Estimación del uso de agua en el proceso de lavado de agregados pétreos y planteamiento de un sistema de reutilización del agua en el laboratorio. Caso de estudio: diseño y control de calidad de mezclas de concreto asfáltico | Estimation of the use of water in the process of washing stone aggregates and planning of a water reuse system in the laboratory. Case study: design and quality control of asphalt concrete mixtures

El agua es un recurso vital para la sociedad, ya que gran parte de la vida humana diaria depende completamente de su disponibilidad (Lamma, Warner, Lundy, Bommidi, & Beattie, 2018), y es por este motivo, que la demanda mundial de agua durante la última década ha aumentado constantemente a un ritmo que excede las fuentes de suministro (Hobbs, Anda, & Bahri, 2019). De acuerdo al United States National Intelligence Council (US NIC, 2012), se estima que para el año 2030 la demanda de agua incremente en un 40%. Por otro lado, según el United National World Water Assessment Programme (2016), cerca de 1.35 billones de empleos aproximadamente (correspondiente al 42% de toda la fuerza laboral activa del mundo) dependen en gran medida de la utilización del agua (Lamma, Warner, Lundy, Bommidi, & Beattie, 2018). Por este motivo, se hace de vital importancia evitar el desperdicio de este recurso, y así contribuir a su sostenibilidad y conservación para generaciones futuras. Por otra parte, la mayor parte de las estructuras de pavimentos que se diseñan y construyen en Colombia y en el mundo son del tipo flexibles o cuentan con rodaduras o superficies construidas con capas asfálticas, siendo en el mundo más del 90% de las vías construidas y más del 65% de las vías en Bogotá (Rondón & Reyes, 2015). Durante la construcción de los pavimentos flexibles se utilizan grandes cantidades de agregados pétreos, cuyas características deben ser más exigentes en cuanto a durabilidad, textura y resistencia mecánica en aquellos que conforman las mezclas asfálticas. Para realizar dicha caracterización y evaluar el correcto cumplimiento de los requisitos mínimos de calidad que exigen las especificaciones colombianas del Instituto Nacional de Vías – INVIAS (2013) y el Instituto de Desarrollo Urbano – IDU (2011), los agregados se deben someter a ensayos de laboratorio. Estos ensayos se realizan para medir parámetros físicos de los agregados, como la gravedad específica, y para evaluar su calidad desde el punto de vista de su resistencia mecánica y a la abrasión, su forma o geometría, limpieza, entre otros aspectos. La mayoría de estos ensayos exigen a priori el lavado de los agregados pétreos con agua, el cual consiste en separar y eliminar las partículas más finas (partículas con tamaño inferior a 0.075 mm) de las gruesas. Esta práctica, obliga de manera obvia durante la ejecución de los ensayos, a consumir y desperdiciar grandes cantidades de agua. Por esto se hace imperativo estimar el desperdicio del agua que se genera durante los procesos de lavado de agregados pétreos en ensayos de laboratorio, así como identificar y planear las estrategias necesarias para su uso más eficiente y sostenible a corto y largo plazo. Los agregados pétreos son materiales que se encuentran en todas las capas del pavimento flexible. Sin embargo, para limitar el alcance en el presente estudio, se evaluará el impacto que genera el lavado de dichos materiales durante la construcción de capas asfálticas con mezclas de concreto asfáltico. Este tipo de mezclas fueron escogidas, debido a que son las que más se utilizan en Colombia para la conformación de capas asfálticas en estructuras viales. La construcción de capas asfálticas se refiere a todas las etapas necesarias para llevar a cabo la instalación de la mezcla de concreto asfáltico, es decir, incluye las etapas de diseño, fabricación, transporte, extensión, compactación y control de calidad.

Water is a vital resource for society, since much of daily human life depends completely on its availability (Lamma, Warner, Lundy, Bommidi, & Beattie, 2018), and it is for this reason that the global demand for Water over the last decade has steadily increased at a rate that exceeds supply sources (Hobbs, Anda, & Bahri, 2019). According to the United States National Intelligence Council (US NIC, 2012), it is estimated that by 2030 the demand for water will increase by 40%. On the other hand, according to the United National World Water Assessment Program (2016), approximately 1.35 billion jobs (corresponding to 42% of the entire active workforce in the world) largely depend on water use (Lamma, Warner , Lundy, Bommidi, & Beattie, 2018). For this reason, it is vitally important to avoid the waste of this resource, and thus contribute to its sustainability and conservation for future generations. On the other hand, most of the pavement structures that are designed and built in Colombia and in the world are of the flexible type or have treads or surfaces built with asphalt layers, being more than 90% of the roads built in the world. and more than 65% of the roads in Bogotá (Rondón & Reyes, 2015). During the construction of flexible pavements, large quantities of stone aggregates are used, whose characteristics must be more demanding in terms of durability, texture and mechanical resistance in those that make up the asphalt mixtures. To carry out said characterization and evaluate correct compliance with the minimum quality requirements required by the Colombian specifications of the National Road Institute – INVIAS (2013) and the Urban Development Institute – IDU (2011), the aggregates must be subjected to laboratory. These tests are carried out to measure physical parameters of the aggregates, such as specific gravity, and to evaluate their quality from the point of view of their mechanical and abrasion resistance, their shape or geometry, cleanliness, among other aspects. Most of these tests require a priori the washing of the stone aggregates with water, which consists of separating and eliminating the finer particles (particles with a size less than 0.075 mm) from the coarse ones. This practice obviously forces the consumption and waste of large amounts of water during the execution of the tests. For this reason, it is imperative to estimate the water waste generated during stone aggregate washing processes in laboratory tests, as well as identify and plan the necessary strategies for its most efficient and sustainable use in the short and long term. Stone aggregates are materials found in all layers of flexible pavement. However, to limit the scope in this study, the impact generated by the washing of said materials during the construction of asphalt layers with asphalt concrete mixtures will be evaluated. This type of mixtures were chosen because they are the most used in Colombia for the formation of asphalt layers in road structures. The construction of asphalt layers refers to all the stages necessary to carry out the installation of the asphalt concrete mixture, that is, it includes the stages of design, manufacturing, transportation, extension, compaction and quality control.