Aprovechamiento de llantas usadas e inclusión de pavimento asfáltico reciclado (RAP) para estructuras de pavimento en vías de bajo tránsito

Abstract

Engineering in the reuse of materials and within the field of innovation, seeks the use of construction methods that facilitate maintenance, placement on site and cost reduction in road works. In this work, a nonconventional construction method is proposed for possible use on low traffic roads, based on the study of recycled materials behavior, such as discarded vehicle tires and Recycled Asphalt Pavement (RAP). For these purposes, common vehicle tires (rim # 13) filled with compacted RAP, alone or combined with natural aggregate were used. Both RAP and aggregates were initially characterized in the laboratory, following the Instituto Nacional de Vías - INVIAS regulations. As a result of this experimental phase, the options to be studied through physical modeling were determined. A first model consisted of a compacted RAP filled tire, subjected to repeated load tests in the laboratory, in order to observe the mechanical behavior. Subsequently, a small-scale on-site physical model with two tire modules was built within the Bogotá campus of the National University. One module was filled with RAP only and the other with a 75% RAP and 25% natural aggregate mix. Then, in-situ Dynamic Cone Penetration tests – DCP, were performed on the model. Based on the results and experience gained, a protocol is formulated to build a longer test section, to be studied in another funded research project, to achieve more robust tests with full instrumentation. This is how, a preliminary version of a construction protocol and a special specification, with the respective unit price analysis, of the sustainable pavement alternative studied here, is proposed. These products of the Final Master's Project were presented to the Instituto Nacional de Vías (INVIAS) within the framework of the “Primera rueda de innovación y sostenibilidad” " that began in December 2018. Its implementation would make modular pavement viable as a possible solution for low-traffic road structures.

La ingeniería en el reúso de materiales y dentro del campo de la innovación, busca el uso de métodos constructivos que faciliten el mantenimiento, la colocación en sitio y disminución de costos en obras viales. En este trabajo se propone un método constructivo no convencional para su posible uso en vías de bajo tránsito, a partir del estudio del comportamiento de materiales reciclados, como son las llantas desechadas y agregados reciclados de pavimento asfáltico (Recycled Asphalt Pavement) – RAP. Para esos fines, se usaron llantas de vehículo común (rin #13) rellenas con RAP compactado, solo o combinado con agregado natural. Tanto el RAP como los agregados se caracterizaron inicialmente en el laboratorio, siguiendo normatividad del Instituto Nacional de Vías - INVIAS. Como producto de esta fase experimental, se determinaron las opciones a ser estudiadas mediante modelación física. Un primer modelo consistió en una llanta rellena de RAP compactado, sometido a pruebas de carga repetida en laboratorio, con el ánimo de observar el comportamiento mecánico. Posteriormente, se construyó un modelo físico in situ de pequeña escala con dos módulos de llantas, dentro del campus Bogotá de la Universidad Nacional. Un módulo se rellenó solo con RAP y otro con una mezcla 75% RAP y 25% agregado natural. Sobre el modelo se realizaron ensayos in-situ de Penetración Dinámica con Cono - PDC. Con base en los resultados y, con la experiencia alcanzada, se propone un protocolo para elaborar un tramo de prueba más extenso que pueda abarcarse en un proyecto de investigación que cuente con financiación para lograr pruebas más robustas y contar con instrumentación completa. Es así como se propone una versión preliminar de un protocolo de construcción y de una especificación especial, con su respectivo análisis de precios unitarios APU, de la alternativa de pavimento sustentable estudiada. Estos productos del Trabajo Final de Maestría se presentaron ante el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) dentro del marco de la “Primera rueda de innovación y sostenibilidad” que inició en diciembre de 2018. Su implementación permitiría viabilizar el pavimento modular como posible solución para estructuras de vías de bajo tránsito.