Base Estabilizada

5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com

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MATERIALES PARA BASE YSUBBASE



CONTENIDO

Bases y subbases granulares

Bases y subbases estabilizadas con aditivos

Estabilización de suelos con cal

Estabilización de suelos con cal y ceniza volante

Estabilización de suelos con cemento

Bases estabilizadas con asfalto

Bases estabilizadas con emulsión asfáltica

Bases estabilizadas con asfalto espumado

Combinación de estabilizantesOtros tipos de bases

Base permeable

Base de concreto pobre



DEFINICIONES

Base es la capa que se encuentra bajo la capa derodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su

proximidad con la superficie, debe poseer altaresistencia a la deformación, para soportar las altaspresiones que recibe. Se construye con materialesgranulares procesados o estabilizados y, eventualmente,con algunos materiales marginales.

BASES Y SUBBASES



DEFINICIONES

Subbase es la capa que se encuentra entre la base y lasubrasante en un pavimento asfáltico. Debido a queestá sometida a menores esfuerzos que la base, sucalidad puede ser inferior y generalmente está

constituida por materiales locales granulares omarginales.

El material que se coloca entre la subrasante y laslosas de un pavimento rígido también se denomina

subbase. En este caso, debe permitir el drenaje libre oser altamente resistente a la erosión, con el fin deprevenir el ―bombeo‖. En algunas partes, a esta capala llaman base.

BASES Y SUBBASES



- Compuestos principalmente por agregados pétreos y finos naturales.

- Su resistencia a la deformación está determinada casi exclusivamente

por el rozamiento interno de los agregados, aunque a veces existe una

componente cohesional brindada por los finos plásticos del material

- Modificación de un suelo o un agregado procesado, mediante la

incorporación y mezcla de productos que generan cambios físicos y/o

químicos del suelo aumentando su capacidad portante, haciéndolo menos

sensible a la acción del agua y, eventualmente, elevando su rigidez

- Materiales que no cumplen las especificaciones corrientes para uso vial,

pero que pueden ser usados con éxito, principalmente como resultado

de una experiencia local satisfactoria y un costo reducido

Naturales,

subproductos

industriales y

materiales de

desecho

Marginales

Granulares

(mezclas de

suelo-agregado)

No ligados

Estabilizaciones

con aditivos

Ligados

CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PARA BASES Y SUBBASES



BASES Y SUBBASES

BASES YSUBBASES

GRANULARES



Los agregados para construcción de bases y subbasesgranulares y, en general, para cualquier capa de unpavimento deben ser caracterizados para:

– Establecer su idoneidad

– Obtener información útil para el diseño estructural

del pavimento

CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS

Finalidad de la caracterización



1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso

La composición mineralógica de los agregados

determina en buena medida sus características físicas yla manera de comportarse como materiales para unacapa de pavimento

Por lo tanto, al seleccionar una fuente de materiales, el

conocimiento del tipo de roca y, por lo tanto, deminerales que la componen brinda una excelente pistasobre la conveniencia de los agregados provenientes deella





RESUMEN DE PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS(SEGÚN CORDON Y BESTE)




El examen petrográfico de las rocas en el microscopio,

mediante secciones delgadas, es un método excelentepara determinar el tamaño del grano, su textura y suestado de descomposición

El examen, realizado por un experto, permite calcularlas proporciones de las especies mineralógicas de la

roca y, en muchos casos, permite también dilucidar einclusive resolver el problema planteado






Cuarzo reactivo exhibiendo bandas oscuras(A) y claras (B) en el mismo grano

Grano de cuarzo no reactivo con unbrillo uniforme





Las propiedades químicas de los agregados sonimportantes cuando se van a emplear en pavimentos

En pavimentos asfálticos, la química de los agregadospuede determinar la adherencia entre ellos y el asfalto

En pavimentos rígidos, los agregados que contienenformas reactivas de sílice pueden presentar reacciones

expansivas con los álcalis contenidos en la pasta delcemento





Falla por deficiente adherenciaentre los agregados y el asfalto

Reacción expansiva entre lasílice del agregado y los álcalis

del cemento




Se han desarrollado muchos ensayos para medir lascaracterísticas físicas de los materiales para construir

pavimentos. Estos ensayos, en su mayoría arbitrarios enel sentido de que su utilidad reposa en la correlación desus resultados con el comportamiento en el campo, hansido normalizados con el fin de obtener resultadosreproducibles

Las especificaciones de construcción fijan, de acuerdocon la experiencia local, los límites admisibles de losresultados de estos ensayos, según el uso previsto parael material




2. Caracterización para efectos de diseñoestructural del pavimento

Se trata de ensayos para establecer la respuesta delos materiales al esfuerzo y a la deformación

Se emplean para cuantificar módulos y relaciones dePoisson y, para determinados componentes de la

estructura del pavimento, medir su resistencia a lafatiga




FUENTES DE MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES

CANTERA

DEPÓSITO ALUVIAL



PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES

Estabilidad y densidad

La masa de los materiales granulares para capas desubbase y base deberá poseer una adecuada estabilidad

por trabazón mecánica, de manera que soporteadecuadamente los esfuerzos impuestos por las cargasde la construcción y del tránsito automotor

La estabilidad de un material granular depende de ladistribución de los tamaños de las partículas(granulometría), de las formas de las partículas, de ladensidad relativa, de la fricción interna y de la cohesión




Estabilidad y densidad (continuación)

Un material granular diseñado para máxima

estabilidad debe poseer alta fricción interna para resistirla deformación bajo carga

La fricción interna y la subsecuente resistencia alcorte dependen, en gran medida, de la granulometría, de

la forma de las partículas y de la densidad, De estosfactores, la distribución de tamaños, en especial laproporción de finos respecto a los gruesos, es el másimportante



Estabilidad y densidad (continuación)

La máxima densidad se suele obtener cuando la distribuciónde tamaños se adapta a la fórmula de Fuller:

p = 100(d/D)0.5

Generalmente, la proporción de finos que permite alcanzarla máxima estabilidad es inferior a la requerida para lograrmáxima estabilidad

La granulometría por escoger debe establecer un balanceentre la facilidad constructiva y la mayor estabilidad posible




ESTADOS FÍSICOS DE LAS MEZCLAS DE SUELO - AGREGADO




VARIACIÓN DE LA DENSIDAD Y DEL CBR CON LACANTIDAD DE FINOS DE UN MATERIAL GRANULAR




Angularidad del agregado grueso (INV E-227)A igualdad de distribución de tamaños, un agregado con partículasfragmentadas mecánicamente presenta mayor estabilidad que uno conpartículas redondeadas, debido a la mayor trabazón entre las partículas

Para iguales granulometrías, el material con partículas trituradas dalugar a un mayor coeficiente de permeabilidad, lo que hace que sea másfácil de drenar


http://www.suburbias.com/sun/images/DelRio2_t.jpg



Angularidad del agregado fino (AASHTO T 304 – INVE-239)

Porcentaje de vacíos con aire de las partículas menoresde 2.36 mm, levemente compactadas


V= volumen del moldeW=peso de arena en el moldeGA = peso específico arena



Partículas aplanadas y alargadas (INV E-240) La presencia de partículas aplanadas y alargadas es indeseable, porcuanto ellas tienden a quebrarse durante la construcción y bajo tránsito,modificando la granulometría original del agregado

DETERMINACIÓN DE PARTÍCULAS ALARGADAS Y PLANAS (ASTM D 4791)




LimpiezaÍndice plástico (AASHTO T 89 y T 90 – INV E-125 y E-126)

Representa el rango de humedad en el cual una fracción finase encuentra en estado plástico


Límite líquido (LL) Límite plástico (LP)

Índice Plástico (IP) = LL - LP



LimpiezaEquivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-133)

El efecto de la plasticidad depende de la proporción dematerial fino presente en la mezcla

La determinación del índice plástico se suelecomplementar con la del equivalente de arena, el cualpermite valorar la cantidad y actividad de la fraccióncoloidal de las partículas finas

El agregado se mezcla con una solución de cloruro decalcio-glicerina-formaldehído y se agita dentro de uncilindro graduado, forzando a las partículas más finas aquedar en suspensión




LimpiezaEquivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-233)

Luego de un término de reposo, se miden las alturas de arena(HA) y finos (HF) y la relación entre ellas, en porcentaje, es el

equivalente de arena




Limpieza

Valor de azul (EN-933-9 - INV E-235)

Se usa como complemento del equivalente de arena,

cuando el valor de éste no satisface el límite especificadoCaracteriza la actividad de la fracción arcillosa delagregado fino y su sensibilidad al agua

El valor de azul es la cantidad de azul de metileno que

adsorben 1,000 gramos del material pasante del tamiz de 2mm, colocados en una solución acuosa




LimpiezaValor de azul (EN-933-9 INV E-235)


negativo

positivo



Resistencia a la fragmentación

Las partículas del agregado grueso deben ser resistentesa la abrasión y a la degradación mecánica, para prevenirla formación de finos que alteren la granulometríaoriginal durante la compactación y, posteriormente, bajo

la acción del tránsito automotorLa resistencia a la fragmentación se suele medirmediante cuatro (4) ensayos:

— Desgaste Los Ángeles

— Trituración por impacto — Trituración por aplastamiento

— 10% de finos






Desgaste Los Ángeles (AASHTO T 96 – INV E-218 y 219)

Una muestra del agregado grueso es sometida a atrición eimpacto por unas esferas de acero mientras gira en un cilindro

metálico a 31-33 rpm por 15 minutos, determinándose la fraccióndel material ensayado que pasa el tamiz de 1.70 mm (# 12)





Valor de trituración por impacto (VTI) (BS 812)

Una muestra del agregadogrueso se somete a 15 golpescon una masa de 13.6 kg quecae libremente desde una alturade 380 mm, determinándoseluego el porcentaje de

partículas que pasa el tamiz de2.36 mm (# 8), respecto delpeso inicial de la muestra





Valor de trituración por aplastamiento (VTA) (BS 812)

Una muestra del agregado grueso (12.5 mm – 9.5 mm) sesomete a una carga de 400 kN y se determina el porcentaje de

partículas que pasa el tamiz de 2.36 mm, respecto del pesoinicial de la muestra





10 % de finos (BS 812 – INV E-224)

Utiliza el mismo equipo que el ensayo VTAUna muestra del agregado grueso se somete a diferentescargas, determinándose en cada caso el porcentaje departículas que pasan el tamiz de 2.36 mm (# 8) respecto delpeso inicial de la muestra

La carga necesaria para producir 10% de partículas menoresde 2.36 mm constituye el resultado de la prueba



Durabilidad

Las partículas de los agregados deben ser resistentes acambios mineralógicos y desintegración física a causa de losciclos de humedecimiento y secado impuestos durante laconstrucción y el período de diseño del pavimento

La durabilidad debe ser considerada en el momento deescoger los agregados pétreos. Materiales susceptibles de

degradación por la acción de agentes climáticos durante lavida útil del pavimento, deben ser evitados




Durabilidad

La durabilidad de los agregados para construcción decapas de pavimentos se acostumbra evaluar mediantedos ensayos:

— Solidez bajo la acción de sulfatos de sodio omagnesio

— Micro - Deval




Durabilidad


Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 – INV E-220)

Fracciones del agregado, de diversos tamaños, se someten acinco ciclos de expansión y contracción, consistente cada uno de

ellos en: — Inmersión durante un lapso de 16 a 18 horas en una

solución de sulfato de sodio o de magnesio

— Secado hasta peso constante a 110º C

Terminado el último ciclo se lavan las fracciones para eliminarel sulfato que contengan; se secan y se tamizan sobre los tamicesen los cuales se retenían antes del ensayo, determinado laspérdidas en peso sufridas por cada fracción



Durabilidad


Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)

Inmersión del agregadoen la solución

Secado en el horno



Durabilidad


Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)

Fracción de agregadoantes del ensayo

Fracción de agregadoluego de 5 ciclos



Durabilidad


Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)

Una muestra de 1,500 gramos del agregado seco essumergida en 2 litros de agua durante 1 hora dentro de un

cilindro de 194 mm de diámetroSe introducen 5,000 gramos de esferas de acero de 9.5 mmde diámetro dentro del cilindro y se somete éste a rotación a100 ± 5 rpm durante 2 horas

Se seca la muestra y se determina la proporción de materialque pasa el tamiz de 1.18 mm (# 16) respecto del peso secoinicial de la muestra, la cual constituye el resultado del ensayo



Durabilidad


Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – 9NV E-238)



Durabilidad


Muestra, esferas y agua dentrodel cilindro

Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)

Máquina de ensayo



Permeabilidad

Las características de permeabilidad de un materialgranular dependen de la granulometría, del tipo de agregado,del tipo de ligante y de la densidad

La permeabilidad disminuye a medida que se incrementa lafracción fina del material

A medida que la granulometría se acerca a la ecuación deFuller, el material tiende a la impermeabilidad

Coeficientes de permeabilidad inferiores a 10-3 cm/s danlugar a materiales de pavimento que, desde el punto de vistapráctico, se consideran impermeables




ESCORIA DE ALTO HORNO

Producto no metálico, compuesto principalmente por silicatosy alumino-silicatos de calcio y otras bases, que se obtiene en unalto horno, simultáneamente con la producción del hierro



PROPIEDADES QUÍMICAS




PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS TÍPICAS




Características

Muchos Departamentos de Carreteras consideran la escoriade alto horno como un agregado pétreo convencional

La escoria puede ser triturada y clasificada para producir unmaterial que satisfaga los requisitos granulométricos de unasubbase o base granular

La escoria tiene propiedades cementantes, pero es frágil yde baja resistencia al impacto y a la abrasión, por lo cual no

se suele exigir la ejecución de ensayos de este tipo paravalorar su aptitud de uso como material de pavimento




ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARALOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍASDE TRÁNSITO PESADO




ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARALOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍASDE TRÁNSITO PESADO


CA AC AC Ó A A S AS S AS



CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS

Módulo resiliente

El módulo resiliente es un estimativo del módulo de

elasticidad que se basa en determinaciones de esfuerzosy deformaciones bajo cargas rápidas, como las quereciben los materiales del pavimento a través de lasruedas de los vehículos

El módulo resiliente no es una medida de laresistencia del material, por cuanto éste no se lleva arotura en el ensayo, sino que recupera su forma original

CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE



Módulo resiliente (determinación en el laboratorio)





Módulo resiliente El módulo resiliente de los materialesgranulares es altamente dependiente delestado de esfuerzos al cual se encuentransometidos

Diferente a lo que sucede en lossuelos finos, los materiales granularesexhiben ―endurecimiento por esfuerzos‖,lo que hace que el módulo se incrementecon los esfuerzos totales, debido a quese incrementa la trabazón entre las

partículas individuales del agregado El módulo resiliente de un materialgranular se ve afectado adversamentepor la presencia de partículas finas


Ó



MÓDULO RESILIENTE

Valores típicos de K1 y K2 para materiales granulares de base y subbase (MR psi)

Condición

húmeda K1 K2

Seco 6000-10000 0,5-0,7

Húmedo 4000-6000 0,5-0,7

Saturado 2000-4000 0,5-0,7

Seco 6000-8000 0,4-0,6

Húmedo 4000-6000 0,4-0,6

Saturado 1500-4000 0,4-0,6

BASE

SUBBASE





MÓDULO RESILIENTE

Primer invariante de tensiones (q) para la base granular

Primer invariante de tensiones (q) para la subbase granular

3000 7500 15000

< 2 20 25 30

2 - 4 10 15 20

4 - 6 5 10 15

> 6 5 5 5

MR de subrasante (psi)

q (psi)

Espesor de

concreto

asfáltico (pg)

< 2 10.0

2 - 4 7.5

> 4 5.0

Espesor de concreto

asfáltico (pg) q (psi)





MÓDULO RESILIENTE

El módulo resiliente de las capas granulares (MRg) depende del soportebrindado por la subrasante (MRSR)

MRg = K*MRSR

MRSR (psi) K

3000 3,5-4,86000 2,4-2,7

12000 1,8-1,9

20000 1,6-1,8

30000 1,5-1,7

SHELL recomienda la siguiente expresión para determinar el módulode una capa granular (MRi), a partir del espesor de dicha capa (hi) en mmy del módulo de la subyacente (MRi+1)

MRi = 0.2*hi0.45 * MR(i+1)





RELACIONES ENTRE LOS MÓDULOS DE LAS CAPAS N Y N+1, PARA

DIFERENTES ESPESORES DE SUBBASE Y BASE GRANULAR


módulo de la capa n+1 (psi*1000)




CORRELACIÓN ENTRE EL CBR Y EL MÓDULO

RESILIENTE No todas las agencias están familiarizadas con las pruebas paracaracterizar el módulo resiliente. Por ello, es útil considerarcorrelaciones entre los diferentes indicadores de resistencia

Estas correlaciones deben tener un manejo muy cuidadoso, pues

son aproximadas y basadas en un número limitado de datos Para el caso de materiales granulares de base y subbase, una delas correlaciones más conocidas es la desarrollada por Rada yWitczak

Estado de

esfuerzosq

MR (psi)

100 740 CBR

30 440 CBR

20 340 CBR

10 250 CBR





VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS DE ELASTICIDAD DE

MATERIALES PARA PAVIMENTOS

Material Rango (Kg/cm2) Típico (Kg/cm2)

Concreto hidráulico 200000-550000 300000

Concreto asfáltico 15000-35000 30000

Base tratada con asfalto 5000-30000 10000

Base tratada con cemento 35000-70000 50000

Concreto pobre 100000-300000 200000

Base granular 1000-3500 2000

Subbase granular 800-2000 1200

Suelo granular 500-1500 1000Suelo fino 200-500 300

1 Kg/cm2 = 0,1 MPa = 14,3 psi





Relación de Poisson

Es la relación entre las deformaciones transversalesy longitudinales de un especimen sometido a carga

Los materiales más rígidos presentan menoresrelaciones de Poisson





ILUSTRACIÓN DE LA RELACIÓN DE POISSON





VALORES TÍPICOS DE LA RELACIÓN DE POISSON (m)

Material Rango Típico

Concreto hidráulico 0,10-0,20 0.15

Concreto asfáltico 0,15-0,45 0.35

Base tratada con asfalto 0,15-0,45 0.35Base tratada con cemento

Suelo granular 0,10-0,20 0.15

Suelo fino 0,15-0,35 0.25

Concreto pobre 0,10-0,20 0.15

Base y subbase granular 0,30-0,40 0.35Suelo de subrasante 0,30-0,50 0.40





Resistencia a la fatiga


La falla por fatiga de una capa granular de un pavimento seproduce por acumulación de deformaciones verticalesirrecuperables

El criterio que se adopta consiste en limitar, en función delnúmero ―N‖ de aplicaciones de carga, la deformación vertical decompresión (εv) en superficie, mediante leyes de fatiga del tipo

ε v = A*N-B

Ejemplos de leyes de fatiga:

εv = 2.16*10-2*N-0.25 (Universidad de Nottingham)εv = 1.11*10-2*N-0.23 (CRR - Bélgica)



BASES Y SUBBASES

BASES Y SUBBASESESTABILIZADAS CON

ADITIVOS

BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS




DEFINICIONES

Aditivos

Productos comerciales manufacturados que, cuando seadicionan a un suelo o a una mezcla de suelo – agregadoen cantidades apropiadas, alteran favorablemente desde elpunto de vista del comportamiento ingenieril, algunaspropiedades como la textura, la trabajabilidad, laplasticidad y la resistencia




DEFINICIONES

Estabilización con aditivos

Incorporación de uno o más aditivos a un suelo o un suelo-agregado en la cantidad requerida para que una vez elaborada,extendida y compactada la mezcla, ésta presente las características

apropiadas para servir como capa de base de un pavimento

Modificación con aditivos

Proceso similar a la estabilización, mediante el cual se buscamejorar alguna propiedad del suelo, pero el diseño de la mezclano se traduce en aumentos significativos de resistencia ydurabilidad. Debido a que se emplean menores cantidades deaditivos, su aplicación se restringe al mejoramiento de subbases ysubrasantes





TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DEADITIVOS

Prácticamente todos los suelos, con excepción de losorgánicos, son susceptibles de estabilizar con aditivoscementantes

Los principales materiales cementantes para uso vialson el cemento, el asfalto, la cal y las cenizas volantes

Otros productos con registro comercial pueden resultaraptos para la estabilización de suelos (aceite sulfonado,enzimas orgánicas, polímeros, etc.)





TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DEADITIVOS (CONT.)

Siempre existe más de un estabilizante aplicable a unsuelo

Con los aditivos factibles para estabilizar undeterminado suelo, se realizan ensayos de laboratorio paraobtener mezclas que cumplan los requisitos ingenierilesmínimos para la construcción de capas de base o subbase

Con los resultados de los diseños y considerando laslimitaciones climáticas, las restricciones de seguridad yambientales y el diseño estructural de las alternativas, serealiza un análisis económico para llegar a la decisión final




GUÍA GENERAL PARA LA SELECCIÓN DEL ADITIVO





TRIÁNGULO DE GRADACIÓN PARA AYUDA EN LA SELECCIÓN DE UNAGENTE ESTABILIZANTE COMERCIAL (US AIR FORCE)

S S S S CON VOS




GUÍA PARA LA SELECCIÓN DEL ADITIVO (US AIR FORCE)

Area Suelo Aditivo recomendado Restricciones en LL ó IP

del suelo

Restricciones del %

pasa tamiz 200

Observaciones

asfaltocemento

cal-cemento-ceniza

1B SW-SM ó Asfalto IP<=10

SP-SM ó Cemento IP<=30

SW-SC ó Cal IP>=12 La cal sola no suele conducir a

estabilizaciones aptas para

capas de base (1)

SP-SC cal-cemento-ceniza IP<=25

1C SM, SC, Asfalto IP<=10 <= 30%

SM SC Cemento IP<=20+(50-PASA200)/4

Cal IP>=12 Ver (1)

cal-cemento-ceniza IP<=25

2A GW, GP Asfalto Solo material bien gradado (2)

Cemento

El materia l debe tener 45% o

más pasa No. 4 (3)

cal-cemento-ceniza IP<=25

2B GW-GM ó Asfalto IP<=10 Ver (2)

GP-GM ó Cemento Ver (3)

GW-GC ó Cal IP>=12 Ver (1)

GP - GC cal-cemento-ceniza IP<=25

2C GM, GC Asfalto IP<=10 <= 30% Ver (2)

GM - GC Cemento IP<=20+(50-PASA200)/4 Ver (3)

Cal IP>=12 Ver (1)cal-cemento-ceniza IP<=25

3 CH, CL, Cemento LL<40, IP<20

Suelos orgánicos y muyácidos

no son estabilizables por

medios convencionales

MH, ML

CL - ML

CH - MH

OL - OH

SW, SP1A

IP <= 25

Cal IP >=12 Ver (1)




ESTABILIZACIÓNDE SUELOS CON

CAL

ESTABILIZACIÓN CON CAL




Tipos de cal

El término cal se refiere al óxido y al hidróxido de calciosolos o con pequeñas proporciones óxido o hidróxido demagnesio, obtenidos por la calcinación de rocas calcáreasadecuadas sin y con posterior hidratación





Tipos de cal

Debido al carácter cáustico de las cales en forma de óxido, seprefiere apagarlas añadiéndoles cantidades controladas de agua,que dan lugar a 3 tipos de cales hidratadas:

— Altamente cálcica Ca(OH)2

— Dolomítica monohidratada Ca(OH)2 + MgO — Dolomítica dihidratada Ca(OH)2 + Mg(OH)2




Tipos de cal

Las cales altamente cálcicas producen menores resistenciasque las que contienen cantidades apreciables de magnesio, peropresentan menores variaciones entre sí

Las cales dolomíticas, si bien dan mayores resistencias,disminuyen menos la plasticidad de los suelos

Las cales dolomíticas monohidratadas (donde el magnesiopermanece cono MgO) producen mejores resultados alestabilizar que las dihidratadas





PROPIEDADES DE CALES COMERCIALES VIVAS E HIDRATADAS





REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO

Intercambio catiónico (reacción rápida)

Floculación y aglomeración (reacción rápida)

Reacción puzolánica (reacción lenta)

Carbonatación






Intercambio catiónico

Las partículas de arcilla tienen una elevada cantidad desuperficies con carga negativa que atraen cationes libres ydipolos de agua

Como resultado, se forma una capa de agua altamente difusaalrededor de las partículas, separándolas y haciendo que laarcilla se vuelva débil e inestable

La adición de cal al suelo en cantidad suficiente suministra

un exceso de iones Ca++ que reemplaza los cationes metálicosmás débiles reduciendo el tamaño de la capa de agua difusa ypermitiendo que las partículas de arcilla se aproximen unas aotras o floculen






Floculación y aglomeración

Se produce un cambio aparente de la textura del suelo, porcuanto las partículas de arcilla se aglomeran formando otras de

mayor tamañoComo resultado de ello, se producen mejoras in meditadas en:

— Plasticidad, debido a la reducción de la capa de aguaadsorbida

— Trabajabilidad, debido al cambio de textura de una arcillaplástica a un material friables del tipo limoso o arenoso — Aumento de fricción interna entre las partículas

aglomeradas y mayor resistencia al corte






Reacción puzolánica

Si el suelo se compacta, se produce una reacción a largo plazoentre la cal, el agua y los minerales sílico aluminosos del suelo

fino, formándose complejos compuestos de silicatos y aluminatosde calcio hidratados que son agentes cementantes queincrementan la resistencia de la mezcla y su durabilidad

Esta reacción es de carácter lento y varía con el suelo por tratar

y con la temperaturaSe considera que un suelo es reactivo con la cal, si se logranaumentos de resistencia de cuando menos 50 psi a los 28 días, auna temperatura de 23º C






Carbonatación

Consiste en la reacción de la cal con el dióxido de carbonodel aire para formar carbonatos de calcio relativamenteinsolubles, en lugar de productos cementantes (silicatos yaluminatos de calcio hidratados)

CaO + CO2 CaCO3






Carbonatación

La carbonatación es una reacción indeseable y debe serevitada, por cuanto el carbonato no reacciona con el suelo paraincrementar resistencias o para disminuir plasticidades

Por lo tanto, se debe impedir que el proceso de mezcla sea

muy largo y que la mezcla elaborada quede expuesta al airedurante largo tiempo antes de ser compactada





PROPIEDADES TÍPICAS DE LOS SUELOS

ESTABILIZADOS CON CAL

Los efectos del tratamiento de un suelo con cal pueden serclasificados como inmediatos y a largo plazo

— La modificación inmediata se logra sin necesidad delcurado de la mezcla, es de gran interés durante la etapaconstructiva y se atribuye a las reacciones inmediatas

— La estabilización a largo plazo ocurre durante y despuésdel curado y es importante desde el punto de vista de laresistencia y la durabilidad de la mezcla compactada





EFECTOS INMEDIATOS DEL TRATAMIENTO DE

SUELOS FINOS CON CAL

El tratamiento con cal tiene efecto inmediato sobre algunaspropiedades del suelo fino:

— Disminuye la plasticidad — Aumenta el límite de contracción — Disminuye la proporción de partículas del tamaño de arcilla — Mejora la trabajabilidad — Disminuye la densidad máxima para una determinada energía de

compactación — Reduce el potencial expansivo del suelo — Mejora de manera inmediata las propiedades de esfuerzo -

deformación





SUELO FINO ANTES Y DESPUÉS DEL

TRATAMIENTO CON CAL




Tendencia de la influencia de la cal sobre laspropiedades plásticas de los suelos finos




Influencia de la cal sobre el potencial expansivo de

los suelos finos (caso típico)




EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO

DE SUELOS FINOS CON CAL

El tratamiento con cal tiene efectos a largo plazo sobre lassiguientes propiedades de un suelo fino:

— Resistencia

— Módulo resiliente

— Resistencia a la fatiga

— Durabilidad




EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE

SUELOS FINOS CON CALResistencia

El efecto más obvio de la cal sobre un suelo fino o sobre lafracción fina de un agregado es la ganancia de resistencia con

el tiempo. La situación se favorece al aumentar latemperatura

Las propiedades de una mezcla reactiva de suelo- cal vanvariando con el curado, debido al desarrollo de productos

cementantes adicionales

No es justificable el uso de ensayos muy elaborados paraevaluar con exactitud propiedades que varían continuamente





SUELOS FINOS CON CALResistencia

El ensayo de compresión inconfinada (norma ASTM D5102) esel más empleado para determinar la resistencia de las mezclas

suelo – cal

La resistencia a compresión (RCI) puede ser empleada paraestablecer, de manera aproximada, parámetros tales como lasresistencias a tensión y a flexión o el módulo resiliente

La resistencia a tensión se puede estimar de maneraconservativa como el 10% de RCI y la resistencia a flexión,como el doble de la resistencia a tensión o 20 % de la RCI




Variación típica de la resistencia de mezclas de suelo – calen función del período de curado y del contenido de cal






SUELOS FINOS CON CALMódulo resiliente

A la par con los incrementos de resistencia provocados porla reacción puzolánica, se producen cambios en la relación

esfuerzo - deformación del material, los cuales se traducenen aumentos del módulo resiliente

Los suelos estabilizados con cal fallan a mayoresesfuerzos desviadores que los no estabilizados y a menores

niveles de deformaciónExisten relaciones directas entre la resistencia de lasmezclas de suelo - cal y los módulos resilientes por flexión




Relaciones esfuerzo de compresión - deformación en mezclascompactadas de suelo cal ensayadas a diferente edad




Relación entre resistencia a compresión y móduloresiliente para suelos estabilizados con cal (Liddle, 1995)





SUELOS FINOS CON CAL

Resistencia a la fatiga

Los efectos de ganancia de resistencia a fatiga por flexiónproducidos por la reacción puzolánica suelen ser sustancialesen los suelos reactivos

La relación de esfuerzos (esfuerzo aplicado/resistencia a

flexión) se correlaciona con el número de aplicaciones decarga hasta la fatiga, por medios experimentales




Curva típica de fatiga de una mezcla de suelo cal(Thompson y Figueroa – 1989)





SUELOS FINOS CON CALDurabilidad

La humedad afecta adversamente los niveles de resistencia yrigidez producidos en el suelo por la adición de cal

El efecto que produce la saturación de la mezcla depende delnivel de resistencia o reacción puzolánica alcanzada antes deque aquella se produzca

Si la saturación se produce cuando ya ha ocurrido un nivelsignificativo de la reacción puzolánica, la pérdida de resistenciapor humedad no suele exceder de 10 %, pero si ocurre antes, lapérdida puede llegar hasta 40% o más




DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL

Los criterios de diseño varían, dependiendo de los objetivosde la estabilización y de las condiciones deseadas de servicio

Si sólo se pretende una modificación del suelo, basta condeterminar la cantidad de cal necesaria para producir lamodificación deseada (disminución de plasticidad, reduccióndel potencial expansivo, etc.)

Si se pretende que la mezcla sea utilizada en aplicacionesestructurales en el pavimento, se deben satisfacer unosrequisitos mínimos de resistencia de probetas de mezclaelaboradas y curadas en condiciones establecidas





Aunque la mayoría de las Agencias han adoptado la resistenciaa compresión inconfinada (RCI) como parámetro para diseño delas mezclas de suelo – cal, no existe un procedimiento universalpara la elaboración, curado y ensayo de las probetas





El procedimiento general de diseño comprende lossiguientes pasos:

1. Determinar la humedad óptima del suelo en el ensayoProctor normal (AASHTO T 99 – INV E-141)





2. Estimar el porcentaje probable de cal para estabilizarel suelo, mediante el método de Eades y Grim (normaASTM D 6276)





3. Elaborar mezclas con diferentes porcentajes de cal(por encima y por debajo del establecido en el pasoanterior) y compactarlas con la humedad óptima, conla energía del ensayo AASHTO T 99 (INV E-141)





4. Curar las probetas compactadas bajo las condicionesque tenga establecida la Agencia





5. Romper las probetas por compresión simple a la velocidadespecificada por la Agencia y elegir como porcentajeadecuado para la construcción de una subbase o base, el queasegure la resistencia mínima establecida por la Agencia




CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON CAL, CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS

Propiedades de esfuerzo deformación

Son esenciales para analizar adecuadamente elcomportamiento estructural de una capa de suelo cal enun pavimento

Módulo elástico en compresión

E (ksi) = 9.98 + 0.124*f’c (psi)





Propiedades de esfuerzo deformación

Resistencia a tensión

Es importante en el diseño de pavimento. Se usan 2procedimientos para evaluar esta resistencia en lasmezclas suelo – cal

— Tracción indirecta

Rti = 0.10*f’c

— Resistencia a flexión (módulo de rotura)MR = 0.20*f’c





Resistencia a fatigaLas curvas de respuesta de fatiga por flexión de mezclas curadasde suelo cal son análogas a las obtenidas con otros productoscementantes





Resistencia a fatiga

Se debe tener en cuenta que las mezclas suelo – calganan resistencia de manera continua con la edad(reacción puzolánica) y como la resistencia última de lamezcla es función del período de curado, la relación de

esfuerzos para un determinado esfuerzo aplicado vadisminuyendo, lo que se traduce en un incremento de laresistencia a la fatiga




ESTABILIZACIÓN

DE SUELOS CONCAL Y CENIZA

VOLANTE

BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE



CAL CENIZA VOLANTE

La cal sola reacciona con suelos cuyo índice plástico seacuando menos de 10. Si el suelo no es suficientementereactivo, la cal sólo es efectiva si se combina con una fuenteadicional de sílice y alúmina (puzolana), en presencia deagua

La puzolana más utilizada es la ceniza volante (fly - ash),que es el residuo finamente dividido que resulta de lacombustión del carbón mineral en las plantas termoeléctricas

BASES ESTABILIZADAS CONCAL CENIZA VOLANTE



CAL – CENIZA VOLANTE





SUELOS ADECUADOS PARA LA ESTABILIZACIÓN CON CALY CENIZA

Las estabilizaciones con cal y ceniza han demostrado sereficientes y económicas en el mejoramiento de suelos que no

presenten propiedades puzólanicas (materiales granulares)

Dado que dichos suelos tienen una estructura mineralimportante, las resistencias de las mezclas suelo granular - cal -ceniza son mucho mayores que las de las mezclas de suelo fino

con cal, lo que permite una aplicación estructural más importanteen la construcción vial (bases en vías de tránsito liviano,subbases, subrasantes mejoradas, rellenos livianos)





GRADACIONES TÍPICAS DE AGREGADOS PARA LAESTABILIZACIÓN CON CAL Y CENIZA





OTROS REQUISITOS TÍPICOS PARA LOS AGREGADOSEN ESTABILIZACIONES CON CAL Y CENIZA





EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADO

PÉTREO CON CAL Y CENIZA

Efecto de la temperatura y tiempo de curado sobre laresistencia a compresión





EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADOPÉTREO CON CAL Y CENIZA

Resistencia a compresión y flexión

Mezclas adecuadamente diseñadas pueden presentarresistencias entre 500 y 1,000 psi luego de 7 días de curado a38º C y valores superiores a 1,500 luego de un año de servicio

La relación entre las resistencias flexión y compresión sigue

las leyes típicas de las mezclas con estabilizantes hidráulicos.En general se encuentran entre 0.15 y 0.25, considerándose 0.20como un promedio aceptable





Relación entre las resistencia a compresión y flexión en laestabilización de un agregado con cal y ceniza




CAL CENIZA VOLANTE

Efecto de la cal y la cal + ceniza sobre la resistencia acompresión inconfinada de un suelo cohesivo




CAL CENIZA VOLANTE

EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADOPÉTREO CON CAL Y CENIZA

Cicatrización autógena

Un beneficio característico de las mezclas suelo – cal – ceniza es su capacidad de re-cementarse a través de lasgrietas, por un mecanismo auto regenerativo

Debido a ello, estas mezclas son menos susceptibles aldeterioro bajo carga repetida y más resistentes a los efectosambientales, que las mezclas que no poseen esta propiedad




CAL CENIZA VOLANTE

Efecto de la fractura y el remoldeo sobre la resistencia demezclas de agregado - cal - ceniza




CAL CENIZA VOLANTE

DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL - CENIZA

La FHWA recomienda el siguiente procedimiento delaboratorio para determinar las proporciones de la mezcla:

1. Mezclar los agregados con 5 proporciones diferentes deceniza, entre 10 % y 20 % , añadir una cantidad estimadade humedad óptima y determinar la densidad de lascinco muestras luego de compactarlas con la energía delensayo AASHTO T 180 (INV E-142)

2. Dibujar una curva contenido de ceniza vs densidad eidentificar el valor pico de densidad




CAL CENIZA VOLANTE


3. Elegir un contenido de matriz cuando menos 2% porencima del que dio lugar a la máxima densidad y realizarun ensayo de compactación AASHTO T180 (INV E-142)

para esa mezcla, determinando la humedad óptima y ladensidad máxima

4. Realizar 5 combinaciones suelo - ceniza - cal que den lugaral contenido de matriz elegido en el punto anterior. Lascantidades de cal se deben elegir de manera que la relacióncal : ceniza esté entre 1:3 y 1:4 (se han encontrado mezclassatisfactorias con relaciones entre 1:2 y 1:7)




CAL CENIZA VOLANTE

DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL –

CENIZA

5. Para cada una de las combinaciones, compactar 6 probetascon la energía antes citada y la humedad óptima y curarlasen ambiente húmedo a 38 ºC durante 7 días. Tres de lasprobetas se destinarán al ensayo de compresióninconfinada y 3 al de durabilidad

6. Romper las probetas destinadas al ensayo de compresión y

dibujar una curva que relacione la resistencia con elporcentaje de cal añadido. Se consideran aceptables para laconstrucción de capas de base, valores de resistencia decuando menos 2,760 kPa (400 psi)




CAL CENIZA VOLANTE


7. En relación con el ensayo de durabilidad, se realizan 12ciclos de congelamiento y deshielo (ASTM D560),considerándose apropiado un contenido de cal que genere

pérdidas no mayores de 10 %. Para zonas no expuestas a unambiente muy severo, la FHWA recomienda aplicar lapráctica local

8. Se elige la mezcla más económica que cumpla los dosrequisitos y, para compensar pérdidas, se recomiendaincorporar 0.5% adicional de cal en la obra




C C N VO N





CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DEDISEÑO DE PAVIMENTOS

Módulo elástico

El módulo elástico de las mezclas agregado – cal – cenizadepende de factores tales como la dureza y la gradación delagregado, el grado de compactación y las características delcurado de la mezcla. Los valores típicos para diseño se

encuentran entre 0.5*106

y 2.5*106

psi (3,400 – 17,200 MPa)




Relación de Poisson

Su valor es el orden de 0.08 para niveles de esfuerzoinferiores al 60 % del esfuerzo último, aumentando hasta 0.3para la carga de falla

Para la mayoría de los cálculos de diseño y evaluación sepueden tomar valores de 0.10 a 0.15, sin que se cometanerrores apreciables

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DEDISEÑO DE PAVIMENTOS




Fatiga

Como en todos los materiales de pavimentos, las mezclas

agregado – cal – ceniza fallan bajo carga repetida con niveles deesfuerzo inferiores al requerido para fallar con una solaaplicación

Sin embargo, debido a la cicatrización autógena, estas mezclasresultan menos susceptibles a la fatiga que otros materiales

A menos que la fatiga ocurra durante los primeros días decarga, la fatiga no suele ser un factor determinante en elcomportamiento de la mezcla

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES

ESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DEDISEÑO DE PAVIMENTOS




Relación entre los niveles de esfuerzo y el número ciclos hasta lafractura para una mezcla típica de agregado – cal - ceniza




ESTABILIZACIÓN DE

SUELOS CONCEMENTO

BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO



DEFINICIONES

Suelo modificado con cementoSuelo o agregado tratado con una cantidad relativamente baja decemento, para corregirle alguna propiedad indeseable como laplasticidad o la susceptibilidad a cambios volumétricos. Se usan

contenidos de cemento significativamente menores que en lasmezclas de suelo cemento

Suelo cemento

Material endurecido obtenido por el curado de una mezclaíntima de suelo pulverizado, cemento Portland y agua. Sucontenido de cemento es suficiente para superar las pruebas dedurabilidad




DISEÑO DE LAS MEZCLAS

Las estabilizaciones con ligantes hidráulicos(cemento, cal y mezclas de ellos con cenizas volantes)

se diseñan con criterios de resistencia a la compresión yde durabilidad

ENSAYOS USADOS EN COLOMBIA PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO

DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO



CONTENIDOS PROBABLES DE CEMENTO PARACAPAS DE BASE ESTABILIZADAS




ENSAYO DE DENSIDAD PROCTOR NORMAL PARADETERMINAR LA HUMEDAD ÓPTIMA




PREPARACIÓN DE PROBETAS CON DIFERENTES

PORCENTAJES DE CEMENTO PARA ENSAYOS DECOMPRESIÓN Y DURABILIDAD

Compactación de probetascon la humedad óptima

Curado de las probetasen cámara húmeda




ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE A LOS SIETE

DÍAS DE CURADO

Inmersión en agua 5 horas Rotura por compresión




DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO

PARA OBTENER LA RESISTENCIA ESPECIFICADA




ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO

Se realizan doce ciclos de durabilidad, consistente cada uno de ellos en:

1. Inmersión enagua 5 horas

2. Secado en horno a72º C por 42 horas

3. Reposo 1 hora ycepillado general




ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADOSe secan las probetas, se pesan y se calculan las pérdidas de pesode cada una




DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTOPARA LAS MÁXIMAS PÉRDIDAS DE PESO

ESPECIFICADAS




CRITERIOS DE DISEÑO DE MEZCLAS PARA BASES

ESTABILIZADAS CON LIGANTES HIDRÁULICOSRESISTENCIA MÍNIMA A 7 DÍAS PARA ESTABILIZACIÓN CON

CEMENTO Y A 28 DÍAS PARA ESTABILIZACIONES CON CAL, CAL-CENIZA Y CEMENTO - CAL - CENIZA

REQUERIMIENTOS DE DURABILIDAD (PÉRDIDAS MÁXIMASADMISIBLES LUEGO DE 12 CICLOS DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO)

Capa INVIAS US AIR FORCE

Base 450 psi 750 psiSubbase - 250 psi

Tipo de suelo INVIAS US AIR FORCE

Granular IP<=10 14% 11%Granular IP>10 10% 8%

Limos 10% 8%

Arcillas 7% 6%



EVOLUCION DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LAS

MEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO




EVOLUCION DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LASMEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO

t ba

t f t f cc

*)28()(

''

t = tiempo en díasa, b = coeficientes experimentales





ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINESDE DISEÑO DE PAVIMENTOS

1. Módulo elástico de las mezclas de suelo cemento

En general, el comportamiento esfuerzo - deformaciónde los suelos estabilizados con cemento es no lineal ydependiente del esfuerzo

Sin embargo, para muchos suelos y niveles deestabilización, y dentro de rangos limitados, se puedeasumir que el material es linealmente elástico bajo cargarepetida

Ó




CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE

DISEÑO DE PAVIMENTOS


El módulo suele variar entre 35,000 kg/cm2

y 70,000kg/cm2, dependiendo del tipo de suelo, del nivel deltratamiento, del tiempo de curado, del contenido de agua yde las condiciones de ensayo.

Los suelos finos estabilizados presentan valores máspróximos al límite inferior del rango, en tanto que losgranulares estabilizados exhiben los valores más altos








Fórmula de Lim & Zollinger (válida para resistencias a

compresión entre 200 y 2,000 libras/pg2

)

E(t) = módulo de elasticidad en psi, en el tiempo tw = densidad de la mezcla compactada en libras/pie3

f’c(t) = resistencia a compresión en psi, en el tiempo t

75.0'5.1)(**38.4)( t f wt E c





ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINESDE DISEÑO DE PAVIMENTOS


Fórmula de Illinois DOT

E (ksi) = 500 + f’c

f’c = resistencia a compresión (libras/pg2)







2. Comportamiento a la fatiga

Las curvas de fatiga de las mezclas de suelo cemento se

describen generalmente mediante ecuaciones de relación deesfuerzos (relación entre el esfuerzo aplicado y la resistenciaúltima a la flexión de la mezcla)

RE = a + b*log N

RE = relación de esfuerzosN = número de ciclos de carga hasta la fatigaa,b = coeficientes experimentales




CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE DISEÑO

DE PAVIMENTOS

2. Comportamiento a la fatiga (cont.)




BASESESTABILIZADAS

CON ASFALTO

BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO



Productos asfálticos adecuados para la estabilización

La estabilización de suelos es un proceso que se realizaa temperatura ambiente, lo que exige el uso de un asfaltoque, bajo tal condición, presente una consistencia

apropiada para la mezcla con el suelo

Esta característica se logra con 2 productos asfálticos:

— Emulsión asfáltica

— Asfalto espumado


Ó Á



Dispersión homogénea de pequeños glóbulos de cementoasfáltico cubiertos por un emulsificante, dentro de una fasecontinua acuosa

El emulsificante es un producto que disminuye la tensión

entre el asfalto y el agua, permitiendo que el asfalto semantenga disperso en el agua en forma de pequeños glóbulos

Las moléculas del emulsificante tienen un extremo denaturaleza orgánica que es afín con el asfalto y otro cargado

eléctricamente que manifiesta afinidad por el agua. Si estacarga es negativa, la emulsión es aniónica, mientras que si espositiva, la emulsión se denomina catiónica

EMULSIÓN ASFÁLTICA




Las emulsiones catiónicas exhiben un comportamientosatisfactorio frente a la mayoría de los agregados pétreos,motivo por el cual son las más utilizadas

El tipo y cantidad del agente emulsificante determinan engran medida la velocidad con la cual se produce la rotura dela emulsión (separación de las dos fases)

Existen emulsiones de rotura rápida (RR), de rotura media(RM) y de rotura lenta (RL)

Las emulsiones apropiadas para la estabilización de suelosson las de rotura lenta

EMULSIÓN ASFÁLTICA


ASFALTO ESPUMADO



ASFALTO ESPUMADO

El asfalto espumado se forma por la inyección de unapequeña cantidad de agua fría ( del orden de 2% del peso delasfalto) y aire comprimido a una masa de cemento asfálticocaliente

Al entrar el agua en contacto con el asfalto caliente seconvierte en vapor, el cual queda atrapado dentro de diminutasburbujas de asfalto, formándose una espuma de gran volumen

Después de algunos segundos, la espuma se enfría y el vapor

en las burbujas se condensa causando el colapso y ladesintegración de la espuma. Entonces, el cemento asfálticorecupera tanto su volumen inicial como sus propiedadesreológicas originales




CARACTERIZACIÓN DEL ASFALTO ESPUMADO

El asfalto espumado se caracteriza mediante 2 parámetrosempíricos:

— Relación de expansión: Relación entre el volumen

máximo del asfalto en su estado espumado y elvolumen del asfalto una vez que la espuma hacolapsado completamente

— Vida media: Es el tiempo requerido (en segundos)

para que la espuma baje hasta la mitad del volumenmáximo alcanzado





Una Relación de Expansión alta permite esperar una menorviscosidad del cemento asfáltico y, por lo tanto, una mejordispersión en el suelo o material pétreo con el cual se mezcla

Una Vida Media prolongada, implica un mayor tiempodisponible para la realización de la mezcla con el suelo oagregado, mientras el cemento asfáltico aun permanece enforma de espuma.

Se considera que el mejor espumado es aquel que optimizatanto la Relación de Expansión como la Vida Media


O ti i ió d l R l ió d E ió d l Vid



Optimización de la Relación de Expansión y de la VidaMedia de un asfalto espumado





La Relación de Expansión y la Vida Media se encuentranmuy influenciadas tanto por la cantidad de agua inyectada,como por la temperatura del asfalto durante el proceso deespumado

A mayores temperaturas de espumado y mayor cantidadde agua se incrementa la Relación de Expansión pero sereduce la Vida Media

Las Especificaciones del INVÍAS exigen: — Relación de Expansión ≥ 10 — Vida Media ≥ 10 segundos




Influencia de la temperatura y del contenido de agua

sobre la Relación de Expansión y sobre la Vida Mediade un asfalto espumado


CA S OS A S A AC Ó CO AS A O



MECANISMOS DE LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO

Suelos de grano fino

El mecanismo básico envuelto en la estabilización de

estos suelos con asfalto es el de impermeabilización

Como el suelo posee cohesión, la función del asfaltoes formar una membrana que impide la penetración delagua, previniendo cambios de volumen del suelo yreducciones en su resistencia y su módulo deelasticidad






Materiales granulares

En la estabilización de materiales granulares donde ya existeaporte friccional, el asfalto involucra dos mecanismos:

— Impermeabilización: Crea una membrana que previeneo dificulta la entrada del agua, reduciendo la tendencia delmaterial a perder resistencia y módulo en presencia deagua

— Adhesión: Brinda al agregado la cohesión de la cualcarece, aumentando la resistencia al corte y a la flexión,así como el módulo elástico




FACTORES QUE AFECTAN EL RESULTADO DE UNA

ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO

Algunos de estos factores coinciden con aquellos que afectanotros tipos de estabilizaciones: (1) tipo de estabilizante, (2) tipo ygradación del suelo, (3) densidad de la mezcla compactada y (4)curado y/o condiciones de envejecimiento de la mezcla

Otros factores, por el contrario, son típicos de este tipo deestabilizaciones, debido al carácter termo-viscoelástico del asfalto:

— Temperatura de ejecución de los ensayos

— Velocidad de aplicación de las cargas en los ensayos




BASES ESTABILIZADAS

CON EMULSIÓNASFÁLTICA

SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR

BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA



SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZARCON EMULSIÓN ASFÁLTICA


La posibilidad de estabilizar suelos de grano fino con asfaltodepende de su plasticidad y de la cantidad de material que

pasa el tamiz # 200

Un exceso de partículas finas se traduce en una superficieespecífica muy grande, que exigiría una proporciónconsiderable de asfalto para cubrir la superficie de todas laspartículas






SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZARCON EMULSIÓN ASFÁLTICA





Materiales granulares

CON EMULSIÓN ASFÁLTICA

REQUISITOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS PARA




REQUISITOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS PARAESTABILIZACIÓN DE SUELOS






Los métodos de diseño de mezclas con emulsionesasfálticas utilizan la durabilidad como criterio decomportamiento de la mezcla después de compactada ycurada

La mayoría de los métodos incluyen la determinación dela pérdida de capacidad resistente de la mezcla después deun período de inmersión en agua, comparando la resistencialuego de inmersión con la resistencia inicial

Existen muchos métodos para el diseño de mezclas conemulsiones asfálticas






Esquema del ensayo de extrusión sobre probetas de



Esquema del ensayo de extrusión sobre probetas de

suelo –

emulsión (norma INV E-812)


DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE




INMERSIÓN –

COMPRESIÓN1. Determinación de la humedad óptima de compactación





INMERSIÓN - COMPRESIÓN

2. Determinación del contenido óptimo teórico de ligante

— Fórmula Duriez

mmdemenores partículas f

mm ymmentre partículass

mm ymmentre partículasS

mm ymmentre partículasg

mmdemayores partículasG

f sSgG

específicaSuperficie

riquezademóduloK

residualasfaltode L

08.0%

315.008.0%

5315.0%

105%

10%

100 / )1351230.233.017.0(

)5.35.2(

%%

5

K L






INMERSIÓN –

COMPRESIÓN3. Elaboración de mezclas

Se elaboran mezclas con diferentes cantidades deemulsión, correspondientes a porcentajes de ligante por

encima y debajo del óptimo teórico, manteniendo elcontenido óptimo de fluidos de compactación

4. Compactación de probetas

Se compactan probetas de 10 cm por 10 cm de altura

mediante compresión creciente hasta alcanzar 210kg/cm2, manteniendo esta presión durante 2 minutos(compactar seis probetas para cada contenido deligante)


S ÑO A C A O É O O




INMERSIÓN – COMPRESIÓN

5. Curado de las probetas

Desmoldado de las probetas y curado al aire durante

7 días a 25º C Separar cada juego de 6 probetas en 2 grupos para el

resto del curado:

— Uno de los grupos se mantiene otros 7 días alaire a 25º C

— El otro grupo se sumerge en agua a 25º C por 7días





INMERSIÓN – COMPRESIÓN

6. Ensayo de compresión

Al término del período de curado, se determina ladensidad de las probetas y se rompen por compresiónsimple, promediando las resistencias para cadaporcentaje de ligante (por aparte las curadas en seco ylas curadas en húmedo)

7. Determinación del contenido óptimo de emulsión

Se dibujan gráficas de resistencia seca, resistenciahúmeda y resistencia conservada y elegir el porcentajeóptimo de emulsión, de acuerdo con el criterio dediseño




Representación gráfica de los resultados de un ensayo de

inmersión - compresión

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS




CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOSMódulo dinámico Se trata de materiales muy variables y difíciles de modelar, debido aque su rigidez varía con el período de curado, la temperatura y eltiempo de aplicación de la carga

Fórmula de Finn para determinar el módulo dinámico de mezclastratadas con emulsión asfáltica, a 25° C

13.1)(015.0)(46.240.0)10ln( 3

PSF MR m

m = densidad de la mezcla, lb/pie3

SF = proporción de arena, en peso (retenido entre tamices # 4 y # 200)

P = penetración del asfalto base, 0.1 mm






PAVIMENTOSMódulo dinámico

CHEVRON desarrolló 3 tipos de mezclas con emulsión asfáltica:

— Tipo I: elaborada en planta con agregados procesados y conpropiedades similares a las de un concreto asfáltico

— Tipo II: elaborada con agregados clasificados

— Tipo III: elaborada con arenas o limos arenosos

Se determinaron los valores de sus módulos en el rango de 23º C a

38º C (73 a 100º F), luego de curado total y se compararon con los demezclas de base de concreto asfáltico elaboradas con cementosasfálticos AC – 40 y AC – 5, encontrándose alta coincidencia

Variación del stiffness con la temperatura, para 3 tipos de




p , p pmezclas con asfalto emulsificado en condición curada


CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA CON FINES DE DISEÑO DE



En las mezclas con emulsión asfáltica es muy importante teneren cuenta los efectos del curado en el módulo dinámico

Et = Ef - (Ef - Ei)*RFt

Et = módulo a la temperatura T y tiempo de curado t

Ef = módulo a la temperatura T para la mezcla totalmente curada

Ei = módulo a la temperatura T para la mezcla en estado nocurado (inicial)







RFt = factor de reducción que tiene en cuenta la cantidad decurado alcanzada en el tiempo t







Módulo dinámico

Para superar las reducidas velocidades de curado de las

estabilizaciones con emulsión, se acostumbra añadir bajasproporciones de cemento (1% - 3%) que incrementan elmódulo de la mezcla hasta en 200%, según la emulsiónutilizada

El módulo dinámico de las capas estabilizadas conemulsión asfáltica tiende a reducirse con el tiempo, acausa de la fatiga por la aplicación de las cargas deltránsito

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS


VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS DINÁMICOS PARA CAPASÓ Á



ESTABILIZADAS CON EMULSIÓN ASFÁLTICA





El comportamiento a fatiga de las estabilizaciones con emulsiónasfáltica es similar al de las mezclas bituminosas en caliente

Nf = Ket-c

Nf = número de aplicaciones de carga hasta la falla para unadeformación inicial de tensión, et

K, c = nonstantes de regresión obtenidas del análisis de los datosde la prueba de fatiga

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Comportamiento a la fatiga





El stiffness de la mezcla tiene una considerable incidencia enel resultado de la prueba de fatiga

Para una determinada mezcla e iguales condiciones detemperatura y frecuencia de aplicación de carga, la curva defatiga varía según el criterio que se elija para considerar la falla(reducción de módulo, cantidad de agrietamiento)

Los resultados de fatiga en el laboratorio conducen a unaestimación muy conservativa de una mezcla bituminosa, por locual se deben aplicar factores de desplazamiento


PAVIMENTOSComportamiento a la fatiga

Criterio de fatiga para mezclas elaboradas con emulsiones




Criterio de fatiga para mezclas elaboradas con emulsiones

asfálticas (CHEVRON)




BASES

ESTABILIZADAS CONASFALTO ESPUMADO

BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO

SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTOESPUMADO



ESPUMADO

Granulometría

Ackeroyd & Hicks establecieron 3 zonas en la gráfica degranulometría, fijando la conveniencia de los suelos para serestabilizados con asfalto espumado:

— Zona A: el material es adecuado para estabilización en víasde tránsito pesado

— Zona B: el material es apropiado para estabilización envías de tránsito liviano, pero su comportamiento puede ser

mejorado con la adición de fracciones gruesas — Zona C : el material es deficiente en finos y no respondebien al tratamiento, por lo que no es adecuado para estabilizar

Envolventes de gradación sugeridas para mezclas con asfaltoespumado (Ackeroyd & Hicks)




espumado (Ackeroyd & Hicks)

SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTO




ESPUMADO

Plasticidad

Las mezclas con asfalto espumado admiten una cantidadlimitada de finos plásticos, aconsejándose que su IP no seamayor de 6

Si se excede este valor, resulta recomendable un tratamientoprevio con cal o cemento




DISEÑO DE LA MEZCLA






1. Optimización de las propiedades del asfalto espumado

Consiste en determinar, en una planta portátil delaboratorio, el porcentaje de agua que optimizalas propiedades de espumado del asfalto, demanera de asegurar los valores de ―Expansión‖ y―Vida Media‖ exigidos por las especificaciones




Planta de laboratorio WLB 10 para espumar asfalto


i ió i i i



Determinación del contenido de agua para optimizar el espumado





2. Determinación del contenido óptimo de humedad

Se requiere agua para espumar el asfalto, para ablandarel material, romper los grumos que puedan existir ypara permitir una mejor dispersión del asfalto durante

las operaciones de mezclado y de compactación en ellaboratorio y en el campo

Insuficiente agua reduce la trabajabilidad de la mezcladando como resultado una mala dispersión del ligante,

en tanto que su exceso alarga el tiempo de curado,reduce el cubrimiento de los agregados así como ladensidad y resistencia de la mezcla compactada






2. Determinación del contenido óptimo de humedad (cont.)

De acuerdo con investigaciones de Mobil Oil, el

contenido óptimo de humedad para la mezcla ycompactación tiene lugar en un rango entre el 70 % y el80% de la humedad óptima del Proctor Modificado delos agregados





3. Elaboración de mezclas de ensayo

Se elaboran mezclas con 5 porcentajes diferentes deasfalto y la cantidad óptima de fluidos de compactación

Los porcentajes de asfalto se escogen en función detipo de suelo que se va a estabilizar

Si el material contiene partículas arcillosas, se le debeadicionar cal o cemento (las normas INVÍAS lo exigencuando el producto IP*pasa tamiz # 200 > 72)

Rangos típicos de contenido de asfalto en mezclas con asfalto espumado




g p p

(adaptado de Bowering & Martin – 1976)

Elaboración de una mezcla de ensayo




Elaboración de una mezcla de ensayo





4. Compactación de probetas de ensayo Con cada una de las mezclas se elaboran seis probetas

Marshall, compactándolas con 75 golpes por cara






Debido a la presencia de agua que es necesarioeliminar, las mezclas con asfalto espumado desarrollansu resistencia total con el tiempo, pero requieren

períodos de curado menores que en el caso de lasestabilizaciones con emulsión asfáltica

Las condiciones de curado de las probetas compactadasafectan severamente la resistencia final de las mezclas

con asfalto espumado, por lo que conviene simular enel laboratorio un procedimiento reproducible en la obra






Probetas curadas

El asfalto se adhiere a la fracción fina creando un morteroque liga las partículas de mayor tamaño, pero no las cubre

Sección transversal deuna probeta curada


Di di i l d d



Diversos procedimientos propuestos para el curado demezclas compactadas con asfalto espumado





6. Medida de dimensiones y pesos de las probetas

Se miden las dimensiones de todas las probetas y sedetermina su peso específico, descartando aquellascuyo valor difiera en más de 30 kg/cm2 del valor

medio del grupo al cual pertenecen





7. Ensayo de tracción indirecta Las probetas elaboradas con un determinado contenido de

asfalto se separan en dos grupos:

— Las probetas de un grupo se fallan por tracciónindirecta con una velocidad de deformación de 50.8mm/minuto

— Las probetas del otro grupo se colocan en undesecador de vacío donde se cubren con agua a 25º C

y se aplica vacío de 50 mm de mercurio por una hora,fallándose posteriormente como las del primer grupo


Ensayo de tracción indirecta



D L

P RTI

2





Se elaboran gráficas que muestren la evolución de las resistenciasde los 2 grupos de probetas con el contenido de asfalto y se escogecomo óptimo un porcentaje de ligante que satisfaga los criterios dediseño de la mezcla

Ejemplo(Criterios de diseño del Artículo 461 Especificaciones INVÍAS)

Resistencia de probetas curadas en seco ≥ 2.5 kg/cm2 (250 kPa)Resistencia tras curado húmedo ≥ 50 %

El porcentaje óptimo de asfalto es aquel que cumpliendo las 2exigencias, dé lugar a la mayor resistencia tras curado húmedo


Representación gráfica de los resultados de un ensayo de



tracción indirecta


SUSCEPTIBILIDAD DE LAS MEZCLAS CON ASFALTOESPUMADO A LA ACCIÓN DEL AGUA



ESPUMADO A LA ACCIÓN DEL AGUA

Debido a los bajos contenidos de ligante y los altosvolúmenes de vacíos que contienen, estas mezclas resultan muysusceptibles a la acción del agua

La susceptibilidad al agua es inversamente proporcional algrado de curado que ha alcanzado la mezcla en el momento dela exposición

Consecuentemente, es necesario proteger las mezclas de la

acción del agua durante su período inicial de vida o simular enel laboratorio unas condiciones de exposición consecuentes conlas de la obra


Influencia del grado de saturación de las probetas sobre laresistencia a tracción indirecta (Campagnoli & Ríos, 2000)



resistencia a tracción indirecta (Campagnoli & Ríos, 2000)


CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON ASFALTO ESPUMADO CON FINES DE DISEÑO DE



Sigue leyes de comportamiento similares a las que

presentan las estabilizaciones con emulsión asfáltica, esdecir, depende del período de curado, de la rata de carga,del nivel de esfuerzo y de la temperatura

El módulo final se obtiene en un plazo menor que en el

caso de estabilizaciones con emulsión, debido al menorcontenido de agua de la mezcla

CON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Módulo dinámico


CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE



CON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Módulo dinámico

La tendencia de evolución del módulo con el contenido deasfalto es similar a la que presenta la resistencia de la mezcla

Valores de resistencia a la tracción indirecta y de módulo dinámico paramezclas del área de Bogotá (Santamaría, 2000)





CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE



REDUCCIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO A CAUSADE LA APLICACIÓN DE CARGAS (Long, 2001)


Vida efectiva de fatiga




Se conoce como tal, el número necesario de repeticiones parareducir el módulo de la mezcla hasta 400 MPa

Al alcanzar dicho valor, se considera que la estabilización seempieza a comportar como un material granular

Deformación permanente




La mayor parte de la deformación se produce con lasaplicaciones iniciales de carga


Deformación permanente



REPETICIONES DE CARGA ADMISIBLES EN FUNCIÓN DELA MAGNITUD DE LA CARGA APLICADA Y DEL NIVEL DE

DEFORMACIÓN (Long, 2001)


RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICASDE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO



Análisis de los resultados de la estabilización delmaterial arcilloso

Material solo — En condición seca, el empleo de emulsión da lugar a

resistencias aceptables, en tanto que al emplearasfalto espumado se requiere la incorporación deactivantes

— Todas las mezclas pìerden resistencia después deinmersión en agua





Análisis de los resultados de la estabilización delmaterial arcilloso

Material + 2 % de cal — Todas las mezclas dan resultados satisfactorios, siendomayores las resistencias en el caso de la emulsión

Material + 2 % de cemento

— Las resistencia en seco son satisfactorias (aunquemenores que en el caso de la cal), pero lasresistencias conservadas son bajas





Análisis de los resultados de la estabilización del materialsílico calcáreo

— La emulsión da lugar a una mezcla con resistenciaadecuada, tanto en condición seca como en condición húmeda

— La mezcla con asfalto espumado sin activante no presentaninguna resistencia, debido a problemas de adherencia entre elasfalto y el agregado

— La incorporación de activantes mejora el comportamientode las mezclas con asfalto espumado


COMPARACIÓN ENTRE LAS TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN



CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO

BASES Y SUBBASES



COMBINACIÓN DEESTABILIZANTES

COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES

Generalidades



El propósito general de la combinación deestabilizantes es realizar un tratamiento previo delsuelo para modificar algunas de sus características,antes de aplicar el estabilizante dominante

La ventaja del procedimiento es que uno de losestabilizantes compensa la falta de efectividad del otroen el tratamiento de una característica particular delsuelo

Normalmente, la dosificación del producto que seaplica primero es menor que la del segundo


TIPOS DE COMBINACIONES DE ESTABILIZANTES



Las combinaciones de estabilizantes más empleadasson:

— Cal – Cemento

— Cal – Asfalto emulsionado o espumado

— Cemento – Asfalto emulsionado o espumado


SELECCIÓN DE COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES(adaptado de FHWA-IP-80-2)



p


COMBINACIÓN CAL - CEMENTO



El cemento no se puede mezclar exitosamente con finos muyplásticos

Al realizar un tratamiento mixto de cal y cemento, cadaconglomerante cumple una misión:

— La cal, que se agrega primero, flocula los finos con unareacción rápida de intercambio iónico, disminuyendo laplasticidad del suelo y mejorando la trabajabilidad y elmezclado. Así mismo, reduce la humedad

— El cemento produce un rápido incremento de resistenciamecánica en el suelo




Se suele aplicar primero entre 1 % y 3 % de cal yluego la cantidad requerida de cemento, según el tipo de

suelo

El diseño de la mezcla se realiza por métodosaplicables al estabilizante dominante, en este caso los de

compresión inconfinada y humedecimiento y secado

COMBINACIÓN CAL - CEMENTO


Efecto de la combinación de cal y cemento sobre una arcillade Irbid (Jordania)



EFECTO DE LA CAL SOBRE LA RESISTENCIA EFECTO DE LA CAL COMO PRE-TRATAMIENTO


COMBINACIÓN CAL O CEMENTO CON ASFALTOEMULSIONADO O ESPUMADO



El curado es un factor clave en el desarrollo de laresistencia de las estabilizaciones con productos asfálticos ysu velocidad se ve favorecida con el uso previo de cal ocemento

El tratamiento previo del suelo con cal o cemento hace quela estabilización con el producto asfáltico sea más resistentea la humedad y presente módulos mayores que estabilizandosolamente con el producto asfáltico

Al emplear cemento, se recomienda que su proporciónrespecto del asfalto residual no sea mayor de 1:5 para evitarla fragilidad de la mezcla





RESULTADOS DE ENSAYOS DE INMERSIÓN COMPRESIÓN AL ESTABILIZARUN MATERIAL ARCILLOSO CON CAL O CEMENTO + ASFALTO ESPUMADO

(PASA TAMIZ # 200 = 15.2 %, IP = 14.5 %)



BASES Y SUBBASES



OTROS TIPOS DE BASES

BASES Y SUBBASES

Además de las bases de tipo convencional, se han



desarrollado otras con el propósito de solucionarproblemas específicos de los pavimentos:

Bases permeables y bases de concreto pobre, con las

cuales se combate el problema de la erosión del soportede los pavimentos rígidos

Bases elaboradas con mezclas asfálticas de altomódulo, desarrolladas para ayudar a combatir elahuellamiento en los pavimentos asfálticos (VERMÓDULO 9)

BASES Y SUBBASES



BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE

Capa que se coloca generalmente bajo las losas de un



pavimento rígido, constituida por un material filtrante demanera que, con ayuda de una pendiente transversaladecuada y unas correctas instalaciones de salida, drenael agua que se infiltra desde la superficie del pavimento

Esta capa puede ser granular o tratada con liganteshidrocarbonados o con cemento. La finalidad primaria dela estabilización (con cemento asfáltico o cemento

Pórtland) es brindar estabilidad a la capa durante la etapaconstructiva

BASE PERMEABLE



El remate de la base permeable puede ocurrir:

Contra un subdrén longitudinal

Contra el talud lateral hacia el exterior (no es recomendable,porque se pueden producir contaminaciones en el taluddurante las operaciones de construcción y mantenimiento)

BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE GRANULAR



Su estabilidad se logra a través de la trabazón deagregados

Se exige que el material tenga 100% de partículas

trituradas mecánicamenteEl desgaste Los Ángeles no puede exceder de 45 %

Las pérdidas en el ensayo de solidez no pueden

exceder de 12 % (sulfato de sodio) o de 18 % (sulfatode magnesio)

BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE GRANULAR



GRANULOMETRÍAS USUALES

Nota -Se recomienda que Cu > 4 para garantizar la estabilidad de la base

BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTOASFÁLTICO



Se recomienda el uso de un asfalto de grado AC-40 enproporción de 2 a 2 ½ % en peso


BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTOPORTLAND



La cantidad de cemento varía entre 120 y 150 kg/m3

La cantidad de agua debe ajustarse para controlar lasegregación


X = % indicado por el constructor

BASES Y SUBBASES



BASE DE

CONCRETO POBRE

BASE DE CONCRETO POBRE

DEFINICIÓN



Una base de concreto pobre se compone deagregados y cemento uniformemente combinados ymezclados con agua. Los agregados son de calidadmarginal (característicos de subbase) y la cantidad de

cemento en la mezcla es reducida

El concreto pobre se utiliza como subbase depavimentos rígidos

El material es más rígido y más resistente a laerosión que una subbase estabilizada con cemento


MATERIALES



Agregado pétreo

El agregado puede provenir de trituración de roca,piedra o grava o ser de tipo natural

Sus partículas deben ser duras y libres de polvo,materia orgánica y otras sustancias objetables

La fracción gruesa debe carecer de excesos departículas aplanadas (relación ancho/espesor > 5) y de

partículas alargadas (relación longitud/ancho > 5)

El equivalente de arena debe ser superior a 20


MATERIALES



Agregado pétreo


MATERIALES



CementoDebe ser el tipo I (norma ASTM C 150)

AguaDebe ser limpia y estar libre de aceite, sal, ácidos, álcalis,materia orgánica, azúcar y cualquier otro elemento que pueda

ser perjudicial para la mezcla. Agua que sea calificada comopotable se puede emplear sin necesidad de realizar ensayos decomprobación

Aditivos

Pueden ser de tipo puzolánico (ASTM C 618), inclusores deaire (ASTM C 620) y reducidores de agua (ASTM C 494, TipoA -reducidor- ó Tipo D -reducidor y retardante-)





El concreto pobre se diseña como una mezcla de concretoconvencional, pero con las siguientes limitaciones de resistencia:

— Resistencia mínima a compresión a 7 días : 500 psi — Resistencia mínima a compresión a 28 días : 750 psi

— Resistencia máxima a compresión a 28 días: 1,200 psi

La limitación de resistencia máxima tiene por objeto reducir laposibilidad de fisuración refleja en la superficie del pavimento

Se puede obviar la limitación de resistencia máxima, si en lacapa de concreto pobre se construyen juntas con el mismo patrónde las juntas del pavimento





El asentamiento de la mezcla (ASTM C 143) debe ser delorden de 50 mm

La cantidad mínima de material cementante (cemento ocemento + ceniza volante) es de 120 kg/m3

Si el pavimento se construye en una zona sometida a heladas,la mezcla deberá presentar pérdidas no mayores de 14 % en elensayo de congelamiento y deshielo (ASTM D 560) y unacantidad de aire incluido entre 6% y 10% (ASTM C 231 si el

agregado grueso proviene de grava o piedra ó ASTM C 173para escoria y otros agregados gruesos porosos


Relación entre las resistencias a compresión y flexiónpara mezclas de concreto pobre (Packard, 1981)

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