Estudio de viabilidad del uso de polímeros reciclados para la mejora estructural de infraestructuras de transporte

Resumen

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.