Mezclas bituminosas en caliente

MEZCLAS BITUMINOSAS EN CALIENTE




Los aglomerados asfálticos -mezclas bituminosas en caliente- son sin duda las mezclas bituminosas por antonomasia para la pavimentación de carreteras. Técnicamente se definen como la combinación de un ligante hidrocarburo, áridos (filler inclusive), y eventualmente aditivos, de forma que todas las partículas queden recubiertas por el ligante de forma homogénea.

El calificativo “en caliente” hace referencia a su temperatura de puesta en obra, muy superior a la ambiente, dado que es necesario que el ligante –que normalmente suele ser betún de penetración- posea una viscosidad suficientemente baja para poder trabajarlo. Las mezclas en frío, tratadas posteriormente, no requieren calentamiento.

La regularidad superficial que puede proporcionar este tipo de mezclas es una de sus grandes ventajas frente al resto de tratamientos superficiales. Además, este tipo de compuestos confieren propiedades resistentes al firme, existiendo un gran abanico de rigidices que permiten adaptarse a las diversas circunstancias y estados de carga.

El uso de esta clase de mezclas está muy extendido y popularizado, empleándose en autopistas, carreteras interurbanas, caminos rurales, aeropuertos, pistas de velocidad, zonas industriales, zonas de estacionamiento, etc.

 

Fabricación




La gran exigencia que se demanda a este tipo de productos, unido al grado de mecanización actualmente existente, hace que la totalidad de este tipo de compuestos se fabriquen en plantas especializadas para ser posteriormente transportadas al lugar de su puesta en obra.

Dada la gran variedad de mezclas, existe una amplia gama de equipos para la fabricación de las mismas, yendo desde sencillas instalaciones móviles similares a las empleadas en estabilizaciones, hasta complejas plantas de elaboración de hormigones asfálticos para carreteras. Su capacidad de producción es acorde a su grado de complejidad y especialización, yendo desde las 20 hasta las 400 toneladas de aglomerado por hora, siendo normal un ritmo de producción de entre 100 y 250 t/h.

La fabricación de aglomerado asfáltico es realizada por Levantina mezclas bituminosas, la cual es propiedad en un 50% de Involucra.

 

Elementos de una central de fabricación




Una central está formada por una serie de elementos independientes entre sí pero debidamente coordinados, especializados cada uno de ellos en una fase de la producción.

Sistemas de alimentación y dosificación en frío.

  • Secador de áridos y colectores de polvo.
  • Unidad de cribado y almacenamiento de áridos caliente.
  • Silos y sistemas de alimentación de fillers.
  • Depósitos y sistemas de calentamiento y alimentación de betunes y aditivos.
  • Unidad de dosificación de materiales en caliente.
  • Mezclador, que puede ser continuo o discontinuo.
  • Sistemas de almacenamiento de mezcla y descarga sobre camión.
  • Unidad eléctrica de suministro a toda la instalación.
  • Unidades auxiliares tales como:
    • Cintas transportadoras y elevadores de cangilones.
    • Depósitos de fueloil y sistemas de alimentación al quemador del secador y al de calentamiento de betún.

Las centrales se clasifican en continuas o discontinuas en función de la forma de trabajo del mezclador, ya que el resto de unidades son prácticamente iguales en ambos casos. En las continuas, durante el tiempo de mezclado, 30-45 segundos, los materiales pasan de un recipiente a otro del mezclador; sin embargo, en las discontinuas, se efectúa la mezcla en un recipiente para, transcurrido este tiempo, vaciarse totalmente.

Planta de fabricación de asfalto y mezclas de bituminosas en caliente

Esquema general de una central de fabricación de MBC

 

Puesta en obra




La forma en que se lleve a cabo la puesta en obra de una M.B.C., va a influir en gran medida en su posterior comportamiento ante cargas de tráfico, por lo que es indispensable cuidar al detalle los procedimientos constructivos empleados.

El proceso de puesta en obra de una capa bituminosa en caliente comprende las siguientes operaciones, que se suceden en el tiempo sin solución de continuidad:

  • Preparación de la superficie existente.
  • Transporte de la mezcla desde la central de fabricación al punto de extendido.
  • Extendido del aglomerado.
  • Compactación de la capa en tongadas.

 

Preparación de la superficie




Con anterioridad a la ejecución de la capa bituminosa deben estudiarse previamente las características geométricas de la superficie sobre la que se extenderá dicha mezcla. Una vez decidida la geometría, se procede a la preparación física de la superficie de apoyo, aplicando un barrido energético que elimine la suciedad y el polvo depositados para, posteriormente, efectuar un riego de imprimación o de adherencia según se trate de una capa granular o bituminosa, respectivamente.

Un problema diferente se plantea cuando va a extenderse una mezcla bituminosa como capa de refuerzo sobre un pavimento envejecido y agrietado; en este caso resulta conveniente fresar la superficie para eliminar el material envejecido y así conseguir que el refuerzo sea efectivo.

 

Transporte del aglomerado




El aglomerado se transporta desde la central donde ha sido fabricado mediante camiones volquete de caja metálica basculante. Para impedir la contaminación del ligante, la superficie de la caja deberá estar bien limpia, así como ligeramente humedecida con agua jabonosa para evitar que la mezcla se adhiera a las paredes. Además la caja suele ser hueca, de forma que el humo que sale por el tubo de escape a alta temperatura es redirigido hacia el interior de la caja, ayudando a mantener caliente la mezcla durante todo el recorrido.

La parte superior del camión debe ir cubierta con una lona que evite la penetración de partículas extrañas en el aglomerado, así como la excesiva pérdida de calor que se produce al exponer la mezcla a la intemperie. La velocidad de enfriamiento hace que no sea factible su uso pasado un determinado tiempo, lo que limita la distancia de transporte, aunque esta varía en función de las condiciones climatológicas.

Es importante controlar la temperatura con la que las mezclas en caliente llegan al punto de extendido. Si es muy elevada (superior a 180 ºC) puede indicar que en la fabricación el ligante ha alcanzado una temperatura excesiva, con un cierto peligro de oxidación o envejecimiento prematuro; si es baja (inferior a 135 ºC) la compactación no va a poder realizarse correctamente. En ambos casos debe devolverse el camión a la planta de origen.

Otro aspecto importante a vigilar, desde el punto de vista de la calidad, son las posibles segregaciones que pueden producirse durante la carga y descarga de los camiones; para evitarlas, la altura de descarga debe ser la mínima posible. También debe evitarse la formación de montones cónicos, haciendo que durante la carga el camión se mueva lentamente, ayudando manualmente a su distribución lateral si fuera necesario.

 

Extendido




La extensión de mezclas bituminosas en caliente se realiza normalmente por medio de maquinaria específica, las llamadas extendedoras. Cuando llega el camión desde la planta con la mezcla, se aproxima marcha atrás hacia la extendedora hasta tocar su parte delantera, basculando entonces la caja para verter el aglomerado sobre su tolva de recepción.

aplicación de Mezcla bituminosa en caliente

Proceso de carga de una extendedora

Una vez depositado el producto sobre la extendedora, una serie de dispositivos mecánicos –generalmente un sistema de cintas transportadoras-, conducen el aglomerado a la parte trasera del aparato, regulando el paso de la cantidad necesaria de material. A continuación, la mezcla es distribuida transversalmente por unos husillos helicoidales que además realizan un remezclado que corrige eventuales segregaciones.

extendedora de mezclas bituminosas en caliente

Esquema de funcionamiento de una extendedora

Finalmente, la mezcla es puesta en obra a través de un pisón vertical o tamper, que la precompacta en todo el ancho de extensión. La colocación y acabado definitivo es efectuado por la maestra o regla vibrante, que se apoya sobre la mezcla recién extendida; dicho listón va dotado de un movimiento vibratorio que realiza el acabado superficial y aumenta la precompactación dada por el pisón.

El control geométrico del espesor de la mezcla se realiza mediante un sistema automático de nivelación formado por un palpador que va recorriendo un hilo previamente nivelado mediante estacas, paralelo a la rasante a conseguir, situado en el margen de la calzada. En el caso de las zonas urbanas, la referencia de nivelación puede ser el bordillo de la acera.

La velocidad de extensión debe ajustarse al ritmo de suministro de la mezcla por parte de la central de producción, debiendo mantenerse a lo largo de todo el proceso una velocidad constante que asegure una buena regularidad superficial.

 

Compactación de la capa en tongadas




Las operaciones de compactación tienen por objeto que la mezcla alcance la densidad mínima especificada en proyecto, que suele ser de entre el 95% y el 98% de la obtenida en el ensayo Marshall. Además, la compactación debe realizarse de manera uniforme en toda la superficie extendida, a fin de que el perfil definitivo coincida con el previsto en el proyecto.

Para cumplir estos dos requisitos es preciso que la temperatura de la mezcla en obra sea suficientemente elevada (superior a 120ºC), aunque no demasiado, ya que podrían producirse arrollamientos al pasar los compactadores.

Para materializar el proceso se emplean los denominados trenes de compactación, formados por diversos aparatos que sucesivamente atraviesan la superficie a apisonar. Se diferencian tres tipos de trenes en función del número de máquinas y fases que lo componen:

– Tren de fase única: Consta únicamente de un rodillo vibratorio de llanta lisa, cuya frecuencia de vibrado difiere de la empleada en la compactación de suelos y capas granulares, ya que resultaría perjudicial para este tipo de capas.

– Tren de doble fase: Se compone de un rodillo estático de llanta lisa que efectúa una primera compactación de tipo medio, y un compactador de neumáticos con mayor carga por eje, que efectúa una compactación mucho más energética. Es el método empleado actualmente en España.

Tren de triple fase: Consta de tres máquinas; primeramente se emplea un rodillo estático de llanta lisa con poca carga por eje, que efectúa una precompactación de la mezcla; la segunda fase se realiza también con rodillos estáticos de llanta lisa, pero esta vez con mayor tonelaje; por último se acomete la tercera fase, llevada a cabo por un compactador de neumáticos lisos uniforme al firme. Los neumáticos van regados con agua para evitar la adherencia del betún al neumático.

Maquinara usada en procesos de asfaltado y en aplicación de mezclas bituminosas en caliente

Compactadora de neumáticos

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