1

FACULTAD DE INGENIERIA

“PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE

PAVIMENTOS FLEXIBLES EN LA CARRETERA: LA

VENTOSA – ARRIAGA; TRAMO: PASO POR

NILTEPEC; SUBTRAMO: DEL KM: 716 + 000 AL KM:

720 + 220; EN EL ESTADO DE OAXACA”

MONOGRAFIA

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO CIVIL

P R E S E N TA:

JESUS DAVID PITA PÉREZ

COATZACOALCOS, VER., A 27 DE SEPTIEMBRE DEL 2011

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

VVERVERACRUZANA

2

DOY GRACIAS A DIOS:

Por haberme permitido llegar al día de hoy, para alcanzar una de las metas que me había propuesto.

A MI MADRE:

SRA. LUCIA PÉREZ CRUZ Por estar siempre conmigo en todos los momentos que he pasado en mi vida, apoyándome y alentándome a seguir adelante.

A MI PADRE:

SR. DAVID PITA BAHENA Por apoyarme, aconsejarme y brindarme todo su apoyo para lograr lo que con tanto anhelo el deseaba, ser un Ingeniero, va para ti Papá.

A MIS HERMANOS:

JOSE HUMBERTO PITA PÉREZ LIZBETH PITA PÉREZ Por ayudarme y apoyarme incondicionalmente en toda mi vida, siempre confiando en mi, especialmente tu hermanita, gracias.

A TI:

M. ROSARIO REYES SOLÓRZANO Por darme tanto, estar conmigo siempre y ser la única persona que más me ha apoyado, desde que la conocí.

TE AMO CHAYO

AL ASESOR DE MI TESIS:

ING. MANUEL DEKAR VIDAL Gracias por brindarme su apoyo y su experiencia para concluir mi trabajo recepcional. G R A C I A S.

3

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN 8

OBJETIVO GENERAL 10

OBJETIVO ESPECIFICOS 10

JUSTIFICACIÓN 11

CAPITULO I

PAVIMENTOS

1.1 Definición de Pavimentos. 13

1.2 Tipos de Pavimentos. 14

1.2.1 Pavimentos Flexibles. 14

1.2.2 Pavimentos Rígidos. 15

1.3 Características de los Pavimentos. 15

1.3.1 Resistencia Estructural. 15

1.3.2 Deformabilidad. 16

1.3.3 Durabilidad. 17

1.3.4 Costo. 17

1.3.5 Requerimientos de la Conservación. 18

1.3.6 Comodidad. 18

1.4 Fallas en los Pavimentos. 19

1.4.1 Fallas Funcionales. 19

1.4.2 Fallas Estructurales. 19

4

CAPITULO II

PAVIMENTOS FLEXIBLES

2.1 Definición de Pavimentos Flexibles. 22

2.2 Propósitos de los Pavimentos Flexibles. 22

2.3 Tipos de pavimentos flexibles. 23

2.4 Componentes Estructurales. 23

2.5 Tipos de Fallas en los Pavimentos Flexibles. 25

2.5.1 Otros Tipos de Fallas en las Superficies. 29

CAPITULO III

CARPETAS ASFALTICAS

3.1 Definición de Carpeta Asfáltica. 35

3.2 Clasificación de las carpetas Asfálticas. 35

3.2.1 Tratamientos Superficiales. 36

3.2.2 Macadam Asfáltico. 37

3.2.3 Mezcla en el Lugar. 38

3.2.4 Mezcla en Planta por Dosificación por Volumen. 39

3.2.5 Concretos Asfálticos. 39

3.3 Materiales para Carpetas Asfálticas. 40

3.3.1 Materiales Pétreos. 40

3.3.2 Materiales Asfálticos. 41

3.4 Clasificación de los Materiales Asfálticos 42

3.4.1 Cementos Asfálticos. 42

5

3.4.2 Emulsiones Asfálticas. 44

3.4.3 Asfaltos Rebajados. 46

3.5 Propiedades de los materiales Asfálticos. 47

3.5.1 Consistencia. 47

3.5.2 Durabilidad. 48

3.5.3 Velocidad de Curación. 48

3.5.4 Resistencia a la Acción del Agua. 50

CAPITULO IV

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

4.1 Ubicación de la obra. 52

4.2 Especificaciones de la obra. 53

4.2.1 Generalidades. 53

4.3 Procedimiento Constructivo de la Obra. 54

4.3.1 Base Hidráulica. 54

4.3.1.1 Materiales para Base Hidráulica. 55

4.3.1.2 Requisitos de Calidad para Bases hidráulicas. 55

4.3.1.3 Trabajos Previos para la Construcción de la Base

Hidráulica.

58

4.3.1.4 Tendido y Conformación de la Base Hidráulica. 59

4.3.1.5 Compactación de la Base Hidráulica. 60

4.3.1.6 Maquinaria y Equipo para la Construcción de la Base

Hidráulica.

60

4.3.2 Riego de impregnación. 61

6

4.3.2.1 Materiales para el Riego de Impregnación. 61

4.3.2.2 Trabajos Previos para el Riego de Impregnación. 61

4.3.2.3 Aplicación del Material Asfáltico. 62

4.3.2.4 Maquinaria y Equipo para el Riego de Impregnación. 64

4.3.3 Base Asfáltica. 65

4.3.3.1 Materiales para Base Asfáltica. 65

4.3.3.2 Elaboración de la Mezcla Asfáltica. 66

4.3.3.3 Tendido y Conformación de la Base Asfáltica. 66

4.3.3.4 Compactación de la Base Asfáltica. 68

4.3.3.5 Maquinaria y Equipo para la Construcción de la Base

Asfáltica.

69

4.3.4 Carpeta de Concreto Asfáltico. 70

4.3.4.1 Materiales para Carpeta de Concreto Asfáltico. 70

4.3.4.2 Elaboración de la Mezcla para Carpeta de Concreto

Asfáltico.

72

4.3.4.3 Tendido y Conformación de la Carpeta de Concreto

Asfáltico.

72

4.3.4.4 Compactación de la Carpeta de Concreto Asfáltico. 73

4.3.4.5 Maquinaria y Equipo para la Construcción de la Carpeta de

Concreto Asfáltico.

74

4.3.5 Aplicación de Riego de Sello Premezclado. 75

4.3.5.1 Riego de Liga para Sello. 75

4.3.5.2 Materiales para Riego de Sello. 75

4.3.5.3 Características del Agregado Premezclado. 76

4.3.5.4 Trabajos Previos para el Riego de Sello. 77

7

4.3.5.5 Riego de Sello Tipo 3-E 78

4.3.5.6 Compactación del Riego de Sello Tipo 3-E. 78

4.3.5.7 Equipo de Aplicación para el Riego de Sello 80

CONCLUSIÓN 81

BIBLIOGRAFÍA 82

ANEXOS 83

8

INTRODUCCIÒN

Con la finalidad de seguir impulsando el desarrollo en materia de

comunicación y como parte del programa de construcción y modernización

de carreteras en el estado de Oaxaca, se efectúan obras de un gran impacto

para el estado, entre la que se destaca la construcción de la carretera: La

Ventosa-Arriaga, lo que permitirá concluir el Corredor Transístmico.

Oaxaca está ubicada al sur de la República Mexicana y cuenta con una

amplia red caminera, tanto federal como estatal, con un total de 16,113.40

Km. de carreteras.

La carretera federal núm. 200 cruza el estado por el sur, bordea la costa

oaxaqueña e ingresa por el oeste, comunicando las localidades de Pinotepa

Nacional, Santiago Jamiltepec, Río Grande, Puerto Escondido, El Coyul,

Morro Mazatán, Salina Cruz, y en ésta comunidad y hacia Santo Domingo

Tehuantepec la carretera federal num. 200 se transforma a la federal núm.

185; en Santo Domingo Tehuantepec se enlaza la carretera núm. 190, de

aquí hacia Juchitán de Zaragoza, la carretera tiene los números 200, 190 y

185 hasta la comunidad La Ventosa donde se separa la carretera núm. 185

al norte; mientras la carretera 190 y 200 con dirección al este continúan

juntas uniendo las localidades de La Venta, Niltepec, Santo Domingo

Zanatepec y San Pedro Tapanatepec donde se separan; la carretera núm.

200 sigue hacia Chahuites y sale de la entidad hacia Arriaga, Chiapas.

La Secretaría de Comunicaciones y Transportes a través del Centro SCT en

Oaxaca, publicó en el Diario Oficial de la Federación, la Convocatoria

Nacional para participar en las licitaciones de obras para la modernización de

caminos y carreteras en este estado, cuyos trabajos de modernización se

realizarán en diversos puntos del estado, entre la cuál destaca la

9

modernización de la zona urbana que pasa por la localidad de Niltepec, la

cual se encuentra sobre la carretera 190 y por ella cruza la carretera

internacional que une al estado de Oaxaca con Tuxtla Gutiérrez Chiapas.

La modernización de la zona urbana del paso por la población de Niltepec

constará de la construcción de un cuerpo nuevo de 12.0 m de ancho de

corona mediante la ejecución de terracerías, obras de drenaje,

pavimentación con carpeta de concreto asfáltico, riego de sello, obras

complementarias, señalamiento, obra marginal, obra inducida y estructuras

con sus terraplenes de acceso en el subtramo del Km. 716+000 al 720+220

de la carretera Arriaga-La Ventosa, en el Estado de Oaxaca.

10

OBJETIVO GENERAL

Presentar y dar a conocer cada una de las etapas utilizadas en la

elaboración de infraestructuras de transportes, empleando pavimentos

flexibles, por medio de un procedimiento constructivo, estableciendo criterios

y aplicando normas para su realización durante su proceso de construcción,

ayudando a comprender de una manera descriptiva y viable dicho

procedimiento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer conceptos básicos referidos al tema de pavimentos.

Conocer los procedimientos y normas empleados en la construcción

de pavimentos flexibles en carreteras.

Analizar las etapas establecidas para la realización de carreteras

empleando pavimentos flexibles.

Orientar la selección y aplicación de criterios durante el proceso de

edificación de las infraestructuras de transportes.

11

JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo de investigación consiste en conocer y extender nuestro

criterio sobre el procedimiento a seguir para la construcción de carreteras

mediante el uso de pavimentos de tipo flexible, utilizada en la carretera: La

Ventosa – Arriaga, tramo: Paso por Niltepec, en el estado de Oaxaca.

Este procedimiento está dirigido a todas aquellas personas interesadas en

conocer los conceptos básicos acerca de los pavimentos, entre otras

generalidades, pero en especial, permite mostrar las etapas a seguir en la

construcción de carreteras de pavimentos de tipo flexibles, los diversos

equipos y materiales empleados, así como algunos requisitos a los que se

debe de apegar al construir carreteras de este tipo.

12

CAPÍTULO I

PAVIMENTOS

13

1.1 Definición de Pavimentos

En la actualidad se puede decir que no existe una terminología única para

designar las diferentes partes que forman un pavimento. Sin embargo,

comúnmente, tal como se representa en la Fig. 1, un pavimento, en su forma

más completa se construye de varias capas teniendo cada una de su función

especifica.

Fig. 1 Representación de un Pavimento en Terraplén.

Se le conoce como pavimento a “la capa o al conjunto de capas de

materiales apropiados, comprendidas entre el nivel superior de las

terracerías y la superficie de rodamiento, cuyas principales funciones son las

de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, de color y textura

apropiados, resistente a la acción del tránsito, a la del intemperismo y otros

agentes perjudiciales, así como de transmitir adecuadamente a las

terracerías los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el

tránsito.”1

En otras palabras, el pavimento es la superestructura de la obra vial que

hace posible el tránsito expedito de los vehículos con la comodidad,

seguridad y economía previstos por el proyecto.

1 Aguirre L. M., Rico A., Sánchez D. y Sosa R., Proyecto de Espesores de Pavimentos Flexibles en Carreteras y Autopistas, Ponencia Presentada al Semanario de Terracerías y Pavimentos de la Secretaria de Oras Públicas en México, México,1972.

14

SUBBASE

BASE

CONCRETO ASFALTICO

CAPA SUBRASANTE

RIEGO DE SELLO

1.2 Tipos de Pavimentos

Los pavimentos se diferencian y se definen en términos de los materiales de

que están constituidos y de cómo se estructuran esos materiales y no por la

forma en como distribuyen los esfuerzos y deformaciones producido por los

vehículos a las capas inferiores, lo que quizá constituirá un criterio de

clasificación más acertado.

Los pavimentos se dividen en Pavimentos Flexibles y Pavimentos Rígidos.

1.2.1 Pavimentos Flexibles

Una carpeta asfáltica proporciona la superficie de rodamiento mientras las

cargas de los vehículos se distribuyen hacia las capas interiores por medio

de las características de fricción y cohesión de las partículas de los

materiales, y la carpeta asfáltica se pliega a pequeñas deformaciones de las

capas interiores sin que su estructura se rompa.

Las capas que forman un pavimento flexible son: carpeta asfáltica, base y

subbase, las cuales se construyen sobre la subrasante, como se muestra en

la Fig. 2.

Fig. 2 Capas que forman un Pavimento Flexible.

15

SUBBASE

LOSA DE CONCRETO HIDRÁULICO

CAPA SUBRASANTE

1.2.2 Pavimentos Rígidos

La superficie de rodamiento de un pavimento rígido es proporcionada por

losas de concreto hidráulico, las cuales distribuyen las cargas de los

vehículos hacia las capas interiores por medio de toda la superficie de la losa

y de las adyacentes, que trabajan en conjunto con la que reciben

directamente las cargas. La sección transversal de un pavimento rígido está

constituida por las losas de concreto hidráulico y la subbase que se

construye sobre la subrasante, como se indica en la Fig. 3.

Fig. 3 Capas que forman un Pavimento Rígido.

1.3 Características de los Pavimentos

Las características fundamentales de un pavimento flexible considerado

como un conjunto son las siguientes: La resistencia estructural, la

Deformabilidad, la Durabilidad, el Costo, los Requerimientos de

Conservación y la Comodidad.

1.3.1 Resistencia Estructural

La primera condición que debe cumplir el pavimento es la de soportar las

cargas impuestas por el tránsito dentro del nivel de deterioro y paulatina

16

destrucción previstos por el proyecto, ya que las cargas de tránsito producen

esfuerzos normales y cortantes en todo punto de la estructura.

En el estudio de los pavimentos flexibles suele considerarse a los esfuerzos

cortantes como la principal causa de falla desde el punto de vista estructural.

Además de los esfuerzos cortantes, actúan en los pavimentos esfuerzos

adicionales producidos por la aceleración y el frenaje de los vehículos y

esfuerzos de tensión que se desarrollan en los niveles superiores de la

estructura, a cierta distancia del área cargada, cuando ésta se deforma

verticalmente hacia abajo.

1.3.2 Deformabilidad

El problema de la deformabilidad de los pavimentos tiene un planteamiento

opuesto al de la resistencia. Dada la naturaleza de los materiales que forman

las capas del pavimento, la deformabilidad suele crecer mucho hacia abajo y

la terracería es mucho más deformable que el pavimento propiamente dicho

y dentro de este, la subrasante, capa inferior, es mucho mas deformable que

las capas inferiores. Las cargas de tránsito producen en el pavimento

deformaciones, como son: Deformaciones elásticas y las Deformaciones

plásticas.

Las deformaciones elásticas son de recuperación instantánea y suelen

denominarse plásticas a aquellas que permanecen en el pavimento después

de cesar la causa deformadora. Bajo carga móvil y repetida, la deformación

plástica tiende a hacerse acumulativa y puede llegar a alcanzar valores

inadmisibles.

17

1.3.3 Durabilidad

La durabilidad esta ligada a una serie de factores económicos y sociales del

propio camino, por ejemplo, en una obra modesta la duración del pavimento

puede ser mucho menor que la del camino, que por el contrario en obras de

muy alto tránsito y gran importancia económica se requerirán pavimentos

muy duraderos a fin de no tener que recurrir a costosas interrupciones de un

tránsito importante.

Los pavimentos pueden estar expuestos durante su vida útil a circunstancias

de orden extraordinario, tales como lluvias ciclónicas, inundaciones,

terremotos, etc., resulta aún más complicado tratar de establecer la

resistencia deseable de un pavimento ante este tipo de fenómenos o las

normas de proyecto que han de implantarse para alcanzar una determinada

duración.

1.3.4 Costo

El costo es el primer problema que se tiene al elegir el tipo de pavimento a

emplear en cada caso, ya sean pavimentos rígidos o flexibles.

Los pavimentos flexibles requieren menor inversión inicial, pero una

conservación más costosa, y pueden ser dos o dos y media veces mas

barato que uno rígido.

Elegido el tipo de pavimento, deberán seleccionarse los materiales que

intervendrán en su estructura.

Otro de los factores que intervienen en forma decisiva en los costos de un

pavimento y para cuya definición no existen tampoco reglas fijas confiables

en el relativo a las normas de construcción a que han de sujetarse los

diferentes materiales para cumplir con los requerimientos de un proyecto

determinado.

18

1.3.5 Requerimientos de la Conservación

Los factores climáticos influyen decisivamente en la vida de los pavimentos,

por lo que el proyecto ha de tomarlos en cuenta para su previsión, a fin de

dejar a la conservación una tarea razonable.

Otro factor a tomar en cuenta en la conservación de los pavimentos es el

futuro comportamiento de las terracerías, sus deformaciones, derrumbes,

saturaciones locales, etc., pues de otra manera podrá llegarse a tener

graves problemas de conservación y de reconstrucción.

Las condiciones de drenaje y sub-drenaje de la vía terrestre son

seguramente uno de los puntos más importantes para definir tanto la vida de

un pavimento, como su necesidad de conservación.

La degradación estructural de los materiales constitutivos por carga repetida

es otro aspecto importante a reflejarse en los requerimientos de

conservación.

1.3.6 Comodidad

En grandes autopistas y caminos de primer orden, los problemas y métodos

del diseño de los pavimentos deben verse afectados por la comodidad que el

usuario requiere para transitar a la velocidad del proyecto.

Evidentemente dentro de este requisito quedan incluidos otros muchos, de

los que la seguridad es el más importante; la estética y su efecto en las

reacciones psicológicas del conductor merecen también considerarse.

En caminos de especificaciones altas, el proyectista deberá elevar su nivel

de exigencia, haciendo intervenir en su criterio consideraciones de esta

índole, que no figuran en otros caminos más modestos, en que menores

velocidades de operación o intensidades de tránsito hacen estos problemas

menos críticos.

19

1.4 Fallas en los Pavimentos

Es necesario reconocer que el diagnóstico de fallas en los pavimentos es un

problema bastante difícil que exige toda la atención posible y necesaria. En

la actualidad se definen dos tipos de fallas: Fallas Funcionales y las Fallas

Estructurales.

1.4.1 Fallas Funcionales

Las fallas funcionales corresponden a un defecto que se refleja en la

superficie de rodamiento del pavimento y que afectan al cómodo movimiento

de los vehículos, sin imposibilitar su uso, como se muestra en la Fig. 4.

Fig. 4 Falla Funcional presentada en el Pavimento.

1.4.2 Fallas Estructurales

Las fallas estructurales corresponden a una deficiencia del pavimento que

provoca de inmediato o a corto plazo una reducción en la capacidad de carga

del mismo y como consecuencia de su incapacidad para soportar las cargas

de proyectos, como se observa en la Fig. 5.

20

Fig. 5 Falla Estructural mostrada en el Pavimento.

Ésta se manifiesta en su etapa más avanzada, en una destrucción mas

generalizada del pavimento y pueden catalogarse como graves y llegar a

imposibilitar al pavimento en su uso correcto.

Se pueden presentar tanto en la superficie de rodamiento como en la base,

en la súbase o la subrasante, así también, pueden localizarse en el cuerpo

de las terracerías o en un suelo de la cimentación de la estructura del

camino.

21

CAPÍTULO II

PAVIMENTOS FLEXIBLES

22

2.1 Definición de Pavimentos Flexibles

Los Pavimentos Flexibles consisten en una superficie bituminosa soportada

por una capa de material granular, y una capa de una mezcla adecuada de

materiales gruesos y finos, dónde las cargas de tránsito se transfieren desde

la superficie de rodamiento a los materiales subyacentes de soporte, a través

del contacto de los agregados, el efecto friccionante de los materiales

granulares y la cohesión de los materiales finos.

2.2 Propósitos de los Pavimentos Flexibles

La superficie de rodamiento de los pavimentos flexibles se suelen construir

en materiales bituminosos, de tal modo que permanezcan en contacto con el

material subyacente, aunque presenten pequeñas irregularidades.

Los pavimentos flexibles deben satisfacer los siguientes propósitos:

a) Resistir y distribuir adecuadamente las cargas producidas por el

tránsito.

b) Tener la impermeabilidad necesaria.

c) Resistir la acción destructora de los vehículos.

d) Tener resistencia a los agentes atmosféricos.

e) Tener una superficie de rodamiento adecuada que permita en todo

tiempo un transito fácil y cómodo de los vehículos.

f) Presentar cierta flexibilidad para adaptarse a algunas fallas de la base

o subbase.

23

2.3 Tipos de Pavimentos Flexibles

Los pavimentos flexibles se subdividen en tres grupos: Pavimentos de Tipo

Alto, Pavimento de Tipo Intermedio y Pavimento de Tipo Bajo.

Pavimento de Tipo Alto: Los pavimentos de tipo alto tienen una

superficie de rodamiento que soportan en forma adecuada la carga

esperada de tránsito, sin deterioro visible debido a desgaste y no son

susceptibles a las condiciones del tiempo.

Pavimento de Tipo Intermedio: Los pavimentos de tipo intermedio

tienen superficies de rodamiento que van desde la superficie tratada

hasta aquellos cuyas calidades son un poco inferiores a las de los

pavimentos de tipo alto.

Pavimento de Tipo Bajo: Los pavimentos de tipo bajo se usan

principalmente en caminos de bajo costo, y sus superficies de

rodamiento van desde las no tratadas, pasando por materiales

naturales sueltos hasta con superficie tratada.

2.4 Componentes Estructurales

Bajo una carpeta bituminosa, normalmente compuesta por una mezcla de

agregados pétreos y un aglutinante asfáltico, que forman la superficie de

rodamiento, se sitúan casi siempre por lo menos dos capas bien

diferenciadas: una base, de material granular y una subbase, formada

preferentemente, también por un suelo granular, aunque en menor

proporción que en la base.

24

Bajo la subbase se dispone generalmente de otra capa, denominada

subrasante, con menores requisitos de mínima calidad que la propia

subbase, y debajo de esta capa aparece el material convencional de la

terracería.

Fig. 6 Sección transversal típica de un pavimento flexible en una sección en balcón.

Los componentes Estructurales son los siguientes.

Subrasante: La subrasante suele ser del material natural ubicado a lo

largo del alineamiento horizontal del pavimento, y sirve como cimiento

de la estructura del pavimento. Esta se sitúa por arriba de las

terracerías y es la capa que se encarga de soportar la base, subbase

y carpeta del pavimento. Se podrá necesitar tratar el material de la

subrasante, para alcanzar ciertas propiedades de resistencia que se

requieren para el tipo de pavimento que se esté construyendo.

25

Subbase: Capa de material que se construye directamente sobre la

terracería y está formado por un material de mejor calidad que ésta,

obtenido generalmente de depósitos cercanos a la obra.

Base: Capa de material que se construye sobre la base, debiendo

estar formada por materiales de mejor calidad que el de la subbase. y

está formado por un material de mejor calidad que ésta, obtenido

generalmente de depósitos cercanos a la obra.

Carpeta: Es la capa superior del pavimento y se construye

inmediatamente arriba de la base y suele estar compuesta de una

mezcla de agregados minerales y materiales asfálticos. Debe de

resistir las altas presiones de los neumáticos, así como las fuerzas

abrasivas del tránsito y proporcionar una superficie de manejo

resistente a los derrapes, y poder evitar la penetración del agua

superficial a las capas la subyacente.

2.5 Tipos de Fallas en los Pavimentos Flexibles

Los tipos de fallas en los pavimentos flexibles pueden dividirse en tres

grupos fundamentales: Fallas por insuficiencia estructural, Fallas por

defectos constructivos y Fallas por fatiga.

Fallas por Insuficiencia Estructural:

Se trata de pavimentos construidos con materiales inapropiados en

cuanto a resistencia o con materiales de buena calidad, pero en

espesor insuficiente. En general este tipo de falla se produce cuando

las combinaciones de la resistencia al esfuerzo cortante de cada capa

y los respectivos espesores no son los adecuados para que se

establezca un mecanismo de resistencia apropiado.

26

Fallas por Defectos Constructivos:

Se trata de pavimentos quizá bien proporcionados y formados por

materiales suficientemente resistentes, en cuya construcción se han

producido errores o defectos que comprometen el comportamiento

conjunto.

Fallas Por Fatiga:

Se trata de pavimentos que originalmente estuvieron en condiciones

apropiadas, pero que por la continua repetición de las cargas de

tránsito sufrieron efectos de fatiga, degradación estructural y, en

general, pérdida de resistencia y deformación acumulada.

La Tabla 1 presenta una clasificación con los tipos de fallas principalmente

referidas a tres tipos: Fracturamiento, Deformación y Desintegración, su

manifestación y las causas que producen dichas fallas.

27

TABLA 1

Tipos y manifestaciones de las fallas de los pavimentos flexibles2

Tipo Manifestación Causas

Fracturamiento Agrietamiento

Destrucción por

agrietamiento

Exceso de carga (insuficiencia estructural)

Repetición de carga (fatiga)

Cambios de Temperatura

Cambios de humedad (defecto constructivo)

Ondulamiento por fuerzas horizontales

(deficiencia estructural o defecto constructivo)

Contracción

Exceso de carga (insuficiencia estructural)

Repetición de carga (fatiga)

Cambios de temperatura

Cambios de humedad (defecto constructivo)

Deformación Deformación permanente

Falla

Exceso de carga (insuficiencia estructural)

Proceso de deformación viscosa (fatiga,

insuficiencia estructural y defecto constructivo)

Aumento de compacidad (defecto constructivo.

Rotura de granos)

Consolidación

Expansión

Exceso de carga (insuficiencia estructural)

Aumento de compacidad (defecto constructivo.

Rotura de granos)

Consolidación

Expansión

Desintegración

(falla de carpeta)

Remoción

Desprendimiento

Pérdida de adherencia en la carpeta

Reactividad química

Abrasión por efecto del tránsito

Pérdida de adherencia en la carpeta

Reactividad química

Abrasión por efecto del tránsito

Degradación de los agregados

2 McCullough, B.F. Distress Mechanism General Highway Research BoardStructural Design

of Asphalt Concrete Pavement Systems: Special Report 126. Washington, D.C., 1971

28

La Tabla 2 es un intento para agrupar que características de las tres causas

finales influyen más en cada uno de los tres tipos principales de fallas.

TABLA 2

Principales factores que afectan a los tres tipos básicos de fallas de un pavimento flexible

Causa última

Tipo de falla Tránsito Pavimento Cimentación (apoyo)

Fracturamiento Carga por rueda

(magnitud)

Repeticiones

Área de influencia de la

carga

Velocidad

Arreglo y disposición de

ruedas y ejes

Rigidez de las diversas

capas

Flexibilidad (adaptabilidad

a la fatiga)

Durabilidad

Deformación plástica

Deformación elástica

Rigidez en base y sub-

base

Deformación plástica

Deformación elástica

Deformación

Carga por rueda

(magnitud)

Repeticiones

Área de influencia de la

carga

Velocidad

Arreglo y disposición de

ruedas y ejes

Espesor

Resistencia

Compresibilidad

Susceptibilidad a cambios

de volumen

Deformación plástica

Deformación elástica

Susceptibilidad a los

cambios de volumen

Deformación plástica

Deformación elástica

Desintegración

(fallas de carpeta)

Presión de la llanta

Repeticiones

Velocidad

Características del asfalto

Características del

agregado (porosidad, falta

de adherencia con el

asfalto)

Resiliencia en las

capas de pavimentos

Infiltración de agua

Cambios de

temperatura

29

2.5.1 Otros Tipos de Fallas en las Superficies

A partir de las fallas ya mencionadas, a continuación se describen algunas

de las fallas más comunes que se pueden presentar en las superficies de los

pavimentos flexibles:

Agrietamiento en “Piel de Cocodrilo”.-Se trata de un agrietamiento

que se extiende sobre toda la superficie de rodamiento o, por lo

menos, sobre una parte muy substancial de ella, por el cual dicha

superficie adquiere el aspecto que da nombre al fenómeno, como se

muestra en la Fig. 7. Esta condición es indicativa del movimiento

excesivo de una o más capas del pavimento o de fatiga, muchas

veces presentadas en la propia carpeta.

Fig. 7 Pavimento con agrietamiento en “piel de cocodrilo”.

El agrietamiento en “piel de cocodrilo” es común en pavimentos

flexibles construidos sobre terracerías resilientes o dentro de los

cuales, la subrasante muestre resiliencia. También es típico de bases

débiles o insuficiencia compactadas.

30

El fenómeno puede o no ser progresivo; cuando lo es, termina en

destrucciones locales del pavimento, que comienzan por

desprendimientos de la carpeta en lugares localizados y en rápida

remoción de los materiales granulares expuestos. Cuando el

fenómeno alcanza estos grados destructivos puede decirse casi con

seguridad que está ligado a deficiencias estructurales en la base.

Deformación Permanente en la Superficie de Pavimentos (Surcos).-

Este tipo de falla presentada en la superficie, frecuentemente esta

asociada al aumento de compacidad en las capas granulares de la

base o subbase, debida a su vez, a la carga excesiva, la carga

repetida (aumento de compacidad por vibración) o a la rotura de

granos; también puede deberse a consolidación en la subrasante o

aún en el cuerpo de la terracería, como se muestra en la Fig. 8.

Fig. 8 Pavimento con Deformación Permanente en la Superficie.

31

Se produce cuando el ancho del surco excede al de la llanta y tiende

a ser mayor en comparación a éste, cuanto más profunda sea la

cedencia que provoca el fenómeno. La deformación a la que se está

haciendo referencia, debe distinguirse del surco que se produce por

simple desplazamiento lateral de una carpeta defectuosa; la señal

distintiva es que en este último caso el material se eleva a los dos

lados del surco, en tanto que en un surco de origen profundo, este se

produce sin dichas ondulaciones.

Fallas por Cortante.- Estas fallas están típicamente asociadas a la

falta de resistencia al esfuerzo cortante en la base o subbase del

pavimento y en menor caso, en la subrasante. Consisten

generalmente en surcos profundos, nítidos y marcados, cuyo ancho

no excede mucho del de la llanta, como se muestra en la figura 9.

Fig. 9 Pavimento presentando Falla por Cortante.

32

En este caso suele haber también elevación del material de carpeta a

ambos lados del surco, pero la falla se distingue fácilmente de un

simple desplazamiento de carpeta por la mayor profundidad afectada.

Agrietamiento Longitudinal.- Consisten en la aparición de grietas

longitudinales de no gran abertura (en el orden de 0.5 cm) en toda el

área que corresponde a la de circulación de las cargas mas pesadas,

como se muestra en la Fig. 10.

Fig. 10 Agrietamiento Longitudinal del Pavimento.

Agrietamientos de este tipo son debidos a movimientos de las capas

de pavimento que tienen lugar predominantemente en dirección

horizontal; el fenómeno puede ocurrir en la base, en la subbase o, con

cierta frecuencia, en la subrasante. Son indicativos de fenómenos de

congelamiento y deshielo o de cambios volumétricos por variación del

contenido de agua, sobre todo en la subrasante.

33

Consolidación del Terreno de Cimentación.- La consolidación de

terrenos de cimentación blandos puede producir distorsión del

pavimento, independientemente de los espesores o de la condición

estructural del mismo, como se muestra en la Fig. 11.

Fig. 11 Falla por Consolidación del terreno de Cimentación.

Las deformaciones de la sección transversal pueden producir

agrietamientos longitudinales. Cuando por falta de resistencia en el

terreno de cimentación, se compromete la estabilidad de los

terraplenes, también se producen agrietamientos típicos con

trayectoria circular, marcando lo que podrá llegar a ser la cabeza de

la falla eventual; estas grietas perjudican, como es natural, al

pavimento.

34

CAPÍTULO III

CARPETAS ASFALTICAS

35

3.1 Definición de Carpeta Asfáltica

La Carpeta asfáltica es la capa o conjunto de capas que se colocan sobre la

base, constituidas por materiales pétreos y un producto asfáltico. Su función

es proporcionar al tránsito una superficie estable, prácticamente

impermeable, uniforme y de textura apropiada.

Cuando se coloca en espesores de cinco centímetros o más, se considera

que contribuye, junto con la base, a soportar las cargas y distribuir los

esfuerzos.

3.2 Clasificación de las Carpetas Asfálticas

Es necesario que para construir cada una de las carpetas asfálticas se debe

contar de antemano con una base debidamente conformada, compactada,

impregnada y seca. Las carpetas asfálticas empleadas en los pavimentos

flexibles se pueden clasificar en3:

Simple o de un riego.

a) Tratamientos Superficiales Doble o de dos riegos.

Triple o de tres riegos.

b) Macadam Asfáltico

Elaborado con motoconformadora.

c) Mezcla en el Lugar

Elaborado con mezcladora ambulante.

d) Mezcla en Planta Dosificada por volumen.

Dosificado por peso en planta, y

e) Concreto Asfáltico empleando cemento asfáltico y

Agregados calientes.

3 Crespo Villalaz C., Vías de Comunicación Caminos, ferrocarriles, Aeropuertos, Puentes y Puertos, Cuarta Edición, LIMUSA, México,

36

3.2.1 Tratamientos Superficiales

Las carpetas asfálticas de Tratamientos Superficiales se dividen en:

Tratamiento superficial simple o de un riego, Tratamiento superficial doble o

de dos riegos y Tratamiento superficial triple o de tres riegos.

Tratamiento Superficial Simple o de Un Riego.- Sobre la base de pavimento

ya conformada, compactada, impregnada y seca, se aplica un riego de

producto asfáltico del tipo FR-3, a razón de 1.5 a 2 litros por metro cuadrado,

e inmediatamente se cubre con material pétreo número 3A (clasificado entre

las mallas 3/8” a #8) a razón de 6 a 8 litros por metro cuadrado. Se rastrea

para uniformar la superficie y se plancha con una aplanadora liviana de 5 a 8

toneladas, pudiendo abrirse el tránsito unos días después, debiendo

barrerse de la superficie el material pétreo sobrante para evitar que provoque

ondulaciones en la carpeta.

Tratamiento superficial doble o de dos riegos.- Sobre la base de pavimento

ya conformada, compactada, impregnada y seca se da un riego de producto

asfáltico del tipo FR-3 a razón de 2 litros por metro cuadrado e

inmediatamente se cubre el material con material pétreo número 2

(clasificado entre las mallas de 1/2" y 1/4") a razón de unos 12 a 14 litros por

metro cuadrado, se rastrea y se plancha con aplanadora liviana de 5 a 8

toneladas de peso. Dos o tres días después se barre y se le da un nuevo

riego de producto asfáltico de tipo FR-3 a razón de 1.5 a 2 litros por metro

cuadrado y se cubre inmediatamente con material pétreo número 3B

(clasificado entre las mallas de 1/4" y #8), se rastrea para uniformar la

superficie y se plancha con aplanadora pequeña de 5 a 8 toneladas de peso.

Tres días después puede abrirse al tránsito.

37

Tratamiento Superficial Triple o de Tres Riegos.- la carpeta asfáltica por tres

riegos se construye de la siguiente manera: Sobre la base de pavimento ya

conformada, compactada, impregnada y seca se da un riego de producto

asfáltico del tipo FR-3 a razón de 2.5 litros por metro cuadrado e

inmediatamente se cubre con material pétreo número 1 (clasificado entre las

mallas 1” y 2/2”) a razón de 20 a 22 litros por metro cuadrado, se rastrea y se

plancha con aplanadora pequeña de 5 a 8 toneladas de peso.

Dos o tres días después se barre el material pétreo sobrante y se coloca una

carpeta de 2 riegos sobre ésta, quedando así terminada la carpeta de tres

riegos.

3.2.2 Macadam Asfáltico

El macadam asfáltico o de penetración es una carpeta asfáltica que consiste

de capas sucesivas de piedras progresivamente más pequeñas de abajo

hacia arriba, limpia y angulosas, donde cada capa se extiende y se acuña

mediante compactación por vibración después de lo cual se baña con

producto asfáltico.

Estando la base debidamente compactada, impregnada, limpia y seca, se da

la primera aplicación de agregado grueso con un esparcidor o con una tolva

esparcidora adaptada a un camión de volteo; estas capas se compactan con

aplanadoras de 10 a 12 toneladas de peso o de preferencia con un vibrador,

para acomodar el agregado en su sitio. Estando compactada esta capa, se le

da una aplicación de producto asfáltico.

Después, viene la segunda aplicación de agregado de tamaños menores y

en menor cantidad, esparcidos uniformemente para llenar los huecos

dejados en la primera capa; deben emplearse rastras para ayudar a distribuir

éste agregado de cierre.

38

Sigue inmediatamente la compactación con aplanadora de 10 a 12 toneladas

de peso según vibrador, mientras el asfalto está caliente para lograr así una

mejor unión. Se da entonces la nueva aplicación del mismo producto

asfáltico aplicado en menor cantidad y de inmediato, una cantidad y tamaño

aún menor de agregado de cierre, que actúa como riego de sello. Terminada

la aplicación anterior, se da luego una combinación de rastra y compactación

con el fin de llenar los huecos y tener una textura uniforme.

El producto asfáltico empleado generalmente es el FR-3 entre 65ºC y 95ºC,

pero puede emplearse cualquier tipo según el clima. El agregado grueso del

tamaño retenido en la malla de 1-1/8” no contendrá más del 5% de cantos

planos o alargados cuya longitud exceda de tres veces su dimensión menor.

3.2.3 Mezcla en el Lugar

La mezcla asfáltica en el lugar o camino, se lleva a cabo revolviendo los

agregados pétreos con el producto asfáltico mediante el uso de

motoconformadoras o empleando mezcladoras ambulantes. El procedimiento

a seguir es el siguiente:

Estando la base conformada, compactada, impregnada y seca, se

acordonará el material pétreo y después se extenderá en una capa de

espesor uniforme a lo largo del camino, y se darán riegos sucesivos de

producto asfálticos a razón de 3 a 4 litros por metro cuadrado hasta

completar la cantidad determinada como óptima por medio de pruebas de

laboratorio.

Después de cada riego de producto asfáltico sobre el material pétreo, se

procederá a voltear éste con la motoconformadora con el objeto de que se

mezcle bien el producto asfáltico con el material pétreo, al terminar el

proceso de mezclado se acordonará el material a un lado.

39

Se da a la base un riego de liga de 0.5 litros por metro cuadrado de FR-3

inmediatamente se tiende la mezcla sobre el riego de liga, se conforma

cuidadosamente y se le da una planchada ligera para acomodarla

simplemente, después de lo cual se deja pasar el tiempo necesario para que

el producto asfáltico alcance la mayor parte de un fraguado procediendo

después a una compactación.

3.2.4 Mezcla en Planta por Dosificación por Volumen

Se llevan a cabo generalmente calentando el asfalto y muchas veces

calentando también el agregado pétreo. Como la dosificación de los

agregados se hace por volumen, no resulta una mezcla de alta calidad a no

ser que su control sea extremadamente riguroso.

Debido a la incertidumbre de la dosificación, estas mezclas resultan casi

parecidas a las elaboradas en el camino con mezcladoras ambulantes, por lo

que su uso aún no se ha generalizado.

3.2.5 Concretos Asfálticos

Los concretos asfálticos son mezclas elaboradas por peso en planta

estacionarias, calentando los agregados y empleando en su elaboración

cementos asfálticos, ya que estos debido a la precisión de su dosificación

resultan de alta calidad.

El agregado pétreo para la mezcla es secado y calentado entre los 125ºC y

177ºC en la planta, antes de entrar en una mezcladora. Después de haberse

calentado, el agregado se cribará con los tamaños especificados, que se

depositarán en compartimientos, preparados para ser mezclados con el

cemento asfáltico.

40

Una vez calentados y separados los diversos tamaños de agregados, se

procederá a pesarlos exactamente, proporcionando sus cantidades, de

manera que la mezcla resultante se ajuste a la granulometría especificada.

El material pétreo dosificado se introduce a la mezcladora y a continuación

se añade el cemento asfáltico para proceder al mezclado.

El cemento asfáltico no debe calentarse a más de 177ºC y la temperatura de

la mezcla al salir de la mezcladora estará comprendida entre 135ºC y 177ºC.

El tiempo de mezclado se cuenta desde el momento en que se termine de

introducir el cemento asfáltico hasta que la mezcla salga de la mezcladora.

En el caso de plantas de mezclado continuo, el tiempo de mezclado, en

segundos, vendrá por la fórmula:

T= Capacidad total de la planta en kilos

Kilos por segundo que salen de la planta.

3.3 Materiales para Carpetas Asfálticas

Las carpetas asfálticas se fabrican se elaboran con: Materiales Pétreos y

Materiales Asfálticos.

3.3.1 Materiales Pétreos

Los materiales pétreos para construir carpetas asfálticas son suelos inertes,

provenientes de playones de ríos o arroyos, de depósitos naturales

denominados de minas o de rocas, los cuales por lo general requieren

cribado y triturado para poder emplearse.

41

Las características más importantes que deben presentar los materiales

pétreos para carpetas asfálticas son:

Granulometría.

Dureza.

Forma de la partícula.

Adherencia con el asfalto.

Según el tipo de mezcla en el que se vayan a utilizar, los materiales pétreos

se clasifican como a continuación se indica:

Materiales pétreos para mezclas asfálticas de granulometría densa.

Materiales pétreos para mezclas asfálticas de granulometría

semiabierta.

Materiales pétreos para mezclas asfálticas de granulometría abierta.

Materiales pétreos para mortero asfáltico.

Materiales pétreos para carpetas por el sistema de riegos.

Materiales pétreos para mezclas asfálticas para guarniciones.

3.3.2 Materiales Asfálticos

Los materiales asfálticos se emplean en la elaboración de carpetas,

morteros, riegos y estabilizaciones, ya sea para aglutinar los materiales

pétreos utilizados, para unir o ligar diferentes capas del pavimento, o bien

para estabilizar bases o subbases. También se pueden usar para construir,

fabricar o impermeabilizar otras estructuras.

42

3.4 Clasificación de los Materiales Asfálticos

Los materiales asfálticos se clasifican en: Cementos Asfálticos, Emulsiones

Asfálticas y Asfaltos Rebajados dependiendo del vehículo que se emplee

para su incorporación o aplicación como se indica en la Tabla 3 así como sus

usos más comunes.

TABLA 3

Clasificación de los materiales asfálticos

MATERIAL

ASFALTICO

VEHICULO

PARA

SU

APLICACIÓN

USOS MAS COMUNES

Cemento

Asfáltico Calor

Se utiliza en la elaboración en caliente de carpetas, morteros y

estabilizaciones, así como elemento base para la fabricación de

emulsiones asfálticas y asfaltos rebajados.

Emulsión

Asfáltica Agua

Se utiliza en la elaboración en frío de carpetas, morteros, riegos y

estabilizaciones.

Asfalto

Rebajado Solventes

Se utiliza en la elaboración en frío de carpetas y para la

impregnación de subbases y bases hidráulicas.

Fuente: Normativa SCT

3.4.1 Cementos Asfálticos

Los cementos asfálticos son asfaltos obtenidos del proceso de destilación del

petróleo para eliminar solventes volátiles y parte de sus aceites. Su

viscosidad varía con la temperatura y entre sus componentes, las resinas le

producen adherencia con los materiales pétreos, siendo excelentes ligantes,

púes al ser calentados se licuan, lo que les permite cubrir totalmente las

partículas del material pétreo.

43

Según su viscosidad dinámica a 60º Celsius, se clasifican como se indica en

la Tabla 4, donde se señalan los usos más comunes.

TABLA 4

Clasificación de los cementos asfálticos según su viscosidad dinámica a 60º C

CLASIFICACION

VISCOCIDAD

A 60ºC

Pa·s (P[1]

)

USOS MAS COMUNES

AC-5

50 ± 10

(500 ± 100)

En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de

las regiones indicadas como Zona 1 en la Fig.12.

En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen para

riegos de impregnación, de liga y poreo con arena, así como

en estabilizaciones.

AC-10

100 ± 20

(1000 ± 200)

En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de

las regiones indicadas como Zona 2 en la Fig. 12.

En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en

carpetas y morteros de mezcla en frío, así como en carpetas

por el sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas

como Zona 1 en la Fig. 12.

AC-20

200 ± 40

(2000 ± 400)

En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de

las regiones indicadas como Zona 3 en la Fig. 12.

En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en

carpetas y morteros de mezcla en frío, así como en carpetas

por el sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas

como Zona 2 en la Fig. 12.

AC-30

300 ± 60

(3000 ± 600)

En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de

las regiones indicadas como Zona 4 en la Fig. 12.

En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en

carpetas y morteros de mezcla en frío, así como en carpetas

por el sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas

como Zonas 3 y 4 en la Fig. 12.

En la elaboración de asfaltos rebajados en general, para

utilizarse en carpetas de mezcla en frío, así como en riegos de

impregnación.

[1] Poises Fuente: Normativa SCT

44

Fig. 12 Regiones Geográficas para la Utilización de Asfaltos Clasificados según

su Viscosidad dinámica a 60° (Ver Tabla 4)

3.4.2 Emulsiones Asfálticas

Las emulsiones asfálticas son los materiales asfálticos líquidos estables,

constituidos por dos fases no miscibles, en los que la fase continua de la

emulsión está formada por agua y la fase discontinua por pequeños glóbulos

de cemento asfáltico. Las emulsiones asfálticas se dividen en:

Las Emulsiones Asfálticas Aniónicas se presentan cuando el agente

emulsificante concede polaridad electronegativa a los glóbulos.

Las Emulsiones Asfálticas Catiónicas se presenta cuando el agente

emulsificante concede polaridad electropositiva a los glóbulos.

45

Las emulsiones asfálticas pueden ser de los siguientes tipos:

De rompimiento rápido, que generalmente se utilizan para riegos de

liga y carpetas por el sistema de riegos, a excepción de la emulsión

ECR-60, que no se debe utilizar en la elaboración de éstas últimas.

De rompimiento medio, que normalmente se emplean para carpetas

de mezcla en frío elaboradas en planta, especialmente cuando el

contenido de finos en la mezcla es menor o igual a 2%, así como en

trabajos de conservación tales como bacheos, renivelaciones y

sobrecarpetas.

De rompimiento lento, que normalmente se emplean para carpetas

de mezcla en frío elaboradas en planta y para estabilizaciones

asfálticas.

Para impregnación, que particularmente se utilizan para

impregnaciones de subbases y/o bases hidráulicas.

Superestables, que principalmente se emplean en estabilizaciones

de materiales y en trabajos de recuperación de pavimentos.

Según su contenido de cemento asfáltico en masa, su tipo y polaridad, las

emulsiones asfálticas se clasifican como se indica en la Tabla 5.

46

TABLA 5

Clasificación de las emulsiones asfálticas

CLASIFICACION

CONTENIDO DE CEMENTO

ASFALTICO EN MASA

%

TIPO POLARIDAD

EAR-55 55

Rompimiento rápido

Aniónica

EAR-60 60

EAM-60 60

Rompimiento medio

EAM-65 65

EAL-55 55

Rompimiento lento

EAL-60 60

EAI-60 60 Para impregnación

ECR-60 60

Rompimiento rápido

Catiónica

ECR-65 65

ECR-70 70

ECM-65 65 Rompimiento medio

ECL-65 65 Rompimiento lento

ECI-60 60 Para impregnación

ECS-60 60 Sobreestabilizada

Fuente: Normativa SCT

3.4.3 Asfaltos Rebajados

Los asfaltos rebajados que regularmente se utilizan para la elaboración de

carpetas de mezcla en frío, así como en impregnaciones de bases y

subbases hidráulicas, son los materiales asfálticos líquidos compuestos por

cemento asfáltico y un solvente, clasificados en su velocidad de fraguado

como se índica en la Tabla 6.

47

TABLA 6

Clasificación de los asfaltos rebajados

CLASIFICACION

VELOCIDAD DE

FRAGUADO

TIPO DE

SOLVENTE

FR-3 Rápida Nafta, gasolina

FM-1 Media Queroseno

Fuente: Normativa SCT

3.5 Propiedades de los Materiales Asfálticos

Las propiedades de los materiales asfálticos más importantes a tomar en

cuenta para la construcción de pavimentos flexibles pueden clasificarse en:

Consistencia.

Durabilidad.

Velocidad de Curación.

Resistencia a la Acción del Agua.

3.5.1 Consistencia

Generalmente se considera a las propiedades de consistencia de un material

asfáltico bajo dos condiciones: La Variación de la Consistencia con la

Temperatura y La Consistencia para una Temperatura Específica.

Variación de la Consistencia con la Temperatura.- La consistencia de

cualquier material asfáltico cambia a medida que cambia la

temperatura. El cambio de la consistencia de los diferentes materiales

asfálticos puede diferir considerablemente aún para la misma

magnitud de cambio de la temperatura.

48

Consistencia para una Temperatura Específica.- La consistencia de un

material asfáltico va a variar de sólido a líquido dependiendo de la

temperatura del material. Por lo tanto, es esencial que cuando se de la

consistencia de un material asfáltico, también se de la temperatura

asociada.

3.5.2 Durabilidad

Cuando los materiales asfálticos se exponen a los elementos del medio

ambiente, tienen sucesivamente lugar a un deterioro natural, lo que da

resultado a que los materiales pierdan su plasticidad y se vuelvan frágiles.

Este cambio es principalmente causado por las reacciones químicas y físicas

que tienen lugar en el material. Este deterioro natural del material asfáltico se

conoce como deterioro por intemperie.

Algunos de los factores principales en el deterioro por intemperie son la

oxidación, la volatilización, la temperatura, el área superficial expuesta y el

endurecimiento por envejecimiento.

3.5.3 Velocidad de Curación

La curación se define como “El proceso a través del cual aumenta la

consistencia de un material asfáltico, a medida que pierde el disolvente por

evaporación”4.

Velocidad de Curación de los Rebajados.- La velocidad de curación de

cualquier material asfáltico rebajado, depende del destilado que se use en el

proceso de rebajado. Esta es una característica importante que se presentan

en los materiales rebajados, ya que la velocidad de curación indica el tiempo

que debe transcurrir antes de que un material asfáltico rebajado alcance una

consistencia que sea suficientemente espesa para que el cementante se

comporte satisfactoriamente.

4 Garber Nicholas J., Hoel Lester A., Ingeniería de Tránsito y Carreteras, Tercera Edición, THOMSON. 2005, p.918

49

La velocidad de curación está afectada tanto por Factores Inherentes y

Factores Externos.

Los Factores Inherentes que afectan la velocidad de curado son:

La Volatilidad del Disolvente.

La Cantidad de Disolvente en el Rebajado.

La consistencia del Material Base.

Entre más volátil sea el disolvente, puede evaporarse más rápidamente del

material asfáltico, y por tanto, es mayor la velocidad de curación del material.

Esta es la razón por la cual la gasolina y la nafta se usan para los rebajados

de fraguado rápido, mientras que el aceite combustible ligero y el keroseno

se usan para los rebajados de fraguado medio.

Para cualquier tipo de disolvente dado, entre menor sea la cantidad usada,

es menor el tiempo que se requiere para que se evapore y, por tanto, el

material asfáltico va a curar más la curación del rebajado asfáltico.

Los Factores Externos que afectan la velocidad de curado son:

La Temperatura.

La Relación del Área Superficial entre el Volumen.

La Velocidad del Viento a través de la Superficie.

Estas tres fuerzas externas están relacionadas directamente con la velocidad

de curación en que entre mayor sea cualquiera de estos factores, es más

alta la velocidad de curación.

Velocidad de Curación de las Emulsiones Asfálticas.- Las características de

curación y adhesión de las emulsiones (aniónicas y catiónicas) que se usan

para la construcción de pavimentos, dependen de la velocidad a la cual se

evapora el agua de la mezcla.

50

Cuando las condiciones climáticas son favorables, el agua es desplazada

con relativa rapidez y entonces la curación avanza rápidamente.

Cuando las condiciones climáticas incluyen una humedad elevada, una

temperatura baja o una precipitación que sigue inmediatamente a la

aplicación de una emulsión, su capacidad para la curación apropiada se ve

afectada adversamente.

3.5.4 Resistencia a la Acción del Agua

Cuando se usan materiales asfálticos en la construcción de pavimentos, es

importante que el asfalto continué adherido a los agregados aún en

presencia de agua. Si se pierde esta liga entre el asfalto y los agregados, el

asfalto va a quedar despojado de los agregados, lo que conduce al deterioro

del pavimento. Por tanto, el asfalto debe sustentar su capacidad para

adherirse a los agregados aún en presencia de agua.

51

CAPÍTULO IV

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

52

4.1 Ubicación de la Obra

El municipio de Niltepec, Oaxaca se localiza en la región del Istmo y colinda

al norte con San Miguel Chimalapa; al sur con San Dionisio del Mar, San

Francisco del Mar y San Francisco Ixhuatán; al oeste con San Miguel

Chimalapa y Santo Domingo Ingenio; al este con Santo Domingo Zanatepec

y Reforma de Pineda. El área total del municipio es de 680.01 km2.

Se encuentra a una distancia de 334 kilómetros, de la capital del estado, en

las coordenadas 94º 37’ longitud oeste y 16º 34’ latitud norte, a 60 metros

sobre el nivel del mar. Niltepec se encuentra sobre la carretera federal num.

190 que une al estado de Oaxaca con Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.

Fig. 13 Ubicación geográfica de la obra.

53

4.2 Especificaciones de la Obra

Carretera: La Ventosa – Arriaga

Tramo: Paso por Niltepec

Subtramo: Del Km: 716+000 – Al Km: 720+220

Obra: Construcción de un cuerpo nuevo de 12.00 m de ancho de corona

mediante la ejecución de terracerías, obras de drenaje, pavimentación con

carpeta de concreto asfáltico, riego de sello, obras complementarias,

señalamiento, obra marginal, obra inducida y estructuras con sus terraplenes

de acceso en el subtramo del km: 716+000 al km: 720+220 de la carretera

Arriaga-La Ventosa, en el Estado de Oaxaca.

4.2.1 Generalidades

Se contempla realizar la modernización de la zona urbana, mediante la

construcción de un cuerpo nuevo de 12.00 m de corona constituido por 2

carriles de 3.5 m de ancho cada uno y acotamientos externos de 2.50 m.

Para proporcionar un drenaje adecuado, será necesario dar un bombeo del

2% hacia ambos acotamientos de la sección considerada o según lo indique

el proyecto.

La estructura del pavimento nuevo a considerar la conformarán una capa de

Base hidráulica de 0.25 m, una capa de base asfáltica (base negra) de 0.10

m de espesor y una Carpeta de concreto asfáltico de 0.10 m; además, se

construirá una superficie de rodamiento de emulsión de asfalto modificado

con polímero y agregado premezclado en caliente tipo 3-E, la cual funcionará

como de rodamiento y de desgaste.

54

4.3 Procedimiento Constructivo de la Obra

El procedimiento que se describe a continuación, explica los pasos

efectuados en la construcción de un cuerpo nuevo de pavimento flexible de

la carretera La Ventosa – Arriaga; Paso por Niltepec, Oaxaca, que incluye las

siguientes etapas:

Base Hidráulica.

Riego de Impregnación.

Base Asfáltica.

Carpeta de Concreto Asfáltico.

Aplicación del riego de Sello Premezclado.

Asimismo, incluye algunos requisitos de calidad para materiales establecidos

en las normas de construcción para pavimentos flexibles establecidas por la

Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT), así como la maquinaria

y equipo empleado en la construcción de dicha carretera.

4.3.1 Base Hidráulica

Sobre la capa subrasante debidamente terminada se construirá una capa de

base hidráulica de 0.25 M. de espesor, utilizando material procedente del

banco de préstamo indicado para este fin en el cuadro de bancos (a titulo

informativo) de este proyecto.

El material que conforme esta capa se deberá compactar al 100 % de su

peso volumétrico seco máximo (PVSM) de la prueba AASHTO modificada,

mediante el procedimiento siguiente:

55

4.3.1.1 Materiales para Base Hidráulica

El tipo material empleado para la formación de la base hidráulica fueron:

Materiales Parcialmente Triturados.- Fueron materiales poco o nada

cohesivos, como mezclas de gravas, arenas y limos, que al extraerlos

quedaban sueltos o podían ser disgregados, los cuales contenían de

25% a 75% de partículas mayores de 75 mm (3”), que para hacerlos

utilizables requerían de un tratamiento mecánico de cribado, con el

equipo adecuado para satisfacer la composición granulométrica.

Fig. 14 Material Parcialmente Triturado para Formación de Base Hidráulica

4.3.1.2 Requisitos de Calidad para Bases Hidráulicas

El material parcialmente triturado, empleado en la construcción de la base

hidráulica para pavimentos asfálticos, contendrá como mínimo 75% de

partículas producto de la trituración de la roca sana, ya que dicho tránsito es

menor de un millón.

56

Y el material contendrá como mínimo el 25% de esas partículas, cumpliendo

con los requisitos de calidad indicados por la normatividad de la Secretaria

de Comunicaciones y Transportes (SCT), según los requisitos

granulométricos indicados en la Tabla 7, la zona granulométrica de la Fig. 15,

así como los requisitos de materiales indicados en la Tabla 8.

TABLA 7

Requisitos de Granulometría de los Materiales para Pases de Pavimentos con

Carpetas de Mezclas Asfálticas de Granulometría Densa.

MALLA PORCENTAJE QUE PASA

ABERTURA

(mm) DESIGNACION ΣL ≤ 10

6 [1] ΣL > 10

6 [1]

37.5 11/2” 100 100

25 1” 70 – 100 70 – 100

19 3/4” 60 – 100 60 – 86

9.5 3/8” 40 – 100 40 – 65

4.75 No. 4 30 – 80 30 – 50

2 No. 10 21 – 60 21 – 36

0.85 No. 20 13 – 44 13 – 25

0.425 No. 40 8 – 31 8 – 17

0.25 No. 60 5 – 23 5 – 12

0.15 No. 100 3 – 17 3 – 9

0.075 No. 200 0 – 10 0 – 5

[1] ΣL= Núm. de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, esperado durante la vida útil del pavimento.

Fuente: Normativa SCT

57

ΣL>106

ΣL≤106

Po

rc

en

ta

je

q

ue

p

as

a

A b e r t u r a d e l a m a l l a ( m m )

100 60200 40 20 10 4 3/8" 3/4" 1" 11/2" 2"

D e s i g n a c i ó n d e l a m a l l a

0

20

40

60

80

100

0.1

50

0.2

50

0.4

25

0.8

5

4.7

5

9.5

19.0

25.0

37.5

50.0

2.0

0

0.0

75

1 0

30

50

70

90

ΣL= Núm. de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, esperado durante la vida útil del pavimento.

Fuente: Normativa SCT

Fig. 15 Zonas granulométricas recomendables de los materiales para bases de carpeta asfáltica.

TABLA 8

Requisitos de calidad de los materiales para bases de pavimentos asfálticos.

CARACTERISTICA VALOR (%)

ΣL ≤ 106 [1]

ΣL > 106 [1]

Límite líquido[ 2 ]

, máximo 25 25

Índice plástico[ 2 ]

, máximo 6 6

Equivalente de arena[ 2 ]

, mínimo 40 50

Valor Soporte de California (CBR) [ 2,3 ]

,mínimo 80 100

Desgaste Los Ángeles[ 2 ]

, máximo 35 30

Partículas alejadas y lajeadas[ 2 ]

, máximo 40 35

Grado de compactación[ 2,4 ]

, mínimo 100 100

[1] ΣL= Número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, esperado durante la vida útil del pavimento. [2] Determinado mediante el procedimiento de prueba que corresponda.

[3] Con el grado de compactación indicado en ésta tabla.

[4] Respecto a la prueba volumétrica seca máxima obtenida mediante la prueba AASHTO modificada.

Fuente: Normativa SCT

58

4.3.1.3 Trabajos Previos para la Construcción de la Base Hidráulica

Antes de iniciar la construcción de la base, la superficie sobre la que

se colocará estará debidamente terminada dentro de líneas y niveles,

sin irregularidades y reparado los baches que hubiesen existido.

Los acarreos hasta el sitio del tendido de la base hidráulica, fueron

hechos de tal forma que el tránsito sobre la superficie donde se

construyó la base, fue distribuida sobre todo el ancho de la misma,

evitando la concentración en ciertas áreas y, por consecuencia, su

deterioro.

El material descargado sobre la subrasante, fue en cantidad fijada por

estaciones a cada 20 metros.

Se preparó el material extendiéndolo parcialmente e incorporándole el

agua necesaria para la compactación, por medio de riegos y

mezclados sucesivos, alcanzando la humedad adecuada y obteniendo

homogeneidad en granulometría y humedad.

Fig. 16 Regado del Material Para Base Hidráulica.

59

4.3.1.4 Tendido y Conformación de la Base Hidráulica

Inmediatamente preparado el material, se extendió en todo el ancho

de la corona y se conformó de tal manera que se obtuvo una capa de

material sin compactar de espesor uniforme.

El material se extendió en una capa con un espesor de tal manera que

el equipo fue capaz de compactar al grado indicado en el proyecto.

Una vez compactada la última capa, se tendrá la sección y los niveles

establecidos en el proyecto.

.

Fig. 17 Formación de la Base Hidráulica con Motoconformadora.

60

4.3.1.5 Compactación de la Base Hidráulica

La capa extendida se compactó hasta alcanzar el 100 % de su peso

volumétrico, indicado en el proyecto.

La compactación se realizó longitudinalmente, de las orillas hacia el

centro en las tangentes y en las curvas, del interior al exterior, con un

traslape menos la mitad del ancho del compactador en cada pasada.

Fig. 18 Compactación de la Base Hidráulica.

4.3.1.6 Maquinaria y Equipo para Construcción de Base Hidráulica

El equipo que se utilizó para la construcción de la base hidráulica, fue el

adecuado para obtener la calidad específica indicada en el proyecto, en

cantidad suficiente para producir el volumen establecido en el programa de

ejecución detallado por concepto y ubicación, conforme al programa de

utilización de maquinaria.

61

El equipo utilizado para la construcción de la base fue el siguiente:

Motoconformadoras.- Empleadas para el extendido y conformación de

la base, eran autopropulsadas, con cuchillas cuya longitud es mayor

de 3.65 m y con una distancia entre ejes mayor de 5.18 m.

Compactadores.- Los compactadores vibratorios utilizados, están

equipados con controles para modificar la amplitud y frecuencia de

vibración, eran autopropulsados, reversibles y provistos de petos

limpiadores para evitar que el material se adhiera a los rodillos.

4.3.2 Riego de Impregnación

Una vez concluida la construcción de la base hidráulica, se aplicó en todo el

ancho de la sección estando ésta superficialmente seca y barrida un riego de

impregnación, este con el fin de impermeabilizarla y favorecer la adherencia

entre ella y la base asfáltica, así como en dichos taludes que forman el

pavimento.

4.3.2.1 Materiales para el Riego de Impregnación

El material asfáltico empleado en la aplicación del riego de impregnación

fue:

Emulsión Asfáltica.- Para el riego de impregnación se utilizó una

emulsión asfáltica catiónica a razón de 1.0 litros por metro cuadrado.

4.3.2.2 Trabajos Previos para el Riego de Impregnación

Para efectuar el riego de impregnación, fue necesario llevar a cabo los

siguientes trabajos previos:

62

Inmediatamente antes de la aplicación del riego de impregnación, toda

la superficie por cubrir estaba exenta de materias extrañas, polvo,

grasa o encharcamientos, sin presentar ninguna irregularidad.

Previamente al riego de impregnación, las estructuras de la carretera o

contiguas, que pudieran mancharse directa o indirectamente durante

la aplicación del material asfáltico, tales como banquetas,

guarniciones, camellones, parapetos, postes, pilas, estribos y

caballetes, entre otras, se protegió con papel, de manera que

concluido el trabajo y una vez retirada la protección, se encuentra en

las mismas condiciones de limpieza en que se hallaban.

Debido al uso de las emulsiones asfálticas, para retrasar su

rompimiento y mejorar la absorción de la superficie, se aplicó un riego

de agua previo, en todo el ancho de la sección. La emulsión asfáltica

fue aplicada después que la superficie de rodamiento se encontraba

libre de encharcamientos.

4.3.2.3 Aplicación del Material Asfáltico

El material asfáltico fue aplicado uniformemente sobre la superficie a cubrir

tomando en cuenta lo siguiente:

Se ajustó la altura de la barra petrolizadora para aplicar el material

asfáltico uniformemente, utilizando una dosificación de 1.0 Litros por

metro cuadrado establecido en el proyecto, de manera que la base del

abanico que se formó al salir el material por una boquilla, cubrió hasta

la mitad de la base del abanico de la boquilla contigua (cubrimiento

doble), como se muestra en la Fig. 19.

La penetración del riego de impregnación fue de 4 mm. de acuerdo a

proyecto.

63

Altura de la barra de lapetrolizadora

1/2 bb= Base deAbanico

Barra Petrolizadora

Riego ActualRiego Previo

CUBRIMIENTO DOBLE

Altura de la barra de lapetrolizadora

2/3 b

b= Base de Abanico

Barra Petrolizadora

Riego ActualRiego Previo

CUBRIMIENTO TRIPLE

Terminado el riego de impregnación, se aplicó un poreo utilizando

arena para que el material aplicado en el riego de impregnación

penetre y el agua se haya eliminado.

La superficie impregnada fue cerrada a cualquier tipo de tránsito

hasta que la penetración establecida se produjo.

Fig. 19 Aplicación del material asfáltico.

Fig. 20 Petrolizadora efectuando el Riego de Impregnación.

64

Fig. 21 Base Hidráulica Impregnada con Emulsión Asfáltica.

4.3.2.4 Maquinaria y Equipo para el Riego de Impregnación

El equipo que se utilizó para la aplicación del riego de impregnación, fue el

siguiente:

Petrolizadora.- La petrolizadora estableció una temperatura constante,

manteniendo un flujo uniforme del material asfáltico sobre la superficie

cubierta, en los anchos variables y en dosificaciones controladas; la

cual estaba equipada con odómetro, medidor de presión, dispositivos

adecuados para la medición del volumen que fue aplicado y

termómetro para medir la temperatura del material asfáltico dentro del

tanque; y contaba con una bomba y barras de circulación , que se

ajustaban vertical y lateralmente.

65

Barredora mecánica.- La barredora mecánica utilizada para la limpieza

de la superficie cuenta con una escobeta rotatoria autopropulsada.

4.3.3 Base Asfáltica

Sobre la superficie de la capa de base hidráulica debidamente terminada e

impregnada, se aplicó un riego de liga a razón de 0.6 litros por metro

cuadrado, colocándose después una capa de base estabilizada con asfalto

de 0.10 m de espesor, dicha capa se elaborará en planta y en caliente con

material procedente del banco indicado en el proyecto y cemento asfáltico

AC-20 con una proporción de 130 kilogramos por metro cúbico de material

pétreo seco y suelto de tamaño máximo de 38.1 mm (1 1/2").

El tendido se realizó en una sola capa, la cual se compactó al 95 % de su

Peso Volumétrico determinado en la Prueba Marshall.

4.3.3.1 Materiales para Base Asfáltica

El tipo de material empleado para la formación de la base asfáltica fue:

Materiales Parcialmente Triturados.- Fueron materiales poco o nada

cohesivos, como mezclas de gravas, arenas y limos, que al extraerlos

quedaban sueltos o podían ser disgregados, los cuales contenían de

25% a 75% de partículas mayores de 75 mm (3”), que para hacerlos

utilizables requerían de un tratamiento mecánico de cribado, con el

equipo adecuado para satisfacer la composición granulométrica.

Cemento asfáltico.- El tipo de cemento asfáltico utilizado es AC-20 con

una dosificación de 130 kilogramos por metro cúbico.

Emulsión Asfáltica.- Para el riego de liga se utilizó una emulsión

asfáltica catiónica a razón de 0.6 litros por metro cuadrado.

66

4.3.3.2 Elaboración de la Mezcla Asfáltica

El agregado pétreo para la elaboración de la mezcla asfáltica fue secado y

calentado a una temperatura de 170 ºC para después ser mezclado con

cemento asfáltico AC-20 a razón de 130 Kilogramos por metro cúbico.

4.3.3.3 Tendido y Conformación de la Base Asfáltica

Inmediatamente antes de iniciar la construcción de la base asfáltica

con mezcla en caliente, la superficie sobre la que se colocó fue barrida

para eliminar materias extrañas, polvo, grasa o encharcamiento de

material asfáltico.

Fig. 22 Barrido del material Asfáltico para el tendido de Base Asfáltica.

En la superficie de la base hidráulica, se aplicó un riego de liga a

razón de 0.6 litros por metro cuadrado.

Después de elaborada la mezcla asfáltica se extendió y se conformó

con una pavimentadora autopropulsada, a una temperatura de 145 ºC.

67

Fig. 23 Pavimentadora tendiendo Base Asfáltica.

Fig. 24 Tendido de Base Asfáltica.

68

4.3.3.4 Compactación de la Base Asfáltica

La capa extendida de mezcla asfáltica, al alcanzar una temperatura de

125ºC, se compactó hasta alcanzar un grado de compactación de 95

% de su peso volumétrico, indicado en el proyecto.

La compactación se realizó longitudinalmente, de las orillas hacia el

centro en las tangentes y en las curvas, del interior al exterior, con un

traslape menos la mitad del ancho del compactador en cada pasada.

Fig. 25 Compactación de la Base Asfáltica por medio de un Compactador de Neumáticos.

69

4.3.3.5 Maquinaria y Equipo para construcción de la Base Asfáltica.

Planta de mezclado.- Cuenta con un secador con inclinación ajustable

colocado antes de las cribas clasificadoras y con capacidad suficiente

para secar una cantidad de material pétreo, igual o mayor a la

capacidad de producción de la planta; un pirógrafo a la salida del

secador para registrar automáticamente la temperatura del material

pétreo; tolvas para almacenar el material pétreo; equipo para calentar

el cemento asfáltico en forma controlada provisto de un termómetro

con rango de 20 a 210 grados Celsius; dispositivos para dosificar el

cemento asfáltico y un dispositivo para la recolección y

reincorporación de polvo que impida la perdida de los finos.

Pavimentadora.- Autopropulsada, equipada con dispositivo para un

adecuado tendido de la carpeta asfáltica, una tolva receptora de la

mezcla asfáltica con capacidad para asegurar un tendido homogéneo,

equipada con un sistema de distribución mediante el cual se reparte la

mezcla uniformemente y sensores de control automático de niveles.

Compactador de rodillo metálico.- Autopropulsado, reversible y

provisto de petos limpiadores para que el material se adhiera a los

rodillos, de dos ejes con rodillos en tándem.

Compactador de Neumáticos.- Autopropulsado, con nueve ruedas

montadas sobre dos ejes unidos a un chasis rígido, equipado con una

plataforma para lastre, equipado con llantas lisas.

Barredora mecánica.- La barredora mecánica utilizada para la limpieza

de la superficie cuenta con una escobeta rotatoria autopropulsada.

70

4.3.4 Carpeta de Concreto Asfáltico

Sobre la superficie de la capa de base asfáltica debidamente terminada, se

aplicó un riego de liga a razón de 0.6 litros por metro cuadrado, colocándose

después una capa de carpeta de concreto asfáltico de 0.10 m de espesor,

dicha capa se elaborará en planta y en caliente con material procedente del

banco indicado en el proyecto y cemento asfáltico AC-20 con una proporción

de 125 kilogramos por metro cúbico de material pétreo seco y suelto de

tamaño máximo de 19.0 mm (3/4”).

El tendido se realizó en una sola capa, la cual se compactó al 95 % de su

Peso Volumétrico determinado en la Prueba Marshall.

4.3.4.1 Materiales para Carpeta de Concreto Asfáltico

El material empleado para la formación de la carpeta de concreto asfáltico

fue:

Materiales Parcialmente Triturados.- Fueron materiales poco o nada

cohesivos, como mezclas de gravas, arenas y limos, que al extraerlos

quedaban sueltos o podían ser disgregados, los cuales contenían de

25% a 75% de partículas mayores de 75 mm (3”), que para hacerlos

utilizables requerían de un tratamiento mecánico de cribado, con el

equipo adecuado para satisfacer la composición granulométrica.

Cemento asfáltico.- El tipo de cemento asfáltico utilizado es AC-20 con

una dosificación de 125 kilogramos por metro cúbico.

Aditivos.- Se le aplica un aditivo a razón del 1.0 % en peso.

.

71

Fig. 26 Material Parcialmente Triturado para Carpeta de Concreto Asfáltico.

Fig. 27 Planta de Asfalto elaborando Carpeta de Concreto Asfáltico.

72

4.3.4.2 Elaboración de la Mezcla para Carpeta de Concreto Asfáltico

El agregado pétreo para la elaboración de la mezcla para la carpeta de

concreto asfáltico fue secado y calentado a una temperatura de 170 ºC para

después ser mezclado con cemento asfáltico AC-20 a razón de 125

Kilogramos por metro cúbico, añadiéndole un aditivo a razón del 1.0 % en

peso.

4.3.4.3 Tendido y Conformación de la Carpeta de Concreto Asfáltico

Inmediatamente antes de iniciar la construcción de la carpeta de

concreto asfáltico con mezcla en caliente, la superficie sobre la que se

colocó fue barrida para eliminar materias extrañas, polvo, grasa o

encharcamiento de material asfáltico.

En la superficie de la base asfáltica, se aplicó un riego de liga a razón

de 0.6 litros por metro cuadrado.

Después de elaborada la mezcla de concreto asfáltico se extendió y

se conformó con una pavimentadora autopropulsada, a una

temperatura de 145 ºC.

Fig. 28 Pavimentadora tendiendo capa para Carpeta de Concreto Asfáltico.

73

4.3.4.4 Compactación de la Carpeta de Concreto Asfáltico

La capa extendida de carpeta de concreto asfáltico, al alcanzar una

temperatura de 125 ºC, se procedió a compactar hasta alcanzar un

grado de compactación de 95 % de su peso volumétrico, indicado en

el proyecto.

La compactación se realizó longitudinalmente, de las orillas hacia el

centro en las tangentes y en las curvas, del interior al exterior, con un

traslape menos la mitad del ancho del compactador en cada pasada.

Fig. 29 Compactación de la Carpeta de Concreto Asfáltico Por medio de un

Compactador de Rodillo Metálico y un Compactador de Neumáticos.

74

4.3.4.5 Maquinaria y Equipo para la Construcción de la Carpeta de

Concreto Asfáltico.

Planta de mezclado.- Cuenta con un secador con inclinación ajustable

colocado antes de las cribas clasificadoras y con capacidad suficiente

para secar una cantidad de material pétreo, igual o mayor a la

capacidad de producción de la planta; un pirógrafo a la salida del

secador para registrar automáticamente la temperatura del material

pétreo; tolvas para almacenar el material pétreo; equipo para calentar

el cemento asfáltico en forma controlada provisto de un termómetro

con rango de 20 a 210 grados Celsius; dispositivos para dosificar el

cemento asfáltico y un dispositivo para la recolección y

reincorporación de polvo que impida la perdida de los finos.

Pavimentadora.- Autopropulsada, equipada con dispositivo para un

adecuado tendido de la carpeta asfáltica, una tolva receptora de la

mezcla asfáltica con capacidad para asegurar un tendido homogéneo,

equipada con un sistema de distribución mediante el cual se reparte la

mezcla uniformemente y sensores de control automático de niveles.

Compactador de rodillo metálico.- Autopropulsado, reversible y

provisto de petos limpiadores para que el material se adhiera a los

rodillos, de dos ejes con rodillos en tándem.

Compactador de Neumáticos.- Autopropulsado, con nueve ruedas

montadas sobre dos ejes unidos a un chasis rígido, equipado con una

plataforma para lastre, equipado con llantas lisas.

Barredora mecánica.- La barredora mecánica utilizada para la limpieza

de la superficie cuenta con una escobeta rotatoria autopropulsada.

75

4.3.5 Aplicación de Riego de Sello Premezclado

Sobre todo el ancho de la corona, sobre la carpeta asfáltica terminada se dio

un riego premezclado en caliente Tipo 3-E, de manera sincronizada con un

sistema computarizado que servirá como capa de desgaste. Utilizando

material procedente del banco de préstamo indicado en el cuadro de bancos

de éste proyecto.

4.3.5.1 Riego de Liga para Sello

Sobre la superficie de la carpeta de concreto asfáltico, se aplicó en todo el

ancho de la sección un riego de liga con emulsión asfáltica catiónica a razón

de 1.4 litros por metro cuadrado.

4.3.5.2 Materiales para Riego de Sello

Los materiales utilizados para el riego de sello fue el siguiente:

Materiales Totalmente Triturados.- El material que se empleo para

formar la capa de riego de sello (capa de desgaste), fue material

totalmente triturado y cribado.

Asfalto modificado con polímeros.- Es un producto que se añadió al

cemento asfáltico a razón de 1.5 litros por metro cuadrado, para

modificar sus propiedades físicas, químicas, reológicas, disminuir su

susceptibilidad a la humedad, así como a la oxidación y mejorar su

adherencia con el material pétreo.

Cemento asfáltico.- El tipo de cemento asfáltico utilizado es AC-20 con

una dosificación de 130 kilogramos por metro cúbico.

Emulsión Asfáltica.- Para el riego de impregnación se utilizó una

emulsión asfáltica catiónica a razón de 1.4 litros por metro cuadrado.

76

4.3.5.3 Características del Agregado Premezclado

La calidad del agregado para sello premezclado del tipo 3-E, fue determinado

de acuerdo con los métodos de prueba efectuados por la Secretaria de

Comunicaciones y Transportes (SCT), donde se pueden observar las

características granulométricas que se establecen en la Tabla 9, así como los

requisitos de calidad que se indican en la Tabla 10.

TABLA 9

Requisitos de granulometría para sello premezclado del tipo 3-E

MALLA PORCENTAJE QUE PASA

(%) ABERTURA (mm) DESIGNACION

12.7 1/2” 100

9.5 3/8” 95 mínimo

4.75 No. 4 5 máximo

2.38 No. 8 0

Fuente: Normativa SCT.

TABLA 10

Requisitos de calidad de los materiales para sello premezclado del tipo3-E.

CARACTERISTICA VALOR

(%)

Desgaste Los Ángeles, máximo 25

Intemperismo acelerado, máximo 12

Forma de partículas, para partículas alargadas y/o

laminares, máximo 25

Afinidad con el asfalto (desprendimiento por fricción), máximo

15

De caras fracturadas, mínimo 90

Fuente: Normativa SCT.

77

Fig. 30 Sello Premezclado del Tipo 3-E.

4.3.5.4 Trabajos Previos para el Riego de Sello

Previo a la aplicación del riego de sello sincronizado se realizó un

barrido sobre la superficie por tratar, con el fin de eliminar cualquier

material que afecte la correcta adherencia con el ligante asfáltico.

Fig. 31 Barrido de la Carpeta de Concreto Asfáltico para el Tendido del Sello

Premezclado del Tipo 3-E.

78

4.3.5.5 Riego de Sello Tipo 3-E

A continuación se realizó la aplicación del riego de sello sincronizado

sobre la superficie barrida. La temperatura de aplicación de la

emulsión modificada con polímero fue de 74ºC, y la del agregado

premezclado en caliente fue de 69ºC.

Fig. 32 Tendido del Sello por medio de la Macrosello.

4.3.5.6 Compactación del Riego de Sello Tipo 3-E

Posteriormente se realizó el acomodo del agregado con un

compactador metálico, en seguida se realizaron cinco ciclos de

compactación continuos con un compactador neumático.

Antes de abrir al tráfico se realizó un barrido final sobre la aplicación,

con la finalidad de retirar el material suelto.

79

Fig. 33 Compactación del Sello con Compactador de Neumáticos.

Fig. 34 Macrosello.

80

4.3.5.7 Equipo de Aplicación para el Riego de Sello.

El riego de sello fue aplicado con el siguiente equipo:

Macrosello.- El cual está integrado en una sola unidad, tanto el de

aspersión de material asfáltico como el esparcidor de material pétreo,

aplicando el agregado de manera sincronizada y a un ritmo constante,

contando con un sistema computarizado que permita obtener una alta

precisión en el control de la dosificación de la emulsión, el cual

garantiza la aplicación uniforme así como una aplicación homogénea.

Compactador de Neumáticos.- Autopropulsado, con nueve ruedas

montadas sobre dos ejes unidos a un chasis rígido, equipado con una

plataforma para lastre, equipado con llantas lisas.

81

CONCLUSIÓN

Es indudable los beneficios que el Procedimiento Constructivo de

Pavimentos Flexibles utilizada en la carretera: La Ventosa – Arriaga; tramo:

Paso por Niltepec, son de gran relevancia ya que no se cuenta con un

procedimiento constructivo similar y muchas veces la información emitida por

las personas encargadas de realizar obras de construcción de carreteras es

errónea y de poca confiabilidad.

Este procedimiento constructivo facilita y otorga la emisión confiable de

información, además de ser un soporte para cada una de las etapas de

construcción de pavimentos flexibles empleadas en infraestructuras de

transporte que se efectúan y el entorno en que se desenvuelven, ya que nos

permite identificar con mayor exactitud y facilidad los materiales a emplear,

maquinaria y equipo, así como los requisitos de calidad que deben cumplir

los materiales para una óptima funcionalidad.

En conclusión todo lo anterior satisface los objetivos tanto generales como

particulares que al principio de este trabajo se expusieron, dando así una

buena herramienta de información al elaborar un procedimiento de

construcción de pavimentos flexibles para la carretera La Ventosa – Arriaga,

Paso por Niltepec.

82

BIBLIOGRAFÍA

Rico Rodríguez, A. y Del Castillo, H. (2005). La ingeniería de Suelos en las

Vías Terrestres: Carreteras, Ferrocarriles y Aeropistas, Volumen II. Edit.

LIMUSA. México.

Crespo Villalaz, C. (1996). Vías de Comunicación: Caminos, Ferrocarriles,

Aeropuertos, Puentes y Puertos, Cuarta Edición. Edit. LIMUSA. México.

Olivera Bustamante, F. (1996). Estructuración de Vías Terrestres. Edit.

CECSA. México.

Garber Nicholas, J. y Hoel Lester, A. (2005). Ingeniería de Tránsito y

Carreteras, Tercera Edición. Edit. THOMSON. México

Aguirre L. M., Rico A., Sánchez D. y Sosa R. (1972). Proyecto de Espesores

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Semanario de Terracerías y Pavimentos de la Secretaria de Oras Públicas en

México. México.

McCullough, B.F. (1971). Distress Mechanism General Highway Research

Board Structural Design of Asphalt Concrete Pavement Systems: Special

Report 126. Washington, D.C.

83

ANEXOS

84

ANEXOS 1

Relación de Bancos de Materiales Propuesto para la Formación de

Terracerías y Pavimentos.

85

ANEXOS 2

Croquis de Localización de Banco de Materiales.