Los estándares para la pavimentación de carreteras en Europa se definen en las “Directrices para la estandarización
de la super estructura de áreas de tráfico” siendo que todos los ensayos son llevados muy a serio y seguidos a la raya por todos los participantes del ciclo de construcción, desde el proveedor de materiales hasta el cliente final.

1. Introducción

Condiciones de las carreteras.

¿Por qué las carreteras están en tan malas condiciones? ¿Agujeros en el asfalto, cambios de temperatura, tránsito intenso? Todos se quejan de la falta de condiciones de las carreteras y de la falta de dinero, tanto para la construcción de nuevas carreteras, como para la reforma de las existentes.

Pero, para empezar, deberíamos hablar más en serio sobre las ideas y conceptos que sobre el tamaño de la laguna presupuestaria en la construcción de carreteras. Durante la 3ª reunión de Infraestructura en Berlín, el director del Instituto Alemán de Asuntos Urbanos mencionó en su conferencia que todo el dinero invertido no ayuda en la conservación, si el error se encuentra en la punta de la cadena.

El término “agujero en la pista” es una banalización, porque los agujeros son inofensivos a primera vista y se pueden cerrar de forma rápida y con muy poco dinero. Mucho más grande es la amenaza que se esconde detrás del “agujero”: la “fatiga”. Esta sí desempeña un gran papel cuando se habla del verdadero estado de una carretera. No resuelve “tapar los agujeros” de una carretera infectada por la fatiga.

Pero la fatiga puede ser prevista y calculada. Así como otros tantos problemas pueden ser evitados, previstos y calculados, utilizando tecnología disponible para ensayos en betún, agregados y mezclas asfálticas. Los ensayos de laboratorios tienen demasiada importancia en la cadena de la construcción de carreteras y, si se lleva a cabo correctamente, evitan mantenimientos improductivos que tienen un costo elevado y fracaso garantizado.

2. Carreteras y Reglamentos.

Alemania posee cerca de 13.000 kilómetros de carreteras y 39.500 Km de carreteras federales y cerca de 67.000 puentes sobre la responsabilidad del gobierno federal. Además, son 86.000 km de carreteras estatales y provinciales en la jurisdicción de los estados. Las condiciones de tráfico pesado en las calles y carreteras tienen una participación cada vez mayor y requiere un cuidado especial en lo que se refiere al dimensionamiento y la implementación de las características teóricamente calculadas en la construcción de las carreteras. El número de vehículos en las carreteras, principalmente los comerciales ha aumentado mucho en los últimos años y, por lo tanto, tenemos un gran desarrollo de tráfico que conduce a la disminución de velocidad y, por lo tanto, las carreteras y las carreteras se exponen a un significativo aumento de la frecuencia de carga y del transporte El estrés.

Por esta razón, Alemania es muy exigente en lo que se refiere a la elección de socios para la construcción de carreteras. Es necesario atestar una excelente calidad de construcción y calidad de materiales para conseguir siquiera participar en un concurso público de una obra de carreteras.

La construcción en general está determinada por los reglamentos existentes que se siguen rígidamente. Los estándares para la pavimentación de carreteras dentro y fuera de las zonas edificadas están definidas en las “Directrices para la estandarización de la superestructura de áreas de tráfico” (RstO) y en las “Directrices para la estandarización de la superestructura en la renovación de áreas de tráfico” (RstO- E).

En la presentación de propuestas para obras de carreteras, es imprescindible atestar la calidad y adoptar una clasificación adecuada de las etapas de la obra.

El dimensionamiento correcto tiene por objeto crear pavimentos de carretera apropiados a las cargas de tráfico lo que significa larga vida y costos mínimos de construcción y mantenimiento.

¿Pero cómo atestar la calidad? ¿Cómo asegurarse de que el material utilizado es realmente el adecuado? ¿Cómo saber si la mezcla asfáltica atenderá realmente la demanda presupuesta de tráfico, las variaciones climáticas y cómo saber cómo será el comportamiento de la mezcla en 5 o 10 años?

Todos los elementos y etapas pueden y deben ser estudiados y evaluados a través de pruebas realizadas de acuerdo con las normativas vigentes en el país. Las dependencias funcionales de construcción, propiedad de los materiales, tráfico, carga y clima deben ser conocidas y evaluadas en profundidad para satisfacer las especificaciones de la demanda.

En Alemania las normas vigentes son las normativas nacionales TP – (“Technische Prüfvorschriften für Asphalt im Straßenbau”) pruebas técnicas para asfalto en carreteras, realizada por la Sociedad de Investigación de Carreteras y Transportes (FGSV) que es una asociación técnica y científica sin fines de lucro que fue fundado en 1924 con el objetivo principal de desarrollar los conocimientos técnicos en todo el sistema de carreteras y tráfico.

La sociedad FGSV actúa en cooperación con el Instituto Alemán de Normalización (DIN) y como comités de los órganos competentes en el Comité Europeo de Normalización (CEN) y contribuye para la creación de las normas europeas (EN). Los reglamentos técnicos publicados por la FGSV son seguidos por todos los miembros que forman parte de la cadena de calidad para la construcción de carreteras, desde las refinerías, plantas de asfalto, constructoras, laboratorios independientes de ingeniería hasta las autoridades tributarias o las alianzas público-privadas que, Son los propietarios de las carreteras y por lo tanto también interesados en carreteras de calidad a largo plazo lo que significa larga vida con costos mínimos de mantenimiento.

3. Ensayos técnicos.

La preparación de una mezcla asfáltica normalizada es fundamental para la calidad de la vía pavimentada. Los métodos de ensayo para asfalto se describen en la EN 12697 – “Métodos de ensayo para mezclas asfálticas”. Siguen los métodos de ensayo para clasificar los materiales (agregados y ligantes bituminosos). Para las operaciones en el marco de los estudios de diseño asfalto debe garantizarse que los agregados y el ligante que se utilice para la producción de asfalto tengan el marcado
CE *.

* Marcación o Certificado de conformidad CE es un indicativo de cumplimiento obligatorio para diversos productos comercializados en Europa e indica que un producto atiende las legislaciones de la Unión Europea. El marcado CE es colocado por el propio fabricante, el cual asume íntegramente toda la responsabilidad por la conformidad del producto en cumplir con las directivas legales vigentes en Europa. Además, son necesarios los ensayos de rendimiento que determinan la influencia del tráfico, carga y clima en las construcciones.

4. Inspección inicial y certificado de aprobación.

El Parlamento Europeo, teniendo en cuenta el tratado de la Unión Europea, considera las aprobaciones, especificaciones y disposiciones técnicas relacionadas con la construcción, fundamentales y necesarias para garantizar la vida larga y sana de las carreteras.

El fabricante de mezclas asfálticas es responsable de la inspección inicial y de las pruebas en muestras tomadas en fábrica y por el control en la producción. Los Laboratorios de Ensayos autorizados por el Gobierno Nacional y la Comisión Europea o los Organismos de Certificación también son responsables por la inspección inicial y por
pruebas de muestras tomadas aleatoriamente en la fábrica, en el mercado o en el sitio de obras y por el monitoreo continuo de la producción de la fábrica.

La inspección inicial se compone de una serie de pruebas iniciales obligatorias, de conformidad con los requisitos pertinentes de las normas europeas armonizadas y debe realizarse antes de la primera utilización del producto. Estas pruebas son de responsabilidad del fabricante de la mezcla asfáltica y éste debe contratar un laboratorio (propio o de otra autoridad) para proceder a las pruebas.

Los resultados de las pruebas iniciales sirven como base para la evaluación de muestras realizadas en la producción de la fábrica y como requerimiento para la determinación de los niveles de satisfacción operativa. Forma parte de la inspección inicial, de conformidad con la normativa europea EN 13108 y la normativa alemana TL Asfalto-STB.

La norma EN 13108 especifica los requisitos para las mezclas asfálticas destinadas a ser utilizadas en la
construcción de carreteras, aeródromos y otras zonas de tráfico, para capas superficiales, capas intermedias y capas de base, tanto para as mezclas asfálticas calientes como las mezclas que contienen emulsiones de betún y materiales basados en el reciclaje del asfalto. Todas están cubiertas por este estándar. Esta norma europea señala los requisitos para la selección de materiales, a saber:

Agregados

• Tipo y origen
• Porcentaje de categoría de granos (grados, finos, menores que 0,063 mm, menores de
0,125 mm)
• Densidad

Ligante bituminoso

• Tipo y origen
• Punto de ablandamiento Anillo y Bola inicial del ligante
• Penetración
• Recuperación elástica.

Aditivos

• Tipo de aditivo
• Cantidad de aditivos.

Mezcla Asfáltica

• Contenido del ligante
• Tipo y origen de los agregados
• Análisis granulométrico
• Densidad de la mezcla
• Grado de compactación de la mezcla
• Resistencia a la deformación permanente
• Ensayos en el ligante recuperado

Reciclado o Fresado

• Tipo y cantidad de reciclado
• Porcentaje y categoría de granos
• Contenido de Ligante
• Punto de ablandamiento del ligante recuperado del asfalto reciclado
• Punto de ablandamiento en la mezcla ligante resultante
• Densidad

Como ya se ha mencionado, la evaluación inicial es un requisito previo para el marcado CE del asfalto. Los reglamentos para las pruebas también están escritos en una norma EN. Los certificados de calidad emitidos sobre la base de los resultados de las pruebas realizadas forman parte de los fundamentos contractuales para la construcción en un proyecto.

La evaluación (inspección) inicial de los materiales y de la mezcla asfáltica se considera la prueba del cumplimiento de la calidad requerida. El contratista prueba entonces que los materiales que se suministran son adecuados para la obra específica.

5. Determinación del contenido de ligante en la mezcla asfáltica.

La primera parte de la normativa de ensayo para mezclas asfálticas EN 12697-1 – es una de las atribuciones más importantes y fundamentales de la norma EN 12697 que trata de la determinación del contenido de ligante en la mezcla asfáltica.

En los Estados Unidos la norma internacional ASTM D 8159 es el método de prueba para la determinación cuantitativa del contenido de ligante de asfalto en mezclas de asfalto y muestras de pavimento y se desarrolló de conformidad con los principios internacionalmente reconocidos sobre normalización establecidos en la Decisión sobre los principios para el desarrollo de normas internacionales, guías y recomendaciones del Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio.

El método de prueba ASTM D 6307 que cubre la determinación del contenido de asfalto de la mezcla de asfalto mediante la eliminación del cemento asfáltico en un horno de ignición utilizado en el pasado prácticamente ya desapareció.

Especialmente hablando de mezcla asfáltica moderna en la que los aditivos como aglutinantes, ceras modificadas, nanopartículas, polímeros, caucho, agentes de rejuvenecimiento, etc., se pueden mezclar al ligante, el método de horno de ignición no es una alternativa interesante.

Además, la determinación de las propiedades del ligante bituminoso recuperado se ha vuelto muchísimo importante en los últimos tiempos, especialmente en el estudio y en el control de asfalto reciclado, ayudando a minimizar la falla en la construcción de carreteras que utilizan mezcla de asfalto con asfalto reciclado en su composición.

5.1 Defectos por error en la cantidad de ligante.

Un fallo en la determinación de la cantidad de ligante bituminoso, puede llevar a errores considerables en una obra de carreteras, tanto el exceso como la falta de ligante asfáltico presente en la mezcla asfáltica, pueden causar grandes defectos de la carretera. Los defectos por error en el contenido de ligante como exudación y trincas por fatiga se producen por mezclas con mayor porcentaje de ligante asfáltico y por un porcentaje menor,
respectivamente.

Otras fallas como baja estabilidad, baja resistencia al trinquete por fatiga, corrugación, deformaciones plásticas, desgarramientos, bajo fricción neumático / pavimento, oxidación acelerada y permeabilidad excesiva afectan directamente la comodidad del usuario, la seguridad en la vía y durabilidad del revestimiento.

La determinación del contenido de ligante en las mezclas asfálticas es generalmente un proceso de trabajo intensivo, con el uso de solventes, predominantemente los hidrocarburos clorados, lo que puede ser muy perjudicial para la salud y el medio ambiente.

Sin embargo, equipos modernos y de alta tecnología consiguen extraer y recuperar todo el ligante contenido en una mezcla asfáltica usando un sistema de extracción automático, haciendo este trabajo en un ambiente cerrado, seguro y respetuoso con el medio ambiente, con foco en la sustentabilidad. El ejemplo práctico que se presenta a continuación se refiere a la extracción automática de una muestra de asfalto fabricada por una planta de asfalto que utiliza reciclado en su composición. El ensayo se basa en la comparación de masas inicial y final de la muestra.

La comparación de los datos cualitativos (reológicos, penetración, anillo y bola, ductilidad, etc.) del ligante envejecido y del ligante virgen es fundamental para componer los ingresos de la mezcla asfáltica a ser utilizada en la nueva construcción.

Para ello necesitamos recuperar el ligante contenido en el asfalto reciclado para analizarlo. El resultado del ensayo extremamente exacto y sin discrepancias, demostrando que la prueba es altamente confiable y por lo tanto se utiliza en todas las etapas del ciclo de calidad.

5.2. Ejemplo práctico de aplicación de recuperación de ligante.

La recuperación del ligante betuminoso de la mezcla asfáltica se realiza utilizando la máquina de extracción de asfalto a ciclo cerrado donde una muestra de asfalto es “lavada” con solvente recuperando totalmente los agregados, filler y el ligante contenido en la muestra.

Método de extracción:

Observaciones:
Todos los pesos están en g (gramos)
Solvente utilizado: TRI – Tricloroetileno
Equipo: InfraTest Analizador de Asfaltos PC

1 – Se añade la muestra mezcla de asfalto a ser colocada en la cámara de lavado debiendo tarar la balanza con el plato antes de colocar la muestra y dividimos en dos para que tuviéramos una comparación.

2- Prepara el equipo Analizador de Asfaltos para la extracción utilizando solvente TRI – Tricloroetileno

3- Trabajamos con 4 ciclos de lavado y 6 de secado para aprox. 1,2Kg de mezcla asfáltica (estos datos se basan en experiencias anteriores).

4- Terminada la extracción (aprox. 45 minutos) se hacen los pesajes del agregado y del filler de la centrifuga. El filler que quedaba en la camara de lavado fue rescatado y sumado al filler de la centrifuga y todo fue nuevamente pesado.

6- Retiramos la mezcla Betún / Solvente de la cámara de recuperación y pesamos:

7- Haciendo la destilación, una parte de disolvente permanece mezclada al ligante. Esto sucede porque como el Betún naturalmente es un material duro, de otro modo no podríamos más sacarlo de la cámara de recuperación.

8- Para retirar el disolvente de la mezcla y obtener los 55g (49g) de ligante como muestra el cálculo, se debe llevar la mezcla a un evaporador rotativo según lo previsto en la norma EN 12697-3 o ASTM 5404.

Por lo tanto el total de ligante retirado de la muestra I fue de (332,5-277,5) 55g y el total de betún retirado de la muestra II fue de (314,3-265,3) 49g.

¡Esto prueba que el ligante ha sido totalmente separado del disolvente!

Así se muestra también la exactitud del ensayo de extracción a través del Analizador de Asfaltos InfraTest, utilizado tanto por las empresas de pavimentación, como por todos los demás involucrados en el ciclo de calidad.

14 – Se retira inmediatamente el Betún del vaso del evaporador rotativo pues éste debe ser retirado mientras aún caliente pues cuando se enfría, se endurece.

15- Se pesa el vaso de evaporación, anteriormente todavía vacío (ítem 9) y después de la destilación

16 -Terminada la extracción y recuperación, pasamos a los análisis cualitativos del ligante, como por ejemplo:

6- Conclusión

La recuperación del ligante bituminoso proporciona la posibilidad de realizar los análisis cualitativos del mismo que son de extrema importancia para el cálculo de la mezcla de asfalto, principalmente cuando se utiliza el material reciclado.

La extracción de betún tiene como objetivo determinar la cantidad de ligante bituminoso en la mezcla asfáltica. Una extracción correcta proporciona un control tecnológico adecuado de la mezcla de asfalto a ser utilizada en la obra de carreteras.

Los datos obtenidos demuestran la eficiencia del extractor de betún “Analizador de Asfaltos” y la confiabilidad de la prueba aumenta la confiabilidad de los resultados finales del contenido de betún en las mezclas asfálticas, factor esencial para el éxito de las obras viales, evitando así errores causados tanto por el efecto como la falta o el exceso de ligantes bituminosos.

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