Iterchimica presenta pavimentos de alto módulo con el uso de la tecnología PPS

Mar, 20/03/2018

Durante los últimos cincuenta años, las infraestructuras y vías de comunicación han experimentado un crecimiento sin precedentes. Muchas de estas rutas se han utilizado durante más de veinte años y han llegado al final de su ciclo de vida, por lo que necesitan trabajos de mantenimiento frecuentes con el fin de mantener el nivel de servicio aceptable [15-16]. Por otra parte, a través de los años, el volumen medio de los vehículos de motor ha aumentado constantemente. 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. Investigaciones importantes de entidades y empresas prestigiosas del sector están desarrollando materiales innovadores de alto rendimiento que pueden resolver este deterioro prematuro y acelerado, considerando también el concepto de sostenibilidad. Siguiendo esta filosofía, Iterchimica srl ha desarrollado un sistema multifuncional capaz de aumentar la vida útil del pavimento, aumentando la resistencia a cargas pesadas desde el punto de vista de la resistencia a la fatiga y al ahuellamiento. Se han combinado polímeros y fibras resultando un compuesto específicamente diseñado para aumentar la resistencia y durabilidad de un asfalto tradicional: La línea ITER PPS, se usa en la producción de concretos asfálticos de alto módulo (Usure High Modulus -UHM) y en las superficies de rodadura con granulometría discontinua, denominada Stone Mastic Asphalt (SMA). Un ejemplo importante en la aplicación de esta tecnología es la modernización de la autopista A53 Pavía - Bereguardo, donde las capas asfálticas tradicionales han sido reemplazadas por un pavimento de alto modulo con el uso de este tipo de compuestos. Esta importante obra representa en Italia uno de los proyectos más grandes realizado con mezclas asfálticas en caliente modificadas directamente en la mezcladora de la planta de producción. La versatilidad de esta tecnología permite desarrollar un PPS adecuado para cualquier tipo de pavimento, por ejemplo, la empresa mas importante de concesiones en Italia “Autostrade per Italia spa”, pidió a “Iterchimica S.r.l.” que estudiara una solución innovadora para la producción de una capa de aglutinante para la construcción de carreteras con un mayor rendimiento mecánico, colocación a menor temperatura de pavimentación y reuso al menos de 40% de RAP, disminuyendo el impacto ambiental a través de todo el proceso de construcción del pavimento y que se reduzcan los costos totales a mas del 15%. La solución para reducir el costo total ha sido la fabricación de una capa de aglutinante usando material fresado, betún convencional y aditivos innovadores para mejorar el rendimiento mecánico de la mezcla asfáltica final, para reducir la temperatura de la producción, la colocación y la compactación y para rejuvenecer el material fresado utilizado.

Sistemas poliméricos polifuncionales – PPS

Los sistemas poliméricos polifuncionales (PPS) están compuestos por fibras de diversas naturaleza, polímeros plastoméricos o elastoméricos, derivados parafínicos, componentes líquidos y otros aditivos (dependiendo del tipo y el propósito del PPS). Se fabrican en gránulos para reducir cualquier problema de dosificación.Cada tipo de fibra seleccionada en el compuesto tiene un comportamiento específico:

Las Fibras tradicionales tienen una función espesante y estabilizadora del mastic filler + betún). Y son microfibras de origen de celulosa.
Las Fibras de usos múltiples consisten en diferentes tipos de micro-fibras (celulosa, minerales y sintéticos). Además del aporte de las fibras tradicionales, tienen también un mayor aporte estructural, lo que garantiza una mayor resistencia a la fatiga y módulo complejo.

La tecnología PPS actua simultáneamente sobre varias propiedades, causa una modificación física y química en las mezclas asfálticas, actuando en particular sobre las características del betún (penetración, punto de ablandamiento, viscosidad) y la creación de un refuerzo micro-estructural de la película de betún. El PPS debe ser añadido directamente en la mezcladora durante la producción de la mezcla asfáltica mediante el uso de un sistema de dosificación neumática. La introducción de los gránulos en el interior del mezclador debe llevarse a cabo después de la descarga de los agregados y antes del betún, que deben ser introducidos con un retraso de aproximadamente 10 seg, para asegurar la dispersión y la homogeneidad de la mezcla. La adición de estos aditivos directamente en la amasadora asegura la modificación de la mezcla bituminosa, evitando la necesidad de incorporar el PPS en el betún. La dosificación puede variar de 0,20% a 0,60% respecto al peso de los agregados y esta en función de las características finales deseadas.

La serie ITER PPS 1000

Esta es un compuesto de fibras estabilizantes de diferente naturaleza y diversos 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/sintética + 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: ITER PPS 3000-S. La serie 3000 se clasifican en:

ITER PPS 3000 T (fibra de celulosa/sintética + derivados parafínicos)
ITER PPS 3000 S (fibra de celulosa/sintética + derivados parafínicos + polímeros estratoméricos)

Esta composición ha sido estudiada para mejorar las propiedades mecánicas de la 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 temperarutas de colocación. La acción modificadora permite aumentar la resistencia mecánica y mejorar la resistencia a la fatiga de la mezcla asfáltica final.

Caso Studio: A53 – Intersección Pavia Bereguardo

El proyecto consiste en la ampliación del area de peaje de Bereguardo, en la autopista A7 Milán-Génova, y la mejora de la autopista que conecta con la carretera de circunvalación oeste de Pavía, por un total de 9,5 km. La realizacion fue concluida, los trabajos incluyeron la adaptación de la sección de la carretera, con especial referencia a la infraestructura vial, con el objetivo de garantizar la seguridad de la circulación adeduata y la vida útil, en función de las cargas frecuentes y fuertes que caracterizan a esta autopista. La finalización de esta obra se realizó según lo programado a mediados del 2016. 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 y Carpeta de alto módulo con PPS 1000 C/S (UHM) = 9 cm. El diseño de la mezcla de referencia es con bitumen tipo 50/70 y el uso de 30% 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. Según el estudio de la mezcla de diseño desarrollado por Iterchimica S.r.l. y la Empresa Itinera SpA, que trabaja ejecutando grandes proyectos de infraestructura en Italia y en el Mundo, la formulación implica el uso de los siguientes productos y porcentajes relacionados: Además del estudio del diseño de la mezcla se verificó en fase de producción en planta con el fin de verificar el rendimiento logrado in situ. Las primeras pruebas de producción mostraron el rendimiento de la mezcla asfàltica siguiente: Los resultados muestran que la pavimentación cumple todos los requisitos de la memoria descriptiva del proyecto y por lo tanto, lo previsto en la fase de diseño. Esta obra actualmente en funcionamiento se demuestra completamente eficiente, el pavimento se encuentra en perfectas condiciones.

Diseño de la mezcla de un “Stone Mastic Asphalt” con ITER PPS 1000 C/V

La carpeta Stone Mastic Asphalt (SMA) es una carpeta de rodadura particular que, gracias a la calidad de los agregados con características granulométricas de una curva discontinua y a la calidad del betún de la mezcla, junto al uso de fibra de celulosa, posee un rendimiento superior en términos de durabilidad, estabilidad y seguridad. Las carpetas SMA proporcionan una textura superficial gruesa, estabilidad, además de gran resistencia a la deformación y al ahuellamiento superficial, asi como permite la atenuación del fenomeno de aquaplaning. El ITER PPS 1000 CV también se puede utilizar para la producción de asfalto stone mastic (SMA), ya que combina los beneficios de la fibra, necesarios en este tipo de suelo para crear el mastic asfàltico, del que toma su nombre, con el aumento en el desempeño de la mezcla asfáltica debido al polímero usado. Esta tecnología de PPS 1000 C/V, ha sido usada en la capa de rodadura de SMA de un tramo de la autopista italiana (Turín-Chivasso). Este proyecto consistió en dos calzadas separadas, cada una compuesta por dos carriles y para velocidades de 110 kilómetros por hora en promedio. Por lo general, el betún utilizado para un SMA se modifica usando polímeros elastómericos (AMP). Sin embargo, la acción modificadora hecha por polímeros y fibras contenidas en el compuesto (gránulos) permite el uso de asfalto virgen. Después de este análisis, el diseño de la mezcla final adoptada ha sido la siguiente: Tabla 3. Diseño de mezcla final del SMA con ITER PPS 1000 C/V. En conclusión, la mezcla bituminosa propuesta es adecuada para el objetivo de la obra. La elección del ITER PPS 1000 C/V para la realización de este tipo de mezcla asfàltica se debe a la gran capacidad de absorción de la fibra de celulosa que espesa la pelicula de betùn, junto al refuerzo microestructural de la pelicula de betùn que da la fibra de vidrio dentro del Compound (gránulo). La componente polimérica permite el uso de un betùn tradicional mejorando el comportamiento mecánico final de la mezcla.

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 aun, podemos usar estas formulaciones para las mezclas asfálticas tibias.