Desarrollo Normativo del GCR en mezclas asfáltica

David González HerreraDoctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

Ingeniero Civil

¿Qué es el GCR y cómo se obtiene?

Es el del resultado del procesamiento de llantas usadas, las cuales son un serio problema ambiental luego de cumplida su vida útil.

¿Qué usos se le ha venido dando a esas llantas inservibles?

Recurso energético de algunas industrias Aplicaciones de menor consumo: pisos industriales, calzado, etc. Recientemente en pavimentos

¿Por qué se puede usar el GCR en las mezclas asfálticas?

Las llantas además de fibras metálicas y textiles tienen: SBS, SBR y Negro de Humo

¿Qué técnicas hay para colocar el GCR en las mezclas?

EL GCR se puede aplicar por vía húmeda o por vía seca

¿Qué es la vía húmeda?

Es cuando se modifica el asfalto para formar un nuevo material que se llama Asfalto-caucho

A partir de ahí se fabrica la mezcla que se desee.

¿Qué es la vía seca?

Es cuando se adiciona el GCR, como sustitución de una fracción de árido fino.

En este caso, podemos hablar de una Mezcla Modificada. El asfalto puede ser convencional.

¿Cuál proceso está reglamentado en Colombia?

De momento, el de la vía húmeda. El de la vía seca se deberá hacer próximamente.

¿Qué tipo de mezclas se pueden fabricar?

En general son mezclas densas de tendencia discontinua

¿Cómo se ha desarrollado la normativa sobre su empleo?

En Bogotá se hiz0 en tres fases, realizadas entre el IDU y Uniandes.

a. Fase I: entre 2001-2003, en la cual se buscaba resolver las siguiente inquietudes:

¿Son compatibles los asfaltos que tenemos, con el GCR disponible?¿Se pueden hacer buenas mezclas?

Conclusión: los asfaltos se pueden modificar con GCR y las mezclas también. La resistencia a fatiga es la propiedad que mas mejora.

b. Fase II: 2004 y 2005, reformulación del proceso y ejecución de tramo de prueba en escala real.

c. Fase III: 2006-2008, seguimiento y producción de la especificación

Condición actual.

El uso de asfalto caucho, ya es una realidad.

En Bogotá se han colocado mas de 17 mil m3, en una extensión de 150 mil m2 y se han consumido cerca de 60 mil llantas.

El GCR, que se produce es pasante del Tamiz No. 30, pero es deseable que sea aún más pequeño.

Está reglamentado por el IDU en la 560-11 y recientemente por el Invias en la 413-13

Ya hay pruebas exitosas en vías nacionales concesionadas

El diseño por vía húmeda parte del Marshall, pero debe hacerse con resistencia a la deformación plástica

Los valores de diseño de las mezclas por vía húmeda están del orden de:

Parámetro Valores habituales

% GCR (10-20)% del contenido de asfalto

Temperatura de fabricación (160 – 170)ºC

Temperatura de compactación de probetas

(145 - 155) ºC

% Asfalto (6.8 – 7.5)

Estabilidad Marshall (1300 – 1500) Kp

Flujos (3 - 4.5) mm

TSR > 80%

Propiedades dinámicas

ε6 (155 - 180) µm

b (-0.20 , -0.25)

Módulo dinámico a 15ºC y 10 Hz (4700-5200) Mpa

Velocidad de deformación (105-120) (7 – 15) µm/min

Mezclas por vía húmeda

La vía seca ha sido probada por algunas compañías y otras están en el proceso de hacerlo, básicamente, por:

No requiere grandes transformaciones en la planta.Se puede producir en pequeñas cantidades.No son de mala calidad, considerando las pruebas Marshall y las de desempeño.

Parámetro Valor

Contenido de asfalto (6.0 – 7.0)

Contenido de GCR (0.8 - 1.1) del peso de mezcla

Temperatura de la mezcla (145-155) ºC

Estabilidades (1400-1600) Kp

Flujos (3.0 – 4.0)mm

TSR >80

Módulo dinámico (20ºC, 10 Hz) (3500 - 4500) MPa

PROCESO POR VÍA HÚMEDA

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Tiempo [min]

Vis

cosi

dad

[cps

]

A-13-165

A-10-155

A-10-165A-13-155

A-15-155A-15-165

A-20-155

A-20-165

APIAY8

Cambio en el Grado de Desempeño PG

PROCESO POR VÍA HÚMEDA

ApiayPG58-12

B-15-155-50PG76-12

+13%GCR

CIBPG58-12

+15%GCR

A-13-165-55PG88-6

9

10

Asphalt Rubbers and other modifiersBinder aging ratio-BAR

agingbeforeG

agingafterGBAR

_*

_*

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

A 60-70

A-13-165-55

B 70-90

B-15-155-50

SBSSBR

Asphalt binder

Bin

der

agi

ng

rati

o G

* R

TF

OT

/ G

* u

nag

ed

at 6

4ºC

(Kalid, 2001)

Deformación plástica – WTT MDC-1

PROCESO POR VÍA SECA

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 20 40 60 80 100 120

Tiempo (min)

De

form

ac

ión

(m

m)

MDC-1 0% MDC-1 1% MDC-1 2%

7.33 mm/min7.33 mm/min

31.33 mm/min

31.33 mm/min

14 mm/min14 mm/min

11

Fase 1 (2001-2003)Construcción Tramo de prueba - Carrusel de Fatiga

Carrusel de Fatiga Universidad de Los Andes

Las mezclas de la primera fase, fueron por vía seca.

Construcción Tramo de prueba Carrusel de Fatiga

Con el fin de hacer un análisis comparativo:1. Un sector se construyó con MDC – 2 sin caucho2. Otro sector se construyó con MDC – 2 con 1 % de GCR

Construcción Tramo de prueba Carrusel de Fatiga

Construcción de un tramo experimental en servicio para evaluar el comportamiento de mezcla con GCR

Ubicación del proyecto: Calle 96 desde carrera 67 hasta avenida José Celestino Mutis, Barrio los Álamos, Bogotá D.C

Fase 2 (2001-2003)

Asfalto Densidad( g/cm3)Módulo(Kg/cm2)

15ºC , 10 Hz

Barranca 70/90 2.124 140800

Barranca 80/100 2.13 168779

Modificado SBS 2.155 130850

Modificado SBR 2.135 120000

 Modificado AC Vía Húmeda 2.13 130000

Modificado AC Vía Seca 2.088 74000

  Fatiga 21ºC, 10Hz

Asfalto e6 (E-6) b a

Barranca 80/100 122 -0,2122 4,71

Modificado SBS 150 -0,2257 4,43

Modificado SBR 138 -0,2419 4,13

Modificado AC 70/ 90 Vía Húmeda 156 -0,231 4,33

Modificado AC 80/100 Vía Húmeda 144 -0,2508 3,99

Modificado AC 80/100 Vía Seca 114 -0,2345 4,26

Apiay Modificado vía húmeda 136 -0,2449 4,08

Las condiciones de comportamiento dinámico, fueron buenas.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

Cra

ckin

g d

ensi

ty (

%)

AM80100 PMSBS ARW80100 PMSBR

Month 3 Month 6 Month 12 Month 48

51

89

72

60

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

MD

R

AM80100 PMSBS ARW80100 PMSBR

SECTIONS

Es un serio problema ambiental