Estudio de viabilidad del uso de polímeros reciclados para la mejora estructural de infraestructuras de transporte
Metadatos
Afficher la notice complèteAuteur
Tauste Martínez, RaúlEditorial
Universidad de Granada
Departamento
Universidad de Granada.; Universidad de Granada. Programa de Doctorado en Ingeniería CivilMateria
Polímeros Reciclado Transporte Infraestructuras del transporte
Date
2020Fecha lectura
2020-07-15Referencia bibliográfica
Tauste Martínez, Raúl. Estudio de viabilidad del uso de polímeros reciclados para la mejora estructural de infraestructuras de transporte. Granada: Universidad de Granada, 2020. [http://hdl.handle.net/10481/63930]
Patrocinador
Tesis Univ. Granada.Résumé
El incremento de las cargas y tráfico experimentado en las últimas décadas por las
infraestructuras de transporte derivado de la globalización se ha traducido en un aumento de
las exigencias estructurales de las mismas. Dentro del ámbito de aplicación de las mezclas
bituminosas en diversas infraestructuras como pavimentos de carreteras, capas de soportoe en
ferrocarriles, pavimentos portuarios, entre otros, el empleo de betunes modificados con
polímeros ha servido tradicionalmente para dar respuesta a dichas exigencias limitandp los
principales problemas que causan el deterioro prematuro de las infraestructuras. No obstante,
la multiplicación de los costes de inversión que suponen dejan este tipo de soluciones fuera del
alcance de la mayor parte de la red de infraestructuras y las tareas de mantenimiento que
concentran el grueso de la inversión actual.
Como medida para paliar este problema, el empleo de polímeros reciclados cumple una doble
función: por un lado, intentar obtener los beneficios de los polímeros a un menor coste y, por
otro, contribuir a paliar el problema medioambiental derivado del aumento del consumo de
plásticos en la actualidad y de la generación de residuos que este supone. Sin embarago, para
lograr este objetivo es necesario dotar a las mezclas que incorporen los polímeros reciclados de
unas garantías suficientes tanto desde el punto de vista técnico como económico.
Surge así la investigación recogida en la presente tesis doctoral cuyo objetivo principal consiste
en el estudio de la viabilidad de incorporar polímeros reciclados en mezclas bituminosas para su
uso en diversos tipos de infraestructuras de transporte, como alternativa económica y
sostenible para mejorar la capacidad estructural de las mismas. Aunque diversos estudios han
analizado el empleo de este tipo de material, su uso aún no está extendido, razón por la que es
necesario mejorar la confianza acerca del potencial de su empleo a distintos niveles de la mezcla
y durante toda su vida útil. De esta forma será posible extender su empleo a un mayor número
de vías y aplicaciones.
Para la consecución de estos objetivos se ha llevado a cabo una serie de etapas de trabajo que
recogen el análisis de la influencia de los polímeros reciclados en las distintas escalas en la que
se puede modificar el comportamiento estructural tanto del material como de la infraestructura,
así como aportanto un análisis económico y ambiental para la definición de su viabilidad. Para
ello, las principales etapas de estudio fueron: (i) la evaluación de la interacción entre el ligante
y los polímeros reciclados como medio de determinar el proceso óptimo de modificación; (ii) el estudio de la influencia de los polímeros reciclados en las distintas escalas de la mezcla
bituminosa con el fin de mejorar la comprensión sobre los beneficios de su empleo y seleccionar
los más adecuados; (iii) el análisis de la influencia del método de adición del polímero a las
mezclas bituminosas; (iv) un estudio del comportamiento mecánico a largo plazo de mezclas
bituminosas modificadas con polímeros reciclados aplicadas a distintos tipos de infraestructuras
de transporte; (v) y un análisis estructural, de costes comparativos y potencial consumo de
polímeros reciclados por parte de las mezclas que los incorporan.
Los resultados obtenidos a las distintas escalas de estudio han permitido determinar la
viabilidadad del empleo de polímeros reciclados de tipo polietileno de baja densdad (LDPE),
polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) con fibras y polvo de neumático al final de su vida útil
(PNFVU) para la mejora estructural de distintas infraestructuras de transporte, tanto desde el
punto de vista técnico, siendo capaces de obtener propiedades similares a las mezclas de altas
prestaciones empleadas actualmente, como desde el punto de vista económico, con menores
costes de fabricación y potenciales reducciones de espesor que invitan a extender el empleo de
estas mezclas. Junto a esto, el uso de estos materiales abre una nueva vía para incrementar la
tasa de reciclaje de los plásticos (reduciendo también el consumo de nuevas materias primas)
ayudando a paliar uno de los problemas medioambientales más importantes de la sociedad
actual. The increase in loads and traffic experienced in recent decades by transport infrastructures
derived from globalization has resulted in an increase in their structural demands. Within the
scope of bituminous mixtures, the use of polymer-modified bitumen has traditionally served to
meet these demands by preventing the main problems that cause premature deterioration of
infrastructure. However, the increased investment costs involved leave such solutions out of the
reach of most of the infrastructure network and the maintenance tasks that concentrate the
bulk of today's investment.
As a measure to alleviate this problem, the use of recycled polymers plays a dual role: on the
one hand, obtaining the benefits of polymers at a lower cost and, on the other hand, helping to
alleviate the environmental problem arising from the increase in the consumption of plastics
today and the generation of waste that this entails. Nevertheless, to achieve this objective it is
necessary to provide mixtures incorporating recycled polymers with sufficient guarantees both
from a technical and economic point of view.
This gives way to the research contained in this doctoral thesis whose main objective is the study
of the feasibility of incorporating recycled polymers into transport infrastructures as an
economical and sustainable alternative to improve their structural capacity. Although several
studies have analyzed the use of this type of material, its use is not yet widespread, which is why
it is necessary to improve confidence about the potential of its use at different levels of the
mixture and throughout its useful life. This way it will be possible to extend its employment to a
greater number of routes and applications.
To achieve these objectives, a series of work steps were carried out, including (i) the assessment
of the interaction between the binder and recycled polymers as a means of determining the
optimal modification process; (ii) the study of the influence of recycled polymers on the different
scales of the bituminous mixture in order to improve understanding of the benefits of their use
and to select the most appropriate; (iii) the study of the influence of the method of addition of
the polymer to bituminous mixtures; (iv) a study of the long-term mechanical behaviour of
bituminous mixtures modified with recycled polymers applied to different transport
infrastructures; (v) and a structural analysis, a comparison of costs and potential consumption
of recycled polymers by the mixtures incorporating them. The results obtained at the different study scales have made it possible to determine the
feasibility of the use of recycled polymers of type LDPE, LLDPE with fibres and PNFVU for the
structural improvement of different transport infrastructures. Both from technically point of
view, being able to obtain properties similar to the high performance mixtures currently used,
as from an economic point of view, with lower manufacturing costs and potential thickness
reductions that invite the use of these mixtures to be extended. Alongside this, the use of these
materials opens up a new avenue to increase the recycling rate of plastics, helping to alleviate
one of the most important environmental problems in today's society.