Determinadas las leyes de comportamiento para diseñar carreteras recicladas eficientes
Antonio Martín/DICYT Castilla y León es la principal comunidad autónoma en reciclado de carreteras con cemento. Aproximadamente la mitad de las obras realizadas con esta técnica, que aprovecha el material existente en la vía para su rehabilitación, se reciclan en esta región. En el conjunto de España se han reciclado más de 21 millones de metros cuadrados de carreteras (actualmente unos 2'5 millones m2/año), lo que explica la importancia de caracterizar el material, definirlo estructuralmente y determinar sus leyes de comportamiento. A esta labor ha dedicado su tesis doctoral en la Universidad de Burgos Jesús Díaz Minguela, director de zona Noroeste del Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones.
Este ingeniero ha analizado las carreteras recicladas en Castilla y León, ha recogido material reciclado de una de ellas y ha determinado en el laboratorio las leyes básicas de comportamiento de este tipo de firmes. La tesis doctoral ha sido dirigida por los profesores Hernán Gonzalo Orden y Doris Carmen González Cabrera.
El reciclado de firmes in situ con cemento es una técnica relativamente joven. Según recuerda Díaz Minguela, la primera experiencia se llevó a cabo en Huelva en diciembre de 1991 con maquinaria importada. La Junta de Castilla y León, tras una prueba en 1994, realiza una apuesta clara, sobre todo desde 1998, por esta técnica de reciclado de carreteras, lo que le ha convertido en la principal comunidad autónoma en utilizar esta aplicación, en gran difusión por sus importantes ventajas técnicas, económicas y ambientales.
“Se trata de una técnica muy ligada al concepto de sostenibilidad. Se logra transformar un firme degradado en una capa resistente, homogénea y duradera, aprovechando la propia carretera como suministro de áridos, lo que evita extracciones y vertederos, y se reducen los impactos ambientales, emisiones de CO2 y daños colaterales debidos al transporte”, explica el investigador. Se estima que en España se ahorra cerca de 800.000 toneladas de árido al año que no es necesario extraer y transportar gracias al reciclado.
“Ahora bien, aunque el material obtenido tras el reciclado de la carretera tiene cierta homogeneidad estructural, el producto puede ser muy variable de unas zonas a otras, debido a las diferentes capas y espesores que forman las carreteras agotadas. Las características del material reciclado pueden variar en función de la proporción que haya de mezclas bituminosas y material granular (macadam o zahorra), del porcentaje de cemento y tipo empleado, de la granulometría y del porcentaje de finos bituminosos” indica Díaz Minguela. Por eso, una vez analizadas las obras realizadas, se eligió para obtener el material reciclado una carretera tipo formada por dos tercios de material granular y un tercio de mezclas bituminosas. Así, se disgregó un tramo de la carretera en Salamanca, SA-801, de Peñaranda de Bracamonte a Campo de Peñaranda, y se transportó al laboratorio de grandes estructuras de la Escuela Politécnica de Burgos.
Probetas
Tras un estudio de dosificación del material, se realizaron un gran número de probetas, tanto cilíndricas de 15 centímetros de diámetro y 18 sentímetros de longitud, que son las que se emplean en las obras, como prismáticas de 15 por 15 centímetros de sección y 60 centímetros de longitud, que pesan más de treinta kilos. A lo largo de tres años, se sometieron las probetas a 350 ensayos, muchos de ellos con cargas continuas dinámicas, tardando algunas probetas más de un mes en romper. A partir de esta experimentación se han determinado las leyes de fatiga del material (hasta ahora desconocidas) que se pueden introducir en los modelos matemáticos de comportamiento. Además, considerando que el único dato resistente del material que se dispone en las obras es su resistencia a compresión a siete días (que es la que se exige y controla), se han establecido las ecuaciones que ligan dicho valor con la resistencia a flexotracción a largo plazo, que es la que define el comportamiento de la capa reciclada en el conjunto del firme de la carretera. Estas relaciones permiten predecir el comportamiento del firme a partir de los resultados obtenidos en la obra.
Hasta ahora, este material no había sido objeto a penas de investigaciones y, aunque están prescritas las exigencias constructivas por semejanza con otros materiales como el suelocemento, se carece de una noma que defina el proyecto, ya que no estaba definido su comportamiento. En la tesis doctoral se ha logrado caracterizarlo, definirlo estructuralmente y determinar las leyes de fatiga que lo rigen. Todo este esfuerzo se ha concretado en un catálogo de secciones de firme reciclado in situ con cemento en el que, facilitando la labor del proyectista y de la administración, se indica la sección de firme a construir (profundidad de reciclado y espesor de las capas de mezcla bituminosa), según el tráfico pesado que vaya a circular por la carretera.