Cómo los aditivos mejoran el rendimiento de los pavimentos

Se espera que el mercado mundial de aditivos para el asfalto crezca en los próximos 10 años hasta los 6.300 millones de dólares, desde los 3.600 millones de dólares de 2019. Un estudio reciente atribuye el crecimiento previsto a la reciclabilidad del pavimento de asfalto, al continuo desarrollo del asfalto de mezcla templada (WMA) en la industria, al creciente uso de los productos en aplicaciones más allá del pavimento y al floreciente mercado de infraestructuras en la región de Asia y el Pacífico.

El informe "Mercado de aditivos para el asfalto por tipo, aplicación y tecnología - Previsión mundial hasta 2029", elaborado por la empresa de investigación MarketsandMarkets y disponible en diversos vendedores de informes técnicos, prevé que la tasa de crecimiento anual compuesta (TCCA) será del 5,7% durante todo el período.

Esa tendencia mundial también representa posibles nuevas oportunidades de negocio en los Estados Unidos, donde el 94% de sus más de 2 millones de millas de carreteras están pavimentadas con asfalto y los avanzados aditivos del asfalto de hoy en día funcionan para mejorar la salud de las carreteras de forma muy parecida a como los suplementos dietéticos refuerzan la salud y el bienestar personal.

Pero, a diferencia de los suplementos dietéticos, los numerosos beneficios de rendimiento disponibles en la actualidad siguen siendo en gran medida desconocidos o pasados por alto en la comunidad de pavimentadores de asfalto, particularmente entre los reguladores del transporte estatal y los contratistas privados que se sienten cómodos con los métodos y mezclas utilizados durante muchos años, incluso décadas.

A pesar de esa tendencia de muchos en la industria a mantenerse en el statu quo, los investigadores, científicos e ingenieros han desarrollado un mundo de nuevos aditivos y mezclas que han demostrado mejorar la calidad y la durabilidad del asfalto.

Entre ellos se incluye un mejor uso del pavimento de asfalto reciclado (RAP), las tejas de asfalto reciclado (RAS), rejuvenecedores, modificadores, emulsionantes, aditivos de mezcla en caliente, soluciones de mezcla en frío y otros productos altamente eficaces y eficientes.

La inclusión de asfalto reciclado en el pavimento comenzó hace décadas, pero las primeras cuestiones de calidad llevaron inicialmente a los organismos y a los funcionarios de carreteras a empezar a poner restricciones a la cantidad de material recuperado para colocar en la mezcla. A pesar de las grandes mejoras en la durabilidad con la aplicación de aditivos de alta eficiencia en los últimos años, la media nacional del contenido de reciclado en el pavimento de asfalto ha aumentado sólo ligeramente hasta el 21,1%, según la última encuesta realizada a los productores de mezclas asfálticas por la Asociación Nacional de Pavimentos de Asfalto (NAPA) en colaboración con la Administración Federal de Carreteras (FHWA).

Los expertos dicen que esos porcentajes de RAP y RAS podrían ser mucho más altos si se comprendiera mejor la eficacia de los aditivos actuales. Con ese fin, los científicos e ingenieros están trabajando para educar a los organismos y a los contratistas de pavimentos en el sentido de que actualmente existen métodos, respaldados por iniciativas de diseño basadas en el rendimiento, para aumentar de forma adecuada y responsable el uso de material reciclado en el asfalto sin añadir riesgos.

Actualmente se dispone de rejuvenecedores que pueden aumentar el porcentaje de RAP y RAS en las mezclas, al tiempo que reducen la producción y las temperaturas de compactación requeridas. Muchos tienen altos puntos de inflamación que permiten una manipulación más segura sin modificar los procesos actuales.

"Ciertamente pensamos que la mayor parte de la industria tiene el equipo y la capacidad de hacer responsablemente algo así como un 45% a un 50% de RAP sin una inversión significativa", dice Hassan Tabatabaee, gerente técnico global-Asphalt Solutions en Cargill. "No seas demasiado específico con la receta. Deje que el contratista innove y haga la mezcla de aditivos más eficiente y de mejor rendimiento, ya sea 40% de RAP o 50% de RAP o 70% de RAP, y hágalo por medio de agencias que establezcan un objetivo de rendimiento, estableciendo el listón y dejando que los contratistas lo cumplan".

Ese es un enfoque muy eficaz que algunas de las agencias más creativas y exitosas de la nación emplean al considerar nuevos productos y proyectos. Se reduce a lo que el proyecto requiere. Las agencias proporcionarán especificaciones que definan el nivel requerido de compactación y rendimiento, y luego permitirán al contratista innovar para cumplir las especificaciones de la manera más eficiente posible.

Aprendizaje y liderazgo

"Como agencia, siempre estoy reaccionando a los cambios y tratando de escribir una especificación que me consiga lo que quiero y que, sin embargo, sea lo suficientemente abierta como para que el contratista pueda hacer cambios por sí mismo y diseñarlo", dice Wayne Dosh, técnico superior de ingeniería del Condado de Crow Wing, Minnesota. "No quiero ser el tipo que les diga que tienen que usar tanta roca. Ellos conocen los materiales y lo que tienen disponible."

El condado ha estado abierto durante muchos años al uso de productos y aditivos asfálticos nuevos y mejorados que funcionan excepcionalmente bien en la investigación y las pruebas de superficie. Fue uno de los primeros en adoptar el asfalto de mezcla templada en 2008, después de conocer las reducciones de temperatura que lo acompañan y otros beneficios en una conferencia de la industria.

Lyndon Robjent, entonces ingeniero del condado, estaba tan intrigado por el concepto y los posibles beneficios a largo plazo que buscó ofertas para pavimentar una carretera de grava usando tanto mezcla caliente como asfalto de mezcla en caliente (HMA). Cuando las ofertas para la mezcla caliente llegaron más altas, se dirigió a los comisionados de Crow Wing y, respaldado por la investigación de Dosh, les vendió el uso de HMA.

"(Robjent) dijo que este es un nuevo producto y quiero probarlo", según Dosh. "Si no pagamos un poco más por él ahora, nunca aprenderemos sobre él y nunca nos moveremos en esta dirección. Los comisionados estuvieron de acuerdo con él y siguieron adelante con el pago de un precio un poco más alto por la mezcla caliente. Fue una experiencia de aprendizaje para nosotros".

La medida también resultó ser un importante ahorro para el condado, especialmente cuando los precios del HMA modificado con polímeros se dispararon tras el incendio de una refinería en Superior, WI, en abril de 2018. Desde entonces, otros condados de Minnesota se han puesto en contacto para aprender más del liderazgo, los resultados y el éxito de Crow Wing con la tecnología de la WMA.

Las pruebas de laboratorio y las pruebas de campo impulsan la innovación
Mientras que hoy en día mucha atención se centra en el ahorro de costes, las ventajas medioambientales y los avances en el rendimiento sostenidos por el uso de material recuperado en la mezcla de asfalto, junto con un creciente interés en la AMM, la investigación continúa elevando la calidad de otros aditivos clave que mejoran la durabilidad y la resistencia del asfalto.

Hay un proceso claro que implica pruebas de laboratorio y pruebas de campo, seguidas de la aprobación del producto. Este proceso ha sido utilizado para evaluar e implementar consistentemente muchas tecnologías nuevas e innovadoras. Ahora se dispone de modificadores de asfalto mejorados fabricados a partir de corrientes de base biológica no convencionales que pueden ayudar a producir un betún de grado de pavimentación con una resistencia al agrietamiento significativamente mejorada, un rendimiento de los ligantes de asfalto y grados de penetración.

Pero, las ruedas del progreso giran lentamente. En los últimos años, los esfuerzos de investigación han producido importantes mejoras en la eficacia de los aditivos pero, con excepciones, la adopción de nuevas especificaciones y las aplicaciones reales en las carreteras siguen siendo algo lentas en lo que se ha descrito durante generaciones como una industria conservadora y resistente al cambio.

"Por ejemplo, la modificación de polímeros del asfalto ha existido en los Estados Unidos durante unos 30 años", según Tabatabaee de Cargill. "Los promotores de la adhesión se han hecho más comunes en los últimos 20 años, pero aunque los aditivos del asfalto de mezcla templada se han hecho más conocidos en la última década, todavía se consideran un material nuevo, y los agentes de reciclado que se han convertido en la discusión de la industria en los últimos cinco años sólo están siendo utilizados por una pequeña fracción de la industria".

Gran parte de esa resistencia suele deberse a especificaciones anticuadas, a procesos de aprobación lentos y a que los contratistas prefieren mantener sus métodos de larga data en lugar de correr los riesgos comerciales que pueden surgir de los nuevos métodos de ensayo.

Es ahí donde es fundamental que los fabricantes, usuarios e investigadores sigan centrándose en el liderazgo de pensamiento para no sólo transmitir el mensaje sobre las ventajas de los aditivos, las mezclas y las tecnologías actuales, sino también para fomentar una verdadera comprensión por parte de los contratistas y las autoridades viales sobre cómo medir el impacto positivo de los nuevos aditivos.

Con ese fin, los fabricantes de aditivos trabajan hoy en día en estrecha colaboración con los clientes y contratistas individuales para recorrer el proceso, impulsados por los datos de los resultados de las pruebas, de modo que vean la mejor manera de utilizar los aditivos específicos para lograr los resultados deseados sin necesidad de complicados ajustes en los procedimientos, el equipo o la capacitación.

"Los contratistas están siempre ocupados", dice Tabatabaee. "Siempre es una carrera contra el tiempo, los horarios y las limitaciones estacionales. Ajustar los aditivos y la mezcla suena como algo que puede requerir que pasen tiempo aprendiendo algo nuevo y complicando sus vidas. En realidad es algo que hará lo contrario para ellos y no requiere nuevos procesos o complejidad significativa".

Dicho esto, la necesidad crítica de mejorar y desarrollar la infraestructura en los Estados Unidos parece ser un área poco común de acuerdo político, algo que augura un gran auge de carreteras, puentes y otros proyectos en la década venidera, así como un impulso general para todo lo relacionado con el asfalto.

De ser así, esa proyección mundial de crecimiento de los aditivos del asfalto hasta 6.300 millones de dólares para 2029 puede ser sólo un punto de partida, es decir, si los actores de la industria nacional aceptan el cambio y, como sus colegas del mercado del concreto, trabajan en serio para aplicar rápidamente las mejores técnicas, tecnologías y nuevos productos en opciones avanzadas de pavimento.