Desde hace más de dos décadas en el Laboratorio Vial (IMAE-FCEIA) se llevan adelante diferentes proyectos de investigación donde se estudia y trabaja en el desarrollo de mezclas asfálticas sustentables, característica que involucra no solo las propiedades de los materiales en sí, sino también su vida útil y la energía requerida para su desarrollo y aplicación en rutas y caminos.
“Green roads. Diseño de mezclas asfálticas desde el enfoque de la sustentabilidad” es el nombre del proyecto de investigación que dirige la Dra. Ing. Marina Cauhape Casaux en el Laboratorio Vial del IMAE (Instituto de Mecánica Aplicada y Estructuras) de la FCEIA. Este proyecto es continuación de trabajos anteriores que realizaron con mezclas sustentables y agregados de distintos materiales de desecho.
“Una mezcla considerada como sustentable no solo es aquella en la que en su composición se emplean residuos o materiales reciclados, sino que además entran en juego otras variables tales como reducción de temperaturas de elaboración y colocación, menores consumos de energía y/o empleo de diferentes materiales que confieran mejores propiedades, lo cual permite que la mezcla asfáltica lograda tenga una mayor vida útil y por lo tanto se requieran hacer menos intervenciones en el camino para repararla. Todo esto permite lograr costos más bajos a largo plazo y menor impacto ambiental” comenzó a explicar Cauhape Casaux.
El equipo de este proyecto de investigación del Laboratorio Vial está dirigido por la Dra. Ing. Cauhape Casaux, co-dirigido por la Dra. Ing. Silvia Angelone e integrado por el Dr. Ing. Fernando Oscar Martínez, el Ing. Juan Pablo Raffaelli, la Lic. Regina Muzzulini y los becarios/as Ing. Luis Miguel Zorzutti, Ing. Julieta Reano y el alumno de Ingeniería Civil Sebastián Andreoni. Todos los y las integrantes son además docentes de la FCEIA.
Caminos con plásticos
Cauhape Casaux relató que en un principio el Laboratorio Vial recibía diversos tipos de materiales de desechos, de los cuales fueron seleccionando los más aptos. “La carretera no es un vertedero, todo lo que incorporemos a una mezcla asfáltica tiene que permitir conservar las características originales o mejorarlas. Si perjudicamos las propiedades de la mezcla, entonces no cumple las funciones para las cuales fue diseñada y por lo tanto ese nuevo material que se está evaluando, queda descartado”. Con esa idea principal, el grupo empezó experimentando con caucho, residuos de siderurgia y en el año 2012 se volcaron a los plásticos. “En ese momento empezamos a evaluar en función de lo que teníamos en la ciudad en cuanto a sistemas de recolección y recicladores de residuos” indica la investigadora.
En el marco del estudio, el Laboratorio Vial, junto a YPF, compañía petrolera con sede en Argentina, la Asociación de Cooperativas Argentinas (ACA), institución privada, la Unidad Ejecutora Corredor Vial N°4 de la ruta provincial RP18 y la Dirección Provincial de Vialidad de Santa Fe generaron un convenio en el año 2018 que dio lugar al proyecto PASOS, Pavimentos Sostenibles. “Trabajábamos de manera conjunta, colaborativa, partiendo desde todo lo realizado en la Planta del corredor Vial N°4, hacíamos además parte de los ensayos en nuestros Laboratorios evaluando las mezclas asfálticas, YPF analizaba los asfaltos, la Asociación de Cooperativas Argentinas proveía los pellets de polietileno obtenidos como resultado del proceso de reciclado de silobolsas y bidones de fitosanitarios llevado a cabo en su planta de reciclado de última generación. Todos los actores involucrados realizaron aportes económicos para poder concretar este proyecto.
El objetivo de la investigación apuntaba además a determinar si lo que se coloca en la ruta se puede reciclar, se puede volver a utilizar o si por el contrario genera un residuo que después no tiene otra utilidad y se convierte en contaminante.
Luego de hacer las evaluaciones a escala laboratorio se llevaron adelante a escala real en la ruta cinco tramos experimentales, con las distintas mezclas asfálticas que habían realizado a nivel laboratorio: uno de los tramos era definido como “de control”, sin contenido de plástico, y los otros cuatro con polietileno de alta y baja densidad incorporados por vía seca y por vía húmeda. A partir de esta experiencia empezaron a estudiar cuáles eran las ventajas y desventajas, los problemas que a veces se daban en la colocación y después se hizo un seguimiento a lo largo del tiempo por varios años. Algunas mezclas a los pocos meses no resultaron buenas, hubo que sacarlas, pero otras dieron mejores resultados.
La ruta provincial RPNº18 es una ruta de alto tránsito de camiones que van al puerto, es un camino cargado, con solicitaciones importantes, lo cual resultó una ventaja para conocer los comportamientos de las mezclas frente a estas cargas intensas. “Para continuar con la investigación cuando se realizaron tareas de fresado de las capas de rodadura en la ruta, se hizo un reciclado de ese material, se trajo al laboratorio y con ese pavimento asfáltico reciclado (denominado RAP) se reutilizó para hacer nuevas mezclas, es decir, se recicló la mezcla asfáltica que tenía a su vez plástico reciclado” explicó Marina.
En conclusión, el equipo realizó la recuperación del asfalto, evaluó las mezclas con distintos contenidos de ese RAP y notó que tienen buenas prestaciones, con lo cual aporta conocimiento para el reciclado de mezclas asfálticas con plástico.
Estudio de diversas mezclas
Del 22 al 26 de abril en Granada, España, se llevó a cabo el XXII CILA Congreso Ibero Latinoamericano del Asfalto, al cual asistieron cuatro integrantes del Laboratorio Vial y presentaron una serie de trabajos, entre los cuales se encuentra el anteriormente descripto sobre el reciclado de mezclas asfálticas con contenido de plástico y otro, también enmarcado en el proyecto Green Roads, que trata sobre la evaluación estructural y ambiental de diferentes mezclas asfálticas.
Como explicó la investigadora, a veces la sustentabilidad del material asfáltico surge utilizando elementos reciclados y otras veces empleando otro tipo de elementos, como por ejemplo un asfalto modificado. “Esto fue evaluado, por un lado, en cuanto a sus características mecánicas propias y después, considerando que esas mezclas forman parte de una estructura de pavimento, se estudió su comportamiento dentro de un paquete estructural sometido a cargas”.
Para el estudio se aplicó una metodología desarrollada por el Dr. Oscar Giovanón, que consiste en un programa de cálculo de tipo empírico-mecanicista que permite dos formas de hacer el análisis, por un lado Vida, en donde la evaluación de la estructura de pavimento se hace en condiciones iniciales y por otro lado Deterioro que lo que hace es examinar la estructura pero considerando justamente los deterioros que sufren cada una de las capas a lo largo del tiempo debido a las cargas de tránsito y/o a las cargas que se producen por efectos climáticos.
“Se analizó, por un lado, cómo se comportan todas estas mezclas dentro de un paquete de pavimento y la vida útil que tenía cada una de las mismas. También se examinó el deterioro, para lo cual se proponía una mezcla y se evaluaba cuántas intervenciones era necesario realizar para que duren una determinada cantidad de años o tengan una vida útil de “N” años”, señaló la investigadora.
El grupo de investigación llegó a la conclusión de que, en cuanto a la sostenibilidad, las mezclas deben ser elaboradas con mejores propiedades para que perduren más a lo largo del tiempo. Si tienen mejores propiedades y se pueden disminuir los espesores constructivos, eso equivale a un menor volumen de materiales y por lo tanto menor energía para el traslado y colocación, es decir, menores emisiones.
“De todos los indicadores que pueden considerarse en el análisis de ciclo de vida (ACV), nosotros estudiamos, en particular, en este caso, el potencial de calentamiento global (PCG ó GWP: Global Warming Potential), más conocido como huella de carbono (HC), en donde se miden las emisiones generadas a lo largo de toda la vida útil de la estructura, expresadas en toneladas de dióxido de carbono equivalente, para ver cuál es su impacto en el medio ambiente” indicó la investigadora.
En el Laboratorio Vial del IMAE se llevan adelante estos y otros proyectos de investigación y recientemente se ha adquirido un nuevo equipo que se está poniendo a punto, para hacer ensayos de fatiga y deformación permanente de mezclas asfálticas. Como indicó la investigadora, el equipo es muy versátil, por lo tanto se podrá ir adaptando para hacer nuevos ensayos.
