Para extraer los agregados, el equipo usa dos métodos: uno aplasta el material con un martillo para exponer la superficie; El otro usa un disolvente químico para disolver el asfalto sin trituración mecánica. Crédito: Equipo de investigación de la Universidad de Tennessee
Más del 90% de las carreteras pavimentadas en los Estados Unidos están hechas de asfalto, que está construido con materiales no renovables como el petróleo. Una forma de hacer que el pavimento sea más sostenible es reciclar el pavimento antiguo. Cuando las carreteras se rompen y necesitan repavimentar, las agencias de transporte pueden reciclar su antiguo pavimento en un material reutilizable llamado pavimento de asfalto recuperado o rap. Este método reduce las emisiones de carbono y conserva los recursos naturales.
Casi el 95% de los nuevos proyectos de pavimento de asfalto en los Estados Unidos incorporan RAP.
Sin embargo, los investigadores no saben tanto sobre la seguridad a largo plazo y la durabilidad del RAP como sobre el nuevo pavimento.
Entonces, ¿pueden los ingenieros hacer que las carreteras sean más sostenibles sin comprometer la seguridad? Como investigadores de ingeniería civil en la Universidad de Tennessee, Knoxville, estamos trabajando con el departamento de transporte de nuestro estado para ayudar a responder esta pregunta.
Rap y fricción
El pavimento de asfalto está compuesto de aglutinante de asfalto y agregados. La carpeta de asfalto es típicamente un material a base de petróleo pegajoso y negro que actúa como pegamento, manteniendo el pavimento unido.
Los agregados son materiales sólidos, como piedra triturada, grava o arena. Los fabricantes de pavimentos cubren estos agregados con asfalto para unirlos y crear una superficie de carretera duradera. Pero ambos materiales no son renovables.
Una forma de reducir la demanda de nuevos agregados es reciclar el antiguo pavimento. Los contratistas usan una fresadora para moler la superficie de pavimento existente. Luego se reutiliza el material fresado: los viejos agregados y la carpeta de asfalto de la carretera se convierten en parte de la nueva mezcla. Estos materiales antiguos a menudo se mezclan con una nueva carpeta y agregados adicionales para asegurarse de que puedan funcionar bien.
¿Por qué estudiar las propiedades del rap?
Un desafío con el uso de RAP es que sus propiedades varían significativamente. El RAP generalmente se ve negro, ya que están completamente recubiertos de asfalto. Los investigadores tienen dificultades para inspeccionarlos visualmente para identificar los tipos, formas o texturas agregados. Pero desarrollamos procedimientos de prueba para medir estas propiedades.
El equipo de investigación de la Universidad de Tennessee utiliza un probador de fricción dinámica para medir la resistencia al patrón del pavimento. Crédito: Equipo de investigación de la Universidad de Tennessee
La capacidad de la carretera para agarrar los neumáticos, conocidos como resistencia al patrón, evita que los vehículos se deslicen o se hidroplan durante las condiciones húmedas. La resistencia al patio se cuantifica típicamente midiendo un coeficiente de fricción entre el neumático y la superficie del pavimento.
La fricción del pavimento es la fuerza que resiste el movimiento entre el neumático de un vehículo y la superficie del pavimento. Más fricción significa que un vehículo tiene menos probabilidades de patinar.
Comprender las propiedades relacionadas con la resistencia del patín del RAP es importante porque estos atributos afectan la seguridad del pavimento, especialmente cuando está húmedo.
Casi el 75% de los accidentes relacionados con el clima ocurren en el pavimento húmedo. A bajas velocidades, la mayor parte de la resistencia del patín entre un neumático y el pavimento proviene de la textura de los agregados.
La mayoría de las investigaciones de fricción han probado nuevos agregados. RAP necesita mantener buenas propiedades de fricción para ser tan seguras como el original, pero hasta ahora, los investigadores no han investigado completamente si lo hace.
Cómo estudiamos las propiedades del rap
Nuestro equipo de investigación desarrolló un proceso de dos pasos para comprender mejor el rendimiento de seguridad del RAP. Primero, extraemos los agregados del rap. Luego, medimos las propiedades de fricción de esos agregados, ya que juegan un papel clave en la resistencia al patrón del pavimento.
Para eliminar el recubrimiento de asfalto negro y exponer la superficie real de los agregados, utilizamos dos métodos simples. El primero es un método mecánico, donde aplastamos el RAP usando un martillo para exponer la superficie dentro. El segundo es un procedimiento químico, donde usamos un solvente para disolver el asfalto y dejar los agregados para más pruebas.
Una vez que hemos limpiado los agregados, analizamos su composición química y vemos cómo se relaciona con la fricción. Un factor que buscamos es la dureza de los minerales en el agregado. Los minerales más duros, como la sílice, proporcionan una mejor fricción, ya que mantienen su textura mejor con el tiempo en lugar de desgastarse bajo el tráfico.
También utilizamos un sistema de medición de imagen agregado, que toma imágenes de alta resolución y analiza la forma, la angularidad, la nitidez de las partículas agregadas, y la textura superficial de los agregados. Estas propiedades se relacionan directamente con la resistencia al patrón.
Comprender las propiedades de fricción del RAP, y, específicamente, cómo el contenido de sílice afecta la resistencia al patrón, ayuda a los ingenieros a determinar si una mezcla de RAP es segura para las curvas o intersecciones de una carretera. Estas ideas pueden guiar cuánto pueden usar los departamentos de transporte de rap y dónde, sin comprometer la seguridad. Esperamos que nuestra investigación conduzca a soluciones que reduzcan las emisiones de carbono, conserven los recursos naturales y mantengan las carreteras seguras con el tiempo.
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Cita: el pavimento de asfalto de reciclaje puede ayudar al medio ambiente: los científicos están poniendo la seguridad del pavimento reciclado a la prueba (2025, 8 de mayo) recuperado el 8 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-recycling-asphalt-pavement-envirments.htm
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