Análisis del comportamiento y beneficios de las mezclas asfálticas tibias

Abstract

En los últimos años ha existido un incremento de preocupación por el medio ambiente; en este contexto, el Perú no es un país ajeno a esta realidad. La industria del asfalto es la principal proveedora de materiales que le dan funcionalidad a las vías de nuestro país: las mezclas asfálticas; sin embargo, existen una serie de dificultades asociadas a su uso. Como una nueva alternativa, en el contexto global se ha desarrollado una nueva tecnología conocida como mezclas asfálticas tibias, que aún no se encuentra difundida en el Perú y carece de normatividad. Este tipo de mezclas asfálticas permite la reducción de la temperatura de mezcla y compactación en comparación de una mezcla asfáltica caliente regular. Para producirla existen tres métodos importantes: el uso de aditivos orgánicos, aditivos químicos y espumación del asfalto. Entre sus principales beneficios se encuentran: la reducción de emisiones y energía durante el proceso de producción, mejora del ambiente de trabajo, proporción de mayores distancias de carguío y extensión de la temporada de pavimentación. El presente trabajo representa el análisis del comportamiento una mezcla asfáltica tibia producida con aditivos químicos para disponer su potencial uso en el Perú, y la evidencia de otros estudios que respalden los beneficios de su uso. Los aditivos químicos de trabajo utilizados fueron Iterlow-T de Iterchimica y Zycotherm de Zydex. Para el primer objetivo, se realizó un diseño preliminar y obteniéndose del óptimo contenido de asfalto; con éste, se elaboraron varias mezclas muestras variando las temperaturas de mezcla y compactación, y la dosificación de aditivos, consiguiéndose los parámetros de análisis Marshall bajo estas condiciones de análisis. Se evaluó de esta manera, la temperatura mínima de trabajo con la que se podría utilizar dichos aditivos. Adicionalmente, se realizaron pruebas al cemento asfáltico aditivado y puro para evaluar el cambio de sus propiedades, y así corroborar su desempeño dentro de las mezclas ya realizadas. Para el segundo objetivo, se evaluaron las etapas de producción y colocación de las mezclas asfálticas tibias. En la primera etapa, se logró hacer una simulación de análisis de costos unitarios, considerando los costos del mercado, de una mezcla asfáltica convencional y las mezclas asfálticas tibias con las dosificaciones y temperaturas de trabajo obtenidas anteriormente. También se calculó la disminución de energía requerida para la producción de mezclas considerando ecuaciones físicas de estudios de referencia. En la segunda etapa, se utilizó el software Pavecool para plantear situaciones de colocación y así demostrar de manera cualitativa cómo es que se lograría extender la temporada de pavimentación utilizando esta tecnología. Además, se utilizó el estudio un estudio del Departamento de Energía de los EEUU para ejemplificar el aumento del tiempo de carguío. Finalmente, el aporte principal recae en el análisis de las propiedades físico mecánicas de este tipo de mezclas, concluyéndose así, la alta potencialidad de su uso. Además, se recomienda analizar casos de utilización con otros aditivos y en otras condiciones geográficas, así como la elaboración de ensayos avanzados a las muestras. Esta investigación y las posteriores, servirán de referencia para una futura normalización de esta tecnología y la difusión de su uso en el Perú.

In recent years, there has been increased concern for the environment; in this context, Peru is not a country outside this reality. The asphalt industry is the leading provider of materials that give functionality to our country roads: the asphalt mixtures; however, there are many difficulties associated with their use. As a further solution alternative, in the global context it has developed a new technology known as warm mix asphalt, which is not yet widespread in Peru and lacks of regulations. This type of asphalt mixtures allows reducing the mixing and compaction temperature compared to a regular hot mix asphalt. To produce it, there are three important methods: the use of organic additives, chemical additives and asphalt foaming. Among its main benefits are, reducing emissions and energy during the production process, improving the working environment, providing greater hauling distances and extending the paving season. This work shows the analysis of the behavior of a warm mix asphalt produced with chemical additives to provide its potential use in Peru, and evidence from other studies supporting the benefits of its use. The chemical additives used were Iterlow-T work of ITERCHIMICA and Zycotherm of Zydex. For the first objective, a preliminary design was made to obtain the optimum asphalt content; with this, mixtures were worked varying mixing and compaction temperatures, and additives dosages, achieving Marshall analysis parameters under these test conditions. It was evaluated in this way the minimum working temperature in which it could be used such additives. In addition, testing the additive and pure asphalt cement were conducted to evaluate the change of its properties, and so corroborating its performance in mixtures already made. For the second objective, the stages of production and placement of the warm asphalt mixtures were evaluated. In the first stage, it was possible to make a simulation analysis of unit costs, considering market costs of a conventional asphalt mix and warm asphalt mixes with the dosages and working temperatures obtained before. Besides, reducing energy required for the production of mixtures considering physical equations baseline studies was calculated. In the second stage, it was used the software Pavecool to raise situations placement and demonstrate qualitatively how the extension of the paving season would be achieved using this technology. In addition, it was used a study by the Department of Energy of the US to exemplify the increase of hauling distances. Finally, the main contribution falls in the analysis of the mechanical physical properties of such mixtures and concluding, their high potentiality of use. In addition, it is recommended to analyze use cases with other additives and other geographical conditions and the development of advanced sample tests. This research and any subsequent, serve as reference for future standardization of this technology and its use spread in Peru.