Estudio de mezclas bituminosasfabricadas con RAP y escoria negra incorporando ceras a un betún con caucho, y modificadas con polímeros residuales por vía seca

Resumen

Residuos de diferente naturaleza se han utilizado para reemplazar parte de los materiales naturales de las mezclas bituminosas, modificar sus propiedades, o mejorar el proceso de fabricación. Se ha trabajado en dos líneas de actuación: Por un lado, la utilización de RAP y escoria negra de horno de arco eléctrico ha permitido disminuir en gran medida el consumo de áridos naturales, y la incorporación de una cera a un betún modificado con caucho reducir su temperatura de fabricación, que es uno de los mayores inconvenientes de este tipo de ligantes. Por otro lado, se han utilizado polímeros residuales con el objetivo de mejorar el comportamiento mecánico de las mezclas, y facilitar la utilización de este tipo de residuos. El análisis reológico del comportamiento del ligante con caucho aditivado con cera nos indica que es posible reducir la temperatura de envuelta en torno a 15 °C, y fabricar mezclas a la misma temperatura que un betún convencional 50/70. También se comprobó que la cera incrementa la rigidez, reduce el ángulo de fase y la susceptibilidad térmica. Con éstos dos betunes (sin cera y con cera) se diseñaron los tres tipos de mezcla que recoge el PG-3: un hormigón bituminoso, una mezcla discontinua (tipo B), y una mezcla porosa, incorporando más de un 80% de áridos reciclados. Las tres mezclas cumplieron las especificaciones de la normativa española para cualquier zona climática y categoría de tráfico pesado, tanto para las fabricadas a 170 °C con el betún con caucho, como las aditivadas con cera fabricadas a 155 °C. El estudio dinámico permitió concluir que las mezclas con cera tienen una tendencia a aumentar su módulo y reducir su resistencia a fatiga. Sin embargo, su efecto es mayor cuanto menor es el porcentaje de huecos, la cera tuvo una mayor incidencia en el hormigón bituminoso, y su impacto se fue minimizando en las mezclas BBTM y porosa. El uso de los polímeros residuales para modificar un hormigón bituminoso mostró grandes diferencias en función del polímero empleado. El polietileno, el polipropileno y el caucho incrementaron considerablemente la resistencia frente a las deformaciones plásticas, siendo el poliestireno el único que la disminuyó, y aunque todos los polímeros aumentaban el módulo dinámico de la mezcla de referencia, los tres primeros lo hacían de manera similar, mientras el poliestireno producía un incremento mucho más pequeño. No hubo diferencias significativas en la resistencia a fatiga entre ninguno de los polímeros plásticos y la mezcla de referencia, siendo el caucho con el que se obtuvo el mejor resultado. Tampoco hubo diferencias en la energía de compactación, aunque exceptuando el polietileno, todos mostraron una tendencia a incrementarla. Donde se produjeron las mayores diferencias entre las mezclas fue en sus propiedades superficiales. La incorporación de los polímeros residuales plásticos (polietileno, polipropileno y poliestireno), redujo el coeficiente de resistencia al deslizamiento, mientras el caucho mostró un comportamiento similar a la mezcla de referencia. La adherencia entre capas fue desigual en función del método de ensayo, si bien frente a cargas estáticas no hay grandes diferencias entre las mezclas modificadas, un análisis dinámico mostró que los polímeros plásticos, especialmente el polietileno, reducen considerablemente la adherencia, mientras que el caucho la aumenta. Los resultados muestran que el caucho mejora las propiedades mecánicas y superficiales de la mezcla de referencia. Respecto a los polímeros plásticos, el polietileno y el polipropileno mejoran el comportamiento mecánico, aunque el primero reduce la adherencia entre capas y el segundo la resistencia al deslizamiento. El poliestireno es el polímero que presenta peor comportamiento mecánico.