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• Nohemi Santacruz Tzantecomani

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PAVIMENTOS DE ALTO MODULO CON EL USO DE LA TECNOLOGIA PPS Polymeric Polyfuntional Sistem Ing. Iván Chávez Roldán – Ing. Sergio Carrara Gerente Técnico CAH

Especialista Técnico ITER

CAH CONTRATISTAS GENERALES – ITERCHIMICA SRL

PROBLEMATICA VIAL

El aumento del tráfico vehicular y las cargas a las que está sometida la infraestructura vial, ha llevado, en la última década, a la necesidad de desarrollar e investigar nuevas tecnologías que aumenten la vida útil de los pavimentos sometidos a grandes esfuerzos. Los pavimentos sometidos a altos niveles de tráfico vehicular, tránsito frecuente de vehículos pesados y cargas repetitivas aceleran el proceso de deterioro. El ahuellamiento y agrietamientos por fatiga se aceleran severamente

TECNOLOGIA PPS Además de los asfaltos convencionales o modificados, existen nuevas tecnologías que permiten la ejecución de capas bituminosas de alto rendimiento, obtenido a través del uso de la tecnología de un polímero polifuncional (PPS – Polymeric Polyfunctional System). Este polímero polifuncional son "compuestos" (compounds) formados por fibras y polímeros, incluidos en un único producto (pellet o pastillas). Otra característica importante de este método es el uso durante el proceso de producción: las pastillas (pellets) son agregadas directamente en el mezclador a la mezcla bituminosa, permitiendo la modificación de la mezcla directamente. Esta tecnología es muy versátil evitando los procesos de modificaciones previas en el betún por lo que facilita la tecnología en obras que a causa de su ubicación geográfica tienen dificultad de acceso.

TECNOLOGIA PPS El empleo de esta tecnología ha encontrado un uso adecuado en Europa, especialmente en Italia, en la construcción de diferentes tipos de pavimentos, como carpetas asfálticas de alto modulo, carpetas de rodadura y carpetas asfálticas drenantes. En particular, esta tecnología ha sido ampliamente utilizada en la realización de SMA (Stone mastic asphalt) y UHM (usure High Modulus). Estas mezclas bituminosas (SMA y UHM), además de tener una granulométria específica, requieren el uso de altos porcentajes de betún, y logran un alto desempeño mediante el uso de polímeros. El uso de fibras (en su mayoría compuesta de celulosa) son necesarias para evitar la percolación del betún, además de tener la función de estabilizador y de aumentar la resistencia de la estructura. Estas fibras se encuentran incluidas en la tecnología PPS.

FUNCIONES DE LAS FIBRAS 1) CELULOSA: TIENE FUNCION AGLOMERANTE, ESPESANTE Y DE ABSORCION DEL BETUN. ES UTILIZADA SOBRE TODO EN LOS SMA O EN LAS MEZCLAS ASFALTICAS CON CURVA DISCONTINUAS Y RICAS DE BETUN. ESTAS EVITAN LA PERCOLACION DEL BETUN EN EXCESO AUMENTANDO EL MASTIC BITUMINOSO FORMADO DE BETUN-FILLER-FIBRA. CON UNA MAYOR CANTIDAD DE BETUN LA FLEXIBILIDAD DEL PAVIMENTO AUMENTA ASI COMO TAMBIEN LA RESISTENCIA A LA FATIGAY A LA FISURACION TERMICA. 2) VIDRIO: TIENE FUNCION DE REFUERZO MICROESTRUCTURAL DE LA PELICULA DE BETUN. ES UTILIZADA SOBRETODO EN LOS ASFALTOS POROSOS COMO LOS PAVIMENTOS DRENANTES JUNTO CON EL USO DE FIBRA DE CELULOSA. ENDURECE, DA MAYOR RIGIDEZ LA UNION BETUN-AGREGADO MEJORANDO EL COMPORTAMIENTO MECANICO. DA MAYOR RESISTENCIA MECANICA RESPECTO AL USO DE LA SOLA FIBRA DE CELULOSA. 3) SINTETICA: TIENE UNA FUNCION DE REFUERZO MICRO Y MACRO ESTRUCTURAL. EL LARGO DE LAS FIBRAS SINTETICAS PERMITE AUMENTAR LA RESISTENCIA MECANICA DE LA MEZCLA ASFALTICA. ES EMPLEADA EN LOS ESTRATOS DE BINDER Y CARPETAS DE RODADURA QUE REQUIEREN ALTOS MODULOS DE RIGIDEZY ALTA RESISTENCIA A LA FATIGA.

La serie ITER PPS 1000 Es un compuesto de fibras estabilizantes de diferente naturaleza y polímeros plastoméricos, unidos en un solo gránulo . El compuesto se utiliza para fabricar cualquier tipo de mezcla asfáltica. En función a las características requeridas por la capa de asfalto es posible seleccionar el componente de fibra. La acción modificadora permite aumentar la resistencia mecánica de la mezcla y mejorar el comportamiento a la fatiga. Se clasifican en: -ITER PPS 1000 C (FIBRA DE CELULOSA + POLÍMEROS PLASTOMÉRICOS), - ITER PPS 1000 C/V (FIBRA DE CELULOSA/VIDRIO + POLÍMEROS PLASTOMÉRICOS), -ITER PPS 1000 C/S (FIBRA DE CELULOSA/SINTETICA + POLÍMEROS PLASTOMÉRICOS).

La serie ITER PPS 3000 Después de tres meses de investigación de laboratorio en colaboración con el Politécnico de Milán, se ha desarrollado un único compuesto de fibras de diferente naturaleza, tanto celulósicas y sintéticas, mezclados con derivados parafínicos especiales y polímeros elastoméricos: La serie 3000 se clasifican en: -ITER PPS 3000 T (FIBRA DE CELULOSA/SINTETICA + DERIVADOS PARAFÍNICOS) -ITER PPS 3000 S (FIBRA DE CELULOSA/SINTETICA + DERIVADOS PARAFÍNICOS + POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS)

ITERLOW R Esta composición ha sido estudiada para mejorar las propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas con alto contenido de RAP, en asociación con un aditivo específico ITERLOW R. Este aditivo, junto con los derivados parafínicos contenidas en el compuesto PPS, ayuda a reducir las temperaturas de producción y compactación de la mezcla asfáltica. Actúa también como un rejuvenecedor del betún contenido en el RAP, como un mejorador de adherencia y también mejora la trabajabilidad a menores temperaturas de colocación. La acción modificadora permite aumentar la resistencia mecánica y mejorar la resistencia a la fatiga de la mezcla asfáltica final.

A53 Intersecciòn Pavia Bereguardo. Autopista A7 Milano-Genova. El proyecto consiste en la ampliación del area de peaje de Bereguardo, en la autopista A7 Milano - Génova, y la mejora de la autopista que conecta con la carretera de circunvalación oeste de Pavía, por un total de 9.5 km. En particular, la nueva construcción incluye tanto la ampliación del pavimento existente, como la construcción de la estructura del pavimento de la autopista: •Mezcla estabilizada in situ con material reciclado, reforzada con fibras de polipropileno fibriladas. •Base Binder alto módulo con PPS 1000 C / S (BBHM) = 8 cm •Carpeta de alto módulo con PPS 1000 C / S (UHM) = 9 cm

DISTRIBUCION ESTRUCTURAL

BINDER DE ALTO MODULO BBHM El diseño de la mezcla de referencia es con bitumen tipo 50/70 y el uso de 50% de material molido (RAP). Esa cantidad de RAP se utiliza correctamente gracias a la utilización de un aditivo regenerador del betún envejecido, ITERLENE ACF 1000-S / 115 Green, capaz de restaurar las propiedades perdidas del betún debido a la oxidación a causa del envejecimiento.

CAPA DE BINDER

DOSIFICACION Material/Producto

Cantidad

Betùn total en peso respecto al agregado

4.5 %

Betùn anadido respecto al agregado

3.0 %

Iterlene ACF 1000-S/115 Green respecto al material fresado

0.2 %

Iter PPS 1000 C/S respecto al agregado

0.38 %

COMPACTACION GIRATORIA

COMPACTACIÓN VOLUMETRICA ( Presión 600 kPa – 1,25° de ángulo de giro - Muestra de 150 mm) Temperatura: 150 ° C

DISEÑO DE MEZCLA

PRODUCCIÓN

ESPECIFICACIONES

4,7

4,84

-

Rt @ 120 ciclos [N/mm2]

-

1.86

≥1.7

CTI @ 120 ciclos [N/mm2]

-

221

≥ 50

Rt @ 200 ciclos [N/mm2]

1.75

2.03

-

CTI @ 200 ciclos [N/mm2]

180

280

-

Vacios residuales @10 ciclos [%]

12.7

11.5

10 - 14

Vacios residuales @100 ciclos [%]

7

4.7

5–8

Vacios residuales @ 120 ciclos [%]

3.9

4.3

3–5

Vacios residuales @ 200 ciclos [%]

3.3

3.1

>2

-

19990

≥ 12000

Contenido de betùn [% respecto al agregado]

Mòdulo de Rigidez a 10 Hz y 15°C [MPa]

TRACCION INDIRECTA

ENSAYOS DINAMICOS Laboratorio Sperimentale Stradale POLITECNICO DI MILANO

CURVA GRANULOMETRICA DEL UHM

TEST MARSHALL

COMPACTACION GIRATORIA

COLOCACION DE LA MEZCLA ASFALTICA MODIFICADA

COMPACTACION FINAL Y TEXTURA SUPERFICIAL

CONCLUSIONES Si la tecnología PPS se aplica correctamente esta tecnología reemplaza a la técnica de modificar el betún y en consecuencia obtenemos beneficios en términos ambientales, económicos y logísticos. La elección del polímero que se utilizará, la mejor fibra y otros aditivos del compuesto, hace que el sistema PPS sea adaptable a cualquier proyecto. La versatilidad de la tecnología PPS permite la aplicación en diferentes técnicas de pavimentación como las mezclas asfálticas de alto modulo UHM y SMA. Esta tecnología permite el uso de material reciclado RAP, que combinado con materiales granulares vírgenes, productos PPS, aditivos rejuvenecedores y anti-stripping hace posible la producción, tendido y compactación a temperaturas menores que las técnicas convencionales de asfaltos modificados con polímeros AMP. Y más aún, podemos usar estas formulaciones para las mezclas asfálticas tibias.

¡MUCHA GRACIAS! E-mail: [email protected] www.camohesa.com.pe

TABLA DE RENDIMIENTO DE LA MEZCLA CON Y SIN PPS PPS Tipo de mezcla

PPS

Bitumen

[% agregados]

[% agregados]

Material Fresado [%]

ITS [MPa]

CTI [MPa]

Mòdulo de rigidez [MPa]

Base

3000 S

0,45

4,70

40

1,60

80

---

Base

1000 CS

0,42

4,15

0

1,43

150

---

Base

3000 S

0,51

5,40

30

1,20

97

6500

Binder

2000 Elast

0,45

5,00

0

1,22

---

---

Binder

3000 S

0,50

4,60

30

1,41

140

10250

Antiskid

1000 CV

0,45

6,00

0

1,12

83

---

SMA

1000 CV

0,55

6,00

0

1,31

102

---

Drenante

1000 CS

0,54

5,60

0

0,50

27

---

TABLA COMPARATIVA DE LAS MEZCLAS CON AMP SBS Y CON PPS Betùn

Mezcla Type

[% de agregados]

Material fresado [%]

PPS 3000 S [% de agregados]

PPS 1000 CV [% de agregados]

Rt [MPa]

CTI [MPa]

Modulo de rigidez

Modulo de rigidez

[Frecuenci a de la carga sinusoidal 10 Hz, Temp. 7°C ]

[Frecuenci a de la carga sinusoidal 10 Hz, Temp. 16°C ]

[MPa]

[MPa]

Modulo de rigidez [Frecuen cia de la carga sinusoid al 10 Hz, Temp. 29°C ] [MPa]

Mezcla 1

AMP Duro

4,3

25

---

---

1,52

130

---

10200

5080

Mezcla 2

50/70

4,3

25

0,15

----

1,54

154

12700

11000

6300

Mezcla 3

50/70

4,3

25

---

0,20

1,61

157

9700

9500

5600