Materiales Petreos Para Pavimentos

MECANICA DE SUELOS I

ING. EDUARDO LOPEZ SANCHEZ

TEMA: Materiales pétreos para pavimentos


Los materiales que intervienen en la construcción, conservación yrehabilitación de los pavimentos proceden principalmente de lapropia superficie de la corteza terrestre.

Debido a que las terracerías(cortes, terraplenes ysubrasante) debe proporcionaruna cimentación estable, pocodeformable bajo la acción de lascargas dinámicas, poco afectadapor los cambios de humedad y,además, de bajo costo, obliga aconocer las características ypropiedades de los materialesque intervienen en el diseño yconstrucción de los pavimentosy terracerías.

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosDesde el punto de vista geotécnico, losmateriales que constituyen la cortezaterrestre se clasifican en rocas y suelos.Ambos están constituidos por minerales,elementos naturales inorgánicos con unaestructura y composición definidos.

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosLa clasificación básica de las rocas las divide en ígneas, sedimentarias ymetamórficas.

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 1: Rocas ígneas

TIPO CARACTERISTICAS COLORES NOMBRE

Piroclásticos Formado por fragmentos

Sueltos Ceniza volcánicas lapilli, pómez, bombas, fragmentos de lava

Consolidados Toba, brecha volcánica, conglomerados

Vidrios volcánicos

No cristalinos, pueden mostrar líneas de flujo

Vitrificadas Obsidiana, pómez, escoria

Parcialmente vitrificadas Lavas vidriadas

ExtrusivasCristalinas de grano fino (afaníticas)

Ácido Claro o rojo FeldespatosPotasio-sodio

CuarzoSíNo

NombreRiolitaTracita

Básico GrisGris oscuro o negro

SodioCalcio

NoNo

AndesitaBasalto

Intrusivas Cristalinas de grano grueso (faneríticas)

Ácido

Básico

Claro o rojo

Gris

Oscuros o verdes

Potasio-sodio

Pocos, sodioCalcioSin feldespatos

SíNoNoNoNo

GranitoSienitaDioritaGabroPeridota

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 2: Rocas Sedimentarias

TIPO DEPOSITACION

Sedimento clásico

Mecánica

Sueltos

BoleosGravaArenaLimo

Arcilla

ConsolidadosCompactaciónCementación

Recristalización

BrechasConglomerado

AreniscasLutitas

Sedimento consolidado

Química

Calcáreas

CalizaDolomitasTravertino

Margas

Silicosas Pedernal

Salinas Sal gemaYesoBorax

Tequesquite

Origen orgánico

Calcáreas

CalizaCoral

CoquinaCreta

Silicosas Diatomita

Carbonosa

TurbaLignitaHulla

Antracita

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 3: Rocas Metamórficas

TIPO CARACTERISTICAS NOMBRE

Foliadas o bandeadas

Cristalina o de grano grueso

GneissMármol impuro

EsquistosGrafito

Densas y amorfa PizarraAntracita

grafito

No foliadas, masivas y homogéneas

Cristalina de grano grueso

SerpentinaCuarcitaMármolAnfibola

Densa SerpentinaCuarcita

Caliza cristalina

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 4: Características física de las rocas

FORMACION LITOLOGIA DUREZA

MasivaCalcáreaSilicosa

Muy suaveSuave

Estratificada Arenosa Moderadamente dura (navaja)

Foliada Limosa Dura (difícil)

Fragmentada Arcillosa Muy dura (no la raya la navaja)

CementaciónPobremente cementada

Muy cementada

TexturaDensaFina

MediaGranular

EstructuraEstratificadaFracturada

FisuradaTallada

Superficie de falla

AlteraciónNo alterada

Ligeramente alteradaMuy alterada

PorosidadSólido

VesicularPoroso

Cavernoso

ExpansividadNo expansiva

Expansiva

Solubilidad en aguaNo soluble

SolubleLentamenteMuy soluble

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 5: Clasificación de los suelos según su origen

ORIGENGEOLOGICO

PROCESO DEFORMACION

NATURALEZA DE LOS DEPOSITOS

GRANULOMETRIA TIPICA

ResidualSuelo intemperizadoen el lugar de la roca

madre

Casi invariable, con la profundidad llega a ser más

compacto y menos intemperizado. Puede tener

capas alternadas duras y blandas o estratificación de la roca madre

si la intemperización es incompleta

El producto de intemperización completa es arcilla cuyo tipo depende

del proceso de intemperización y la roca madre, además de la cantidad de partículas de sílice resistente. El suelo

en etapa intermedia refleja la composición de la roca madre.

Aluvial

Materiales transportados y

redepositados por la acción del agua

Generalmente con estratificación pronunciada. Los depósitos de

río típicos consisten de material fino de origen reciente

sobreyaciendo en un estrato de material grueso de la etapa joven del desarrollo del río.

Rango de arcilla lacustre o marina muy fina a grava muy gruesa, cantos

rodados y boleos de abanico aluvial o depósitos de terraza.

Glacial

Materiales transportados y

redepositados por hielo glacial o agua

de glaciares

La estratificación varia mucho de acuerdo con el depósito de

morrenas heterogéneas a tillfinalmente estatificado, limo y

arcilla en lagos glaciares.

Till y morrena tienen típicamente granulometría amplia de arcilla a

boleos

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 5: Clasificación de los suelos según su origen (continuación)

ORIGENGEOLOGICO

PROCESO DEFORMACION

NATURALEZA DE LOS DEPOSITOS

GRANULOMETRIA TIPICA

Loesial

Suelo transportado por viento sin

redepositaciónsubsecuente

En el loess, la estratificación horizontal no se distingue o no

existe excepto si hay horizontales intemperizados. Frecuentemente tienen estructura secundaria de

grietas verticales, juntas y perforaciones de raíces.

La granulometría más uniforme de los suelos. El rango del loess es de limo

arcilloso a arena fina limosa. Las arenas de las dunas generalmente tienen limo y arcilla de medianos a

finos.

Suelos orgánicos formados por crecimiento y

putrefacción de plantas

En las turbas no se define estratificación.

De colores oscuros, las turbas divididas finalmente son productos de

descomposición avanzada en presencia de aire. La turba fibrosa ha

estado siempre sumergida.

Orígenes geológicos

secundarios

Cenizas y pumicitadepositadas por acción volcánica

Frecuentemente asociadas con flujos de lava y lodo o quizá

mezcladas con sedimentos no volcánicos

Típicamente partículas de tamaño de limo con restos volcánicos más grandes. La intemperización y redepositación produce arcilla

altamente plástica.

Materiales precipitados o evaporados de

soluciones de alto contenido salino

Incluye algunas variedades como olita precipitada de calcio en

agua marina o evaporistasformadas en lagos de playa bajo

condiciones áridas

Pueden formar suelos cementados o rocas sedimentarias blandas incluyendo yeso o anhidrita.

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 6: Resumen de propiedades ingenieriles de los suelos

CARACTERISTICA PROPIEDAD GRAVA Y ARENA

LIMO ARCILLA SUELO ORGANICO

Propiedades hidráulicas

Permeabilidad Alta a muy alta BajaMuy baja a

impermeableMuy alta a muy baja

Capilaridad Despreciable Alta Muy alta Baja a alta

Susceptibilidad al congelamiento

Nula a bajaAlta Alta Baja a alta

Susceptibilidad a licuefacción

Nula a alta en arenas finas

Alta NulaAlta en limos

orgánicos

Resistencia a la ruptura

Factores que intervienen

Fricciónintergranular

Fricción y cohesión aparente

Drenada: φ y c No drenada: Cu

Limosorgánicos y

arcilla: φ y c

Resistencia relativaAlta a

moderadaModerada a baja Alta a muy baja Muy baja

Sensitividad Nula Nula Baja a muy alta Baja a muy alta

Formaciones colapsables

Arenas poco cementadas

Loess Arcillas porosas ---

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 6: Resumen de propiedades ingenieriles de los suelos (continuación)

CARACTERISTICA PROPIEDAD GRAVA Y ARENA

LIMO ARCILLA SUELO ORGANICO

Deformabilidad

MagnitudBaja a

moderadaModerada

Moderada a alta

Muy alta

Lapso de desarrollo Nulo Ligero ProlongadoNulo a

prolongado

Compactabilidad Excelente Muy difícil

Dificultadmoderada,

requiere cuidadoso control de humedad

___

Expansión por humedecimiento

Nulo NuloModerado a

muy altoLigero

Contracción por secado

Nulo LigeroModerado a

muy altoAlto a muy alto

Corrosividad ___Ocasional en

arenas calcáreas

Ocasional Bajo a alto Alto a muy alto

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 7: Características de los suelos relativas a su uso en carreteras y aeropistas

DIVISIONESPRINCIPALES

SIMBOLONOMBRE VALOR COMO

SUBRASANTEVALOR COMO

SUB-BASEVALOR COMO

BASE

Suel

os

de

par

tícu

las

gru

esas

(m

ás d

el 5

0%

es

may

or

qu

e la

mal

la n

o. 2

00

)

Gra

vas

(más

del

50

% s

e re

tien

e en

la

mal

la n

o. 4

)GW

Gravas bien graduadas o mezclas de grava y arena, con poco o nada de

finosExcelente Excelente Bueno

GPGravas mal graduadas o mezclas de gravas y arenas, con poco o nada de

finosBueno a excelente Bueno Regular a bueno

GMd

Gravas limosas, mezclas de grava, arena y limos

Bueno a excelente Bueno Regular a bueno

u Bueno Regular Malo a inaceptable

GCGravas arcillosas, mezclas de grava

con poco o nada de finosBueno Regular Malo a inaceptable

Are

nas

(m

ás d

el 5

0%

pas

a en

la m

alla

n

o. 4

)

SWArenas bien graduadas o mezclas de arena y grava, con poco o nada

de finosBueno Regular a bueno Malo

SPArenas mal graduadas o mezclas de arenas y gravas, con poco o nada de

finosRegular a bueno Regular Malo a inaceptable

SM

dArenas limosas, mezclas de arena,

grava y limos

Regular a bueno Regular a bueno Malo

u Regular Malo a regular Inaceptable

SCArenas arcillosas, mezclas de arena

y arcillaMalo a regular Malo Inaceptable

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 7: Características de los suelos relativas a su uso en carreteras y aeropistas (continuación)


SIMBOLONOMBRE VALOR COMO

SUBRASANTEVALOR COMO

SUB-BASEVALOR COMO

BASE

Suel

os

de

par

tícu

las

fin

as (

más

del

50

% e

s m

eno

r q

ue

la

mal

la n

o. 2

00

)

Lim

os

y A

rcill

as (

límit

e líq

uid

o

men

or

qu

e 5

0%

)ML

Limos inorgánicos y arenas muyfinas, polvo de roca, arenas finas

limosas o arcillosas, arcillas limosas, arcillas magras

Malo a regular Inaceptable Inaceptable

CL

Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas con grava,

arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras


OLLimos orgánicos y arcillas limosas

orgánicas de baja plasticidadMalo Inaceptable Inaceptable

Lim

os

y A

rcill

as (

límit

e líq

uid

o m

ayo

r q

ue

50

%)

MH

Limos inorgánicos, suelos con arenas finas micáceos o

diatomáceos o suelos limosos, limos elásticos

Malo Inaceptable Inaceptable

CHArcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas francas


OHArcillas orgánicas de plasticidad

media o alta, limos orgánicosMalo a regular Inaceptable Inaceptable

Suelos altamente orgánicos

PtTurba y otros suelos altamente

orgánicosInaceptable Inaceptable Inaceptable


Tabla 7: Características de los suelos relativas a su uso en carreteras y aeropistas


SIMBOLOACCION

POTENCIAL DE LAS HELADAS

COMPRESIBILIDAD Y EXPANSION

CARACTERISTICAS DE DRENAJE

EQUIPO DE COMPACTACION RECOMENDABLE

PESO VOLUMETRICOSECO (kg/m3)

VALORES TIPICOS DE DISEÑO

C.B.R.MODULO DE REACCION K

(kg/cm3)

Suel

os

de

par

tícu

las

gru

esas

(m

ás d

el 5

0%

es

may

or

qu

e la

mal

la n

o. 2

00

)

Gra

vas

(más

del

50

% s

e re

tien

e en

la m

alla

no

. 4)

GWNinguna a muy

ligeraCasi nula Excelente

Tractor de orugas, rodillo neumático,

rodillo liso, compactador

vibratorio

2000-2250 40-80 8.0-13.5

GPNinguna a muy


Tractor de orugas, rodillo neumático,

rodillo liso, compactador

vibratorio

1750-2250 30-60 8.0-13.5

GM

d Ligera a media Muy ligera Regular a mala

Rodillo neumático, rodillo pata de cabra,

control estricto de humedad

2000-2350 40-60 8.0-13.5

u Ligera a media LigeraMala a

prácticamente impermeable

Rodillo neumático, rodillo pata de cabra

1850-2150 20-30 5.5-13.5

GC Ligera a media LigeraMala a



2100-2350 20-40 5.5-13.5

Are

nas

(m

ás d

el 5

0%

pas

a en

la m

alla

no

. 4)

SWNinguna a muy


Tractor de orugas, rodillo neumático

1750-2100 20-40 5.5-11.0

SPNinguna a muy


Tractor de orugas, rodillo neumático

1700-2150 10-40 4.0-11.0

SM

d Ligera a alta Muy ligera Regular a mala


control estricto de humedad

1900-2150 15-40 4.0-11.0

u Ligera a alta Ligera a mediaMala a



1600-2100 10-20 2.7-8.0

SC Ligera a alta Ligera a media

Mala a prácticamente impermeable


1600-22150 5-20 2.7-8.0

TEMA: Materiales pétreos para pavimentosTabla 7: Características de los suelos relativas a su uso en carreteras y aeropistas (continuación)

DIVISIONESPRINCIPALES SIMBOLO

ACCIONPOTENCIAL

DE LAS HELADAS

COMPRESIBILIDAD Y EXPANSION

CARACTERISTICAS

DE DRENAJE

EQUIPO DE COMPACTACION RECOMENDABLE

PESO VOLUMETRICOSECO (kg/m3)

VALORES TIPICOS DE DISEÑO

C.B.R.MODULO DE REACCION K

(kg/cm3)

Suel

os

de

par

tícu

las

fin

as (

más

del

50

% e

s m

eno

r q

ue

la m

alla

no

. 20

0 )

Lim

os

y A

rcill

as (

límit

e líq

uid

o m

eno

r q

ue

50

%)

MLMedia a muy

altaLigera a media Regular a mala

Rodillo neumático, rodillo pata de cabra, control estricto de la

humedad

1450-2100 ≤ 15 2.7-5.5

CL Media a alta MediaPrácticamenteimpermeable


1450-2100 ≤ 15 1.4-4.0

OL Media a alta Media a alta MalaRodillo neumático,

rodillo pata de cabra1450-1700 ≤ 5 1.4-2.7

Lim

os

y A

rcill

as (

límit

e líq

uid

o m

ayo

r q

ue

50

%)

MHMedia a muy

altaAlta Regular a mala


1300-1700 ≤ 10 1.4-2.7

CH Media AltaPrácticamente impermeable


1450-1850 ≤ 15 1.4-4.0

OH Media AltaPrácticamenteimpermeable


1300-1750 ≤ 5 0.7-2.7

Suelos altamenteorgánicos

Pt Ligera Muy alta Regular a malaLa compactación no es

práctica--- --- ---

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