presentaci.n ejecutiva comercial oct09 -...

KALTEX FIBERS ®

Tecnología de Pavimentos asfálticos reforzados con fibras acrílicas (DURAKAL ®)

Durakal son Fibras Sintéticas producidas de Polímeros Acrílicos Modificados.

Índice• Laboratorios, Dependencias que Intervinieron en la

investigación.............................................................................................1• Ficha Técnica del Durakal........................................................................2• Estudio en Universidad Iberoamericana (Marshall y

Superpave).................................................................................................7• Proyecto en Laboratorio de PACCSA E INSTITUTO MEXICANO

DEL TRANSPORTE....................................................................................8• Equipo Dosificador Gravimétrico Computarizado.................................15• Tramos de Prueba solicitados por SCT..................................................17• Estatus del Durakal ante SCT...................................................................23• Proyectos Realizados y en Curso............................................................24• Estudios Costo-Beneficio en el Modelo HDM-4 del

Banco Mundial...........................................................................................28• Conclusiones.............................................................................................33

La Investigación y Desarrollo Tecnológico de los Pavimentos reforzados con Durakal, se realizo en:

Laboratorios : Universidad Ibero Americana PACCSA SemMaterials México LIAC Consultores S.C. Instituto Mexicano del Transporte

Dependencias y Empresas:SCT (DGST, DGCC, etc.)CAPUFE CONACYT FOA Consultores S.C. Global Roads Management Consulting S.C. Hi-Tech Asphalt Solutions

1

ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO DURAKAL(FIBRAS DE POLIMEROS ACRILICOS MODIFICADOS)

CARACTERÍSTICA UNIDADES ESPECIFICACION

DOSIFICACIÓN % 0.3 Máx.TENACIDAD gr./den 3.5 Mín.ELONGACION % 40.0 HUMEDAD % 2.0 Máx.LONGITUD DE CORTE mm. 6.0 NUMERO DE FIBRAS / GRAMO 750,000TEMPERATURA MÁXIMA DE USO ° C 220

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DEL DURAKAL, Es resistente al ataque de:• Ácidos y álcalis diluidos.• Micro organismos (Hongos, Bacterias, etc.) • Rayos Ultra violeta. (Es el de mayor resistencia de las fibras Químicas)• Humedad (Hidrofóbico)• Altas Temperaturas de operación, no se funde.

FORMA DE PRESENTACIÓN: Fibras sueltas cortadas, dentro de Súper sacos de Rafia de polipropileno laminado, con peso de 200 Kg. (Mantener a cubierto para evitar que se moje la fibra)

2

Las fibras y los materiales pétreos son recubiertos con el asfalto, el cual actúa como elemento de liga entre ellos, formando una “Red

Tridimensional de refuerzo”.

FunciFuncióón de las Fibras acrn de las Fibras acríílicas (Durakal) con el asfalto:licas (Durakal) con el asfalto:

Adhesión entre agregados pétreos y el asfalto

Distancia

η0 =Viscosidad del asfalto puro

Viscosidad η

η0

Partícula mineral

a

Capa de asfalto estructurada

Estructura de la capa de asfalto sobre los pétreos

Adhesión entre fibras y asfaltoAdhesión entre fibras y asfalto

Estructura del recubrimiento del asfalto sobre las fibras

Fibra

Distancia a la superficie de la fibra

Viscosidad asfalto

3

Cómo actúa la Red Tridimensional de Refuerzo de DURAKAL en la carpeta

asfáltica:Distribuye los esfuerzos de la carga vehicular a

través de la red, mejorando su desempeño.

Durakal

Mezcla asfálticaMezcla asfáltica

Durakal

Fotos microscopio electrónico de la UNAM

4

La red Tridimensional Potencializa las propiedades de la carpeta asfáltica mejorando su desempeño:

• La red tridimensional está formada por 750 millones de fibras/Kg, con una Tenacidad individual de 3.5 gramos/denierque logra: – Aumento de Estabilidad en un 40 %, en pruebas Marshall y

Superpave. – Reducción de Formación de Roderas en un 45 %, en

pruebas APA (Analizador de Pavimentos Asfálticos).

• Aumento de Flexibilidad en los pavimentos:– Por los Incrementos del 0.2 al 0.3 %CA.– Por la Elongación de 40 % de la fibra en la red tridimensional

que les permite deformaciones no permanentes, recuperándose al cesar los esfuerzos.

DURAKAL es Tecnológicamente Superior

5

Pavimentos Asfálticos utilizados en el estudio:

6

Stone MasticAsphalt SMA

Convencional Hot Mix Asphalt HMA

• Cambios en las Propiedades Reologicas del asfalto:

- Reducción del índice de penetración en el asfalto, hasta en un 45 %- Incrementos en el Grado de desempeño PG de hasta 4 niveles

• Reducción en Costos de Mantenimiento hasta del 45 %

Prueba confibra larga en Mezcla Densa

Ensayos en laboratorio de la U. Iberoamericana en Mezcla Densa y SMA usando DURAKAL con AC-20

(Estabilidades Marshall)

7

1,781.6 1,9392,073 2,107.5

Sin Durakal Con 0.15% Con 0.20% Con 0.25%

Pruebas con fibra corta en Mezcla Densa

+9% +16% +18%

Con 0.3%

+20%2,145.4

Sin Durakal Con 0.15% Con 0.20% Con 0. 25%

1,781.6

1,918.7 2,124.8 1,925.3+11% +8% +19%

1,983.0+8%

Con 0. 3%

Prueba con fibra corta en Mezcla SMA

800 863.3

Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%

614.5675.2 724.8

+10% +18% +30% +40%

Con 0.50%

Ensayos de Estabilidad Máx. en laboratorio de U. Iberoamericana en Mezclas SMA y AC-20 con Fibras Acrílicas “Durakal” VS fibras de celulosa “Viatop”

8

ANDESITA DURAKAL VIATOP

863.6 914.1

Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%

704.1 772.0 688.316%

-3%23%

-4%

Con 0.50%

9%

819.7

1%709.3 677.430%

CALIZA DURAKAL VIATOP

693.7771.4

824.1906.0

Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%

11% 19%31%

Con 0.5%

48%

1028.7

686.1 681.0 621.0-1% -2% -11%

Ensayos de Tensión Indirecta Máxima en laboratorio de U. Iberoamericana en Mezcla SMA y AC-20 con Fibras

Acrílicas “Durakal” VS fibras de celulosa “Viatop”

9

ANDESITA DURAKAL VIATOP

CALIZA DURAKAL VIATOP

627.0751.2 800.4

880.0

Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%

20% 28% 40%

Con 0.5%

32%

828.0

629.7 639.8 622.71% 2%-1%

958.4876.0

Sin Fibra Con 0.2% Con 0.3% Con 0.4%

744.3839.1

735.223%

-1%

29%

-2%

Con 0.50%

13%

911.5

0%740.6 735.118%

CONCRETO ASFÁLTICO TIPO SMA CON DURAKAL EN RTI

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0

DESPLAZAMIENTO [ mm]

Pruebas en Universidad IberoAmericana

Prueba Marshall conBanco TRIBASA

Estabilidades Promedio (kg-ƒ)

1,258.5 1,3591,458

1,319.5

Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%

+8% +16% +5%

Prueba Marshall conBanco San Juan

Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%

1,221.31,382.7 1,523 1,595

+13% +25% +31%

Prueba Marshall conBanco Derrumbadas

Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%

1,041.71,294 1,286

1,155+24% +23% +11%

Ensayos de Estabilidad Marshall en Laboratorio de PACCSA utilizando agregados de diferentes calidades

con DURAKAL en Mezcla Densa y AC-20.

11

2,1102,395

2,5902,791

Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%

Prueba Superpave a 87 Giros Banco TRIBASA

+13.5% +22.8% +32.3%

Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%

2,313.5

2,738 2,8653,046

+18.4% +23.9% +31.7%

Prueba Superpave a 200 Giros Banco TRIBASA

Ensayos de Tensión Indirecta en Sistema Superpave y Compactador giratorio en Mezcla Densa y AC-20

12

Sin Durakal Con 0.20% Con 0.30% Con 0.40%Mas asfalto

Prueba de Susceptibilidad a la Deformación Permanente, Banco TRIBASAIMT

1.67 mm1.56 mm

1.08 mm

1.29 mm

-7%

-35%-28%

Ensayos de APA en el Instituto Mexicano del Transporte IMT en Mezclas Densa, AC-20:

13

Curva de Penetración de asfalto con DURAKAL (UIA)

0

5

10

58 64 70 76 82 88 94 100 106 112Temperatura (ºC)

G*/

sen

(d)

Asfalto con Fibra

Asfalto con SBS

AC-20

Especificación

Modificaciones Reologicas del asfalto por DURAKAL

Reología del Asfalto, Incrementa el grado PG por la adición del DURAKAL (IMT)

14

EQUIPO DOSIFICADOR DE FIBRA• El Durakal se adiciona en forma continua a la

Mezcla Asfáltica dentro del tambor mezclador.• Requiere una pequeña modificación, consistente en

una tubería paralela a la línea de descarga de asfalto. • Es un Equipo dosificador de fibras automatizado

con control gravimétrico continuo que:- Pesa la cantidad de fibra exacta a adicionar a la

mezcla asfáltica.- La Insufla al Tambor Mezclador por medio de un

sistema neumático integrado en el lugar preciso.- Obtiene una dosificación homogénea y constante.

LINEA DE ASFALTO

LINEA DE ENTRADA FIBRAS

15MANGUERA DE ADICION DE FIBRAS

DOSIFICADOR DE FIBRAS

ENTRADA DE FIBRA

16

KALTEX FIBERS®

Tramo de prueba en Autopista Puebla - México reforzada con Fibras Acrílicas “Durakal”

Base Negra: Asfalto AC-20• Ancho 4.6 Mts.• Mezcla Densa de 10 cm de espesor

Carpeta asfáltica: Asfalto Modificado con polímeros

17

Susceptibilidad a la deformación permanente (APA) en IMT

02468

1

Promedios

Val

or A

PA

Sin DurakalCon Durakal

Planta asfalto Dosificador de fibras

Compactación de Carpeta asfáltica Extracción de núcleos

18

Tramos de prueba en el Libramiento Noroeste de Toluca reforzados con Fibras Acrílicas “Durakal”

Mezcla Densa y Asfalto AC-20:• Ancho de la corona 12 m.• Espesor de 12 cm. en dos capas

19

KALTEX FIBERS®

• NO se MODIFICO EL DISEÑO BÁSICO de la mezcla asfáltica• NO se CONSUMIÓ MAS ASFALTO adicional

– Los contenidos de asfalto con y sin Durakal, mostraron diferencias mínimas de 6.45 % y 6.75 % respectivamente.

• La OPERACIÓN DE LA PLANTA de asfalto, Proceso de PRODUCCIÓN, Proceso de TENDIDO y de COMPACTADO de la mezcla se realizaron en FORMA TRADICIONAL

% de MejoraPruebas de Laboratorio (LIAC):

– Diseño Mezcla asfáltica– Estabilidad 84

Pruebas en Planta de Asfalto:– Estabilidad Prom. 33– Máx. / Min. 59 / 24– Flujo mm % decrem. 0.1 – Vacíos % decremento 0.3

% de MejoraPruebas de Laboratorio de Núcleos Extraídos:

– Estabilidad Marshall (IMT) 91– Estabilidad Marshall (LIAC) 120– Esfuerzo (Tens. Indirecta.) 78– Valor de TSR 16– Roderas APA (IMT) 49

Planta de asfalto Planta asfalto y dosificador de fibras

Tendido de Carpeta asfáltica Extracción de Núcleos

20

KALTEX FIBERS®

Tramo de rehabilitación de Autopista Tepic-San Blas, reforzada con Fibras Acrílicas “Durakal”

Mezcla asfáltica Tipo SMA, reforzada con Fibra Acrílica y Asfalto AC-20• Ancho de corona de 21 m.• Microcarpeta de 3 cm. de espesor.

Resultado Especificación

• Prueba de Drenado de asfalto, (%) 0.015 0.3 Máx.• Estabilidad Marshall, (Kg.) 1050 700 Min.• Flujo, (mm) 2.16• Gravedad específica (Gmb), (Kg.) 2430• Tensión Indirecta TSR, (%) 100 80 Min.• Prueba de Hamburgo (Roderas), (mm) 4.9 10 Máx.

21

Sistema de adición de Cal

Tendido de la Mezcla Compactación de la mezcla

Dosificador de Fibras Acrílicas

22

Se tiene la Aceptación de la DGST para la SUSTITUCIÓN de la fibra de Celulosa por la FIBRA ACRÍLICA DURAKAL en Mezclas SMA.

• El DURAKAL estará Autorizado en la Norma “Calidad de Mezclas Asfálticas para Carreteras”N-CMT-4-05-003-08

• El DURAKAL cumplirásatisfactoriamente con la Norma “Calidad de Mezclas Asfálticas Reforzadas” N-CMT-4-05-005-09

Estatus del DURAKAL ante la SCT

23

KALTEX FIBERS®Microcarpeta reforzada con Durakal, sobre Carretera Federal

de Reforma Agraria-Puerto Juárez, en el tramo Playa del Carmen-Tulum Q. Roo.

Mezcla asfáltica Tipo SMA, reforzada con Fibras Acrílicas• Asfalto AC-20 Modificado con polímeros y 3.7 cm de espesor.• Ancho de corona de 12 m y Base de la Carpeta de Concreto Hidráulico

Valor Especificación• Estabilidad Marshall, (Kg.) 1743 700 (Min.)• Flujo 4.23• Gravedad especifica, (Kg.) 2134• Deformación Permanente (APA), (mm) 1.43 8 (Máx.)• Tensión Indirecta (TSR), (%) 100 80 (Min.)• Prueba de Hamburgo (Roderas), (mm) 2.3 10 (Máx.) • Desgaste Cantabro %:

– Original 7.03 – A 60° C por 7días 3.27

24

25

Planta de asfalto Dosificador de fibras

Transporte de mezcla Tendido de mezcla

KALTEX FIBERS®Modernización de Microcarpeta reforzada con Durakal, sobre

Carretera Jorobas-Tula, Hidalgo.

Mezcla asfáltica Tipo SMA, reforzada con Fibras Acrílicas• Asfalto Modificado PG 82-20 y 4 cm de espesor.• Ancho de corona de 10 m.

26

Planta de asfalto

Dosificador de fibras Transporte de mezcla

Tendido de mezcla

27

Ejemplo de Desempeño a 30 años, usando el Modelo HDM-IV (Banco Mundial) con y sin Durakal en una carretera de 19 Km. Conservación basado en mantenimiento rutinario + fresado + sobre carpeta de 50 mm

– Especificaciones:• Ancho de corona: 12 m.• Número de Carriles: 4• Espesor de carpeta asfáltica: 10 cm• Adicionando DURAKAL en un 0.3 % del peso de la mezcla.• Aforo vehicular de TPDA: 28,227

– Análisis de costo de un Kilómetro de carretera:• Costo de construcción sin DURAKAL: 30 Millones de pesos• Costo de construcción con DURAKAL: 30.24 Millones de pesos

Incremento en el costo original de construcción: 1.0 %

PRIMER ESTUDIO COSTO-BENEFICIO UTILIZANDO DURAKAL

28

Tratamiento 3: Routine + Surface dressing + 50 mm overlay

100

67.99

54.95

0

20

40

60

80

100

120

año

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

2022

2024

2026

2028

2030

2032

Año

Gas

to d

ifere

ncia

l acu

mul

ado

en P

orci

ento

con

side

rand

o el

gas

to d

ifere

ncia

l

del a

sfal

to s

in fi

bra

igua

l al 1

00%

sin XZ1818 con XZ1818 A con XZ1818 B con XZ1818 C

%

%

%

Indicadores Costo–Beneficio (Modelo HDM-4)

45 % de Disminución del costo de mantenimiento

Durakal 0.1 % Durakal 0.2 % Durakal 0.3 %

29

Ejemplo de desempeño a 20 años, usando el Modelo HDM-4 (Banco Mundial) con y sin Durakal en un tramo de 1 Km. de long.

Especificaciones:• Ancho de corona: 12 m.• Número de Carriles: 2• Espesor de carpeta asfáltica: 12 cm.• TPDA: 6500 vehículos/día• Tasa de crecimiento del Tránsito: 4 %• Tipo de tratamiento: Sobre carpeta de 5 cm

Resultados del modelo usando Durakal al 0.3 %: 35 % de Disminución del costo de

mantenimiento

SEGUNDO ESTUDIO COSTO-BENEFICIO

Tipo Cantidad % A2 5,070 78

B2 325 5

B3 130 2

C2 455 7

T2-S1 195 3

T2-S2 195 3

T3-S2 130 2

Totales 6,500 100

30

PROFUNDIDAD DE LAS RODERAS

AGRIETAMIENTO

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

2005 2010 2015 2020 2025 2030

Prof

undi

dad

de ro

dera

s (m

m)

Años

Roderas

Profundidad de roderas

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

2005 2010 2015 2020 2025 2030

Prof

undi

dad

de ro

dera

s (m

m)

Años

Roderas

Profundidad de roderas

Tramo Convencional Tramo con Fibras Acrílicas

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028

Área

agrie

tada

(%)

Años

Agrietamiento

Agrietamiento

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

2005 2010 2015 2020 2025 2030

Área

agrie

tada

(%)

Años

Agrietamiento

Agrietamiento

Tramo Convencional Tramo con Fibras Acrílicas

31

EVOLUCIÓN DEL IRI

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

2005 2010 2015 2020 2025 2030

IRI (

m/k

m)

Años

Regularidad

IRI

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

2005 2010 2015 2020 2025 2030

IRI (

m/k

m)

Años

Regularidad

IRI

Tramo Convencional Tramo con Fibras Acrílicas

32

• Como resultado de este estudio se obtuvo una Disminución del 40% en la profundidad de roderas, con reducciones en el agrietamiento y en el IRI.

• Resultó en un Ahorro del 35 % de Conservación Periódicacorrespondiente a los costos totales actualizados para un periodo de análisis de 20 años.

• La utilización de la fibra puede traducirse en una Postergación de 5 años de la primera intervención de Conservación Periódica.

CONCLUSIONES DEL USO DE DURAKAL

• Funciona en mezclas tipo SMA y HMA

• Retiene el asfalto, evita pérdidas por drenado

• Incrementa Propiedades Mecánicas

• Reduce las Deformaciones Permanentes

• Modifica reológicamente el asfalto:

– Incrementando su dureza

– Mejorando el grado PG (Performance Grade)

• Produce pavimentos mas flexibles.

• Incrementa la vida útil

• Reduce Costos de Mantenimiento hasta en 45 %

• Incrementa la seguridad para el usuario33

Estructura Grupo Kaltex• 100% mexicano, integrado verticalmente:

Fibra acrílica550 empleados

Hilo y Tela6,500 empleados

Prendas Casuales4,500 empleados

Productos Textilespara el hogar

500 empleadosMarcas & Retail160 empleados

Transporte & Logística300 empleados

34

PLANTA DE ALTAMIRA TAMAULIPAS