apuntes pavimentos

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A. TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1.

Generalidades de los pavimentos

1.1. Historia de los pavimentos 1.2. Tipos de pavimentos 1.3. Caractersticas de los tipos de pavimentos 1.4. Estructuras de los pavimentos. 1.5. Diferencias entre los pavimentos flexibles y rgidos.

2.

Agregados y asfaltos empleados en la pavimentacin

2.1. La normatividad actual aplicable a la construccin de terraceras. 2.2. La normatividad actual de las bases, sub-bases y carpetas de pavimentos. 2.3. Clasificacin de los productos asflticos 2.4. Propiedades y usos de los productos asflticos. 2.5. Normas actuales aplicables a los productos asflticos.

3.

Pavimentos flexibles 3.1. Caractersticas del trnsito. 3.2. Mtodo de diseo del Instituto de Ingeniera de la UNAM 3.3. Mtodo de diseo de la AASHTO. 3.4. Mtodo de diseo del Instituto del asfalto de los EUA. 3.5. Procedimientos de construccin y control de calidad de los pavimentos flexibles.

4.

Pavimentos rgidos 4.1. El modulo de ruptura del concreto. 4.2. Mtodo de diseo de la PCA. 4.3. Mtodo de la AASHTO. 4.4. Dise de juntas de construccin. 4.5. Procedimientos de construccin y control de calidad de los pavimentos rgidos

5.

Rehabilitacin y conservacin de pavimentos flexibles

5.1. La viga Benkelman. 5.2. Mtodo del Instituto del Asfalto de los EUA., para el refuerzo de pavimentos flexibles 5.3. Mtodo de California para el refuerzo de pavimentos flexibles. 5.4. Procedimientos constructivos y control de calidad en la rehabilitacin y conservacin de pavimentos

B. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Disea, construye, rehabilita y conserva pavimentos rgidos y flexibles

APUNTES DE DISEO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS

Ciencias de la Tierra

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1. Generalidades de los Pavimentos

Un pavimento es una estructura construida sobre el terreno natural para permitir el paso de los vehculos a una velocidad considerable ofreciendo cierta comodidad y seguridad al usuario final. Un pavimento est constituido por diferentes capas de materiales comenzando con la superficie de rodamiento, continua una serie de capas de sustento que se desplantan, finalmente, sobre el terreno natural. Existen dos tipos de pavimentos: a) los rgidos, en los cuales la superficie de rodamiento la proporciona una losa de concreto hidrulico, y b) los flexibles, todos aquellos que no son rgidos. En ingeniera civil, tradicionalmente, se dice que el pavimento descansa sobre las terraceras; este concepto se refiere a las capas de material que se construyen hasta el nivel de la rasante a partir del terreno natural despalmado, formando dos capas principales: a) la capa subrasante, la que se ubica inmediatamente por debajo de la lnea virtual llamada rasante y definida por los niveles del proyecto ejecutivo a partir de la curva-masa, y b) el cuerpo de terraceras, que puede ser corte o terrapln, segn el caso. En algunos casos, la estructura del pavimento puede estar combinado formando una estructura llamada en balcn, en donde una parte se encuentra en corte, y la restante en terrapln. Las capas que forman parte del pavimento, de abajo hacia arriba, son: a) sub-base, b) base y c) superficie de rodamiento. La capa sub-base puede no ser necesaria si el diseo as lo considera; la base puede ser de varios tipos, como veremos ms adelante, sobresaliendo el tipo de base hidrulica, que es muy comn en las estructuras de pavimentos en Mxico. La superficie de rodamiento o rodadura puede ser de mezcla asfltica o de concreto hidrulico, algo que ms adelante comentaremos.

1.1. Historia de los pavimentos

La historia de los pavimentos en Mxico se remonta a tiempos precortesianos, en donde sobresale mencionar la existencia de rutas de comunicacin entre las civilizaciones mayas y olmecas mediante caminos revestidos o empedrados denominados sac-bs, o en el caso de las calzadas de Tenochtitlan por parte de los aztecas, algunas desplantadas sobre suelos lacustres que sorprendieron a los conquistadores espaoles al mando de Hernn Corts. Existieron algunas calzadas principales construidas a base de piedra y tierra que comunicaba a Tenochtitlan con Xochimilco, Texcoco, Teotihuacan, Tollancingo, Atlixco, Cholula hasta llegar a la regin mixteco- zapoteca en Oaxaca y Chiapas, y algunas secundarias que comunicaban a la regin purpecha en Michoacn y Mezcaltepec en la regin del Pacfico. Durante la poca colonial se adecuaron muchas veredas y brechas de comunicacin existentes para formar una red de vas terrestres en la Nueva Espaa, con fines de



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comercializacin, expansin, conquista, religiosidad y minera usados por recuas y carretas de dos y cuatro ruedas, introducidas por los espaoles junto con el caballo dando origen a los caminos reales con rutas principales que comunicaban a Mxico con Veracruz por Jalapa, a Veracruz por Orizaba, a Acapulco, a Guatemala por Chiapas, a Santa F de Nuevo Mxico, a Quertaro; tambin haba rutas de San Luis Potos a Monterrey, de Morelia a Guadalajara y Colima, de Zacatecas a Monclova y de Durango a Morelia.

Durante el movimiento insurgente los caminos sirvieron para transportar vveres y material de combate por los ejrcitos de ambos mandos, con uso de carretas y diligencias utilizando las vas existentes, muchas de las cuales fueron saboteadas y se encontraban en psimas condiciones al no recibir su adecuado mantenimiento. En la era de la Repblica se dio ms importancia a los puertos y la construccin de la red ferroviaria que al crecimiento de las vas terrestres, provocando con ello, que en 1848 Mxico perdiera ms de la mitad de su territorio debido a la falta de caminos que permitieran integrar a los pobladores de ese territorio a la idiosincrasia mexicana. Con la llegada de Benito Jurez a la presidencia de Mxico se dio un gran apoyo a la construccin de nuevos caminos, mismos que fueron usados por l durante su peregrinar por la invasin francesa en nuestro pas, quienes usaron las rutas acondicionadas para un mejor avance en territorio mexicano. Debido a que Jurez recorri casi todas las rutas existentes durante su travesa y descubri sus incomodidades, se empe en remediar el problema que representaba la comunicacin terrestre convirtindose en el primer gobierno caminero estableciendo una red carretera con rutas de Mxico a Puebla, Jalapa, Veracruz, Pachuca, Tuxpan, Toluca, Morelia, Guadalajara, etc., prcticamente comunic a todo el pas. Durante el perodo del porfiriato se dio gran impulso a la red ferroviaria realizando pocas obras en materia de carreteras, dedicando su atencin a la rehabilitacin y adecuacin de los caminos existentes para el paso de los primeros vehculos automotores que empezaron a circular en Mxico, construyendo algunas rutas como la de Tehuacn a Oaxaca y Puerto Angel, de Tula a Cd. Victoria. Despus de la Revolucin Mexicana se inici la reconstruccin del pas por parte de Venustiano Carranza, dando origen a la Secretara de Comunicaciones y Obras Pblicas en 1917, para que despus el gobierno de Alvaro Obregn diera impulso real a la industria caminera al adquirir maquinaria especializada para la construccin de nuevas carreteras, e incluso celebrar el primer Congreso de Caminos que fue la punta de lanza para dar origen



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a la Comisin Nacional de Caminos por parte del gobierno de Elas Calles, en 1926, rescindiendo con ello los contratos de las empresas extranjeras que se encargaban de la construccin de las primeras carreteras asfaltadas para permitir que ingenieros mexicanos se encargaran ahora de ello. Toc al gobierno de Lzaro Crdenas la terminacin en 1935 de la carretera Mxico a Nuevo Laredo, destacando por su longitud como una obra de ingeniera mexicana en esa poca. La nacionalizacin del petrleo deriv en un apoyo del gobierno para la construccin de nuevos caminos utilizando el asfalto como principal materia prima y estableciendo las pautas para definir instituciones regularizadoras de los proyectos nuevos y su construccin bajo la supervisin de las dependencias institucionales. As, en 1940 aparece la Ley de Vas Generales de Comunicacin, dando origen a la Secretara de Comunicaciones y Obras Pblicas que posteriormente se convertira en la Secretara de Comunicaciones y Transportes (SCT) actual. La creacin del organismo descentralizado denominado Caminos y Puentes Federales de Ingresos y Servicios Conexos (CAPUFE) dio apertura al proyecto y construccin de carreteras de altas especificaciones a partir de 1952, permitiendo el establecimiento de cuotas en carreteras, autopistas y puentes gestionados por dicho organismo. La situacin actual de la red carretera en Mxico se muestra en la siguiente tabla, de acuerdo a informacin disponible en la pgina de las Estadsticas del Transporte de Amrica del Norte ligada a travs del portal de la SCT:

1.2. Tipos de pavimentos

Estructuralmente existen dos tipos de pavimentos: a) Los pavimentos rgidos formados por una superficie de rodamiento de concreto hidrulico, con refuerzo o sin refuerzo, que absorbe la mayor cantidad de los esfuerzos inducidos por el trnsito transmitiendo a las capas inferiores valores muy bajos; b) Los pavimentos flexibles, formados por superficies de rodamiento de material asfltico o

Jerarquas 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011LONGITUD DEL SISTEMA Red de carreteras 323065 330005 337168 349037 352072 355796 356945 360075 366096 366807 371936 374262 Pavimentadas 108488 110910 113125 117023 116923 122678 123354 127173 132729 136157 138404 141361 Sistema carretero principal 101798 104189 105633 109326 110920 111900 113004 114061 119757 121340 122436 124246 Menos de cuatro carriles 91585 93841 95496 98748 99951 100669 101676 102445 107783 109368 109796 111205 Cuatro carriles o ms 10213 10348 10137 10578 10969 11231 11328 11616 11974 11972 12640 13041 Locales No pavimentadas 214577 219095 224043 232014 235149 233118 233591 232902 233367 230650 233532 232901



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adoquines soportadas por capas de material graduado que permiten la transmisin de esfuerzos por cohesin y friccin a travs de las capas que lo forman.

1.3 Caractersticas de los tipos de pavimentos En los pavimentos rgidos se utiliza una losa de concreto hidrulico reforzada o no como superficie de rodamiento, con modulacin a travs de juntas transversales y longitudinales que permitan una adecuada transferencia de cargas entre los mdulos por medio de varillas pasa juntas, trabazn de agregados o elementos machimbrados. La losa se coloca sobre una base, de preferencia rgida, formada por material gravoso arenoso o gravoso limoso estabilizada con cemento Portland, que presente muy bajas deformaciones para que sirve de capa de sustento a la losa; por debajo de la esta capa se ubicar la capa subrasante, que forma parte de las terraceras. En los pavimentos flexibles, la superficie de rodamiento o carpeta lo proporciona una mezcla asfltica formada por gravas, arenas y finos aglutinados por cemento asfltico, la cual tiene la propiedad de ajustarse a las deformaciones que puedan presentarse en las capas inferiores por cedencia; la primera capa por debajo de la carpeta asfltica es la base, la cual puede ser: a) hidrulica, si est formada por gravas y arenas (agregados) controladas que permitan el drenado del agua hacia las capas inferiores, b) estabilizada, si se agrega cemento Portland o cal para rigidizar a los agregados, c) cementada, si contiene finos poco plsticos que ofrecen cohesin para cementar a los agregados, d) base asfltica o base negra, si se agrega cemento asfltico mediante emulsiones a los agregados. La siguiente capa, conocida como sub-base, est formada por material gravoso-arenoso economizada con la combinacin con material del terreno natural, si se ajusta a la calidad requerida, o con material de bancos de prstamo ms econmicos, permitiendo el presentar diseos de pavimentos ms asequibles.



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1.4 Estructuras de los pavimentos

Es importante definir la estructura de un pavimento tomando en cuenta la capa de cimentacin que proporcionan las terraceras a travs del terreno natural y las capas que lo conforman, como la cama de los cortes, el cuerpo del terrapln, la capa subyacente y la capa subrasante.

El terreno natural es la seccin del material del sitio seleccionado para el trazo de un camino que posee sus propiedades de humedad, plasticidad y granulometra naturales sin ser modificadas por adicin de otro material, aunque se permite un mejoramiento de su capacidad de carga mediante la reduccin volumtrica del suelo (compactacin). Cuando se requiere, por especificacin del proyecto del camino, realizar cortes para conformar la cama de los mismos, se deber cortar o abrir una caja del espesor que requiere el diseo del pavimento para escarificar el piso de desplante y compactar en capas al grado de compactacin especificado, segn el ensaye indicado. Esto logra aumentar la capacidad de soporte del terreno natural y permite definir a la capa subrasante; en el caso del cuerpo del terrapln, debern colocarse las capas compactadas del material propuesto para rellenar y alcanzar los niveles del proyecto para finalizar con la capa subrasante; en los caminos de altas especificaciones o de gran volumen de trnsito, se requiere una capa de transicin entre el cuerpo del terrapln o la cama de los cortes y la capa subrasante que se conoce como capa subyacente, la cual deber cumplir con los requisitos de calidad especificados en la normativa vigente.

Es recomendable que el terreno natural proporcione una capacidad de carga mnima de 1 kg/cm2 como piso de desplante medido mediante una prueba de cortante, compresin simple inconfinada o ensaye triaxial sin consolidar y sin drenaje (UU); sin embargo, en los suelos de los pavimentos, el parmetro de resistencia lo proporciona el valor de soporte California (CBR) o el valor relativo de soporte (VRS) obtenidos mediante un ensaye AASHTO o un ensaye Porter modificado, respectivamente. La normativa vigente de la Secretara de Comunicaciones y Transportes (SCT) indica los siguientes parmetros y caractersticas de los materiales para terraceras, capa subyacente y capa subrasante de mostrados en las Tablas 1 y 2.

Tabla 1. Definicin y caractersticas de las capas de las terraceras.

Terrapln Son suelos y fragmentos de roca, producto de los cortes o de la extraccin de bancos, que se utilizan para formar el cuerpo del terrapln hasta el nivel de la capa subyacente.

Capa subyacente

Son suelos y fragmentos de roca, producto de los cortes o de la extraccin de bancos, que se utilizan para formar dicha capa inmediatamente por encima del cuerpo del terrapln, si as lo solicita el diseo.

Capa subrasante

Son suelos naturales, seleccionados o cribados, producto de los cortes o de la extraccin de bancos, que se utilizan para formar dicha capa inmediatamente por encima de la cama de los cortes, de la capa subyacente o del cuerpo del terrapln cuando sta ltima no se construya para servir de piso de desplante del pavimento.



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Los requisitos de calidad de las capas subyacente y subrasante estn en funcin del nmero de ejes equivalentes de 8.2 Ton (L), valor que se obtiene al realizar el estudio de trnsito correspondiente para el camino a proyectar y est en funcin de la composicin vehicular, el horizonte de proyecto, la tasa de crecimiento anual, el nmero de carriles del camino, los coeficientes de equivalencia. Estos datos los calcularemos ms adelante. Los requisitos de calidad estn contenidos en la normativa SCT N-CMT-1-01/02, N-CMT-1-02/02 y N-CMT-1-03/02.

Tabla 2: Requisitos de calidad

Parmetro \ CAPA TERRAPLEN SUBYACENTE SUBRASANTE Tamao mximo, mm NA Que sea compactable 75 Lmite lquido, max., % 50 50 40 ndice plstico, mx, % NA NA 12

CBR, mn., % 5 10 20 Expansin mx., % 5 3 2

Grado de compactacin,% 902 952 1002

Nmero de ejes equivalentes de 8.2 ton, L L105 105

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La granulometra que deben cumplir los materiales para revestimientos se presenta en la tabla 4.

Tabla 4. Requisitos granulomtricos y curva granulomtrica para revestimientos

Abertura mm Designacin Porcentaje que pasa 75.00 3 100 50.00 2 85 100 37.50 1 75 100 25.00 1 66 100 19.00 61 100 9.50 3/8 50 100 4.75 No. 4 40 80 2.00 No. 10 30 60 0.85 No. 20 20 44

0.425 No. 40 14 32 0.250 No. 60 10 25 0.150 No. 100 7 20 0.075 No. 200 5 15



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La primera capa que forma parte de la estructura del pavimento, inmediatamente despus de las terraceras, es la capa sub-base, sin embargo, esta capa es opcional, si el diseo del pavimento establece que no se requiere, pues puede omitirse. Sin embargo, es una capa que economiza el diseo del pavimento al permitir el uso de materiales que pueden ser del mismo terreno natural, si se cumplen los requisitos de calidad, o combinados de bancos de prstamos con calidad menores que los que deben cumplir los materiales de la capa base. Los materiales que pueden usarse en esta capa los define la normativa SCT N-CMT-4-02-001/11, en la tabla 5.

Tabla 5. Requisitos de calidad de los materiales para sub-bases de pavimentos asflticos

Caracterstica Valor % L106 L>106 Lmite lquido, mximo 30 25 Indice plstico, mximo 10 6 Valor Soporte de California (CBR), mnimo 50 60 Equivalente de arena, mnimo 30 40 Desgaste Los Angeles, mximo 50 40 Grado de compactacin, mnimo 100 100

Los requisitos de granulometra de los materiales para sub-bases de pavimentos asflticos se muestran en la tabla 6.

Tabla 6. Requisitos de granulometra de los materiales para sub-bases de pavimentos asflticos

Malla Porcentaje que pasa Abertura mm Designacin L106 L>106

75.00 3 100 100 50.00 2 85 100 85 100 37.50 1 75 100 75 100 25.00 1 62 100 62 100 19.00 54 100 54 100 9.50 3/8 40 100 40 100 4.75 No. 4 30 100 30 80 2.00 No. 10 21 100 21 60 0.85 No. 20 13 92 13 45

0.425 No. 40 8 75 8 33 0.250 No. 60 5 60 5 26 0.150 No. 100 3 45 3 20 0.075 No. 200 0 - 25 0 15



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El importante comentar que el tamao mximo de las partculas no ser mayor del 25% del espesor de la base. Si la granulometra del material obtenido en el banco, una vez sujeto al tratamiento mecnico, no cumple con los requisitos de calidad, se podr mezclar con materiales de otros bancos, en la proporcin adecuada para que cumpla con dichos requisitos; en ningn caso es aceptable mezclar con materiales finos que agreguen plasticidad a la mezcla. Existen procedimientos grficos y matriciales basados en optimizacin para realizar el diseo granulomtrico de las mezclas. Ms adelante se comentarn algunos casos.

La base es la capa que halla inmediatamente por debajo de la superficie de rodamiento y pueden ser de los siguientes tipos:

a) Bases hidrulicas, formadas por materiales granulares que sirven de apoyo para una carpeta asfltica, una capa de rodadura asfltica o una carpeta de concreto hidrulico, cuyos materiales generalmente deben recibir un tratamiento como cribado, trituracin parcial o total y mezclas, que ofrezcan un drenado adecuado del agua que llegue a penetrar por la carpeta para ser desalojada posteriormente por el bombeo de la subrasante. Normalmente este material deber ser controlado y con requisitos de calidad muy rigurosos, en donde las granulometras debern ser las adecuadas para cada caso de superficie de rodamiento que vaya a recibir, como lo contempla la norma N-CMT-4-02-

L106 L>106



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002/11. Dependiendo del trnsito esperado durante la vida til del pavimento medido a travs de L, se seleccionar como se indica en la tabla 7.

Tabla 7. Porcentaje de roca triturada para base hidrulica de acuerdo a L

L107 50% 75% 100%

Los requisitos de calidad de las bases hidrulicas dependern del tipo de superficie de rodamiento a la que dar sustento, teniendo el caso para carpetas de concreto hidrulico y para carpetas asflticas, como se muestra en la tabla 8.

Tabla 8. Requisitos de calidad para base hidrulica dependiendo del tipo de carpeta

Caracterstica

Tipo de carpeta De concreto

hidrulico De mezcla asfltica

Valor % L106 L>106 Lmite lquido, mximo 25 25 25 ndice plstico, mximo 6 6 6 Equivalente de arena, mnimo 40 40 50 Valor Soporte de California (CBR), mnimo 80 80 100 Desgaste Los ngeles, mximo 35 35 30 Partculas alargadas y lajeadas, mximo 40 40 35 Grado de compactacin, mnimo 100 100 100

La granulometra para bases hidrulicas que recibirn carpetas de concreto hidrulico se muestra en la tabla 9, junto con su curva granulomtrica.

Tabla 9. Requisitos de granulometra para bases de pavimentos con carpetas de concreto hidrulico

Abertura mm Designacin Porcentaje que pasa 37.50 1 100 25.00 1 70 100 19.00 60 100 9.50 3/8 40 100 4.75 No. 4 30 80 2.00 No. 10 21 60 0.85 No. 20 13 44

0.425 No. 40 8 31 0.250 No. 60 5 23 0.150 No. 100 3 17 0.075 No. 200 0 10



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Los requisitos granulomtricos y su respectiva curva granulomtrica para las bases hidrulicas que soportarn carpetas de mezcla asfltica de granulometra densa se muestran en la tabla 10.

Tabla 10. Requisitos granulomtricos para bases hidrulicas de carpetas asflticas de granulometra densa.


75.00 3 100 100 50.00 2 85 100 85 100 37.50 1 75 100 75 100 25.00 1 62 100 62 90 19.00 54 100 54 83 9.50 3/8 40 100 40 65 4.75 No. 4 30 80 30 50 2.00 No. 10 21 60 21 36 0.85 No. 20 13 44 13 25

0.425 No. 40 8 31 8 17 0.250 No. 60 5 23 5 12 0.150 No. 100 3 17 3 9 0.075 No. 200 0 - 10 0 5



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La curva granulomtrica del material por emplear, determinada mediante el procedimiento M-MMP-4-01-003, Granulometra, tendr una forma semejante a la de las curvas que se muestran en las figuras de las tablas 9 y 10, segn sea el caso, sin cambios bruscos de pendiente. La relacin entre el porcentaje en masa que pase la malla con abertura 0.075 mm (No. 200) al que pase la malla con abertura de 0.425 mm (No. 40) no ser mayor de 0.65. Si la granulometra del material obtenido en el banco, una vez sujeto al tratamiento mecnico, no cumple con los requisitos de calidad, se podr mezclar con materiales de otros bancos, en la proporcin adecuada para que cumpla con dichos requisitos; en ningn caso es aceptable mezclar con materiales finos que agreguen plasticidad a la mezcla. Como se dijo anteriormente, existen procedimientos grficos y matriciales basados en optimizacin para realizar el diseo granulomtrico de las mezclas, lo que veremos ms adelante.

b) Bases tratadas, se refiere a materiales granulares que no cumplen con los requisitos de calidad para las bases hidrulicas o que, por razones estructurales, requieren de la incorporacin de un producto que modifica alguna de sus caractersticas fsica, generalmente hacindolos ms rgidos y resistentes, mejorando su comportamiento mecnico e hidrulico, para ser colocados sobre la sub-base o la subrasante y formar una capa de apoyo para una carpeta asfltica o para una carpeta de concreto hidrulico.

L106

L>106



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En la norma N-CMT-4-02-003/04 se habla de seis tipos de bases tratadas: 1) los materiales de base modificados con cal, con incorporaciones de 2% a 3% en masa de cal para modificar su plasticidad y reducir el efecto de la materia orgnica, 2) los modificados con cemento Portland, con incorporaciones de 3% a 4% para modificar su plasticidad e incrementar su resistencia, 3) los materiales estabilizados con cemento, con incorporaciones de 8% a 10% en masa de cemento Portland para obtener resistencias a la compresin simple a los 28 das de 25 kg/cm2 e incrementar su rigidez, reduciendo el efecto de la fatiga sobre la carpeta o mejorando el apoyo de las losas de concreto hidrulico, 4) los materiales estabilizados con asfalto mediante emulsiones o asfaltos rebajados con incorporacin del 3% al 4% en masa de cemento asfltico para mejorar su comportamiento y el efecto de la plasticidad, 5) las bases de mezcla asfltica o bases negras, en donde se incorpora, en caliente o en fro, de 4% a 5% en masa de cemento asfltico para formar una capa de concreto asfltico magro, y 6) las bases de concreto hidrulico magro o de baja resistencia, con incorporacin de cemento Portland necesario para obtener una resistencia a la compresin simple a los 28 das de 150 kg/cm2 a 200 kg/cm2 y transformar un pavimento flexible en un pavimento rgido, como es el caso de concretos compactados con rodillo (CCR) o de la recuperacin en fro de pavimentos asflticos y su base hidrulica.

Tabla 11. Requisitos de calidad para materiales de banco modificados con cal o cemento Portland o estabilizados con cemento Portland.

Material Requisito Cal Cumplir con N-CMT-4-03-001 Cemento Portland Cumplir con N-CMT-2-02-001

Tipo CPO Material de base sin modificacin Cumplir con granulometra indicado por N-CMT-4-02-

002 Contenido de materia orgnica con color menor al obtenido con lquido oscuro que la solucin normalizada no. 3 de M-MMP-4-01-012

Material de base modificado Cumplir con lmite lquido, ndice plstico, equivalente de arena, CBR y desgaste Los ngeles que indique N-CMT-4-02-002

Material estabilizado con cemento Portland

Resistencia a la compresin simple a los 28 das no menor de 25 kg/cm2 para cilindros compactados al 100% con respecto a su masa volumtrica seca mxima obtenida mediante ensaye AASHTO Modificada indicada en M-MMP-4-01-010

Materiales modificados con cal o estabilizados con cemento Portland

En el tramo, cumplir la compactacin al 100% con respecto a la masa volumtrica seca mxima obtenida mediante ensaye AASHTO Modificada indicada en M-MMP-4-01-010



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Tabla 12. Requisitos de calidad para materiales de banco estabilizados con asfalto.

Material Requisito Producto asfltico Cumplir con N-CMT-4-05-001 Material de base Cumplir con granulometra indicado por N-CMT-4-02-002

Contenido de materia orgnica con color menor al obtenido con lquido oscuro que la solucin normalizada no. 3 de M-MMP-4-01-012 Desprendimiento por friccin menor del 25% Cubrimiento con asfalto mayor de 90% Para materiales arenosos, estabilidad mnima de 64 kg. Para materiales plsticos, estabilidad mnima de 180 kg, expansin mxima 2% y absorcin mxima 5%

Materiales estabilizado con asfalto

En el tramo, cumplir la compactacin al 100% con respecto a la masa volumtrica seca mxima obtenida mediante ensaye AASHTO Modificada indicada en M-MMP-4-01-010

Tabla 13. Requisitos de calidad de materiales para base negra.

Caracterstica Valor % L106 L>106 Lmite lquido, mximo 30 25 Indice plstico, mximo 6 6 Contenido de agua, mximo 1 1 Equivalente de arena, mnimo 40 50 Partculas alargadas y lajeadas, mximo 50 40 Desgaste Los Angeles, mximo 30 30 Prdida de estabilidad por inmersin en agua, mximo

25 25

Grado de compactacin, mnimo 95 95

Tabla 14. Requisitos granulomtricos para bases negras


37.50 1 100 100 25.00 1 90 100 90 100 19.00 76 100 76 100 9.50 3/8 42 100 42 100 4.75 No. 4 24 100 24 70 2.00 No. 10 10 90 10 27 0.85 No. 20 5 65 5 14

0.425 No. 40 4 47 4 10 0.250 No. 60 2 35 2 8 0.150 No. 100 1 25 1 7 0.075 No. 200 0 - 15 0 6



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Cuando la base negra se disee con el mtodo Marshall deber cumplir los requisitos de las tablas 15 y 16.

Tabla 15. Requisitos de calidad para base negra diseada mediante el mtodo Marshall

Caracterstica Valor L106 L>106 Compactacin, nmero de golpes en cada cara de la probeta

50 75

Estabilidad, N (lbf), mnimo 4410 (990) 6890 (1540) Flujo, mm (10-2 in) 2 4.5 (8 18) 2 4 (8 16) Vacos en la mezcla asfltica (VMC), % 3 8 3 - 8

L106

L>106



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Tabla 16. Vacos en el agregado mineral (VAM) para bases negras diseadas por el mtodo Marshall

Tamao mximo del material ptreo utilizado en la mezcla

Vacos en el agregado

mineral (VAM) %, mnimo mm Designacin

4.75 No. 4 18 6.30 17 9.50 3/8 16 12.5 15 19.0 14 25.0 1 13 37.5 1 12

Cuando en la elaboracin de la base negra se utilice emulsin asfltica, sta ser de rompimiento medio o lento y cuando se utilice asfalto rebajado, ste ser de fraguado rpido. La temperatura de las emulsiones asflticas al momento del mezclado, ser de 5C a 48C; en el caso de asfaltos rebajados, ser de 60C a 80C. Para obtener un buen cubrimiento de los ptreos, es conveniente realizar el mezclado en planta.

No se aplicarn los materiales asflticos cuando la temperatura ambiente sea menor de 5C, cuando est lloviendo o haya amenaza de lluvia o cuando la velocidad del viento impida que la aplicacin con la petrolizadora sea uniforme.

Los contenidos de cemento asfltico, agua y disolventes en las bases asflticas ya compactadas quedarn dentro de los lmites fijados por la tabla 17.

Tabla 17. Contenidos de cemento asfltico, agua y disolventes en bases negras

Material asfltico empleado en la

elaboracin de la base negra

Tolerancia en el contenido de cemento

asfltico (CA), % (Respecto a la masa del

material ptreo)

Contenido de agua libre

permitido, % (Respecto a la masas de la

mezcla asfltica)

Relacin de disolventes a

cemento asfltico en masa, valor K

Cemento asfltico CA 0.05 1 0

Emulsin asfltica sin disolventes

CA 0.10 --- 0

Emulsin asfltica con disolventes

CA 0.10 --- 0.05 a 0.08

Asfaltos rebajados CA 0.10 1 0.05 a 0.08



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Los requisitos de calidad de materiales para base de concreto hidrulico magro o de baja resistencia provenientes de bancos de prstamo se indican en la tabla 18.

Tabla 18. Requisitos de calidad del material ptreo para bases de concreto hidrulico magro.

Material Requisito Cemento Portland Cumplir con N-CMT-2-02-001

Tipo CPO Material ptreo La fraccin del material ptreo que se retenga

en la malla 4.75 mm (No. 4) tendr al menos 50% en masa de partculas trituradas que presenten dos o ms caras fracturadas. Se suministrarn fraccionados al menos en dos tamaos, separados por la malla 4.75 mm (No. 4) Contenido de materia orgnica con color ms claro que la solucin normalizada No. 3

Caracterstica Valor % Indice plstico, mximo NP Equivalente de arena, mnimo 50 Desgaste Los Angeles, mximo 30

Tabla 19. Caractersticas granulomtricas del material ptreo para bases de concreto hidrulico magro.

Abertura mm Designacin Porcentaje que pasa 25.00 1 100 19.00 87 100 9.50 3/8 55 89 4.75 No. 4 35 69 2.00 No. 10 22 54 0.85 No. 20 15 40

0.425 No. 40 10 30 0.250 No. 60 8 23 0.150 No. 100 5 18 0.075 No. 200 3 10



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Tabla 20. Caractersticas granulomtricas del material ptreo combinado con cemento Portland para concreto hidrulico magro

Abertura mm Designacin Porcentaje que pasa 25.00 1 100 19.00 88 100 9.50 3/8 59 90 4.75 No. 4 41 72 2.00 No. 10 29 58 0.85 No. 20 23 45

0.425 No. 40 18 36 0.250 No. 60 16 30 0.150 No. 100 14 25 0.075 No. 200 12 18



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Los materiales ptreos se suministrarn fraccionados al menos en dos tamaos, separados por la malla con abertura de 4.75 mm (No. 4), si la dosificacin del cemento se hace en planta estacionaria. Si el cemento se agrega en el camino, se suministrar en un solo tamao.

Los materiales combinados y el cemento Portland, se mezclarn en la proporcin necesaria para producir un concreto hidrulico homogneo, con la resistencia a la compresin simple establecida en el proyecto o aprobada por la SCT, de forma que en su estado fresco tenga un revenimiento de cero (0) cm. Ser responsabilidad del Contratista de la obra determinar el proporcionamiento adecuado en el laboratorio para alcanzar la resistencia de proyecto.

Salvo que en el proyecto o la SCT indiquen otra cosa, la base de concreto hidrulico magro o de baja resistencia, una vez agregado el cemento Portland, se compactar al cien (100) por ciento con respecto a la masa volumtrica seca mxima obtenida mediante la prueba AASHTO modificada con el contenido de agua ptimo. La compactacin de una seccin transversal cualquiera se terminar totalmente en menos de tres (3) horas. Desde el instante en que se haya iniciado la incorporacin y mezclado de agua para el concreto hidrulico magro o de baja resistencia destinado a esa seccin, excepto cuando el proyecto indique o la SCT aprueba la utilizacin de un aditivo retardador de fraguado, en cuyo caso dicha seccin se compactar totalmente dentro del plazo de trabajabilidad de la mezcla.



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En todo momento se mantendr hmeda la superficie de la base de concreto hidrulico magro mediante riegos de agua finamente pulverizada, hasta la colocacin de la membrana de curado, si el camino est fuera de operacin. En caso contrario se continuar con los riegos durante tres (3) das.

Una vez compactada y curada la base, su resistencia a la compresin simple a los veintiocho (28) das de edad, determinada mediante el procedimiento M-MMP-2-02-058, Resistencia a la compresin simple de cilindros de concreto, ser la establecida en el proyecto o la que indique la SCT.

En el caso de los materiales obtenidos de la recuperacin in-situ de pavimentos existentes, para ser utilizados en una nueva base, estabilizada o no, se corregirn mediante la adicin de otros materiales provenientes de banco, de tal manera que cumplan con los requisitos establecidos en esta Norma segn el uso a que se destinen. En los casos en que esto no sea posible o econmicamente inconveniente, tal situacin deber ser tomada en cuenta en el diseo del pavimento.

1.5 Diferencias entre los pavimentos flexibles y los rgidos

Los pavimentos rgidos estn estructurados de tal forma que la losa de concreto hidrulico al entrar en contacto con las ruedas de los vehculos del trnsito, absorba los esfuerzos de tensin inducidas por ellas. La capa de sustento de la losa, llamada sub-base, prcticamente no recibe esfuerzos, sin embargo, no deben presentarse asentamientos ni deformaciones causadas por cedencia del suelo de las terraceras y que se manifiesta en las capas superiores. Normalmente el diseo de este tipo de pavimento involucra anlisis basados en los esfuerzos de tensin que se presentan a lo largo del espesor del pavimento debido a la accin del trnsito, as como de pequeos esfuerzos inducidos por alabeos por cambios volumtricos del concreto hidrulico debido a gradientes de temperatura. Tambin se presentan esfuerzos debidos a la friccin de la ruedas en la losa accionados por arranque y frenado, siendo valores que se representan por medio de factores que amplifican los esfuerzos de tensin del trnsito. La transferencia de esfuerzos en la losa por su modulacin debido a los agrietamientos naturales que se



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presentan en el concreto por cambios volumtricos debidos a la temperatura lo que obliga a inducir zonas de debilitamiento mediante el aserrado creando las juntas transversales y longitudinales de transferencia de cargas as como las juntas de construccin y expansin, obliga a disear adecuadamente estos mecanismos de transferencia, conocidos como pasa-juntas, machimbrado, malla de refuerzo o trabazn de agregados.

En los pavimentos flexibles, las diferentes capas que conforman exclusivamente al pavimento estructuralmente trabajan mediante la friccin y cohesin de los materiales aglutinantes en conjunto con los materiales granulares que forman el material ptreo de las capas sub-base y base, quienes reciben de la superficie de rodamiento los esfuerzos de tensin transmitidos por el trnsito que rueda. La zona de esfuerzos es ms reducida a lo largo pero con valores de esfuerzos verticales ms crticos que los que se presentan en un pavimento rgido. Sin embargo, la colaboracin de cada capa en absorber parte de los esfuerzos y transmitirlos a las capas inferiores, provoca un comportamiento estructural, en donde su mayor problema ser la deformacin repetida generando un fenmeno de fatiga que provocar en un momento determinado la deformacin permanente de la capa, reflejndose en la superficie de rodamiento, que comenzar a mostrar signos de falla al presentarse el agrietamiento, piel de cocodrilo, disgregado de la mezcla y, finalmente, el bache.

Podemos resumir que la principal diferencia entre los dos pavimentos es la forma en cmo transmiten las cargas del trnsito a la capa subrasante. En los rgidos, la alta rigidez de la losa de concreto pemite comportarse como una placa rgida y distribuir las cargas sobe un rea mayor de la subrasante, transmitiendo presiones muy bajas a las capas inferiores (terreno natural). Por s misma, la losa proporciona la mayor capacidad estructural del pavimento rgido.

Como el pavimento flexible est construido con materiales dbiles y menos rgidos que los concretos hidrulicos y ms deformables, de forma tal que transmiten a la subrasante las cargas de manera ms concentradas en menos rea de apoyo, normalmente requiere ms capas y mayores espesores para resistir la transmisin de las cargas a la subrasante. (ING. 2014) SANCHEZ LOPEZ EDUARDO



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