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Jesús Díaz Minguela
Manual de
Reciclado de firmes
in situ con cemento
Organiza Colaboran
Webinar ANTER
Martes 19 de mayo de 2020
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1. Introducción
2. Estudios Previos
3. Definición reciclado
4. Características mecánicas de los materiales
5. Formula de trabajo
6. Dimensionamiento
7. Equipos
8. Obras
9. Control de calidad
10.Estudio de Costes
6 anejos: borrador de proyecto; análisis tensional; prefisuración;
mediciones de densidad en obra; fichas y bibliografía.
Indice
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“La mejor formaw“La mejor formaw
11 Introducción:
“La mejor forma de evitar los problemas es su prevención”
“1 onza de prevención vale tanto como 1 libra de curación”
(Benjamin Franklin)
www.ieca.es
www.anter.es
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Técnica de rehabilitación cuyo objetivo fundamental es transformar un firme degradado en una estructura homogénea y adaptada al tráfico, reutilizando la carretera deteriorada como cantera
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1962 = INSTITUTO NACIONAL DE COLONIZACION
No es una idea nueva
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millones m2
Reciclado > 32 mil.m2 ≈ 4.400 km > 29 años
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
2,40
2,60
2,80
1991
-92
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
0,0940,106
0,387
0,100
0,979
1,218
1,548
1,378
1,145
1,496
1,281
1,508
2,642 2,533
2,118
2,4352,583
0,9590,910
0,8600,890
año
ESTADISTICA en ESPAÑA 2020
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VENTAJAS TÉCNICAS• Homogeneidad• Responsabilidad estructural• Fatiga• ↓Tensiones• cualquier Ancho• ↓ Sensible Agua• ↓Daños => DURABILIDAD
VENTAJAS MEDIOAMBIENTALES
• NO Canteras• NO Vertederos• NO Transporte:
• ↓ Emisiones y vertidos• No impactos colaterales
• CEMENTOS con adiciones• técnica en frio
VENTAJAS ECONÓMICAS• ↓ costes por uso ÁRIDOS exist.
• no hay TRANSPORTE• alto rendimiento
• no central• Mayor DURABILIDAD
• EXCELENTE COSTE/BENEFICIO
TECNICA MUY LIGADA AL
CONCEPTO DE SOSTENIBILIDAD
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TIPOS RECICLADOS
POR EL LUGARIN SITU
EN CENTRAL
POR LA TEMERATURAEN FRIO
EN CALIENTE
POR LA CARACTERÍSTICA DEL MATERIAL
UNA CAPA
DOS O MAS
POR EL LIGANTE
CEMENTO
CAL Y CEMENTO o HRB
EMULSIÓN
ESPUMA DE BETÚN
CEMENTO + EMULSIÓN
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Estudios Previos
✓ Viabilidad del reciclado:
✓ Reconocimiento de la carretera
✓ Caracterización de los materiales
✓ Drenaje y clima
✓ Tráfico
✓ Ensanche y arcenes
22
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Estudios Previosacopio
Ɇ
Cuanto más se estudie antes, menos operaciones habrá después
1. A veces los estudios NO son representativos
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Definición del reciclado✓ Espesor del firme a tratar
✓ ¿necesita corrector o árido?
✓ Elección tipo de reciclado
✓ Dotación del conglomerante
✓ Dotación de agua
✓ Elección equipos
33
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Características44
Características Tipo A Tipo B
Rc min 7 días 2,5 MPa 3,5 MPa
E de cálculo 90 días 5.000 MPa 10.000 MPa
Contenido mínimo cemento 3% 3,5%
Tipos de reciclados in situ con cemento
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Formula de trabajo✓ Se define la FORMULA DE TRABAJO con:
(granulometría, tipo de cemento >3%, etc.)
✓ Se realiza un Proctor modificado → Hopt Dmax
Dmax
✓ Se fabrican y rompen series 3 probetas
55
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Norma UNE-EN 13286-45 (a la temperatura máxima de obra=PG-3)
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¿abrir al tráfico? UNE 13286-47 (norma como CBR): se pide IPI ≥ 50
SE DEFINE LA FORMULA DE TRABAJO
✓ Granulometría
✓ Humedad
✓ Densidad
✓ Tipo y % cemento
✓ Plazo trabajabilidad
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Dimensionamiento66
✓ Norma 6.1-IC (orden FOM/3460/2003 de Secciones de firme)
✓ Norma 6.3-IC (orden FOM/3459/2003 de Rehabilitaciones de firme)
✓ Art. 21 del Pliego General PG-4 (O.C. 40/2017).
TABLA 1 CRITERIOS DE APLICACIÓN DE LAS TÉCNICAS DE RECICLADO: Reciclado con cemento T≤T1TABLA 2 COEFICIENTE DE EQUIVALENCIA ESTRUCTURAL:
TIPO DE MATERIAL LEY DE FATIGA ESPESOR (cm)
RECICLADO con cemento del firme
Material semejante al suelocemento 20-30 cm 3)
1996/ 2004
201120172009
1999/ 2007
2017
(3) Este valor máximo podrá aumentarse hasta 35 cm, siempre y cuando el Pliego de Prescripciones Técnicas Particularesespecifique sistemas constructivos que garanticen una compacidad uniforme en todo el espesor de la capa.
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Normativa Reciclado
MANUAL DE FIRMES RECICLADOS IN SITU CON CEMENTO
IECAINSTITUTO ESPAÑOL DEL CEMENTO Y SUS APLICACIONES 20182017
PG-4
2004
1996
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Tesis doctoral del autor
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
R. T
racc
ión
ind
irec
ta (
Mp
a)
R. C
om
pre
sió
n (M
Pa)
Edad (días)
EVOLUCIÓN DE LA RESISTENCIA A COMPRESION Y TRACCIÓN INDIRECTA CON LA EDAD
Compresión Tracción indirecta
Rc,90d = 1,5 Rc,7d
Rti,90d = 0,15 Rc,7d
Rti,90d = 0,10 Rc,90d
EVOLUCIÓN Rf/Rc CON LA EDAD
0,1470,1960,162
0,194
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Edad de las probetas (días)
Rc/R
f Rf,LP = 𝟏0,44 + 5,08𝐑c,𝟕𝒅R2 = 0,72
No se puede establecer una
relación estadísticamente
significativa entre R - D
Rf,90d = 2 Rf,7d
Rf,LP = 0,2 Rc,7d+0,17
Relación R. entre corto y largo plazo:
Relación entre resistencias:
Relación entre resistencias a corto y largo plazo:
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Tesis JDM reciclado
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1E-06 1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000
σ/Rf
millones de aplicaciones de carga
035,0
610
64,0.
−
=N
R f
N log 0,058 1 R
σ
f
−=
GC
SC
https://www.dropbox.com/s/cqj4ndiwvqsagph/Estudio%20comportamiento%20firmes%20reciclados%20con%20cemento.pdf?dl=0
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Categoría
tráfico pesado
T00 T0 T1 T21 T22 T31 T32 T41 T42
IMD≥ 4.000 2.000 800 400 200 100 50 25 0
Explanada de
calidad
contrastada
(CBR >12 MPa)
20
18
16
12
12
10
10
8
5
35 35 35 35 30 30 25 25 25
Explanada de
baja calidad
(CBR >5 MPa)
20
15
12
10
10
8
5
35
35
35
35
30
30
30
Mezcla bituminosa Reciclado in situ con
cemento
Dimensionamiento Reciclado tipo A = Rc a 7 días de 2,5 MPa
Reciclado tipo B:Rc7 días ≥3,5MPa Catálogo que cubra todos los tráficos (Incluido ≥ 800 vp/carril/día)
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Solución muy empleada para resolver ciertos problemas en todas las vías
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Tipo de Cemento
II, III, IV, V, ESP VI, HRB
32,5
• El conglomerante elegido debeser adecuado, pero es muyimportante no olvidar dotacióny densidad de compactación.
• Es posible utilizar la gran mayoría de los comercializadosen España.
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Equipos77
OPERACIONES OBJETIVOS EQUIPOS USUALES
Disgregación Disgregar el firme Motoniv. O Bulldozer con RipperRecicladora
Eliminar gruesos Suprimir tamaños > 80mm Machacadora o equipos agrícolas
Nivelación Reparto materiales Motoniveladora
Aporte áridos Mejora granulometría/ Peraltes o aumento espesor
Distribuidor / Extendedora de mezcla/ Motoniveladora
Humectación Obtención humedad óptima PM Barra regadora / Camión cisterna en recicladora/ Distribuidor lechada
Distribución conglomerante
Aporte conglomerante en % requerido
Manual (solo obras pequeñas)Distribuidor congl.(polvo/lechada)
Mezclado Mezcla homogénea de todo Estabilizadora /Recicladora
Refino Cota definitiva y rasanteo.Mejora regularidad superf.
Motoniveladora
Juntas transversales
Control de la fisuración Equipos manuales Equipos mecanizados
Compactación Obtener la densidad requerida Rodillo vibratorio delantero Rodillo mixto Rodillo neumáticos
Riego curado CuradoProtección
Extendedora emulsión Extendedora de gravillaA veces rodillo neumaticos
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1. Preparación del pavimento
2. Extensión del conglomerante
3. Escarificado y mezclado
4. Realización juntas en su caso
5. Refino
6. Compactación
7. Curado y protección
8. Apertura al tráfico
Realización de las obras 88
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TRÁFICO ZONA
CLIMÁTICA R7d < 4 MPa R7d ≥ 4 MPa
IMDp ≥ 200 CONTINENTAL OBLIGATORIO (1)
OBLIGATORIO LITORAL RECOMEND (1)
IMDp < 200 CONTINENTAL
NO NECESARIO LITORAL RECOMEND (2)
➢ Tráfico
➢ Zona climática
➢ MB superior: Espesor y características
➢ Resistencia mat. tratado
¿PREFISURAR?:
(2006)
(1) NO NECESARIO con MB ≥ 18 cm(2) CADA 3 m + LONGITUDINAL (NO IMITE SUP. RESISTENCIA SI PREFISURA)
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1. Prefisuración en estado fresco
a) Con incorporación de emulsión asfáltica
b) Con inserción de film de plástico: Olivia
c) Con inserción de perfil plástico rígido; Juntas Activas
d) Otros: serrado en fresco
2. Fisuración en estado endurecido
a)Serrado de juntas
b)Fisuración por aplicación de cargas pesadas
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Aspectos a cuidar en un reciclado:
- Drenaje
- Suministro de cemento
- Dosificación
- Suministro de agua
- Anchura
- Longitud de las bandas
- Regularidad
- Curado
- Rendimientos
- Tráfico
- Limpieza
- Tramo de prueba
- Controles
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1. Controles durante las obras
- Materiales
- Granulometría
- Homogeneidad
- Compactación
- Profundidad
- Aspecto superficial
2. Controles sobre capa terminada
- Espesor
- Resistencias
- Nivelación
- Anchura
- Regularidad superficial
- Deflexiones
- Control de grietas reflejadas
Control de calidad99
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ejemplo de heterogeneidad: Carretera reciclada
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Estudio de Costes1010
COSTES FUNCION DE:VOLUMEN (Superficie, Espesor, Forma)TIPO DE SUELO (Naturaleza, Dureza, T.max.)% DE CEMENTO (97,74 €/t)
Superficie (m2)
Esp. (cm)
Equipos (€/m2)
CementoEquipos
auxiliaresRiego curado Coste €/m2
3% 5%
100.00025
30
1,38-1,58
1,55-1,951,61
1,93
2,69
3,210,34 0,28
3,61-4,89
4,10-5,78
50.0001,40-1,60
1,60-2,00
3,63-4,91
4,15-5,83
EQUIPOS: rend. med 6.000 m2/día (0,06 €/m2/cm)CEMENTO algo más Total 0,14 - 0,19 €/m2/cm
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En los costes se consideran obras de pequeño volumen:
- Días reciclado X 7.000 + 9000 € (transporte) o contrastar
Comparativa coste secciones REFUERZO y RECICLADAS (Díptico ANTER+IECA)
Sin tener en cuenta la reducción de vehículos de transporte
CATEGORÍA TRÁFICO
SECCION REFORZADA
COSTE €/M2
SECCION RECICLADA
COSTE €/M2
AHORRO N VECES SOPORTA MÁS
T22 (200 a 400) 18 cm 23,94 12 + 30 cm 20,96 14,22 % 57
T31 (100 a 200) 15 cm 19,95 10 + 30 cm 18,30 9,02 % 99
T42 (0 a 25) 8 cm 10,65 5 + 25 cm 10,64 0,09 % 760
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Anejos1010
ANEJO 1: Propuesta de proyectoANEJO 2: Análisis tensional de firmes reciclados in situ con cemento.
- Cálculo directo - Cálculo inverso
ANEJO 3: Realización de juntas en frescoANEJO 4: Procedimiento para determinar D en obraANEJO 5: Fichas
17 en el libro42 en archivo.pdf
ANEJO 6: Bibliografía
www.ieca.es
www.anter.es
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Anejos 5. FichasOBRA Nº | Titulo (Lugar)
Admon + Contratista+ fecha
Dimensines
Datos: Tráfico, firme existente, nuevo,
Problemas observados
% y tipo cementoCorrectorEnsayos previos:Resistencias en obraDmáx-Hopt “ “ EquoiposRendimiento: Datos auscultación:Comportamiento
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RE - RECICLAR
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• 29 años
• > 31,5 mill. M2
• ≈ 4.320 km carreteras
LA EXPERIENCIA ESPAÑOLA
TECNICA CONTRASTADA CON MUY BUENOS RESULTADOS
IECA
VIDEO
Jesús Díaz Minguela
Director IECA TecnologíaIECAGRACIAS POR
VUESTRA ATENCION
Conclusiones99