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ESTUDIO DE FLEXIBILIZACIÓN DE BASES ESTABILIZADAS CON ALTOS CONTENIDOS DE CEMENTO POR MEDIO DE LA UTILIZACIÓN DE EMULSIONES ASFÁLTICAS
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ESTUDIO DE FLEXIBILIZACIÓN DE BASES ESTABILIZADAS CON ALTOS CONTENIDOS DE
CEMENTO POR MEDIO DE LA UTILIZACIÓN DE EMULSIONES ASFÁLTICAS
Justificación del Estudio
Proponer una técnica de rehabilitación de pavimentos fallados por agrietamiento reflectivo debido a una capa de base con alto contenido de
cemento.
La técnica consiste en la recuperación del material de base para ser mezclado con Emulsión Asfáltica a una
proporción adecuada para asegurar un equilibrio entre rigidez y flexibilidad.
Agrietamiento por Reflexión
Fuente: Nunn, RILEM Conference, 1989
Materiales
Cemento tipo III
Emulsión Asfáltica (ECL 60-90)Agregado Pétreo
Base cementada @10%
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES DE BASE HIDRÁULICA
Propiedad Arena Grava Especificación
Peso Volumétrico Seco Suelto, kg/m3 1503 1349 -
Peso Volumétrico Seco Suelto
combinado, kg/m3
1410.6 -
Peso Volumétrico Seco Compacto,
kg/m3
1687 - -
Gravedad Específica Relativa, Gsb 2.448 2.714 > 2.4
Gravedad Específica Aparente, Gsa 2.477 2.876 -
Absorción, % 0.5 2.1 -
Equivalente de Arena, % 67 - 50% mín.
Límite Líquido, % 18 - 25% máx.
Índice Plástico, % 3 - 6% máx.
Desgaste de Los Ángeles, % - 14 30% máx.
Partículas Alargadas y Lajeadas, % - 35 35% máx.
Propuesta de EvaluaciónIdentificador % Base
Hidráulica
% Material Virgen
de aporte
% Cemento % Emulsión
100BC 100 - 10 -
100BH 100 - - @ 3,4,5
75BC25V 75 25 10 @ 3,4,5
50BC50V 50 50 10 @ 3,4,5
PROPUESTA GRANULOMÉTRICA
La proporción de Agregado virgen (V) fue seleccionada para construir curvas granulométricas similares
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Po
rce
nta
je q
ue
pas
a
Abertura Malla
100BH50BC50V75BC25V
#200 #100 #60 #40 #20 #10 #4 3/8" 3/4" 1“ 11/2”
Compactación AASHTO modificada
Selección del Contenido Óptimo de Humedad
1920,0
1940,0
1960,0
1980,0
2000,0
2020,0
2040,0
2060,0
2080,0
2100,0
2,0% 3,0% 4,0% 5,0% 6,0% 7,0% 8,0% 9,0% 10,0% 11,0% 12,0% 13,0% 14,0% 15,0%
De
nsi
dad
se
ca, k
g/m
3
% Humedad
BH
5% CEMENTO
10% CEMENTO
A mayor cantidad de Cemento mayor
densidad
Compresión Simple(Base Cementada al 10%)
Resistencia @ 28 días. f´c =125 kg/cm² ~ Concreto pobre
No.
28 días de curado
Diámetro
(cm)
Área
(cm2)
Carga
Máxima a
28 días(kg)
Resistencia
a 28 días
(kg/cm2)
1 15.10 179.1 20,766 116.0
2 15.00 176.7 21,997 124.5
3 14.95 175.5 23,593 134.4
4 14.90 174.4 21,894 125.6
Estabilidad Marshall(Base cementada + Emulsión)
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
1400,0
1600,0
1800,0
3% 4% 5%
Esta
bili
dad
(K
g)
% Emulsión
100BH
50BC50V
75BC25V
Estabilidad y flujo Marshall
Energía de Resistencia de Compresión Confinada (ERCC)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
3% 4% 5%
Ener
gía
Esp
eci
fica
(kg
f*m
m/c
m2
)
% Emulsión
100BH
50BC50V
75BC25V
𝐸𝑅𝐶𝐶 = 0∆𝑚á𝑥 𝑃 ∆ 𝑑∆
(𝐻 ∗ 𝐷)
Correlación Módulo Elástico
Fuente: NCAT Report 14‐08. Dr. David H. Timm, Mary M. Robbins, Dr. Dr. Nam Tran, P.E., Dr. Carolina Rodezno.
Módulos Elásticos
La adición de emulsión asfáltica refleja una reducción en la rigidez de la mezcla con respecto a la base cementada sin emulsión
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0% 3% 4% 5%
Mó
du
lo E
lást
ico
, kg
/cm
2
% Emulsión
100BH
50BC50V
75BC25V
100BC
Análisis de resultadosLa resistencia a la compresión de una base cementada al 10%
presentó valores semejantes a un concreto pobre.
El porcentaje óptimo de humedad se mantuvo en rangossimilares a diferentes concentraciones de Cemento peroobteniendo una mayor densificación a mayor cantidad de esteelemento.
La estabilidad de la mezcla aumentó conforme la cantidad deemulsión fue añadida a la mezcla.
El cálculo del área bajo la curva de la prueba Marshall permiteobservar el comportamiento de la mezcla en un análisis carga-deformación
Con la adición de emulsión Asfáltica se presentó un aumento enel flujo plástico y un aumento de la energía almacenada en lamezcla para resistir los esfuerzos medidos a través de la pruebaMarshall.
ConclusionesLa utilización de Cemento en 10% , en este estudio, mostró una rigidez
relativamente alta basada en la prueba de Compresión Simple lo quepodría inducir en la capa superior una fuerte susceptibilidad alagrietamiento por reflexión.
El estudio mostró la factibilidad de reutilizar el material, al recuperarloy adicionarle Emulsión Asfáltica para reducir la rigidez de la estructuray mitigar el efecto de contracción por secado.
Esta técnica pretende ser una alternativa atractiva de funcionalidad yde reciclado de recursos materiales con la finalidad de mantenersoluciones sustentables.
En futuras investigaciones se considerará la implementación deprocedimientos de prueba específicos de aplicación de cargas cíclicascomo el Módulo Resiliente, la medición de contracción por secado y laevaluación de la susceptibilidad al agrietamiento para obtener unDiseño equilibrado de rigidez y flexibilidad para cada proyecto enparticular.
