Tecnología limpia para obras viales
VIDRIO RECICLADO EN ASFALTO
(GLASSPHALT)
(Autor: Ricardo Bisso Fernández – Ing.CIP. Petroquímico)
La definición de contaminación ambiental comprendida en términos modernos incluye una visión moderna e innovadora del mejor uso de los recursos naturales del planeta tierra bajo la definición de “Desarrollo Sostenible” (llegar al desarrollo socio-económico sin comprometer la futura existencia de nuestros descendientes). Esto lleva consigo un reto para el ser humano ya que la explosión demográfica genera mayores desechos orgánicos e inorgánicos que muchos no son biodegradables, como se muestra en la siguiente figura:
Por esta razón, cada vez más naciones están dirigiendo su atención a la posibilidad de utilizar materiales reciclados en el sector construcción, llegando esta tendencia a la ingeniería de pavimentación de carreteras, donde el uso de material secundario o reciclado en lugar de los “agregados primarios o virgen” está ayudando a aliviar la carga ambiental sobre la rápida disminución de capacidad de los rellenos sanitarios y mejor conservación de las canteras de materiales pétreos. Además, el interés económico ha sido creado debido a la una visión más holística de los costes de transporte.
Las autoridades también están reconociendo su responsabilidad de no sólo disponer de materiales valiosos, considerado tradicionalmente como residuos, en un mundo donde los recursos naturales se están agotando.
USO DEL VIDRIO RECICLADO EN CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS:
Cuando el vidrio está bien machacado, este material presenta un coeficiente de permeabilidad similar a la arena gruesa. Además, la oblicuidad alta de este material, en comparación a redondeadas arena, puede mejorar la estabilidad de las mezclas bituminosas. En general, el vidrio es conocido por sus propiedades de retención de calor, que puede ayudar a disminuir la profundidad de penetración de las heladas.
Se reconoce que hay muchos otros usos para el vidrio triturado como un recurso en todo el mundo, incluyendo:
1. Agregado en base y sub base de carreteras y/o agregado en el pavimento asfáltico-Glassphalt.
2. Agregado en el concreto decorativo para fachadas arquitectónicas.
3. Alternativa para triturar, filtración de material. Alternativa a la arena en los campos de golf.
4. Alternativa a material de relleno, y Agregado en el hormigón y cemento.
El pavimento asfáltico que contiene vidrio molido como un agregado se llama "glassphalt", y ha sido ampliamente tratado como un medio para deshacerse de excedentes de residuos de vidrio desde la década de 1960. La tecnología del Glassphalt es básicamente el mismo asfalto caliente convencional de concreto, salvo que el 5% a 40% del agregado de arena será sustituido por vidrio molido.
El costo-beneficio de la sustitución de vidrio es altamente dependiente de la ubicación, la calidad y el costo de los agregados locales, y los créditos disponibles para cualquier uso de materiales reciclados en aplicaciones beneficiosas de reutilización.
Glassphalt se desarrolló originalmente como una alternativa al uso de residuos de “vidrio de color” que no es apto para el reciclado para envases nuevos, y es allí donde se genera, por la mayoría de los programas de reciclaje, debido a que no hay mercados alternativos locales para el vidrio de color mixto y la única otra opción es la eliminación vía relleno sanitario,por lo que el uso de “vidrio procesado” como sustituto de áridos naturales en la mezcla asfáltica se convierte en una real opción a considerar.
Un gran número de proyectos de demostración glassphalt se han realizado en muchas ciudades de USA. La debilidad de estos proyectos se debe en gran medida a la operación logística de recolección y suministro del vidrio, y en menor medida dar proceso a una especificación para mezcla del vidrio con áridos naturales, añadir los modificadores de lotes necesarios para cumplir con las especificaciones, y hacer frente a los cambios operacionales necesarios para glassphalt.
La mejor posibilidad para la producción sostenida de glassphalt es en los gobiernos locales con plantas de asfalto municipales, porque la comunidad puede hacer una correlación directa entre los costes adicionales incurridos en la instalación del glassphalt y el ahorro de desviar las tasas de residuos sólidos a los rellenos sanitarios y su impacto ambiental.
APLICACIÓN Y USOS:
La mejor posibilidad del uso sostenido de glassphalt por fabricantes de asfalto del sector privado y contratistas, es a través de la creación de incentivos financieros a utilizar el vidrio.
Una vez colocado, glassphalt presenta las siguientes características:
1. No presenta ningún peligro para los seres humanos.
2. No daña las ruedas del vehículo.
3. Baja niveles de ruido de las llantas.
4. Debido a su contenido de vidrio, mantendrá el calor más que el asfalto convencional lo que resulta útil en obras viales que se lleven a cabo en un clima frío, o cuando son necesarios largos períodos de transporte después de la mezcla.
5. Además, las superficies glassphalt tienden a secar más rápido que los pavimentos tradicionales después de la lluvia, porque las partículas de vidrio no absorben agua.
6. La superficie es más reflexivo que el asfalto convencional, y puede mejorar la visibilidad en las carreteras durante la noche.
La mayoría de las instalaciones de glassphalt han sido diseñados para cumplir con las normas del Instituto del asfalto para tráfico medio que especifique un límite de velocidad máxima de 40 mph. Estas normas incluyen los requisitos para: La estabilidad y flujo, vacíos en agregado mineral y porcentaje de vacíos de aire en la mezcla, y unidad de peso.
La tecnología glassphalt puede tener mejor resistencia al deslizamiento que con un contenido inferior al 10% en peso de vidrio, con partículas menores de ¼ pulgadas de tamaño, no muestra ninguna diferencia apreciable de asfalto convencional con 100% de áridos naturales. Si el tamaño de las partículas de vidrio agregado se usa como parte de la base, o menos, entonces la resistencia al deslizamiento del material no es una preocupación.
EXPERIENCIAS
El uso de vidrio pulverizado como aditivo en la construcción de carreteras deben cumplir una serie de criterios establecidos para garantizar la integridad estructural y la seguridad. La especificación más completa de cascajo de vidrio como un agregado de base de carretera, se publicó en 2001 (M-318-01) por la Autoridad Federal de Carreteras (FHWA) – AASHTO 2008.
Vidrio machacado en el asfalto fue utilizado por primera vez en la "ciudad esmeralda" de Nueva York pavimentación en 1990. En el momento de pavimentación contenía hasta un 40% de vidrio. En la actualidad, el vidrio triturado se permite un máximo del 5% del peso total agregado por el Estado de Nueva York Departamento de Transporte (NYSDOT).
Un importante factor limitante para la adopción amplia de vidrio para uso en pavimento asfáltico o sub-base estabilizada, es la preocupación que rodea a la adherencia entre el vidrio y el betún.
USO DE VIDRIO EN LA BASE Y SUB BASE DE CARRETERAS:
La Asociación Americana de Carreteras Estatales y Oficiales del Transporte (AASHTO) han desarrollado las siguientes especificaciones para el uso de vidrio molido en las capas de pavimento superior:
1. Cascos de vidrio deben ser triturados y seleccionados para que el 100% del material de vidrio pase por el tamiz de 9,5 mm.
2. El proveedor debe permitir utilizar hasta un 20% en masa de casco de vidrio en mezclas de agregados del suelo.
3. Si el ingeniero quiere utilizar una combinación de materiales que excede el límite porcentual de vidrio indicado anteriormente, debe hacer referencia a los métodos de evaluación que se describe en la especificación AASHTO, Desperdicio de vidrio en Uso de Suelos - Agregado de capa de firme, DESIGNACIÓN AASHTO: M 318 – 01.
4. Tránsito de Nueva Zelanda permiten hasta un 5% de casco de vidrio en las capas de pavimento.
STRIPPING (Decapado):
Todos los tipos de pavimentos se deterioran en condiciones adversas, en particular con la exposición al agua. El debilitamiento de la unión asfalto / agregado hará que el asfalto se "extraiga" (stripping), aumentando la posibilidad de una falla prematura.
Por lo tanto, un agente anti-extracción, tales como el hidróxido de calcio o cal hidratada debe ser utilizado como un aditivo en la glassphalt, sobre todo en la superficie del agregado grueso, para evitar que las superficies losas de vidrio sufran stripping por ser de mucha mayor disponibilidad que las superficies más ásperas de áridos naturales.
En general, los agregados se pueden clasificar como hidrofóbicos o hidrofílicos de los cuales la forma de ácido se atribuye al silicato (SiO2), mientras que el alcalino es debido al carbonato de calcio (CaCO3). El vidrio es clasificado como hidrofóbico y resulta de baja capacidad de absorción de asfalto, provocando problemas de adhesión, o "stripping".
NYSDOT puede ser como un líder en el uso de vidrio molido en el asfalto, después de haber establecido más de 220.000 toneladas de glassphalt. La investigación ha encontrado que las proporciones de hasta 10 - 15% pueden ser utilizado con éxito en áreas de poco tráfico, si la mezcla de asfalto se combina con una lima de aditivos para mejorar la estabilidad.
Las partículas de vidrio con una superficie de áreas más grandes causan agotamiento de la película de asfalto, debido a la propensión del betún, al entrar en contacto con grandes áreas de superficie lisa de vidrio, que se erosionan con el agua.
Este problema se resuelve por aplastamiento de vidrio menor a 4,75 mm, ya que presentan características similares a la arena.
Valor de piedra pulida (PSV)
Los tamaños grandes de partículas puede conducir a daños de los neumáticos y reduce la resistencia al deslizamiento. La investigación ha encontrado que limitar el tamaño y la proporción del casco de vidrio como un agregado fino en el asfalto para el uso como capa de rodadura, no aumenta en el PSV y puede traducirse en una disminución del PSV, la mejora de resistencia al deslizamiento.
Consideraciones de seguridad:
Existe la percepción y la preocupación de que la materia prima de vidrio triturado plantea riesgos para la seguridad en forma de daño respiratorio de la inhalación de polvo. Su y Chen (2002) encontraron que cuando se aplastan a 4,75 mm o menos, no existe ningún aumento significativo del riesgo de seguridad personal o el desgaste de neumáticos.
Costo de triturado de vidrio frente a los productos Virgen:
A un costo de aproximadamente $US 4.00/ton para el vidrio, en comparación con aproximadamente $US 20/ton para la arena, el vidrio ha proporcionado un soporte más ligero y más fácil para el contratista de manejar y una porosidad superior a la arena común.
En Montana vidrio molido para la fabricación de vidrio tiene un valor que oscila entre 3 US$ a 60 US$ por tonelada. Arena y grava tiene un valor de entre 3 US$ y US$ 19 por tonelada.
Se argumenta que, incluso 3US$, casco de vidrio tiene un valor significativo en grandes cantidades, y es de suponer que el costo de los desperdicios de cascajos de vidrio o de cristal disponibles para su uso en las carreteras sería equivalente, si no menos. La propuesta sería que los recicladores ayuden a cubrir los gastos de funcionamiento de un pulverizador de vidrio mediante la venta del vidrio triturado que produzcan..
Bibliografía:
· Clean Washintong Center – Glass Best Practices – Commodity Specific Info (http://cwc.org/glass.htm).
· Administración Federal de Carreteras (2002) Utilización de materiales reciclados en la construcción de la carretera de Illinois: http: // www.fhwa.dot.gov / pavement / recycling / recymat.cfm
