Cuando construyes una carretera nueva, ¿qué haces con la antigua?

La I-66 exterior al proyecto de circunvalación está ampliando aproximadamente cuarenta kilómetros del tramo existente de la I-66 convirtiéndola en una solución de viaje multimodal para la siempre creciente región del norte de Virginia, cerca de Washington, DC. En esta zona densamente poblada, la configuración de carreteras existente no satisfacía las demandas de desplazamiento del público, así que se desarrolló una solución para ampliar el tramo añadiendo dos carriles rápidos de peaje nuevos junto a los tres carriles de uso general en cada dirección, mejorar y ampliar las instalaciones para bicicletas y peatones en todo el tramo, construir estacionamientos nuevos para proporcionar nuevas opciones de tránsito y transporte compartido y hacer mejoras en los enlaces para mejorar la seguridad y reducir la congestión a lo largo del tramo.

Para construir una carretera nueva, primero hay que retirar la carretera antigua para incorporar los cambios de diseño y fusionarla con la nueva vía. Normalmente, en un proyecto como este, el material de la carretera antigua se enviaría a un vertedero para desecharlo, provocando un impacto adicional en la huella de carbono de un proyecto tan gigantesco. Así pues, el equipo del proyecto de la I-66 se hizo esta pregunta: “¿Cómo podemos encontrar una forma más ecológica de construir una carretera?” La respuesta es una técnica conocida como rublización.

¿Qué es la rublización?

El significado de la palabra inglesa “rubble” o escombro es, por definición, “residuos o fragmentos irregulares de piedra, ladrillo, hormigón, etc.”

La rublización es un método de construcción mediante el que el pavimento de hormigón existente se convierte en escombros.

Cuando se rompe el hormigón y se convierte en escombros, puedes conseguir una base de carretera nueva que simplemente puede revestirse con asfalto nuevo.

Además, cuando el material tiene que retirarse, facilita llevar la carretera antigua fuera de la obra más rápida y fácilmente y empezar a construir la nueva. La desventaja de un sistema como este es que termina creando un montón de residuos que deben eliminarse, provocando un impacto negativo en el medio ambiente.

Esto puede sonar como una solución sencilla pero la rublización no es tan simple como puede parecer. Cuando se rubliza una carretera, hay que poner un nivel de cuidado especial para garantizar que no se dañan las capas estructurales importantes que hay debajo. Para entender por qué, primero tenemos que ver la estructura básica de una carretera.

Vuelta a lo básico: ¿qué hay bajo la carretera por la que conducimos?

Hay muchas capas estructurales importantes bajo la carretera que llevan a entender la dificultad del proceso de rublización. Como la rublización solo es una solución para las carreteras de hormigón, vamos a centrarnos solo en este tipo de superficie.

La capa superior, la superficie sobre la que se conduce el vehículo, es una capa de pavimento de hormigón. Bajo ella está la capa de base, normalmente hecha con una mezcla de gravilla y cemento. Bajo esta capa está el subrasante, hecho de tierra muy compactada y, debajo, el terreno del suelo existente. La capa de base y la del subrasante no son tan rígidas como la estructura de hormigón superior, pero contribuyen a la capacidad estructural de la carretera en su conjunto.

Y ahí está el reto de la rublización. Si no se hace correctamente, el método de rublización puede dañar estas subcapas vitales, reduciendo enormemente o perdiendo por completo su capacidad estructural. Si esto sucede, será necesario reemplazar todas las capas de la carretera, provocando que el proceso de construcción sea menos eficiente y sostenible.

Ampliando este reto, en la zona del norte de Virginia esta técnica nunca se había utilizado antes y tampoco es una práctica común en el resto de los Estados. Hasta la llegada de desarrollos tecnológicos recientes, ha sido bastante difícil rublizar la superficie de una carretera de forma segura sin dañar las subcapas vitales. Si lo piensa, está utilizando una máquina que puede destruir una superficie de hormigón, pero tiene que asegurarse de no haber dañado la integridad estructural de las subcapas que hay debajo. Es un gran reto.

El reto para la I-66

Como requisito técnico para el proyecto de la I-66, el Departamento de Transporte de Virginia requería que se eliminaran más de 836.000 metros cuadrados de carretera antigua con pavimento de hormigón y se reemplazaran con asfalto. Técnicas como el corte con sierra o el uso de martillos multicabezal para retirar el hormigón llevan un tiempo considerable, lo que añade un riesgo significativo al calendario del proyecto, puede dañar la integridad de las subcapas y generar un ruido significativo y otros problemas medioambientales en una zona densamente poblada como la del tramo de la I-66.

El equipo del proyecto de la I-66 tenía curiosidad por ver si podía usar esta técnica de rublización para superar este reto. Para determinar la viabilidad y conseguir la aprobación del Departamento de Transporte de Virginia (VDOT) para usar esta técnica innovadora, se llevaron a cabo una serie de pruebas en la carretera antigua para descubrir las condiciones energéticas óptimas que debían aplicarse durante el uso del equipo de rublización con el fin de no dañar las capas inferiores. Haciendo esto, el equipo fue capaz de desarrollar un protocolo de construcción ad hoc efectivo para determinar la energía adecuada a ejercer en cada tramo de carretera que iba a fracturarse.

Rublizando pavimento de hormigón antiguo en la I-66 al norte de Virginia

En cuanto el equipo pudo confirmar que la rublización era adecuada y obtener la aprobación del VDOT solo como método de demolición, llegó la siguiente pregunta: qué hacer con todo el hormigón rublizado.

Así que, ¿adónde van las carreteras antiguas?

Normalmente, la carretera rublizada se lleva a un centro de tratamiento en el que se desecha y no vuelve a utilizarse, o el material antiguo se trata, se recicla y se reutiliza. En realidad, aunque los escombros tratados pueden convertirse en una nueva capa de base o en la nueva carretera, el enfoque original del VDOT para la carretera antigua era retirarla y desecharla completamente fuera de la obra.

Ambas soluciones, tanto desechar completamente los escombros y reemplazarlos con material de canteras como transportar el material a plantas de tratamiento y llevarlo de vuelta a la obra crean otro reto medioambiental de emisiones de carbono adicionales evitables procedentes del transporte del material desde y hacia el sitio de la obra.

El equipo del proyecto de la I-66 dio un paso más allá para mejorar la sostenibilidad del proyecto, siguiendo un enfoque innovador para mantener el bloque de hormigón rublizado en su sitio cuando fuera geométricamente viable. Ajustando adecuadamente la maquinaria de rublización, se controló el tamaño de los trozos de hormigón, asegurando una gradación adecuada del material en la obra y evitando así el consumo de energía en el transporte. Además, se montaron operaciones de trituración móviles a lo largo de todo el tramo del proyecto en las que el material se fragmentaba en trozos granulares más pequeños.

Cuando el pavimento de hormigón se convierte en escombros, el material se asienta adecuadamente.

Con estas dos actuaciones se logró un escenario sin residuos, ya que la antigua carretera pasó a formar parte en su totalidad de la nueva carretera de una forma u otra, reduciendo el consumo de energía y de recursos naturales adicionales de canteras, y sus respectivas emisiones.

Por último, aparte de los beneficios medioambientales, reducir la necesidad de transporte fuera de la obra en este tramo altamente congestionado proporciona una mayor seguridad para los usuarios diarios del mismo.

¿Cuáles son los beneficios?

Implementar la rublización y el procesamiento del material en la obra no solo ahorró tiempo en el proceso de construcción, sino que evitando el transporte del material desde y hacia la obra, fue posible lograr una reducción de 3175 toneladas de emisiones de CO2 en comparación con el método de procesamiento típico fuera de la obra.

Se estima que, al eliminar la necesidad de transportar el material rublizado fuera de la obra para procesarlo y traerlo después de vuelta para reutilizarlo, se suprimieron más de 21.500 desplazamientos en camión, consiguiendo una reducción significativa de la huella de carbono provocada por los trabajos de pavimentación de este proyecto.

Además, al triturar y reutilizar el hormigón antiguo, la necesidad de materiales para la subcapa base procedentes de canteras se redujo en 127.000 metros cúbicos, que es el equivalente a pavimentar una superficie del mismo tamaño que 100 campos de fútbol americano. Un uso más eficiente de estos materiales naturales coloca un proyecto como este en el camino hacia un escenario sin residuos en el sector de la construcción.

Y, como beneficio añadido, resulta que dejar la carretera rublizada en la obra y utilizarla como capa de base crea una carretera incluso más resistente que utilizando materiales de canteras. El hormigón rublizado tiene una resistencia mayor si lo comparamos con capas granulares de un grosor equivalente.

Hormigón asfáltico colocado directamente sobre el homigón rublizado asentado.

Para garantizar la calidad de todo el producto, se lleva a cabo una prueba de FWD (Deflectómetro de Impacto, por sus siglas en inglés) sobre la primera capa de asfalto colocada sobre el hormigón rublizado. La calidad final está totalmente asegurada.

FWD para poner a prueba la Resistencia de las capas de pavimento tras la primera capa de asfalto.

El proceso no solo es más sostenible, sino que también reduce la cantidad de mantenimiento necesaria para reparar grietas u otros problemas en la carretera en un futuro.

El camino hacia el objetivo de cero residuos

Como resultado de estos esfuerzos innovadores realizados en el proyecto, puede que veamos cómo el proceso de rublización se convierte en una solución común en más proyectos a lo largo y ancho de los Estados Unidos en un futuro próximo. La rublización del material de las carreteras todavía no es algo común en los EE. UU., pero teniendo en cuenta que los gobiernos quieren desarrollar una agenda más sostenible y la industria de la construcción se esfuerza por lograr mayores deficiencias, esta técnica es una fórmula para reducir el impacto medioambiental de la construcción de carreteras ofreciendo también una red de transportes de alta calidad en un plazo de tiempo más corto.

En los próximos años, los ingenieros pueden proponer técnicas incluso más avanzadas para simplificar y mejorar este proceso, lo que sin duda nos llevará hacia el objetivo de convertirnos en una industria de construcción verdaderamente circular.