidad, de la mezcla fabricada. Se considera que, según la temperatura de fabricación, entre el 60 y el 70% de la oxidación que sufre un betún durante su vida útil, se produce en el proceso de fabricación de la mezcla.

La dosificación del betún, en las plantas discontinuas se hace por peso mediante una báscula situada junto al mezclador y dotada de dos conducciones aisladas térmicamente, una para llevar el ligante desde el depósito y la otra que funciona como retorno. Esta báscula, como todas las de la planta, debe calibrarse periódicamente según el plan de calidad de la planta y en cualquier momento si existen dudas sobre su funcionamiento.


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (8) Respecto a los posibles aditivos que se pueden incorporar a la mezcla bituminosa para mejorar sus características o sus prestaciones, en este concepto se puede considerar cualquier producto que, por prescripción del Pliego de Prescripciones Técnicas de la Obra o como consecuencia del estudio realizado para obtener la Formula de Trabajo, aporte a la mezcla unas características o prestaciones que justifiquen su utilización y sea aprobada por el Director de la Obra.

Algunos aditivos son ya conocidos en cuanto a sus prestaciones y existe experiencia respecto a su utilización. Tal es el caso de los siguientes: • • • •

FIBRAS. PRODUCTOS ANTI HIELO. ASFALTOS NATURALES. PRODUCTOS PARA REDUCIR FABRICACION.

LA

TEMPERATURA

DE


ALMACENAMIENTO Y DOSIFICACION DE OTROS COMPONENTES DE LA MEZCLA (9) Cuando se trate de una cantidad de aditivo importante y la incorporación se realice de forma sistemática, es aconsejable disponer de un dispositivo especial que este dotado de uno o mejor dos depósitos para almacenamiento del aditivo, disponga de una bascula de precisión que permita dosificar con exactitud dicho aditivo y de un sistema, generalmente en forma de tornillo sinfín o mediante impulsión a presión, que incorpora directamente el producto en el mezclador.


MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE (1) El proceso de fabricación de la mezcla en caliente se termina con esta última fase. Según el tipo de planta (Continua o discontinua), el mezclador se encuentra situado de forma distinta. En las plantas continuas puede formar parte del tambor secador, siendo, en este caso, la parte final del mismo donde llega el árido caliente y el polvo mineral, incorporándose a partir de aquí el material de fresado (si esta previsto así y dispone de un anillo de incorporación en dicha zona central del tambor) y poco después el ligante caliente para terminar la fabricación de la mezcla.


MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE (2) En las plantas discontinuas el mezclador está situado inmediatamente debajo de la tolva de dosificación del árido, llegando este el primero a la temperatura adecuada para la fabricación de la mezcla según se ha especificado en la Formula de Trabajo correspondiente. A continuación se incorpora el polvo mineral y durante 2 ó 3 segundos se realiza una envuelta en seco (así se denomina por realizarse antes de incorporar el betún). Si esta previsto incorporar algún aditivo de tipo solido pulverulento, es en este momento cuando se añade y se prolonga durante algunos segundos la envuelta en seco. A continuación se inyecta el betún correspondiente y se realiza la mezcla en húmedo. El tiempo debe limitarse, en general se sitúa alrededor de los 30 segundos según el volumen de mezcla, el tipo de mezclador y el estado de las paletas del mismo. Alargar este tiempo no mejora la envuelta, supone un mayor coste al disminuir la producción media horaria y, principalmente, produce una mayor oxidación del ligante al mantenerlo más tiempo a alta temperatura.


MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE (3) En las plantas discontinuas el mezclador está situado inmediatamente debajo de la tolva de dosificación del árido, llegando este el primero a la temperatura


MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE (4) En algunas plantas el proceso de fabricación es diferente. Al árido se le incorpora el betún y una vez que se ha realizado una pequeña envuelta, se incorpora el polvo mineral, continuando el mezclado hasta conseguir la envuelta completa. La temperatura a la que llegan al mezclador los áridos y el ligante es aconsejable que no difieran en más de 10ºC, de los áridos por encima de la del ligante y la temperatura de ambos no deberá ser superior en 15ºC a la temperatura máxima del ligante para conseguir la viscosidad optima de fabricación de la mezcla. Estas limitaciones viene determinadas por evitar el choque térmico que se produciría en caso contrario y que perjudicaría, por oxidación brusca, a las propiedades del ligante y de la mezcla así fabricada.

Es aconsejable revisar periódicamente el grado de desgaste y la posición de las paletas para evitar zonas muertas en el mezclado que fabricaría mezclas heterogéneas.


MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE (5) Una vez fabricada la mezcla se pueden hacer dos cosas: descargar directamente en el camión de transporte o almacenar en un silo calorifugado regulador de la carga. En el caso de las plantas continuas es imprescindible disponer de este silo porque la carga directa y continua en camión no es posible pues en los cambios de camión se tendría que parar la planta o se perdería parte de la mezcla fabricada.


MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE (6) En las plantas discontinuas se suele disponer también de este silo calorifugado de almacenamiento siendo su tamaño diferente según el uso que tenga. En las plantas discontinuas convencionales se suele disponer de un silo de almacenamiento grande que permite fabricar la mezcla con anterioridad a su carga y de esta forma se regula el funcionamiento de la planta adaptándola a las necesidades de carga para la obra, evitando la espera de los camiones para cargar la mezcla fabricada.

En el caso de las plantas discontinuas con almacenamiento del árido caliente clasificado, no es necesario este almacenamiento de mezcla fabricada porque, al disponer de áridos calientes, se fabrica la mezcla inmediatamente y el tiempo de espera del camión es mínimo. En este caso se suele disponer de una pequeña tolva a la salida del mezclador que regula la carga directa en el camión para evitar tener la mezcla más tiempo a temperatura ambiente.


MEZCLADO Y ALMACENAMIENTO DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE (7) El tiempo de almacenamiento de la mezcla en caliente debe reducirse lo más posible. Mantener el ligante a una elevada temperatura aumenta el grado de oxidación inicial que ya se ha descrito anteriormente, volviendo el ligante y la mezcla más rígida por endurecimiento del mismo. Hay que prestar especial atención cuando se almacenan mezclas con un alto porcentaje de huecos (porosas tipo PA, discontinuas tipo BBTM B y mezclas tipo SMA de elevado contenido en ligante) porque puede producirse escurrimiento de ligante durante el almacenamiento de la mezcla a elevada temperatura. En las plantas discontinuas el ciclo completo de dosificación y mezclado se sitúa alrededor del minuto de tiempo. En la práctica este tiempo de salida de cada amasada es sensiblemente menor porque mientras se realiza una amasada (alrededor de 30 segundos), se están dosificando los áridos correspondientes a la siguiente amasada, entrando inmediatamente después de vaciarse la anterior.


DISPOSITIVOS ESPECIALES EN LAS PLANTAS DE FABRICACION DE BITUMINOSA (1) La carretera, en todas sus fases: construcción, explotación, mantenimiento, renovación, etc., influye de manera importante en el desarrollo sostenible (satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades del futuro para atender sus propias necesidades) desde varias perspectivas: emisión de gases a la atmosfera, consumo de recursos naturales

limitados, impacto paisajístico, paisajístico, ruido, generación de residuos, etc. Desde hace años todo el sector, en unos casos voluntariamente y en otros obligados por la normativa legal, está trabajando para mejorar esta influencia negativa negativ a en el desarrollo sostenible. Desde el punto de vista del crecimiento sostenible y desde la necesidad de encontrar sistemas y tecnologías de construcción amigables con el medio ambiente, se están fomentando aquellas técnicas de pavimentación que presentan una eficacia elevada bajo los tres aspectos siguientes: TECNICA Y

ECONOMICA, ECOLOGICA ECOLOGICA Y SOCIAL.


DISPOSITIVOS ESPECIALES EN LAS PLANTAS DE FABRICACION DE BITUMINOSA (2) En este sentido, las Administraciones responsables de las carreteras y el sector de la construcción y conservación de las mismas, están actuando para mejorar el impacto medioambiental de las carreteras en todas sus fases: construcción, conservación y rehabilitaci rehabilitación. ón. se está propugnando la utili utilización, zación, como técnicas de pavimentación, pavimentación, de manera prioritaria, las líneas de trabajo siguientes: •

•

•

Reutilización de los materiales bituminosos que forman parte de la carreteraa mediante el reciclado de los pavimentos envejecidos. carreter Utilización de residuos de otras actividades en la construcción de las carreteras. Polvo de caucho de NFU. Utilización de mezclas m ezclas bituminosas fabricadas a menores temperaturas. temperaturas.

La aplicación de estas técnicas influye, en cierta manera, en el proceso de fabricación de la mezcla bituminosa. Es motivo de la sesión 15 de este curso (Pavimentos sostenibles. Reciclados. Mezclas semicalientes. Mezclas con caucho. Impartida por D. José del Cerro ), la descripción de estas estas técnicas y sus aplicaciones.


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (1) Entre las diversas posibilidades de reciclado según donde se realiza (in ( in situ o situ o en planta) y según la temperatura de trabajo (en frio o en caliente), nos ocupamos aquí de aquellos casos en que el reciclado se realiza en planta y como afecta a esta el reciclado. Respecto a la temperatura de trabajo, la técnica más desarrollada es en caliente. Se están realizando, de momento en fase experimental, reciclados a menores temperaturas, utilizando las mismas modificaciones que para las mezclas a menor temperatura, que se describirán mas adelante.

La Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento de España ha prescrito, el reciclado en caliente, en el Artículo 22 ( Reciclado en Central en caliente de capas bituminosas) del vigente Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Conservación de Carreteras (PG-4). También se establece la necesidad, en determinadas condiciones de tipo y tamaño de obra, de realizar un estudio sobre la viabilidad técnica y económica de utilizar este tipo de técnica de reciclado.


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (2) El estudio debe realizarse de acuerdo con el esquema siguiente: •

Análisis de costes

•

Disponibilidad de áridos en la zona.

•

Idoneidad de los áridos reciclados para su uso.

•

Coste de llevar residuo a vertedero

•

Consideraciones medioambientales.

En el apartado 7.4 de la citada Norma 6.3 IC define los criterios para la aplicación de las técnicas de reciclado en función de la categoría de tráfico pesado de la carretera en estudio. Las limitaciones son las siguientes:


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (3) Categoria de trafico pesado T00 Z o n a d e l a

T0

T1

T2 a T4 MBC en rodadura (S ó D)

6 cm. MBC 10 cm. MBC

CALZADA

c a r r e t e r a

MBCR

MBCR 8 cm. MBC MBFRE

NO

MBC en rodadura (S ó D) MBFRE MBC en rodadura (S ó D) MRC

Capa de rodadura

PERMITE

Capa de rodadura ARCEN

MBCR

Capa de rodadura MBCR

MBCR Capa de rodadura MBFRE

MBC: Mezcla bituminosa en caliente MBCR: Mezcla bituminosa en caliente con reciclado (Artc. 22 del PG-4) MBFRE: Reciclado in situ con emulsión (Artc. 20 del PG-4) MRC: Reciclado in situ con cemento (Artc. 21 del PG-4)

MBCR

Capa de rodadura MBFRE Capa de rodadura MRC


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (4) De acuerdo con estos criterios, la utilización de mezclas bituminosas recicladas, en cualquiera de sus formas, está muy limitado especialmente para las categorías de tráfico pesado más elevadas. En este sentido y desde la publicación del PG-4 y la última actualización de la Norma 6.3 IC, se han realizado numerosas experiencias de utilización de mezclas bituminosas con material reciclado que, por sus buenos resultados, permiten generalizar el uso de esta técnica incluso en muchos de los casos no contemplados en el cuadro anterior.

El interés de la técnica del reciclado en caliente radica en el aprovechamiento tanto de los áridos que forman parte de la mezcla bituminosa fresada, como del betún envejecido. En función de la Tasa de Reciclado utilizada y del estado de la mezcla envejecida, esto puede exigir el empleo de betunes con rejuvenecedores o, por el contrario, puede bastar con compensar penetraciones o viscosidades hasta obtener una ligante final equivalente al betún que hubiera sido utilizado fabricando una mezcla convencional.


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (5) El reciclado en planta supone, en general, un mayor coste que los reciclados in situ por el doble transporte del material fresado de obra a planta y de la mezcla fabricada en sentido opuesto. Ahora bien, aporta algunas ventajas, especialmente relativas a la calidad, que pueden ser suficientemente importantes para justificar el mayor coste. Estas ventajas son las siguientes: •

•

•

•

Permite control y modificar las características del material fresado, mejorándolo e incluso acopiándolo por tamaños. El material fresado se puede utilizar para la fabricación de cualquier tipo de mezcla bituminosa de las prescritas en el Artículo 542 del PG-3 (Hormigones bituminosos) y de algunos tipos del Artículo 543(Mezclas para capa de rodadura). La forma de obtener el material, generalmente pro fresado, no supone una modificación de las características del ligante residual, como si ocurre con las técnicas de reciclado en caliente in situ. La Tasa de Reciclado (proporción de material fresado que se incorpora a la nueva mezcla) puede variarse en función del tipo de mezcla nueva a fabricar, del material fresado disponible y de las prestaciones exigidas a la nueva mezcla.


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (6) La Tasa de Reciclado en cada caso vendrá determinada por la cantidad de material disponible, de las características y componentes de la planta asfáltica disponible, del grado de control de calidad del material fresado y de la calidad mínima exigida a la mezcla final fabricada. En este sentido y de forma general, esta Tasa varía normalmente entre el 10 y el 50%. En cualquier caso debemos destacar que se han realizado algunas experiencias importantes reciclando hasta el 100% del material fresado en planta (reciclados templados a temperatura de 90 a 100ºC, con emulsión). El Artículo 542 del vigente PG-3 relativo a mezclas bituminosas en caliente tipo hormigón bituminoso admite el uso de material procedente del fresado de firmes envejecidos:

La mezcla fresada se incorpora a la planta asfáltica en una forma que depende de la configuración de la propia planta.


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (7) En las plantas discontinuas la incorporación se realiza según la Tasa que se vaya a utilizar (generalmente la Tasa se fija en función del tipo y dispositivos de la planta asfáltica disponible). Para valores bajos de la Tasa, hasta el 25% como máximo, el material fresado se incorpora a temperatura ambiente con un cierto sobrecalentamiento del árido normal, tanto mayor cuanto mayor sea la Tasa prevista, existiendo dos posibles procedimientos en función de la Tasa. Cuando es inferior al 10% se puede introducir directamente en el elevador de cangilones que lleva el árido caliente a las cribas de clasificación. Para tasas mayores y para evitar posibles daños del ligante residual en las mallas de las cribas, se recomienda incorporar el material fresado directamente en el mezclador a través de un silo dotado de sistema de pesada independiente que permite garantizar la precisión de la Tasa incorporada.


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (8)




RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (10) En todas estas instalaciones es imprescindible disponer de un sistema de extracción de humos y vapor de agua desde el mezclador hasta el sistema de ciclón de aire forzado, para recoger la humedad del material fresado al calentarse a la temperatura de fabricación de la mezcla bituminosa. Para Tasas de Reciclado más altas (superiores al 25%), es necesario calentar el material reciclado, previamente a su incorporación al mezclador, pues en caso contrario el árido nuevo tendría que calentarse a temperaturas muy elevadas, situación no recomendable para evitar choques térmicos indeseables en el ligante bituminoso. Una de las soluciones consiste en utilizar una planta con doble tambor (uno para el secado y calentamiento de los áridos y otro para el calentamiento del material fresado). Estos tambores son sensiblemente diferentes a los que se utilizan para el calentamiento y secado de los áridos nuevos.




RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (12) En las plantas continuas la incorporación del material fresado suele realizarse a través de algún dispositivo colocado en un punto del tambor secador de manera que, para las plantas en las que el árido entra junto al quemador y se desplaza hasta el otro extremo donde está el mezclador, este lo suficientemente alejado del quemador para que no pueda afectar al ligante residual y lo suficientemente alejado de la zona de fabricación de la mezcla para tener tiempo de adquirir una temperatura adecuada para conseguir la temperatura final prescrita para la mezcla bituminosa.


RECICLADO DE PAVIMENTOS EN PLANTA (13) Otro tipo de tambor, en planta continua, para la incorporación de material fresado es el denominado DOUBLE BARREL. Está formado por un doble tambor concéntrico, actuando el interior para el secado y calentamiento de los áridos y el tambor exterior para el mezclado, con la posible incorporación de material fresado, que se caliente en este tambor antes de mezclarse con el resto de materiales.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (1) La incorporación del polvo de caucho a una mezcla bituminosa tiene dos efectos principales: •

Actúa como un espesante, aumentando la viscosidad del ligante. Esto permite envolver los áridos de las mezclas con una película de betún asfáltico más gruesa sin escurrimientos o exudaciones. Este aumento de viscosidad es mayor que con los elastómeros convencionales, a igualdad de dotación.

•

La presencia del polvo de caucho de NFU modifica la reología de los betunes, aumentando su elasticidad y la resiliencia a temperaturas elevadas. También disminuye la susceptibilidad térmica. La modificación de la reología es, en este caso, menor que con los elastómeros convencionales, a igualdad de dotación.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (2) Estas modificaciones permiten que las mezclas bituminosas tengan, respecto a las mismas mezclas con betún convencional: •

• •

•

Mejor resistencia a las roderas (ligante más elástico y más viscoso a las temperaturas altas de servicio). Menor susceptibilidad a la temperatura. Mayor resistencia al agrietamiento por fatiga o al reflejo de las grietas de las capas inferiores, por el mayor contenido de ligante. Mayor resistencia al envejecimiento y a la oxidación por el mayor contenido de ligante y por los antioxidantes que lleva el caucho de los neumáticos.

La utilización de polvo de caucho de NFU en las mezclas bituminosas aumenta la durabilidad de la rodadura, reduciendo los costes de mantenimiento y la afección al tráfico por reparaciones del firme.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (3) En el mes de julio de 2007, la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento ha publicado la Orden Circular 21/2007 sobre el uso y especificaciones que deben cumplir los ligantes y mezclas bituminosas que incorporen caucho procedente de neumáticos fuera de uso (NFU). En 2009 se ha publicado la Orden Circular 21bis/2009 sobre betunes mejorados y betunes modificados de alta viscosidad con caucho procedente de neumáticos fuera de uso (NFU) y criterios a tener en cuenta para su fabricación in situ y almacenamiento en obra. Por último y con fecha 31 de julio de 2008, la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento ha publicado la Orden Circular 24/2008 que actualiza los Artículos 542 y 543 del PG-3, adaptándolos a la nueva normativa europea consecuencia del Marcado CE de las mezclas bituminosas en caliente.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (4) En cuanto a los betunes modificados con polvo de caucho de NFU, define todos aquellos casos en que se pueden utilizar. Así, para las mezclas tipo hormigón bituminoso, prescritas en el Artículo 542 establece la posibilidad de utilizar betunes mejorados con polvo de caucho de NFU para cualquier tipo de mezcla, en cualquier capa y para cualquiera de las categorías de tráfico pesado. Así mismo considera la posibilidad de utilizar betunes modificados con polco de caucho que cumplan las prescripciones técnicas especificadas, para este tipo de betunes, en el actual Articulo 212 del vigente PG-3. Igual sucede con las mezclas para capa de rodadura del Artículo 543, limitando, en este caso, el uso de los betunes mejoras con caucho solo para ciertas categorías de tráfico pesado. Existen dos procedimientos distintos para utilizar el polvo de caucho de NFU en la fabricación de las mezclas bituminosas en caliente: VIA SECA y VIA

HUMEDA.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (5) La vía seca consiste en incorporar el polvo de caucho de NFU directamente en el mezclador de la planta como si se tratase de otro árido. Según el tamaño máximo de las partículas de caucho el comportamiento de la mezcla es diferente. Desde el punto de vista de la fabricación, es recomendable utilizar algún dispositivo que permita la incorporación de materiales sólidos pulverulentos como ya se han descrito anteriormente para los posibles aditivos a las mezclas. De esta forma se asegura la dosificación precisa del polvo de caucho. La vía húmeda consiste en incorporar el polvo de neumáticos en el betún asfáltico, a elevada temperatura, antes de su utilización para fabricar la mezcla bituminosa. Cuando se incorpora polvo de caucho a un betún asfáltico en estado líquido, las partículas de caucho se reblandecen, absorben los componentes más ligeros del betún y se hinchan (proceso que se denomina reacción o digestión). El betún asfáltico aumenta su viscosidad.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (6) Con este procedimiento y según la cantidad de polvo de caucho de NFU incorporado, se obtienen tres clases de ligantes, que son las siguientes: •

BETUN MEJORADO CON CAUCHO (BC). El porcentaje de polvo de caucho varía entre un 8 y 12%.

•

BETUN MODIFICADO CON CAUCHO (BMC). El porcentaje de polvo de caucho varía entre un 12 y 15%.

•

BETUN MODIFICADO DE ALTA VISCOSIDAD CON CAUCHO (BMAVC). El porcentaje de polvo de caucho varía entre un 15 y 22%.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (7) Los betunes modificados con polvo de caucho deberán cumplir lo prescrito en el Artículo 212 del vigente PG-3. Respecto a los betunes mejorados y a los betunes de alta viscosidad, sus características vienen definidas en las dos tablas siguientes:


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (8)


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (9) La normativa vigente establece dos posibles formas de incorporar el polvo de caucho en el betún: EN CENTRAL o IN SITU. En cualquiera de los casos es recomendable y obligatorio en el caso de los betunes con caucho fabricados in situ, disponer de depósitos específicos que permitan almacenar estos betunes sin riesgo de modificaciones en sus características y que cumplan lo especificado, en cuanto a tiempos de digestión, en la Orden Circular 21 bis/2009.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (10) En el caso de fabricar el betún con caucho in situ, es necesario disponer de un equipo formado al menos por los elementos siguientes: •

Depósitos iniciales para almacenamiento del betún y del polvo de caucho. Caldera para mantenimiento de la temperatura del ligante o para su elevación si fuese necesario.

•

Dispositivos de dosificación que permitan asegurar las proporciones de cada componente.

•

Dispositivo mezclador, variable según el tipo de planta de fabricación.

•

Tanque para la digestión del betún con caucho fabricado.


FABRICACION DE BETUNES CON POLVO DE CAUCHO DE NFU (11) En España se han utilizado dos tipos diferentes. En un caso respondiendo al diseño indicado y en el otro caso disponiendo de dos depósitos con un sistema interno de agitación donde se realiza el mezclado y la digestión desfasando la utilización de cada deposito en un tiempo de unos 30 minutos.


FABRICACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS A MENOR TEMPERATURA (1) Cualquier procedimiento de fabricación de las mezclas bituminosas que permita reducir la temperatura de fabricación, transporte y puesta en obra, supone una serie de ventajas como son las siguientes: • • •

•

•

•

Reducción del consumo energético (1 litro/20ºC x tn). Menor emisión de gases efecto invernadero. Reducción exponencial. Menor perdida de temperatura en las fases de transporte y puesta en obra. Menor envejecimiento inicial del ligante por la oxidación inicial del betún por calentamiento (se estima, en las MBC convencionales, que es alrededor del 70% del proceso de oxidación total). Mejora en las condiciones de trabajo por menores emisiones de humos y olores en la puesta en obra. Existe un menor riesgo de accidente por quemaduras de los trabajadores.


FABRICACION DE MEZCLAS MEZCLAS BITUMINOSAS A MENOR TEMPERATURA (2)

Las mezclas semicalientes se fabrican con betún y a una temperatura entre 120 y 140ºC. Son mezclas exactamente iguales, en cuanto al proceso de fabricación, que las mezclas en caliente convencionales.


FABRICACION DE MEZCLAS MEZCLAS BITUMINOSAS A MENOR TEMPERATURA (3) Se basan en en conseguir conseguir una manejabilidad de la mezcla, mezcla, a est estas as temperaturas, temperaturas, similar a la que se tiene en las mezclas convencionales a las temperaturas normales de fabricación. Actualmente existen tres procedimientos para la fabricación de este tipo de mezclas, que son los siguientes: •

La incorporación al betún antes de su utilización de algún tipo de aditivo (generalmente es una cera) que actúe modificando la viscosidad del betún, especialmente a partir de los 100ºC, o bien modificando la tensino superficial del contacto betún/árido.

•

Incorporando durante la fabricación de las mezclas de un material del tipo zeolita sintéti sintética, ca, que libera su agua crist cristalizada alizada disminuyendo la viscosidad del betún y permitiendo fabricar la mezcla a 30 ó 40ºC menos que las mezclas en caliente convencionales.


FABRICACION DE MEZCLAS MEZCLAS BITUMINOSAS A MENOR TEMPERATURA (4) •

La espumación del betún simultáneamente al proceso de mezclado, consiguiendo así disminuir la viscosidad del mismo y permitiendo trabajar a temperaturas sensiblemente más bajas. En este procedimiento hay dos líneas de trabajo. Una basada en la instalación en la planta de un dispositivo para producir la espuma de betún. El otro procedimiento, patentado patent ado por el Grupo Eiffage, se basa en la espumación del betún aprovechando la humedad natural de las arenas utilizadas en la fabricación de las mezclas bituminosas.

Para el caso del espumado de betún, es necesario instalar en la planta asfáltica un dispositivo que produce este proceso de espumado. Este procedimiento de asfalto espumado se logra mediante un proceso en el cual se inyecta una pequeña cantidad de agua fría (entre el 1 el 2% en peso de betún) y aire comprimido a una masa de asfalto caliente (160 a 180ºC), dentro de una cámara de expansión.


FABRICACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS A MENOR TEMPERATURA (5) Cuando las gotas de agua fría entran en contacto con el betún caliente, se produce un intercambio de energía de manera que el agua se calienta y pasa a fase vapor, que se introduce en el betún por la presión generada en la cámara de expansión. Así se forma la ESPUMA DE BETUN.


FABRICACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS A MENOR TEMPERATURA (6) En algunos casos estas mezclas con espuma de betún se fabrican y manejan a temperatura inferior a los 100ºC, correspondiendo a lo que se suele denominar mezclas templadas. Estas mezclas se pueden obtener también a partir de áridos calentados a una temperatura alrededor de 90ºC y un ligante bituminoso en forma de emulsión. Es recomendable calentar también la emulsión (por debajo de 75ºC) para evitar el choque térmico con el árido. Las mezclas en frio son el óptimo desde el punto de vista medioambiental. Las mezclas en caliente son el óptimo en cuanto a prestaciones técnicas. Las mezclas templadas con emulsión son una aproximación de ambas a un punto medio en ambos aspectos. Tiene las ventajas de las mezclas en frio (flexibilidad, ecoeficiencia, manejabilidad, etc.) y consigue acortar el tiempo de curado, determinante para conseguir cohesión inicial y estabilidad mecánica. Es una técnica muy interesante para el reciclado de pavimentos envejecidos, utilizando emulsión para cohesionar el material fresado. El futuro está en la mejora del proceso de fabricación y de las características de la emulsión, mejorando el tiempo de curado.


FABRICACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS A MENOR TEMPERATURA (7) Para la fabricación de estas mezclas templadas pueden utilizarse las plantas convencionales de mezclas en caliente, pero hay que tener algunas precauciones como son las siguientes: •

Ajustar el quemador del tambor secador para conseguir que la temperatura de los áridos no supere los 100ºC.

•

Al utilizar los áridos a una temperatura inferior a 100ºC, pueden mantener una cierta cantidad de humedad que puede ser recogida por la corriente de aire que forma el ciclón. Se debe prever disponer de un dispositivo que elimine esta humedad para evitar que vaya a parar a los filtros de mangas.

•

Disponer de un sistema de pesada e incorporación de la emulsión, generalmente independiente del que tiene la planta para el betún, para evitar problemas de formación de grumos que produzcan atascos en las tuberías por la diferente viscosidad de los dos ligantes.


TRANSPORTE Y PUESTA EN OBRA DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS (1) Una vez conseguido el correcto diseño de la mezcla, fabricada conforme a la Formula de Trabajo, llegamos a la última etapa con su puesta en obra (extendido y compactación de la misma), cuya importancia es muy grande por su importante influencia en la durabilidad de la mezcla bituminosa. La homogeneidad de la mezcla y la adecuada compacidad de la misma tienen gran influencia en la durabilidad de la mezcla sometida a la acción del tráfico. Por otro lado, el espesor de la capa construida y la correcta adherencia entre las capas que forman el firme, tiene gran influencia en la capacidad soporte del firme y su respuesta estructural a la acción del tráfico. Por último, una correcta puesta en obra permite conseguir una buena regularidad superficial del pavimento de un firme, lo que influye directamente en la comodidad de los usuarios.


TRANSPORTE Y PUESTA EN OBRA DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS (2) Esta etapa se desarrolla en los pasos siguientes: •

Transporte de la mezcla desde la central de fabricación al lugar de su utilización.

•

Preparación de la superficie a pavimentar.

•

Extendido de la mezcla.

•

Compactación de la misma.

•

Comprobación de las características finales conseguidas en la capa construida .Control de calidad.


TRANSPORTE DE LA MEZCLA A OBRA (1) El transporte, de la mezcla bituminosa fabricada, hasta la obra donde va a ser utilizada, es la fase siguiente y como todas, tiene gran importancia en el éxito final y debe realizarse de acuerdo con ciertos criterios para conseguir que la mezcla no sufra algún tipo de modificación que cambie sus características y propiedades mecánicas una vez colocada en la capa del firme del que forma parte. Entre las modificaciones más importantes imputables al transporte de la mezcla están las siguientes: •

•

Segregaciones (heterogeneidad granulométrica de la mezcla) producidas durante las operaciones de carga en la planta asfáltica y descarga en el equipo de extendido. Perdida de temperatura de la mezcla en algunas zonas de la masa durante el transporte. Especialmente se produce en la parte superior de la mezcla, sobre todo si está en contacto con el aire sin protección alguna, y en los laterales en la zona de contacto con la caja del camión. Ambas situaciones son especialmente peligrosas en época climatológica mala, con temperatura ambiente baja.


TRANSPORTE DE LA MEZCLA A OBRA (2) •

•

•

Alteraciones de la mezcla por la utilización de productos antiadherentes de la mezcla con la caja del camión de naturaleza inadecuada (gasoil y otros productos derivados del petróleo), que actúan como disolventes del betún descomponiendo parcialmente la mezcla bituminosa que perderá parte de su cohesión y características mecánicas. Segregaciones y pérdida parcial de temperatura de la mezcla por una mala organización del transporte que obliga al parado temporal de la extendedora, permaneciendo parte de la mezcla en la tolva receptora, facilitando su enfriamiento y segregación. Escurrimiento y perdida de parte del ligante durante el transporte cuando resulta excesivamente largo, especialmente con mezclas ricas en ligante y contenidos de huecos en mezcla elevados (porosas PA y discontinuas tipo BBTM B).


TRANSPORTE DE LA MEZCLA A OBRA (3) Para evitar estos problemas recomendaciones siguientes: •

se

deben

tener

en

cuenta

las

El número de camiones a utilizar debe elegirse en función de la producción de la planta y de la distancia de transporte a la obra. Es fundamental que la extendedora trabaje de forma continuada, sin interrupciones. En este sentido es muy útil disponer en obra de un silo móvil de transferencia, maquina de la que se hablara más adelante, en el extendido de la mezcla bituminosa. Las paralizaciones de la extendedora, además de suponer un coste añadido al disminuir el rendimiento diario del equipo, producen perdidas de temperatura y heterogeneidad granulométrica en la mezcla que siempre queda en la tolva de la extendedora. También suele influir en la regularidad superficial de la capa construida.



•

Los camiones deben elegirse de forma que el interior de la caja este limpio y sea liso y sin deformaciones. Por su forma, al elevarse la caja para la descarga de la mezcla debe cuidarse que tenga un cierto vuelo dentro de la tolva receptora de la extendedora para evitar derrames laterales, pero debe evitarse que se apoye o presione sobre la extendedora. Esto afectaría sensiblemente a la regularidad superficial de la capa construida. Los camiones deben disponer de unas lonas que permitan cubrir la carga completamente y evitar o al menos disminuir lo más posible el contacto de su superficie con el aire durante el transporte. Actualmente los camiones disponen de lonas de material impermeable, pesadas y resistentes al efecto del viento para romperse o desgarrarse, que se despliegan sobre la caja automáticamente desde la cabina del conductor.



El tiempo de transporte influye en la mezcla de varias formas. Por un lado influye en la perdida de temperatura de la mezcla entre la fabricación y la puesta en obra. Por otro lado mantener la mezcla a alta temperatura mucho tiempo favorece la oxidación del ligante asfaltico afectando a sus características mecánicas finales. En este sentido, también influye la eficacia del aislamiento térmico de la caja del camión, determinada por la calidad y adecuación de la lona utilizada y de las características y forma de la caja del camión. Evidentemente en esta pérdida de temperatura también influyen la temperatura ambiente, la velocidad y temperatura del aire en contacto con la superficie de mezcla extendida y de la propia temperatura de fabricación de la mezcla. Cuanto mayor es la temperatura de fabricación mayor es el gradiente mezcla bituminosa/aire y mayor es la perdida de temperatura a igual tiempo de transporte.



Aunque no está directamente relacionado con el transporte de la mezcla, tiene mucha influencia en la calidad final (especialmente en su homogeneidad granulométrica), la forma de cargar el camión en la planta. En este sentido es recomendable no formar un único montón de mezcla pues se favorecen las segregaciones de los tamaños más gruesos del árido al cargarla. Es aconsejable realizar la carga formando tres montones y a su vez cada uno de los montones debe cargarse de una sola vez (utilizar la tolva de almacenamiento existente a la salida del mezclador de las plantas asfálticas como se ha descrito anteriormente.



Por último, una vez que la mezcla llega a la extendedora, debe comprobarse su temperatura y la homogeneidad de la misma en la masa. La existencia de zonas sensiblemente más frías (superficie de la masa de mezcla, zonas en contacto con las paredes de la caja del camión, etc.) debe controlarse. Si la cantidad es pequeña y/ la diferencia de temperatura es pequeña, la calidad final de la mezcla extendida no debe resentirse pues en la fase de descarga y extendido se homogeniza la temperatura. Cuando existen masas considerables de mezcla más fría y si la temperatura es sensiblemente menor que la de fabricación y la del resto de la masa de mezcla, la homogeneización en la descarga y extendido no se produce y existirán zonas en la capa extendida a menor temperatura en las que no se alcanzará el mismo grado de compactación que en el resto, lo que suele ser determinante para acortar la durabilidad de la capa y del firme en general. En estos casos es recomendable utilizar los ya mencionados silos de transferencia, que se describirán más adelante.


PREPARACION DE LA SUPERFICIE A PAVIMENTAR (1) Se define como preparación de la superficie, al conjunto de actividades encaminadas a conseguir una superficie de apoyo para la mezcla bituminosa en caliente para que tanto los riegos de imprimación y adherencia y los parámetros relativos a la mezcla como densidad, IRI, espesor y anchura, se puedan ejecutar de una manera óptima, de acuerdo a la normativa vigente. Las actividades a realizar para conseguir una superficie óptima son las siguientes: •

Comprobación geométrica de la superficie.

•

Comprobación de la regularidad superficial.

•

Reparación de zonas dañadas, en el caso de ser un pavimento hidrocarbonado.

•

Limpieza de la superficie.

•

Ejecución del riego de imprimación.

•

Ejecución del riego de adherencia.


PREPARACION DE LA SUPERFICIE A PAVIMENTAR (2) La preparación de la superficie a pavimentar es una fase de la puesta en obra de las mezclas bituminosas a la que se presta, en general, poca importancia. Esto es un grave error pues, cuando se realiza el diseño de un firme, se considera que el conjunto de capas que lo integran, especialmente las capas contiguas construidas con materiales de la misma naturaleza, trabajan de forma solidaria, es decir, que existe una correcta unión entre estas capas, para que el comportamiento estructural sea el proyectado. Cuando no existe o es insuficiente la adherencia entre las capas del firme, se reduce sensiblemente la vida útil del mismo. La preparación de la superficie a pavimentar con una mezcla bituminosa está relacionada con el estado de la superficie y su limpieza y con la correcta ejecución y con la dotación de los riegos de imprimación y adherencia, el primero se aplica a superficies de material granular y el segundo cuando es sobre otra capa asfáltica.


PREPARACION DE LA SUPERFICIE A PAVIMENTAR (3) Antes de iniciar los trabajos de preparación de la superficie a pavimentar, se debe comprobar que su regularidad superficie (IRI) cumple las exigencias mínimas establecidas en las Prescripciones Técnicas para ese tipo de capa. En general, cuando esto no sucede, la nueva capa, especialmente cuando tiene poco espesor, difícilmente logra corregir mejorando la regularidad superficial. Antes de ejecutar el riego asfáltico correspondiente, se comprobará que en la superficie no existan materiales sueltos, realizando a continuación un barrido o soplado para limpiarla de polvo, suciedad o barro. En el caso de superficies donde se ha realizado un riego de curado (materiales tratados con un conglomerante hidráulico), se deberá eliminar el riego no fijado sobre la capa de polvo o de finos superficiales, previamente al riego de imprimación, mediante fresadora o barrido enérgico o agua a presión.


PREPARACION DE LA SUPERFICIE A PAVIMENTAR (4) Si la superficie a pavimentar es un pavimento bituminoso antiguo, se deberá eliminar mediante fresado los posibles excesos de betún en superficie (exudaciones), realizando una correcta limpieza del resto, utilizando incluso, si fuese necesario, chorro de agua.

Si existiesen roderas o zonas con deformaciones plásticas, es necesario eliminar, mediante fresado, toda la capa de mezcla bituminosa deformada. Como indicábamos al inicio, la finalidad de los riegos es garantizar la cohesión, entre capas para poder trabajar solidariamente, por lo que debemos cuidar que, en el momento de la puesta en obra de la mezcla, el riego permanezca sobre la superficie. Esto puede pasar si no se espera que se produzca la rotura de la emulsión o si debido a que el ligante residual que queda en la superficie tiene una pegajosidad excesiva, provoca que las ruedas de los camiones se lo van llevando pegado, formándose franjas longitudinales sin emulsión, con la correspondiente falta de la adherencia adecuada.


PREPARACION DE LA SUPERFICIE A PAVIMENTAR (5) Para evitar este problema existen dos posibles soluciones. La utilización de extendedoras dotadas de una rampa de riego inmediatamente delante de la regla de extendido de la mezcla. Este tipo de extendedoras, sensiblemente más caras que las normales se han diseñado para la construcción de capas delgadas y su funcionamiento, en general, no ha sido bueno. En los últimos años se está generalizando el empleo, de las denominadas emulsiones termoadherentes de rotura rápida, fabricadas a base de ligantes muy duros y que a temperatura ambiente tiene una baja adherencia con los neumáticos, es decir, se adhiere pero no se pega. Así tanto el tráfico de obra como el personal que trabaja en la misma no se llevan la emulsión, por lo que permanece en su lugar para lograr una perfecta unión al fundirse con el calor de la mezcla asfáltica.


EXTENDIDO DE LA MEZCLA BITUMINOSA (1) La Extensión de la mezcla bituminosa es un punto clave que abarca desde la recepción y descarga de la mezcla desde los medios de transporte hasta completar la materialización de la capa, a falta de ejecutar la fase de compactación con los rodillos. Su objetivo es conseguir una capa en la que la mezcla mantenga sus características de un modo homogéneo y que se cumplan los requisitos exigidos de acabado en cuanto a textura, geometría (anchura, espesor, pendientes) y regularidad superficial. Probablemente sea la fase más importante en cuanto a su repercusión sobre la calidad final de la capa de mezcla ya que de ella depende que se logre o no una superficie de capa con la geometría, textura y regularidad superficial precisa, que la capa tenga o no una homogeneidad térmica en el rango adecuado para la posterior compactación convencional y que se mantengan o alteren de modo importante las características de composición de la mezcla si se generan segregaciones.


EQUIPOS MOVILES DE TRANSFERENCIA (1) Se define equipo de transferencia como todo dispositivo móvil que se sitúa entre la extendedora y el camión de transporte de la mezcla bituminosa para independizar el funcionamiento y el movimiento de ambas maquinas y que permite pasar dicha mezcla desde el vehículo de transporte a la extendedora de manera continua. Estos dispositivos cumplen al menos dos funciones: por un lado permitir desvincular el camión de la extendedora evitando los golpes entre ambos y permitiendo un avance a velocidad constante de la misma y por otro lado permiten, según el tipo de maquina utilizada, mejorar la homogeneidad de la mezcla, tanto granulométrica como térmica. Hay que tener mucho cuidado al elegir el dispositivo de transferencia pues, según la forma de funcionar, algunos no mejoran la homogeneidad granulométrica de la mezcla y lo que producen es una mayor heterogeneidad.


EQUIPOS MOVILES MOVILES DE TRANSFERENCIA (2) Es posible disponer de dos tipos de equipos de transferencia, que son los siguientes: •

TRÁNSFER Se trata de unos dispositivos que se sitúan entre el camión y la extendedora y que permiten regular en cierta medida la velocidad de la misma, al menos evitan paradas prolongadas entre camiones consecutivos, dan cierta continuidad a la alimentación y sobre todo eliminan el impacto del camión sobre la extendedora en la aproximación. En general apenas aportan homogeneidad granulométrica a la mezcla (en algunos casos aumentan la heterogeneidad) y desde luego no consiguen homogenización térmica alguna de la misma. A continuación se muestran algunos tipos de transfer del mercado.


EQUIPOS MOVILES MOVILES DE TRANSFERENCIA (3)


EQUIPOS MOVILES MOVILES DE TRANSFERENCIA (4) SILO MOVIL Este dispositivo realiza las mismas funciones que el TRANSFER en cuanto a permitir el vertido de la mezcla bituminosa en la exten extendedora dedora desde el camión de transporte transporte sin existir existir contact contacto o físico entre ambas ambas maquinas, maquinas, pero además tiene otras caracterí características sticas importantes siendo la más destacable su capacidad de almacenar entre 20 y 25 toneladas de mezcla en caliente. Este almacenamiento aporta una primera ventaja en cuanto a permitir una cierta rehomogenización térmica térmica de la mezcla bituminosa. Las zonas segregadas, bien sea granulométrica o térmicamente, que se concentran en el contorno de la masa transportada por el camión entran en contacto con el gran volumen central que ha preservado la temperatura y la composición adecuada. Durante el remezclado efectuado en el interior del silo, se produce la transferencia de calor hacia las partes frías así como la recolocación de las partículas segregadas durante la carga del camión y el transporte.


EQUIPOS MOVILES DE TRANSFERENCIA (5)


EXTENDEDORA DE MEZCLA ASFALTICA (6) La extendedora está compuesta por dos unidades principales, la parte tractora, donde se ubica la tolva de recepción, los puntos de arrastre de la regla y los cilindros de suspensión, el túnel de alimentación y el sinfín de reparto transversal, y por otro lado la regla de extendido.


EXTENDEDORA DE MEZCLA ASFALTICA (7) La regla de extendido es un elemento flotante remolcado por la tractora y conectado a ella en los puntos de arrastre. La regla dispone de diversos sistemas que colaboran en la precompactación de la mezcla y están basados en un tamper simple o doble a la entrada de la misma, así como en vibradores de superficie. También dispone de un sistema de calefacción para evitar que por diferencia de temperatura con la mezcla bituminosa, se produzcan arrastres de material por parte de la regla. El espesor de la capa y, por lo tanto, la regularidad de la rasante a obtener dependen directamente de la posición que adopte la regla sobre la mezcla que la sustenta.


EXTENDEDORA DE MEZCLA ASFALTICA (8) Esta posición está determinada por un equilibrio de fuerzas mantenido entre la resistencia de la mezcla a ser compactada y la capacidad de compactación de la regla. Las variables fundamentales que influyen en este equilibrio son: el ángulo

de ataque de la regla, la velocidad de avance, el ajuste de los sistemas de compactación, el volumen de aglomerado frente a la regla y las propiedades de la mezcla como fluido que, a su vez, vienen marcadas por la temperatura de la misma. De todos ellos, el que permite una acción más directa sobre el espesor es el ángulo de ataque, si bien no debe despreciarse la acción que el resto tienen sobre el acabado final del firme.


EXTENDEDORA DE MEZCLA ASFALTICA (9) El ángulo de ataque puede ser aumentado o reducido subiendo o bajando los puntos de ajuste. Cualquier movimiento de los puntos de ajuste implica una subida o bajada de la regla incorporando más o menos material bajo la misma. Dada la capacidad de torsión de la regla y el hecho de que los dos puntos de ajuste tengan circuitos de control independiente, permite un gobierno separado de ambos lados de la regla. El punto de ajuste se regula para el espesor requerido de material. Entonces, su posición debe ser fina y continuamente ajustada para mantener el nivel adecuado. Es ahí donde interviene el sistema de nivelación automático.


EXTENDEDORA DE MEZCLA ASFALTICA (10) Además de la rasante, la regla también determina la anchura del firme extendido. Las reglas tienen una anchura básica que puede ser modificada, bien con extensiones para conseguir una mayor anchura o usando una zapata de corte para reducir la anchura de extendido. La mayoría de reglas disponen de tramos telescópicos que permiten una adaptación a la anchura de extendido de modo continuo y sin detener la máquina. La apertura y cierre de los tramos telescópicos puede gobernarse manualmente, por parte del reglista, o comandarse de modo automático mediante un sensor ultrasónico que ajusta la regla a la rigola o a otra capa previamente extendida. Un correcto gobierno de la apertura y cierre de regla permite un perfecto acabado en las juntas y por tanto un mejor aspecto y durabilidad del conjunto de la obra.


EXTENDEDORA DE MEZCLA ASFALTICA (11) En los Artículos 542 y 543 del PG-3, en sus apartados 4.3 relativos a las prescripciones del equipo de extendido, se exige que la extendedora disponga de un elemento calefactor para la ejecución de la junta longitudinal. Estos elementos se han desarrollado para mejorar la calidad de la junta cuando la capa adyacente se encuentra por debajo de los 85ºC.

Su función es elevar la temperatura de la franja de pavimento existente que conformará la junta con el nuevo aglomerado recién extendido de modo que permita una compactación conjunta y una buena trabazón entre ambas capas.


SISTEMAS DE NIVELACION (1) Los sistemas de nivelación deben determinar si la posición de la regla se ajusta a lo deseado en cada punto de la traza de la obra. Para ello, debe establecerse cuál es la posición de la regla y compararla con una referencia que puede ser fija o dinámica.

La posición de la regla quedará definida cuando conozcamos la altura de la misma en dos puntos o bien la altura en un punto y su pendiente transversal. En función de ello, la referencia a seguir deberá contemplar dos líneas longitudinales o una combinación de una línea longitudinal y el peralte en cada punto. Los sistemas de nivelación pueden ser analógicos o digitales. Los primeros son más precisos pero no permiten el filtraje de errores de medición. Los digitales posibilitan el descarte de mediciones no deseadas y el promediado de diferentes medidas. Puede incluso combinarse un sensor digital y uno analógico controlando cada uno de ellos un lado de la máquina.


SISTEMAS DE NIVELACION (2)

Sensor analógico

Sensor digital


SISTEMAS DE NIVELACION (3) Las referencias fijas como el hilo o cable, las rigolas o el apoyo en capas contiguas construidas, se emplean cuando prima la obtención de una cota determinada frente a otros condicionantes. Si el objetivo principal que se persigue es una buena regularidad superficial del pavimento, es conveniente optar por el empleo de referencias dinámicas cuya misión es regularizar la capa subyacente mediante la promediación de larga distancia. Empleado en todas las capas, se consiguen valores de IRI inferiores a 1 sin necesidad de tender la línea de referencia. Con todo ello, se mejora la calidad del acabado y se reduce el tiempo de preparación previa al extendido.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (1) Al comienzo del apartado relativo al extendido de la mezcla bituminosa se ha indicado que el objetivo de esta fase es conseguir una capa en la que la mezcla mantenga sus características de un modo homogéneo y que se cumplan los requisitos exigidos de acabado en cuanto a textura, geometría (anchura, espesor, pendientes) y regularidad superficial. Se puede asegurar que una buena rasante determina la calidad de un firme. Para conseguir buenas rasantes la extendedora debe desplazarse a un régimen continuo sobre una superficie uniforme. El 90% de los problemas se evitan eliminando las segregaciones granulométricas y térmicas y consiguiendo que la velocidad de la extendedora sea constante durante el extendido. A continuación se describen una serie de recomendaciones para conseguir el objetivo anteriormente descrito.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (2) ELIMINACION DE SEGREGACIONES EN LA MEZCLA. Como ya se ha explicado anteriormente, la utilización de cualquier dispositivo de transferencia que permita la rehomogenización granulométrica y térmica de la mezcla a extender, permite mejorar sensiblemente el comportamiento mecánico y la durabilidad de la capa de mezcla bituminosa construido, además de mejorar la regularidad superficial. Para esto último existen además otros posibles procedimientos.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (3) CALENTAR CONVENIENTEMENTE LA REGLA. Antes de iniciar el extendido, hay que asegurarse que la regla de extendido ha alcanzado una temperatura próxima a la que tiene la mezcla bituminosa que se está extendiendo. Así se evitan posibles arrastres de la mezcla que afectarían a la regularidad superficial y a la textura final de la capa construida, de especial importancia cuando es la de rodadura.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (4) REGULAR EL ÁNGULO DE ATAQUE DE LA REGLA BASE Y LAS EXTENSIONES. Cuando se emplean reglas de ancho variable con extensiones telescópicas es probable que aparezca una marca en el aglomerado recién extendido coincidiendo con el extremo interior de dichas extensiones. Para corregir este defecto debe modificarse el ángulo de ataque de la extensión con respecto a la regla base. Las reglas cuentan con dispositivos mecánicos a tal efecto. Este ajuste deberá verificarse cada vez que se cambie de espesor de capa de manera sustancial.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (5) MANTENER UN NIVEL CONSTANTE DE AGLOMERADO FRENTE A LA REGLA. (I) Es conveniente que la regla no se vea forzada a arrastrar una cantidad excesiva de material que, además de provocar un excesivo consumo de combustible y un innecesario desgaste de la máquina, puede conllevar la generación de segregaciones en la mezcla y un deficiente acabado del firme. En el caso opuesto, un deficiente aporte de material puede, por otra parte, provocar una falta de espesor en la capa extendida o una incorrecta densidad resultante. Dada pues la relevancia de un buen aporte de material en todo momento, es aconsejable el empleo de sistemas automáticos para garantizar este aspecto. Los sensores pueden situarse fijos en la tractora o solidarios a la cortina de la regla. Empleando esta última disposición se asegura además que en caso de modificar la anchura de extendido la alimentación continuará siendo la correcta sin necesidad de actuar sobre los sensores. Estos pueden ser de brazo palpador o ultrasónicos. Estos últimos, al no estar en contacto con el material, posibilitan un control mucho más fiable y una duración mayor de los mismos.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (6) MANTENER UN NIVEL CONSTANTE DE AGLOMERADO FRENTE A LA REGLA. (II) En algunas extendedoras se puede modificar la altura de los sinfines según el espesor de capa a extender, reduciendo así la segregación granulométrica. Es conveniente mantener el nivel de aglomerado por debajo de la parte superior del sinfín. El sinfín debe también prolongarse cuando se aplican extensiones a la regla.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (7) IRREGULARIDADES SUPERFICIALES EN LA CAPA SUBYACENTE O DE APOYO. (I) Cuando la capa sobre la que se extiende la nueva mezcla bituminosa presente una mala regularidad superficial, en función del número y espesores de las capas que falta por construir, se debe actuar de manera diferente. Si queda únicamente la capa de rodadura, es conveniente Cuando la capa a construir no es la última, es conveniente emplear un sistema de nivelación con promediación de larga referencia. Para ello se utilizan unas vigas telescópicas de nivelación que pueden actuar en longitudes variables entre 4 y 18 metros, que mediante, generalmente, sensores de ultrasonido “fotografían” la regularidad superficial y ordenan el espesor variable de capa a construir para corregir parcial o totalmente la irregularidad superficial existente. La aplicación de este procedimiento en dos o más capas permite conseguir finalmente una regularidad superficial cumpliendo las prescripciones técnicas existentes en los Artículos 542 y 543 del vigente PG-3.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (8)


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (9) IRREGULARIDADES SUPERFICIALES EN LA CAPA SUBYACENTE O DE APOYO. (II) Si se opta por emplear una línea como referencia debe tenerse en cuenta el tipo de hilo empleado y tener especial esmero en tensarlo adecuadamente y no distanciar en exceso los puntos de apoyo para reducir el efecto catenaria entre ellos. Actualmente, los sensores más habituales emplean células de ultrasonidos para detectar la distancia a la referencia. Esto hace que los cables de acero empleados anteriormente dejen de ser el sistema más adecuado. Para obtener un rebote adecuado de la onda sónica emitida por el sensor la referencia debe ser gruesa y debe evitar las secciones perfectamente circular que disipan la energía de la onda sonora en todas direcciones. Un hilo trenzado de material ligero y con una sección igual o superior a los 3 mm ofrecerá una adecuada superficie de reflexión a las ondas y minimizará el efecto catenaria al reducir su peso propio. Por otro lado, se debe prestar especial cuidado en eliminar todos aquellos resaltes que puedan dificultar un avance suave de la extendedora. Debe evitarse el derrame de aglomerado por delante de la extendedora en la operación de descarga del camión.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (10) AJUSTAR LOS PARÁMETROS DE VIBRACIÓN DE LA REGLA EN FUNCIÓN DEL ESPESOR DE LA CAPA A CONSTRUIR. Para capas de reducido espesor debe regularse tanto la vibración como el tamper para evitar un posible rebote de la regla sobre el árido grueso de la mezcla. Cuando se efectúen capas de regularización, donde el espesor es variable, es conveniente obtener altas precompactaciones con la regla de extendido para reducir el asentamiento diferencial producido por el tren de compactación. La alta compactación debe transmitirse a la mezcla en la parte anterior de la regla. De este modo, la regla plancha y deja a cota una mezcla ya altamente precompactada. Si, por el contrario, la alta compactación se pretende conseguir en el extremo posterior de la regla, el asentamiento diferencial en función del espesor se producirá de la misma manera que sucedería con el conjunto de compactadores.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (11) MANTENER UNA VELOCIDAD DE EXTENDIDO CONSTANTE. Al hablar del transporte de la mezcla bituminosa ya se ha explicado la importancia de disponer de un numero de camiones suficiente para mantener la continuidad en la alimentación de la extendedora y evitar así posibles paradas del equipo. En función de la capacidad de producción de la planta de fabricación utilizada, de la distancia a la obra y del espesor de la capa a construir, se fijara el número de camiones para ajustarse a la velocidad de avance del equipo de extendido para que esta pueda mantenerse constante. En aquellos casos que se dispone en obra de un sistema móvil de transferencia (preferiblemente del tipo silo móvil), se desvinculan los cambios de camión, de la extendedora permitiendo que esta mantenga su velocidad de avance constante, además de evitar posibles impactos y movimientos de la extendedora al establecerse el contacto con el camión. Cuando en una obra, por cualquier causa, el extendido se haya visto forzado a realizar una parada prolongada, es conveniente ejecutar una junta transversal.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (12) JUNTAS DE CONSTRUCCION. (I) En los artículos 542 y 543 del vigente PG-3, en los apartados 542.5.8 y 543.5.8 respectivamente, relativos a las juntas transversales y longitudinales en el extendido de una mezcla bituminosa en caliente, se prescribe lo siguiente: “Siempre que sean inevitables, se procurará que las juntas de

capas superpuestas guarden una separación mínima de cinco metros (5m) las transversales y quince centímetros (15 cm) las longitudinales. Al extender franjas longitudinales contiguas, si la temperatura de la extendida en primer lugar no fuera superior al mínimo fijado en la fórmula de trabajo para terminar la compactación, el borde de la franja se cortará verticalmente, dejando al descubierto una superficie plana y vertical en todo su espesor. Se le aplicará una capa uniforme y ligera de riego de adherencia, según el artículo 531 de este Pliego, dejando romper la emulsión suficientemente. A continuación, se calentará la junta y se extenderá la siguiente franja contra ella.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (13) JUNTAS DE CONSTRUCCION. (II)


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (14) JUNTAS DE CONSTRUCCION. (III) Las juntas del pavimento son uniones entre capas adyacentes, Existen dos tipos de juntas en los pavimentos: juntas transversales y juntas

longitudinales. Juntas transversales.- Las juntas transversales se produce siempre que el equipo de extendido cesa de trabajar durante un cierto tiempo, reanudando posteriormente el trabajo y es necesario tratar adecuadamente la zona donde se ha detenido el equipo para conseguir homogeneidad en la capa extendida.

Juntas longitudinales.- Las juntas longitudinales se producen en el momento que se construyen capas de mezcla bituminosa en caliente contiguas. Existen dos tipos de juntas longitudinales según la temperatura de la mezcla más antigua: juntas calientes (las juntas son formadas por dos extendedoras trabajando en paralelo), y juntas frías (donde los carriles son extendidos y compactados por separado, uno después del otro).


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (15) JUNTAS DE CONSTRUCCION. (IV) Las juntas transversales tienen dos requisitos básicos para su buen funcionamiento: nivel de densidad y continuidad geométrica. Una junta transversal mal construida aparece como un abultamiento pronunciado en el pavimento. Los errores de construcción en las juntas transversales solamente pueden corregirse mientras la mezcla todavía está caliente y manejable. Una vez que la mezcla se ha enfriado, solo se puede cortar la junta y volver a construirla en buen estado.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (16) JUNTAS DE CONSTRUCCION. (V) Las juntas longitudinales deben conseguir valores de la densidad en la mezcla bituminosa iguales a ambos lados de la junta y ausencia de segregaciones. Las ventajas de las juntas longitudinales en caliente consisten en que las dos capas extendidas terminan automáticamente con el mismo espesor, que la densidad a ambos lados de la junta es uniforme y que las mezclas en calientes extendidas forman una sola capa continua. La desventaja es que exige que la carretera este cerrada a cualquier tipo de tráfico, lo que supone un problema grave en actuaciones de refuerzo en carreteras en servicio.


RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN EXTENDIDO DE LA MEZCLA (17) JUNTAS DE CONSTRUCCION. (VI) Para las juntas longitudinales frías, se deben tener ciertas precauciones para garantizar una junta de buena calidad. Si es necesario, se deberá barrer la base sobre la cual se va a colocar el carril contiguo y se aplicará emulsión al borde que va unido, así como calentar la junta. A la hora de pavimentar, la regla de la extendedora deberá estar ajustada para superponer de 20 a 30 mm, la primera carpeta. Esta sobreelevación deberá ser igual a la cantidad de asentamiento previsto al compactar la nueva capa extendida.


COMPACTACION DE LA MEZCLA (1) Esta es la última fase de la construcción de una capa de firme con mezcla bituminosa. Como todas las anteriores es importante y debe realizarse de acuerdo con las especificaciones técnicas y de manera que se obtenga el perfil y la calidad establecidas para la capa que se está construyendo. Es bueno recordar lo que está prescrito en los Artículos 542 y 543 del vigente PG-3 sobre este tema. Así, en los apartados 542.5.7 y 543.5.7 relativos a la compactación de la mezcla bituminosa, se prescribe lo siguiente: “ La compactación se

realizará según el plan aprobado por el Director de las Obras en función de los resultados del tramo de prueba; se deberá hacer a la mayor temperatura posible, sin rebasar la máxima prescrita en la fórmula de trabajo y sin que se produzca desplazamiento de la mezcla extendida; y se continuará mientras la temperatura de la mezcla no baje de la mínima prescrita en la fórmula de trabajo y la mezcla se halle en condiciones de ser compactada, hasta que se alcance la densidad especificada en los apartados 542.7.1 y 543.7.1.


COMPACTACION DE LA MEZCLA (2) En mezclas bituminosas fabricadas con betunes mejorados o modificados con caucho y en mezclas bituminosas con adición de caucho, con el fin de mantener la densidad de la tongada hasta que el aumento de viscosidad del betún contrarreste una eventual tendencia del caucho a recuperar su forma, se continuara obligatoriamente el proceso de compactación hasta que la temperatura de la mezcla baje de la mínima establecida en la formula de trabajo, aunque se hubiera alcanzado previamente la densidad especificada en los apartados 542.7.1 y 543.7.1. La compactación se realizará longitudinalmente, de manera continua y sistemática. Si la extensión de la mezcla bituminosa se realizara por franjas, al compactar una de ellas se ampliará la zona de compactación para que incluya al menos quince centímetros (15 cm) de la anterior. Los rodillos deberán llevar su rueda motriz del lado más cercano a la extendedora; los cambios de dirección se realizarán sobre mezcla ya apisonada, y los cambios de sentido se efectuarán con suavidad. Los elementos de compactación deberán estar siempre limpios y, si fuera preciso, húmedos.


COMPACTACION DE LA MEZCLA (3) La maquinaria de compactación a emplear debe estar compuesta, preferentemente, por equipos de rodillos metálicos lisos, dotados de vibración cuando se trate de capas gruesas y sin vibración para capas delgadas, y compactadores de neumáticos con media o alta presión. Los rodillos mixtos con neumáticos en un eje y rodillo vibratorio en el otro, aúnan ambas acciones, aunque no son definitivos.


COMPACTACION DE LA MEZCLA (4) En el caso de las mezclas tipo drenante y de las de granulometría discontinua en capa delgada, se deben emplear únicamente compactadores de rodillos metálicos lisos.

Según el tipo de mezcla y el espesor de la capa a compactar, el equipo de compactación más adecuado, el número de pasadas, amplitudes y frecuencias de la vibración, presión de inflado de los neumáticos, etc., podrán determinarse según los resultados obtenidos en los correspondientes tramos de prueba, comprobando la densidad conseguida con cada pasada y equipo, determinando las mismas con métodos de isótopos (nuclear) mientras la mezcla es todavía compactable. Posteriormente se comprobarán en laboratorio. Estos tramos de prueba, aunque sean pequeños, son muy convenientes. Debe evitarse, en cualquier caso, la compactación a temperaturas por debajo de 120º (o más concretamente la que, para cada tipo de mezcla bituminosa, establezca la Formula de Trabajo correspondiente), porque no será eficaz y no se producirá la necesaria disminución de huecos. Por el contrario, a alta temperatura puede producirse el arrollamiento de la mezcla. Por lo tanto, debe efectuarse la compactación dentro de un intervalo de temperaturas que hay que respetar.


RECOMENDACIONES PARA LA COMPACTACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS EN CALIENTE (1) •

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Un equipo de compactación adecuado en cuanto al número, tipo y características de las maquinas utilizadas es fundamental para conseguir la adecuada compactación en el menor tiempo posible. En ocasiones los equipos están sobredimensionados o no consiguen la compactación mínima necesaria porque se utilizan maquinas inadecuadas o escasas en número. El desplazamiento de todas las maquinas de compactación, sobre la capa de mezcla construida, debe realizarse a velocidad constante, evitando los cambios bruscos de trayectoria o de parada y cambio de sentido de avance (esta operación debe realizarse fuera de la mezcla que se está compactando o en la zona de la misma que ya está terminada la compactación). Es recomendable que las ruedas motoras de la maquina se encuentren lo más próximas a la extendedora, especialmente en zonas con una cierta pendiente longitudinal, para evitar la formación de arrollamientos de la mezcla en la capa construida.


RECOMENDACIONES PARA LA COMPACTACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS EN CALIENTE (2) •

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Se debe comenzar a compactar por la parte más baja en sentido transversal, avanzando hacia la zona superior, solapando en pasadas sucesivas. Para evitar discontinuidades en las juntas longitudinales, se debe comenzar por apoyar la máquina sobre la parte de mezcla ya compactada excepto unos 15 a 20 cm., que se apoyarán sobre la franja de mezcla recién extendida, incrementándose, en pasadas sucesivas, esta anchura, hasta completar el ancho de mezcla extendida y pendiente de compactar. En las juntas transversales la compactación se realiza de la misma manera (moviendo la maquina en sentido transversal). Si la temperatura ambiente es baja, se debe comenzar a compactar inmediatamente detrás de la extendedora aumentando la velocidad de las maquinas de compactación o bien incrementando los medios para conseguir terminar la compactación lo antes posible.


RECOMENDACIONES PARA LA COMPACTACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS EN CALIENTE (3)


RECOMENDACIONES PARA LA COMPACTACION DE MEZCLAS BITUMINOSAS EN CALIENTE (4) Cuando se usa vibración en el rodillo metálico, la velocidad de avance es importante. Cuando es alta, la distancia entre los impactos de la vibración es mayor y, por tanto, disminuye el grado de compactación alcanzado, siendo necesarios un mayor número de pasadas para lograr la misma compactación. En general la velocidad más adecuada se sitúa entre los 3 y los 5 km/h. • La frecuencia de vibración debe estar acorde con el tamaño máximo del árido y el espesor de la capa para poder conseguir así la recolocación de las partículas de la mezcla y la consiguiente reducción de huecos. • La homogeneidad del espesor de la capa construida y de la subyacente, de la granulometría de la mezcla que se está utilizando y de su temperatura, son fundamentales para conseguir, una vez terminada la compactación, una regularidad superficial excelente de la superficie construida. Espesores diferentes de la capa supone que la pérdida de espesor al compactar sea también diferente, produciéndose asientos diferenciales que se manifiestan en una mala regularidad superficial. •


CONTROL DE CALIDAD DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS (1) El objetivo del control de la calidad es asegurar que todas y cada una de las operaciones implicadas en el proceso de fabricación y puesta en obra de las mezclas bituminosas se realizan de acuerdo con las prescripciones establecidas con el fin de obtener la calidad exigida o, en su caso, realizar los ajustes o modificaciones necesarias para corregir las deficiencias detectadas, restableciendo las condiciones de calidad exigidas a la mezcla fabricada y puesta en obra y al firme con ella construido. Tanto la Orden Circular 24/2008 donde se ha actualizado el PG-3 en sus Artículos

542 (Mezclas Bituminosas en caliente tipo Hormigón Bituminoso) y 543 (Mezclas Bituminosas para capas de rodadura. Mezclas Drenantes y Discontinuas) , en sus apartados 542.9.3 y 543.9.3 respectivamente, relativos al control de calidad a desarrollar en la fase de ejecución de las mezclas bituminosas; diferencian la fase de fabricación y la fase de puesta en obra de las mismas. Esta diferenciación también aparece en otros pliegos y normativas de administraciones responsables de carreteras en España.


CONTROL DE CALIDAD DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS (2) Esta diferenciación viene motivada porque desde marzo de 2008 es obligatorio el marcado CE de las mezclas bituminosas en caliente fabricadas en España (y en todos los países de la Unión Europea). La Directiva 89/106/CEE establece todos los productos que deben tener el marcado CE. Las normas de productos armonizados para las mezclas bituminosas en caliente están recogidas en la UNE EN 13108, que tienen, actualmente, 10 apartados, que son los siguientes: 13108 -1 HORMIGONES BITUMINOSOS 13108 -2 MEZCLAS BITUMI BITUMINOSAS NOSAS PARA CAP CAPAS AS DELGADAS 13108 -3 Mezclas bituminosas tipo SA 13108 -4 Mezclas bituminosas tipo HRA 13108 -5 MEZCLAS BITUMINOSAS TIPO SMA 13108 -6 Másticos bituminosos 13108 -7 MEZCLAS BITUMINOSAS DRENANTES 13108 -8 Mezclas Mez clas bituminosas reciclables (características del material fresado para ser utilizado)

13108 -20 ENSA ENSAYO YO INICIAL DE TIPO 13108 -21 CONTROL DE PRODUCCIÓN EN PLANT PLANTA A


CONTROL DE CALIDAD DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS (3) Las dos últimas normas recogen los criterios para asegurar que los componentes empleados y la mezcla resultante, cumplen las exigencias fijadas por el fabricante para cada mezcla en el denominado Ensayo Inicial de Tipo y cumplen el sistema de producción en la planta que se ha establecido. La normativa establece cuatro tipos de controles. Los dos primeros son de la procedencia y de la calidad de los materiales (ligante hidrocarbonado, áridos y polvo mineral de aportación). El siguiente es el control de ejecución, que se realiza sobre la fabricación y sobre la puesta en obra (extensión y compactación de la mezcla bituminosa). Por último se realiza lo que se denomina el control de recepción de la unidad terminada.

Para el control de procedencia y de calidad de los materiales se debe tener en cuenta que para para productos que deban tener el marcado CE según la Directiva Directiva 89/106/CEE, se realizara la verificación documental de los valores declarados en los documentos del citado marcado CE y se comprobará que cumplen las especificaciones establecidas para estos materiales en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares de la obra donde van a ser utilizados.


CONTROL DE CALIDAD INICIAL DE LA MEZCLA (1) FICHAS DE INSPECCIÓN DE RECEPCIÓN DE LA MEZCLA (I) Para la Mezcla bituminosa, el encargado de la puesta en obra, o la persona responsable designada por la empresa, realizará la inspección de la mezcla a su llegada al tajo de extensión, cumplimentando el parte o ficha de inspección de recepción correspondiente, donde, como mínimo, deben figurar los datos siguientes: •

• • •

•

Albarán o vale donde consten consten la hora y la tempera temperatura tura de la mezcla a la salida de la instalación, así como el tipo de mezcla y planta de fabricación (hay obras en las que suministran dos o más plantas). plantas). Cantidad de mezcla suministrada. Hora de llegada al tajo y temperatura de la mezcla. Aspecto de la mezcla (posible segregación, espuma, envuelta no homogénea, indicios de humedad,…) y eventuales contaminaciones. contaminaciones. Correcta colocación colocación de la lona de cubrición de los camiones.


CONTROL DE CALIDAD INICIAL DE LA MEZCLA (2) FICHAS DE INSPECCIÓN DE RECEPCIÓN DE LA MEZCLA (II) • Temperatura ambiente y climatología (viento, riesgo de precipitaciones, etc.) • Documentos de conformidad exigidos reglamentariamente, incluida la documentación correspondiente al marcado CE. • La documentación que debe solicitarse, relativa al marcado CE consistirá en: • Declaración de conformidad CE, emitida por el fabricante. • Etiqueta CE (en albaranes, facturas, …). • Certificado de conformidad del Control de Producción en Fábrica (CPF). • Informe del ensayo de tipo de la mezcla bituminosa, con toda la información requerida en la norma europea UNE-EN 13108-20, consistente en:


CONTROL DE CALIDAD INICIAL DE LA MEZCLA (2) FICHAS DE INSPECCIÓN DE RECEPCIÓN DE LA MEZCLA (III) Datos generales: - Nombre y dirección del fabricante. - Fecha de emisión. - Identificación de la planta (situación, tipo, características…) - Designación del tipo de mezcla y las categorías declaradas. -Declaración de los métodos utilizados para la validación de la mezcla (laboratorio, producción o mixto). Materiales constituyentes: - Origen y tipo de cada tamaño de árido. - Tipo y grado del ligante. - Origen y tipo del filler. - Origen y tipo de aditivos (en su caso). - Ensayo de todos los materiales según Anexo A de la norma UNE-EN 13108-20. Fórmula de trabajo: - Origen y tipo de cada tamaño de árido. - Tipo y grado del ligante. - Origen y tipo del filler. - Origen y tipo de aditivos (en su caso). - Ensayo de todos los materiales según Anexo A de la norma UNE-EN 13108-20.


CONTROL DE CALIDAD INICIAL DE LA MEZCLA (3) CONTROL DE CALIDAD DE LOS MATERIALES (I) El PG-3, en los apartados 542.6 y 543.6 de los artículos correspondientes dice textualmente: “Antes de iniciarse la puesta en obra de cualquier tipo de mezcla bituminosa en caliente será preceptiva la realización del correspondiente tramo de prueba, para comprobar la fórmula de trabajo, la forma de actuación de los equipos de extensión y compactación, y, especialmente, el plan de compactación” Así, durante la ejecución del tramo de prueba, se tomarán muestras para la verificación de que la mezcla cumple con la Fórmula de Trabajo prefijada, mediante la realización de los ensayos siguientes: Contenido de ligante, según UNE-EN 12697-1 ó UNE-EN 12697-39. Granulometría de los áridos extraídos, según UNE EN 12697-2 Contenido de huecos, según UNE-EN 12697-8. Densidad aparente, según UNE-EN 12697-6. Determinación de la sensibilidad al agua, según UNE-EN 12697-12. Ensayo de deformación permanente, según UNE-EN 12697-22. Pérdida de partículas, según UNE-EN 12697-17, para las mezclas tipo PA. Adicionalmente, para las mezclas tipo PA y BBTM B, ensayo de permeabilidad, según UNE-EN 1269719 y Escurrimiento de ligante, según UNE-EN 12697-18.


CONTROL DE CALIDAD INICIAL DE LA MEZCLA (4)


CONTROL DE CALIDAD INICIAL DE LA MEZCLA (5) Para la verificación y aprobación de los equipos de compactación y del plan de compactación, se extraerán probetas testigo, y en caso de mezclas drenantes, se determinará “in situ” la permeabilidad de la capa. Una consideración importante en cuanto a la Fórmula de trabajo, y que ya recoge el PG-3 como opción a considerar por la Dirección de Obra para determinadas categorías de tráfico pesado, es la conveniencia de estudiar la sensibilidad de las propiedades de la mezcla a variaciones granulométricas y del contenido de ligante. Es totalmente recomendable y puede evitar muchos problemas en obra el verificar que ante dispersiones en la granulometría y en el contenido de ligante que pueden producirse durante la fabricación, aún dentro de las tolerancias admitidas en los Pliegos, el resto de propiedades de la mezcla como contenido de huecos, sensibilidad al agua, deformabilidad, etc, siguen dentro de los valores especificados en los Pliegos .


CONTROL DE CALIDAD INICIAL DE LA MEZCLA (6)

Por último, la O.C. 24/08 exige que, en la capa de rodadura del tramo de prueba, se compruebe expresamente, la macrotextura superficial obtenida, mediante el ensayo del círculo de arena (según la UNE-EN 13036-1), al objeto de verificar que la Fórmula de Trabajo adoptada puede cumplir, tras la puesta en obra, las prescripciones relativas a la textura superficial y al coeficiente de rozamiento transversal.


CONTROL DE CALIDAD DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION (1) FICHAS DE INSPECCIÓN DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION DE LA MEZCLA El encargado de la puesta en obra, o la persona responsable designada por la empresa, realizará la inspección del extendido y compactación de la mezcla, cumplimentando el parte o ficha de inspección de ejecución correspondiente, donde, como mínimo, deben figurar los datos siguientes: Verificación de que los equipos de extendido son los aprobados en el tramo de prueba. Verificación de la continuidad de la extensión (comprobando que no hay detenciones de la extendedora ni acumulación de camiones en el tajo). En caso de utilización de piezas de acople en la extendedora para aumentar su anchura, verificación de la perfecta alineación de las mismas. Verificación de que la capa extendida es lisa y uniforme, sin segregaciones ni arrastres. Verificación de que la composición y forma de actuación del tren de compactación es el aprobado en tramo de prueba. Verificación de que las presiones de contacto de los compactadores y la amplitud y frecuencia de vibración del compactador vibratorio son las aprobadas en el tramo de prueba. Verificación del estado de los rodillos (ausencia de surcos o irregularidades en la superficie). Control de la temperatura ambiente durante el extendido y condiciones atmosféricas. Control geométrico del extendido. Control de la ejecución de las juntas.


CONTROL DE CALIDAD DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION (2) CONTROL DE CALIDAD DE LA MEZCLA En lo que respecta a la mezcla en sí, hay una distinción clara entre mezclas con o sin marcado CE; así se indica expresamente que si la mezcla dispone de marcado CE, los criterios que se establecen sobre el control de fabricación no serán de aplicación obligatoria.

A la salida del mezclador o silo de almacenamiento, sobre cada elemento de transporte: •

Control del aspecto de la mezcla y medición de su temperatura. Se rechazarán todas las mezclas segregadas, carbonizadas o sobrecalentadas, las mezclas con espuma y aquéllas cuya envuelta no sea homogénea; en centrales cuyo tambor no sea a la vez mezclador, también las mezclas que presenten indicios de humedad; y en las demás centrales, las mezclas cuya humedad sea superior al uno por ciento (1%) en masa del total. En estos casos de presencia de humedad excesiva, se retirarán los áridos de los correspondientes silos en caliente.


CONTROL DE CALIDAD DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION (3) CONTROL DE CALIDAD DE LA MEZCLA Se tomarán muestras de la mezcla fabricada y se determinará sobre ellas la dosificación de ligante, según UNE-EN 12697-1 y la granulometría de los áridos extraídos, según la UNE-EN 12697-2, con la frecuencia de ensayo indicada en la tabla siguiente, correspondiente al nivel de control X definido en el anexo A de la norma UNE-EN 13108-21 y al nivel de conformidad (NFC) determinado por el método del valor medio de cuatro (4) resultados definido en ese mismo anexo.

Las tolerancias admisibles, en más o en menos, respecto de la granulometría de la fórmula de trabajo serán las siguientes, referidas a la masa total de áridos (incluido el polvo mineral): Tamices superiores al 2 mm de la UNE-EN 933-2: + 4% Tamiz 2 mm de la UNE-EN 933-2: + 3% Tamices comprendidos entre el 2 mm y el 0,063 mm de la UNE-EN 933-2: + 2%

Tamiz 0,063 mm de la UNE-EN 933-2: + 1%


CONTROL DE CALIDAD DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION (4)

CONTROL DE CALIDAD DE LA MEZCLA La tolerancia admisible, en más o en menos, respecto de la dotación de ligante hidrocarbonado de la fórmula de trabajo será del tres por mil (+ 0,3%) en masa del total de mezcla bituminosa (incluido el polvo mineral), sin bajar del mínimo especificado en la tabla 542.11 para el tipo de capa y de mezcla que se trate. En el caso de mezclas que dispongan de marcado CE, se llevará a cabo la comprobación documental de que los valores declarados en los documentos que acompañan al marcado CE cumplen las especificaciones establecidas en el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del Proyecto. No obstante, el Director de la Obras podrá disponer la realización de las comprobaciones o de los ensayos adicionales que considere oportunos. Se recomienda seguir lo especificado para el caso de mezclas que no dispongan del marcado CE.


CONTROL DE CALIDAD DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION (5) CONTROL DE CALIDAD DE LA MEZCLA En este caso y para las categorías de tráfico pesado T00 a T31 se deberán llevar a cabo obligatoriamente los ensayos adicionales de las características de la mezcla que se indican a continuación:

Resistencia a las deformaciones plásticas mediante el ensayo de pista de laboratorio, según UNE-EN 12697-22. En mezclas de alto módulo, el valor del módulo dinámico a veinte grados Celsius (20 ºC), según el Anexo C de UNE-EN 12697-26. con las mismas probetas y condiciones de ensayo que las establecidas en el apartado 542.5.1 del PG-3 y con la frecuencia de ensayo que se indica en la tabla siguiente:

Cuando se cambien el suministro o la procedencia, o cuando el Director de las Obras lo considere oportuno para asegurar alguna característica relacionada con la adhesividad y cohesión de la mezcla, se determinará la resistencia conservada a tracción indirecta tras inmersión, según la UNE-EN 12697-12, y en mezclas de alto módulo además la resistencia a fatiga, según Anexo D de UNE-EN 12697-24.


CONTROL DE CALIDAD DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION (6) CONTROL DE CALIDAD DE LA UNIDAD TERMINADA Para la definición del lote, el PG-3 establece que “se considerará como lote, que se

aceptará o rechazará en bloque, el de menor tamaño de entre los resultantes de aplicar los tres criterios siguientes a una sola capa de mezcla bituminosa en caliente: Quinientos metros (500 m) de calzada. Tres mil quinientos metros cuadrados (3.500 m2 ) de calzada. La fracción construida diariamente.” Para la verificación del espesor de la capa y la compactación de la misma, se extraerán testigos (el tamaño de muestra por lote suele ser de 5, estando previsto, en una próxima revisión del Artículo 542 del PG-3, reducir este número a 3), en puntos aleatoriamente situados, para la determinación de:

Densidad Espesor En mezclas drenantes (PA) y BBTM B, se determinará la drenabilidad “in situ”. Respecto a esta determinación, es interesante indicar, que la O.C. que revisa los artículos 542 y 543 del PG-3, prescribe la norma NLT-327, y no la europea UNE-EN 12697-40. Aunque el procedimiento de ensayo es prácticamente el mismo, los equipos son diferentes, lo que hay que tener en cuenta a la hora de interpretación y evaluación de los resultados.


CONTROL DE CALIDAD DEL EXTENDIDO Y COMPACTACION (7) CONTROL DE CALIDAD DE LA UNIDAD TERMINADA Se determinará asimismo, la regularidad superficial del lote, mediante la determinación del índice de regularidad internacional (IRI), según la NLT-330, en toda la longitud de la obra. En capas de rodadura, se realizarán además, los ensayos siguientes: •

•

Medida de la macrotextura superficial, según NLT-335, en 5 puntos del lote, elegidos de forma que haya al menos uno por hectómetro. Determinación de la resistencia al deslizamiento, según NLT-336, una vez transcurridos dos meses de la puesta en servicio de la capa.


RECOMENDACIONES PARA EL CXONTROL DE CALIDADTACION (1) Es conveniente antes del comienzo de la obra planificar adecuadamente la gestión del control, tanto en lo que respecta a los ensayos, como a la inspección de la ejecución. No debe olvidarse que a partir de los datos obtenidos del control, el Director de Obra debe tomar la decisión de aceptar o rechazar los materiales, fórmulas de trabajo y/o capa colocada, de ahí la importancia y la necesidad de que la información obtenida mediante el control de calidad de los materiales o unidad de obra, sea lo más fidedigna y representativa posible. Es incuestionable la repercusión de las decisiones derivadas del control. Un aspecto fundamental del control de calidad al que debe prestarse una atención especial, es la toma de muestras. Una muestra mal tomada falsea los resultados del control, invalidándolo. Deben seguirse las normas de ensayo de forma escrupulosa, indicando de forma clara cualquier desviación que se haya producido respecto de la misma. La relativa a la toma de muestras define claramente los procedimientos operatorios para realizar un muestreo correcto ya sea en el camión, durante la descarga del mezclador, del sinfín de la extendedora, del extendido, etc. Sin embargo, es la fase del control que tradicionalmente ha dado lugar a más problemas, más que la propia realización de los ensayos.


RECOMENDACIONES PARA EL CXONTROL DE CALIDADTACION (2) Esto mismo cabría decir de la preparación de la muestra, fase también de gran importancia e incluso crítica, en determinados tipos de mezclas, en las que pueda producirse escurrimiento de ligante, o segregación. Aunque las normas de ensayo regulan todas las operaciones involucradas en los mismos, es frecuente el caso, bien por el propio tipo de ensayo, que implique una realización más compleja o una mala reproducibilidad, que hace necesario que el personal responsable de la realización e interpretación de los ensayos tenga la experiencia y cualificación suficientes. Otra consideración en cuanto al control de calidad está relacionada con los plazos de ensayos y entregas de resultados. El control debe ser absolutamente ágil y operativo, de forma que permita actuar con celeridad ante cualquier desajuste o incumplimiento detectado. Unos resultados conocidos fuera de plazo, sirven para muy poco.

Fabricacion de mezclas bituminosas

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