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SOPTRAVI

REPÚBLICA DE HONDURAS

SECRETARÍA DE ESTADO EN LOS DESPACHOS DE OBRAS PÚBLICAS,TRANSPORTE Y VIVIENDA

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS

MANUAL DE CARRETERAS

TOMO 4

DISEÑO DE PAVIMENTOS YMANTENIMIENTO DE CAMINOS

Manual de Carreteras - Tomo 4 Diciembre, 1996

ÍNDICE TOMO 4 - DISEÑO DE PAVIMENTOS Y MANTENIMIENTO DE CAMINOS

CAPÍTULO I: DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS

1 - DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

OBJETIVO

FACTORES DE DISEÑOTRÁNSITORESISTENCIA DE LOS MATERIALESCARACTERÍSTICAS DE LA SUBRASANTECONDICIONES AMBIENTALES

MÉTODOS DE DISEÑO

MÉTODO DEL CUERPO DE INGENIEROSINTRODUCCIÓNDISEÑO DE AEROPISTASDISEÑO DE CARRETERASPARÁMETROS DE DISEÑOCARTA DE DISEÑOEJEMPLO ILUSTRATIVO

MÉTODO SHELL (1978)CONSIDERACIONES GENERALESFACTORES DE DISEÑOSTIFFNESS DE LAS MEZCLASRESISTENCIA A LA FATIGA DE LA MEZCLACURVAS DE DISEÑODEFORMACIÓN PERMANENTECAPAS DE BASE CEMENTADAEJEMPLO ILUSTRATIVO

MÉTODO DEL ASPHALT INSTITUTECONSIDERACIONES GENERALESCARTAS DE DISEÑOPROCEDIMIENTO DE DISEÑOEJEMPLO ILUSTRATIVO

METODO AASHTOINTRODUCCIÓNPARÁMETROS DE DISEÑOPROCEDIMIENTO DE DISEÑOEJEMPLO ILUSTRATIVODISEÑO DE CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRÁNSITOEJEMPLO ILUSTRATIVO

REFUERZO DE PAVIMENTOS FLEXIBLESCONSIDERACIONES GENERALESMÉTODOS DE DISEÑO DE REFUERZO


MÉTODOS BASADOS EN CRITERIOS DE REDUCCIÓN DE DEFLEXIONESALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE UN PAVIMENTO EXISTENTEMÉTODOS BASADOS EN EL REDISEÑO ESTRUCTURALEJEMPLOS ILUSTRATIVOS

CONSIDERACIONES RELATIVAS A MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTEELECCIÓN DEL GRADO DEL CEMENTO ASFÁLTICOMÓDULO DE RIGIDEZ DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS Y SU RELACIÓN CON LAS DEFORMACIONES PERMANENTESRESISTENCIA A LA FATIGACOMPORTAMIENTO DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICASDOSIFICACIÓN DE CONCRETOS ASFÁLTICOS CONVENCIONALESENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUENCIA POR EL METODO MARSHALL DE MEZCLAS ASFALTICAS EN LAS CUALES MAS DE UN 10% DE AGREGADO PETREO EXCEDE UN TAMAÑO MAXIMO DE 25.4 mmMÉTODO AAMAS (ASPHALT-AGGREGATE MIXTURE ANALYSIS SYSTEM)

CONSIDERACIONES RELATIVAS A ESTABILIZADOS GRANULARESCONSIDERACIONES GENERALESESTUDIO DE LAS MEZCLAS DE MATERIALES PARA UN ESTABILIZADO GRANULAR

ANEXO: DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

FACTORES DE DISEÑO

MÉTODO DE DISEÑO SHELLSTIFFNESS DE ASFALTOS Y MEZCLAS ASFÁLTICASRESISTENCIA A LA FATIGA DE LA MEZCLA

MÉTODO DEL ASPHALT INSTITUTE

REFUERZO DE PAVIMENTOS FLEXIBLESMÉTODOS DE DISEÑO DE REFUERZO

700-MATERIALES

2-DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

CONSIDERACIONES GENERALES

FUNCIÓN DE LA SUBBASE

FACTORES DE DISEÑOCARACTERÍSTICAS DE LA SUBRASANTETRÁNSITOMÓDULO DE RESISTENCIA A LA TENSIÓN EN FLEXIÓN DEL HORMIGÓN


MÉTODOS DE DISEÑOPORTLAND CEMENT ASSOCIATION (P.C.A.)MÉTODO AASHTOEJEMPLO ILUSTRATIVO

DISEÑO DE JUNTAS

FALLAS MÁS COMUNES EN LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS

REFUERZO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

EJEMPLOS ILUSTRATIVOS: DISEÑO DE ESPESORES DE REFUERZO

DISEÑO DE CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRÁNSITO (AASHTO, 1993)

EJEMPLO ILUSTRATIVO: PAVIMENTOS RÍGIDOS

CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE LA DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN

HORMIGÓN COMPACTADO A RODILLO

3-CAMINOS NO PAVIMENTADOS

CONSIDERACIONES GENERALES

DISEÑO DE CAMINOS NO PAVIMENTADOS

EJEMPLO ILUSTRATIVO: CAMINOS NO PAVIMENTADOS

TRANSITABILIDAD PERMANENTE EN CAMINOS DE TIERRA

MEJORAS PROGRESIVAS

DISEÑO DE CAMINOS DE BAJO VOLUMEN DE TRÁNSITO (MÉTODO AASHTO, 1993)

ANEXO: DISEÑO DE CAMINOS NO PAVIMENTADOS

MEJORAS PROGRESIVAS: ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON CAL

MEJORAS PROGRESIVAS: ESTABILIZACIÓN DE SUELOS CON CEMENTO

ORDENAMIENTO E INSTRUCCIONES DE LOS TRABAJOS INHERENTES A ESTUDIOS Y PROYECTOS DE CAMINOS

1- CONSIDERACIONES GENERALES

2- SUELOS, MATERIALES, FUNDACIONES Y PAVIMENTOS

ORDENAMIENTO E INSTRUCCIONES DE LOS TRABAJOS INHERENTES A ESTUDIOS Y PROYECTOS DE REFUERZO O RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS



2- INVESTIGACIONES SOBRE LA OBRA EXISTENTE

3- ENSAYOS A REALIZAR

4- TRABAJOS DE GABINETE


CAPÍTULO II: MANTENIMIENTO DE CAMINOS

INTRODUCCIÓN

ENFOQUE GENERAL

CONCEPTOS Y TERMINOS DE LA CONSERVACIÓN VIAL

PLANIFICACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE CARRETERAS

EL ESTADO DE LOS CAMINOS Y SU CLASIFICACIÓNDeterioro Superficial

OPERATIVO DE INVESTIGACION DE LA RUGOSIDAD EN LA REDDefinición de los Caminos a AuscultarCalibración del AparatoMerlin

Pistas de Control y Realización de OperativoProcesamiento de la Información

SISTEMA DE GESTION DE PAVIMENTOSInventario VialPrograma Indicativo de Obras de Mantenimiento

ORGANIZACIÓN DE LA GESTIÓN DE CONSERVACIÓN (SOPTRAVI)Dirección GeneralUnidad de Planificación VialCentro de Capacitación y Transferencia de TecnologíaAlmacén CentralAsesoría LegalUnidad de Conservación de Derecho de VíaUnidad Ejecutora de Conservación de la Red Vial PavimentadaUnidad Ejecutora de Plantas AsfálticasSeñalamiento VialUnidad Ejecutora de Conservación de Caminos No PavimentadosGerencia de MaquinariaDistrito No. 1

POLÍTICAS ADOPTADAS POR LA DIRECCIÓN GENERALDE CONSERVACIÓN DE CARRETERAS Y AEROPUERTOS

Sistema de Gestión de Pavimento

CONSERVACIÓN BALANCEADA DE UN SECTOR DE LA RED VIALMantenimiento de Caminos Pavimentados

Pavimentos FlexiblesPavimentos Rígidos

Controles de Laboratorio para Mantenimiento de Caminos


Capítulo I - 1

CAPÍTULO I: DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS

1 - DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

OBJETIVO

La función de un pavimento asfáltico es la deproveer una superficie de rodamientoadecuada al tránsito y distribuir las cargasaplicadas por el mismo sin que se sobrepasenlas tensiones admisibles de las distintas capasdel pavimento y de los suelos de fundación.

El paquete estructural estará conformado pordistintas capas de resistencia decreciente conlas profundidad, siendo las mismasnominadas carpetas de rodamiento, base ysubbase, apoyando todo ese conjunto sobre lasubrasante. Cada una de estas capas tieneuna doble función, por un lado distribuir lastensiones provenientes de la parte superior,reduciéndolas hasta valores admisibles paralas capas inferiores y por otro lado ser losuficientemente resistentes por sí mismaspara soportar sin deformaciones permanenteslas cargas a las cuales estarán sujetas.

Una de las formas de encarar el diseño depavimentos flexibles es mediante lavalorización de los ensayos que permitenconocer las propiedades mecánicas de losmateriales utilizados en las distintas capas yde la subrasante, propiedades condicionadasa las características físicas y condicionesvolumétricas de dichos materiales durante sucomportamiento en servicio.

FACTORES DE DISEÑO

Los factores que intervienen en el cálculo deespesores de las distintas capas de unpavimento flexible son los que acontinuación se indican:C TránsitoC Resistencia de los materialesC Características de la subrasanteC Condiciones ambientales

A continuación se harán unas brevesconsideraciones sobre dichos parámetros,ampliándose las mismas en el ANEXOcuando fuera necesario, así como también seindicará en los casos en que el método dediseño tratado introdujera alguna variante.

TRÁNSITO

A los efectos de realizar el análisis de tránsitose requiere la siguiente información:- Tránsito medio diario anual (TMDA),actual y serie histórica.- Composición vehicular y configuración decargas pesadas.- Censos de cargas por eje.- Tasa de crecimiento anual.

Para el análisis de las cargas que solicitarána la calzada durante la vida útil prevista en eldiseño se deben tener en cuenta el peso y el

Diseño de Pavimentos y Mantenimiento de Caminos Diciembre, 1996

Capítulo I - 2

número de camiones ya que el efectodestructivo de los vehículos livianos(automóviles, pick-up, autobuses) seconsidera despreciable.

La estimación del tránsito para diseño seefectúa mediante la conversión de las cargasactuantes a un número equivalente depasadas de un eje tipo tomado comoreferencia de 8,2 toneladas (18.000 libras; 80kN).

Los factores de equivalencia de cargas dedistinta magnitud se determinaron estudiandoel efecto destructivo que producen lasmismas en pavimentos de variada capacidadestructural y en algunos casos (AASHTO)para distintas condiciones de serviciabilidadfinal, llegándose a la siguiente expresión:

Siendo P la carga por eje simple expresada entoneladas y " n " un exponente que varíasegún los distintos investigadores entre 3,5 y5,0, recomendándose para el caso utilizar n =4,5.

A los efectos de convertir los ejes tandem enejes simples se propone la expresión:

1 repetición de eje tandem (2P) = 1,43repeticiones eje simple (P)

La expresión a aplicar para ejes triples, a finde convertirlos a eje simple, es la siguiente:

1 repetición eje triple (W) = 1,73repeticiones eje simple (W/3).

Las consideraciones al respecto se amplían

en el ANEXO de Tránsito.

Generalmente la información existenteconsiste en algunos aforos efectuados sincontinuidad en distintos puntos de la red vial.Cuando se deba proceder al diseño de unaobra nueva o de una rehabilitación se debeconocer la información indicada, ya queconstituye uno de los parámetrosfundamentales para un correcto diseño. Antela carencia total o parcial de dichainformación se procederá a realizar en unaprimera instancia una programación demediciones fijando las pautas apropiadas entérminos de tiempo, espacio, tipo de censo,etc. Se tratará de llevar a cabo el programacon criterio y celeridad, dentro de laslimitaciones que podrían presentarse por laconsabida falta de fondos y/o de personal,situación que afecta en general a casi todoslos países latinoamericanos.

De no contarse con una serie histórica deTMDA que permita estadísticamentedeterminar su tasa de crecimiento anual ( i ),se procederá a calcularla en base a datos deíndole socio-económica (crecimiento de lapoblación y del parque automotor, P.B.I,consumo de combustibles, etc).

Ante la carencia de censos de cargas por eje,se deberá hacer un análisis de la composiciónvehicular, incluyendo la configuración de lascargas pesadas (tipo de camión, número deejes, tipos de eje).

Se destaca la importancia de conocer lamodalidad de carga adoptada por lostransportistas en la utilización de losvehículos pesados (% de camiones vacíos,semi cargados y excedidos), como asítambién la mercadería o productos


Capítulo I - 3

transportados en distintas regiones, rutas odepartamentos, a fin de definir factoresestacionales si correspondiera. Mediante elconocimiento de los factores mencionados sepodrá estimar un factor de equivalencia paracada tipo de camión, en el caso de no poderconcretarse los censos de cargas por eje.

Para obtener el número total de pasadas deejes equivalentes a 8,2 toneladas (N8,2) sedebe conocer el número y tipo de camiones almomento de habilitarse la carretera, su tasade crecimiento, su factor de equivalencia conrespecto al eje tomado como referencia y elperíodo de vida útil adoptado para el diseño;como así también los valores a asignar alfactor de distribución direccional (DD) y alfactor de distribución por carril (DL). ParaDD generalmente se adopta 0,50 (50%), yaque usualmente el transporte de cargas enambas

direcciones es similar y para DL su valorvaría de acuerdo al número de carriles queintegran la calzada en cada dirección, segúnAASHTO los valores que se indican puedentomarse como guía.

NÚMERO DECARRILES EN

CADA DIRECCIÓN

% A ADOPTARPARA DISEÑO

1 100

2 80 - 100

3 60 - 80

4 50 - 75

Resultando así el número de ejes equivalentea 8,2 toneladas que solicitarán a la calzadadurante el período de vida útil previsto (n)para el diseño:

Siendo:CL= Número de camiones livianos en el

año de habilitación (promedio diarioanual)

FECL= Factor de equivalencia de loscamiones livianos

CP= Número de camiones pesados en elaño de habilitación (promedio diarioanual)

FECP= Factor de equivalencia de loscamiones pesados.

i= Tasa de crecimiento anual ( % )n= Período de servicio adoptado para el

diseño (en años).

Usualmente se consideran camiones livianos(CL) aquellos conformados por dos ejessimples o un eje simple y un tandem ycamiones pesados (CP) a aquellos conacoplado o semiremolques. Los distintostipos de camiones que se adopten para elcálculo de N8,2 dependerán del espectro decargas de cada carretera en particular,resultando en algunos casos la tasa decrecimiento (i) distinta para cada tipo decamión.

Cuando se cuenta desde un inicio con toda lainformación requerida para el cálculo de N8,2


Capítulo I - 4

, usualmente se determina un factor de equivalencia global (F.E.G), resultando así laexpresión:

TMDAP = Número de camiones en elaño de habilitación (promediodiario anual).

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES

La determinación de las característicasmecánicas de los materiales que conformaránlas distintas capas del paquete estructural y lasubrasante debe efectuarse en las condicionesmás críticas de servicio.

Además de los ensayos requeridos paradeterminar las propiedades físicas,volumétricas y mecánicas se deben realizarpruebas de durabilidad a fin de asegurarse lapermanencia de las propiedades evaluadas através del tiempo.

En el caso de mezclas asfálticas se debentener en cuenta las temperaturas en servicio,ya que en materiales viscoelásticos laresistencia varía sensiblemente con latemperatura.

Usualmente la resistencia de los materialesque conforman las distintas capas (nocementadas, ni ligadas) y subrasante se midemediante el ensayo de C.B.R.

El moldeo de las probetas a ensayar se debeefectuar acorde a las condiciones de humedady densidad que se especifiquen en lasexigencias de obra. Una vez moldeadas las

probetas y antes de proceder a su penetraciónse registrarán las características expansivasdel material mediante la medición delhinchamiento que se produce al cabo decuatro días de inmersión. Se recomienda quelos suelos de subrasante no superen el 2% dehinchamiento.

En el caso de suelos calcáreos que adquierenuna reducida cementación superficial enpresencia de agua, los CBR corresponderána los valores obtenidos en la cuarta y quintapenetración (0,4" y 0,5")

La tendencia moderna es utilizar ensayos másracionales vinculados con las propiedadesfundamentales de los materiales y en lascondiciones más críticas que registran ens e r v i c i o , p u d i é n d o s e c i t a r l a sdeterminaciones de módulos resilientes,módulos elásticos, etc. Estos ensayosrequieren equipos especiales de laboratorio,en los que además se debe poder reproduciradecuadamente las condiciones ambientalesde temperatura y del régimen de carga. Nodisponiéndose en algunos países de dichosequipos, se utilizan las relaciones que acontinuación se indican para vincular losmódulos mencionados con ensayos como elCBR de aplicación generalizada.


Capítulo I - 5

Para subrasante:

E3= 100 CBR [E3] = Kg/cm2

E3= 130 (CBR) 0,714

MR= 1500 CBR [MR] = psi

Para bases o subbases no tratadas con agentescementantes, ni ligantes, se utiliza larelación:

E2 = 0,206 (h2) 0,45 E3 [h2] = mm

Siendo:

E3 = Módulo elástico de la subrasante.

Mr = Módulo resiliente de la subrasante.

h2 = Espesor de bases o sub-bases notratadas.

E2 = Módulo elástico de base o sub-base.

En el caso de concreto asfáltico, se determinaen primera instancia el "stiffness" del betúnen base al ábaco de Van der Poel, en funciónde las características del asfalto, del tiempode aplicación de la carga y de la temperaturaen servicio de la capa asfáltica.Obteniéndose a posteriori el "stiffness" de lamezcla en función del porcentaje de vacíos yla concentración de agregados.

La determinación de las características físicasy mecánicas, así como los ensayos dedurabilidad (resistencia a la abrasión,durabilidad en SO4Na2 o SO4Mg, etc) se

efectuarán sobre los materiales queconforman los distintos yacimientosprevistos. De acuerdo a los resultadosobtenidos, al volumen aprovechable de cadafuente y a la distancia de acarreo queinvolucren, se destinarán para laconformación de subbase, base, tratamientosbituminosos y/o concretos asfálticos. En elCapítulo que versa sobre Materiales en elacápite Agregados se indican los ensayos decontrol de calidad a realizar en cada caso, asícomo los valores exigidos en los distintosensayos según que tipo de capa integre cadamaterial.

C A R A C T E R Í S T I C A S D E L ASUBRASANTE

El estudio de la subrasante se debe efectuarcomo en el caso del resto de las capas queconforman el pavimento, en sus condicionesmás críticas de servicio.

Una vez aprobada la traza de la nueva obra,las brigadas o comisiones de estudio desuelos y materiales podrán comenzar sustareas, siendo recomendable que se cuentecon la planialtimetría del proyecto a fin deefectuar los estudios necesarios y suficientesdonde corresponda y hasta la profundidadrequerida.

Es fundamental la presencia de un técnicoavezado en la materia durante todo el estudioa fin de garantizar no sólo larepresentatividad de las muestras, sinotambién que las decisiones tomadas en elcampo respondan a un criterio racional yjustificado por la experiencia.

De acuerdo a la longitud de todo el tramo y asu mayor o menor uniformidad se definirá si


Capítulo I - 6

corresponde o no dividirlo en seccioneshomogéneas si fuera necesario. Para ladivisión en secciones homogéneas se tendránen cuenta las características geotécnicassimilares que registren los suelos queconforman el tramo en estudio; en base adicha sectorización se programará el plan demuestreo.

Los pozos se harán hasta una profundidad de1,50 m como mínimo bajo el nivel desubrasante describiéndose por simpleinspección visual las características del suelo(color; consistencia; tipo: grava, arenoso,arcilloso o limoso; existencia de partículas detamaño grande; etc), así como también laprofundidad de la napa freática. Si se cuentacon la planialtrimetría, la profundidad variaráde acuerdo a la misma, debiendo ser demayor magnitud en caso de desmontes, sindescuidar el estudio de las capas superioresya que dicho material de acuerdo a suspropiedades podrá utilizarse o no para laconformación de las terracerías donde fuerarequerido (compensación longitudinal). Enlos casos en que correspondiera laconstrucción de terraplenes, de acuerdo a sualtura (definida en la planialtrimetría delproyecto) se podrá determinar la profundidaddel pozo requerida.

La distancia entre pozos será como máximode 300 m, intercalándose otra perforaciónentre aquellos que presenten distintaspropiedades a fin de limitar la presencia decada uno de ellos con mayor certeza. Dichadecisión deberá tomarla el técnico y en basea las propiedades del suelo definidas porsimple inspección visual en campaña.

Dado que a cada muestra se le harán losensayos requeridos, para su clasificación

HRB (granulometría y límites deconsistencia), se preparará un perfil de suelosdonde para las distintas estaciones setranscribirán los resultados obtenidos en losensayos indicados.

Los ensayos de compactación y de CBR serealizarán acorde al tipo de materialresultante ya que dichas condicionesvolumétricas serán las que se exigirán porpliego.

Dichos ensayos no se realizarán sobre todaslas muestras, pudiéndose aplicar distintoscriterios para la selección de las mismas.

Si bien, para cada grupo de suelos se deberánhacer ensayos de compactación y CBR, sepodrán seleccionar aquéllos cuyo Indice deGrupo predomine en el conjunto o siguiendouna tendencia conservadora se elegirá encada grupo aquel material que registre mayorIndice de Grupo, es decir inferior calidad.

Los resultados obtenidos se volcarán tambiénen el perfil de suelos, ubicándolos en laestación que corresponda. Demás está decirque cuanto mayor sea el número de muestrasensayadas menor será el error del valorestimado para diseño.

Cabe aclarar que en aquellos casos en que seregistre una reducida cantidad de suelosdesechables, es conveniente proyectar suremoción y reemplazo por material aledaño ocercano de mejor calidad, por lo que no seconsiderará su existencia para el diseño. Sise tratara de suelos arcillosos de altaplasticidad y consecuentemente elevadaexpansión (medida por el hinchamiento en elensayo de CBR), que se registran conmarcada frecuencia a lo largo de la traza es


Capítulo I - 7

recomendable proceder a su corrección concal, para lo cual se efectuarán en laboratoriolos ensayos que correspondan, a fin decomprobar si la cal reduce la sensibilidad delsuelo ante la acción del agua y en casopositivo establecer el porcentaje necesario ysuficiente a adicionar.

Cuando el método para diseño de pavimentosutilizado se base en módulos elásticos oresilientes, se utilizarán las correlacionesindicadas en el acápite anterior (Resistenciade los materiales) y/o la que recomiende elpropio método en el caso que así fuera.

De acuerdo a lo manifestado el plan demuestreo y estudio de los suelos de la trazaconsistirá en:

C D e f i n i r d i s t a n c i a s e n t r eperforaciones.

C Definir profundidad de laperforación.

C Ejecución de las calicatas.C Medición de los espesores de los

distintos mantos (profundidadacotada para cada tipo de suelo que seregistre en la perforación).

C Extracción de muestras de losdistintos tipos de suelos.

C Determinación de sus característicasfísicas (LL, LP, IP, granulometría).

C Clasificación de los suelos.C Agrupación en conjuntos de similares

características (igual clasificación).C Determinación de características

v o l u mé t r i c a s y me c á n i c a s(PROCTOR y CBR %) de losmateriales más representativos decada grupo o de los materiales deinferior calidad de cada grupo (> IGsi se usara Clasificación AASHTO),

siempre y cuando los mismos no sepresentaran en forma esporádica.

C Con los resultados obtenidos sepreparará el perfil de suelos,ubicando para las distintas estacioneslas características de los materialesestudiados con sus correspondientesprofundidades (espesores).

CONDICIONES AMBIENTALES

Dentro de las condiciones ambientales setendrán en cuenta las característicasclimáticas y las condiciones de drenaje.

-Características climáticas Se debe conocer el régimen de lluvias y lasprecipitaciones medias anuales, a fin depoder definir la existencia o no de períodosseco y húmedo. Así como también laamplitud térmica diaria, y las máximasmedias y mínimas medias anualescorrespondientes a cada período. De acuerdoal método de diseño que se aplique sondistintos los parámetros que se utilizan.

Si bien los efectos de las heladas merecen untratamiento aparte, no serán consideradas porno existir en el país ninguna zona que registreun clima riguroso.

-DrenajeDe acuerdo a las características hidrológicasde la zona, al régimen de lluvias, a laubicación de la traza, a la orografía, etc. seproyectará un sistema de drenaje adecuado,tanto superficial (longitudinal y transversal)como subterráneo, siendo el mismo uno delos pilares fundamentales para obtener unbuen comportamiento en servicio del camino.

El agua superficial debe ser rápidamente


Capítulo I - 8

evacuada y en lo relativo al drenajesubterráneo se deben tomar las precaucionesnecesarias para que tanto el nivel de napa,como las infiltraciones que pudieranregistrarse, se mantengan lo suficientementealejadas del pavimento.

En el Tomo 6 del Manual que versa sobrehidrología, hidráulica y drenaje elespecialista del tema hace todas lasconsideraciones al respecto.

MÉTODOS DE DISEÑO

Dentro de los métodos empíricos másantiguos, se destaca el aplicado por elDepartamento de Carreteras de California(1929); el espesor del pavimento se calculaen base a ensayos de CBR, definido como laresistencia a la penetración del suelo de lasubrasante, con respecto a la de piedratriturada standard. Durante la segundaGuerra Mundial fue exhaustivamenteestudiado por el Cuerpo de Ingenieros deEE.UU. y se convirtió en el Método másutilizado después de la guerra.

Las desventajas de los métodos empíricosantiguos radican en que son aplicables sólo adeterminadas condiciones de cargas, demateriales y de entorno ambiental. Si estascondiciones cambian, los diseños dejan de serválidos, por lo que nuevos métodos fuerondesarrollados a fin de adaptarlos a lascondiciones reales. Los espesores depavimentos se calculaban sólo en base de laspropiedades principales de sus componentesy subrasante (cohesión y ángulo de fricción),sin tener en cuenta la seguridad y confort delusuario; con el incremento de las velocidadesde tránsito, del flujo de cargas y de lamagnitud de las mismas, dichos métodos

debieron ser actualizados.

Ante la imposibilidad de resolver losproblemas relativos al diseño estructural deuna calzada mediante la aplicación de losviejos métodos, no sólo por las razones de unmayor flujo de tránsito y de solicitaciones decargas de elevada magnitud, sino también porlos requerimientos de mínima deformación,se comenzaron a elaborar métodos basadosen teorías elásticas (Burmister, 1943). Aposteriori se desarrollaron ecuaciones paraesfuerzos y deformaciones en sistemaselásticos de 2 y 3 capas, siendo Fox (1948) yAcum y Fox (1951) quienes introdujeron enestas formulaciones espesores y módulosvariables en las distintas capas,considerándolas cargadas uniformemente através de un área circular. La facilidad decálculo brindada por las computadoraspermitió a Jones (1962) y a Kirk (1962)ampliar el rango de los valores calculados.

Simultáneamente los resultados de laspruebas obtenidas en el AASHO Road Test(1958-1960) permitieron medir el efectodestructivo (daño estructural) de las cargas detránsito sobre distintos tipos de estructuras.Se desarrolló así, mediante un análisisestadístico, una solución algorítmica quesirvió como criterio de diseño. La fórmulaobtenida relaciona el decrecimiento delIndice de Serviciabilidad (PSI) con el tránsitosoportado, representando la ecuaciónformulada el mejor ajuste a las condicionesmedias de la pista experimental, en lo que serefiere a suelos, propiedades de los materialesque integraban las distintas capas, procesoconstructivo y tránsito.

En el año 1963 se dio a conocer el métodoShell; basándose en las ecuaciones de


Capítulo I - 9

Burmister y las tablas de A. Jones sedeterminaron los valores más críticos de lastensiones a que se encuentra sometida unaestructura vial por la acción de las cargas,para un amplio rango de condiciones.Basándose en los nuevos adelantos técnicosy en las investigaciones que se desarrollaronparalelamente, en el año 1978 fue publicadoun nuevo método Shell de diseño depavimentos flexibles. Se incluyen en elmismo distintas condiciones climáticas,diferentes tipos de mezclas asfálticasclasificadas de acuerdo a su stiffness ( S ) y asu resistencia a la fatiga (F), así comotambién el procedimiento a aplicar paracalcular la magnitud de las deformacionespermanentes de la calzada durante su vidaútil. En el año 1985 se publicó un addendumque complementa al Nuevo Método Shell, eincluye distintos niveles de confiabilidad, enforma similar al AASHTO (1986-1993).

Dado que los resultados obtenidos en laspistas experimentales del AASHO Road Testcorrespondían a determinados tipos demateriales y a tránsito controlado, en base anumerosos estudios experimentalesefectuados a posteriori (diversos tipos demateriales y condiciones climáticas), alavance de la tecnología que permitió unamejor caracterización de los materiales, almejor conocimiento existente sobre laevolución del deterioro en función deltránsito y de las condiciones climáticas,surgió el nuevo método AASHTO paradiseño de pavimentos (1986). Siendo suúltima versión (1993) similar a la de 1986,salvo algunas modificaciones que seintrodujeron en el cálculo de espesores derefuerzo de un pavimento existente (sesuprimió el factor de vida remanente FRL).

Cabe mencionar también las numerosas yconceptuales publicaciones del AsphaltInstitute, que en 1991 presenta una revisiónde la novena edición de su manual de diseñopublicado originalmente en 1981. En dicharevisión se incluyen las cartas de diseño parad i s t in tas condic iones c l imá t i casrepresentativas del país de origen (EE.UU.),y diversos tipos de capas inferiores: full-depth; bases de agregados no tratados(distintos espesores) y mezclas preparadascon emulsiones (diversos tipos).

En la actualidad se dispone de sistemascompletos (programas) que permiten diseñarpavimentos flexibles, así como tambiéncalcular el espesor de refuerzo requerido encasos de rehabilitación de pavimentos enservicio. Si bien se ha facilitadoenormemente la tarea con el uso de dichosprogramas (ALIZE, ELSYM, BISAR,BISTRO, DAMA-CHEVRON, etc.), el nivelde certeza alcanzado no supera al obtenidocon los métodos convencionales actuales,considerando el papel preponderante quejuegan los factores de diseño (inputs) enambos casos, donde sus estimaciones enalgunos de ellos siguen siendo aleatorias(estimación de las cargas por eje, proyecciónde tasa de crecimiento, comportamiento delos materiales en condiciones de servicio,etc). De todos modos no se puede dejar dereconocer su flexibilidad operativa, quepermite en un reducido lapso compararalternativas de diseño, analizar sensibilidadcon respecto a variaciones en los distintosp a r á m e t r o s , e t c ; a d e m á s d efundamentalmente calcular las tensiones ydeformaciones provocadas en cualquierestructura dada por un estado de carga y porlo tanto ubicar los valores máximos(admisibles) mediante los cuales se generaron


Capítulo I - 10

las soluciones gráficas de diseño: BISTRO(Shell), ALIZE 3 (Laboratorio Central dePuentes y Caminos de Francia), ELSYM(Berkeley), etc.

A continuación se tratarán los métodos dediseño del Cuerpo de Ingenieros (EE.UU.)Shell, del Asphalt Institute y AASHTO, deacuerdo a la versión de los mismos que seindica (1978, 1991 y 1993 respectivamente,para los tres últimos).

M É T O D O D E L C U E R P O D EINGENIEROS

C INTRODUCCIÓN

Dentro de los métodos de base empírica sedestaca el Método CBR que fueexhaustivamente estudiado por el Cuerpo deIngeniero de U.S.A. durante la segundaGuerra Mundial por lo que a posteriori de lamisma fue la metodología más aplicada.

Dentro de las numerosas variantes con que elmétodo CBR se aplicó a nivel mundial, sibien casi todas ellas son conceptualmentesemejantes, la del Cuerpo de Ingenieros sedestaca como la más completa y consistente.

Dicha metodología se aplica tanto apavimentos de carreteras, como de aeropistas.Cabe aclarar como punto inicial que para laelección del CBR de diseño (subrasante) serequiere según las Normas del Cuerpo deIngenieros, que los ensayos de compactaciónsean efectuados con tres energías distintas(método dinámico completo) y que lasprobetas conformadas en esas condicionesvolumétricas sean ensayadas al CBR. Enbase a un intervalo de humedad adecuado

para trabajar en obra y a las exigencias decompactación que se asuman (% de Densidadmáxima) se determina un intervalo o rangode humedades y densidades que debenexigirse en el campo. De acuerdo al gráficode CBR vs densidad para distintashumedades, se estima para los rangosexigidos que CBR corresponderían,adoptándose para el diseño un valor cercanoal límite inferior.

C DISEÑO DE AEROPISTAS

Para aeropistas y CBR de diseño,determinado en la forma indicada, menoresque 10 ó 12%, el Cuerpo de Ingenieros(1956) propuso la siguiente expresión paracalcular el espesor de un pavimento flexible,la misma está basada en observaciones delcomportamiento de pavimentos construidosdurante más de 20 años, que secorrelacionaron con los CBR (Valor SoporteRelativo VRS) registrados en los mismos,siendo:

e: espesor total del material que se debecolocar sobre el suelo cuyo VSR seincluye en la expresión (e en cm).

F: 0,23 lg C + 0,15C: número de cubrimientos para el que

se desea diseñar la pista (volumen detránsito expresado en cubrimientos).

P: carga sencilla equivalente al sistemade llantas múltiples del avión dediseño (P en kg).

A: área de contacto (A en cm2).VRS: Valor Soporte Relativo de la

subrasante adoptado para diseño.


Capítulo I - 11

La expresión es válida para VRS menoresque 10 ó 12%; para estos valores la ecuaciónrepresenta la forma y tendencia de las curvasde diseño, a las que se llegó por métodospuramente empíricos. Ya que para valoresmayores de VRS la expresión indicada norepresenta a las curvas de diseño, deberecurrirse a las mismas para cada casoparticular. Dado que los gráficos o curvas dediseño para los distintos tipos de avionescubren cualquier valor del VRS incluyendo elrango cubierto por la fórmula, para lapráctica basta manejarse con las curvas.

El Método en cuestión no indica con quematerial ha de conformarse el espesorrequerido. La lógica indica que debeutilizarse un material de mejor calidad que elque conforma la subrasante.

De acuerdo a los materiales disponibles, seseleccionará un material para conformar lasubbase, con el VRS de la subbase seprocederá en forma análoga volviendo autilizar la curva o gráfico de diseño quecorresponda, obteniéndose así el espesorrequerido para la capa base, se adjunta enfigura 1 curvas de diseño para avión Boeing727. Se deduce que se trata de un método encadena, que admite un amplio conjunto devariantes de diseño.

Generalmente no se considera el espesor dela carpeta, de modo que se cuenta con unremanente que proporciona una ciertaseguridad.

Huelga decir que este método debe sermanejado por técnicos que además de teneruna amplia experiencia en el comportamientode las estructuras viales, posean un profundoconocimiento de los materiales y suelos.

C DISEÑO DE CARRETERAS

De acuerdo a la metodología propuesta por elCuerpo de Ingenieros basada en el VRS yadetallado, el espesor de un pavimento adiseñar puede obtenerse mediante las curvasde diseño que se transcriben en la figura 2.

Se observa que los espesores puedenobtenerse para diferentes valores de VRS ydistintas cargas por rueda de los vehículos,seleccionadas con el criterio de cargaequivalente; dichos espesores correspondena los requeridos para 106 repeticiones de lacarga seleccionada.

A fin de tener en cuenta el tipo ycomposición vehicular del tránsito, serecomienda aplicar el criterio desarrolladopor Mc Leod, compatibilizado con las curvasde diseño propuestas (figura 2).

Para la aplicación de dicho criterio se aceptaque el espesor del pavimento varíalinealmente con el número de las repeticionesde carga, cuando éste se expresa en escalalogarítmica y que con un 25% del espesorrequerido para 106 repeticiones (valoradoptado para las curvas de diseño) elpavimento falla ante el efecto de una solarepetición de esa misma carga.

Asumiendo como carga equivalente porrueda a utilizar en el diseño, una carga de5.000 lb (2,27 ton), el flujo de tránsitoconformado por vehículos de distintos tiposy diversos pesos, se debe convertir a númerode ruedas de 5000 lb (2,27ton) que produzcael mismo efecto destructivo. Como primerpaso, utilizando las curvas de la figura 2 yasumiendo un VRS=8%, se pueden estimarlos espesores totales requeridos para las


Capítulo I - 12

distintas cargas por rueda.

A fin de construir el gráfico de la figura 3dichos valores (espesores totales) setranscriben como ordenadas en la abscisa,para 106 repeticiones, ya que las curvas dediseño responden a ese número deaplicaciones. Luego se lleva como ordenadacorrespondiente a una repetición, la magnitudresultante del 25% del espesor requerido parasoportar 106 repeticiones(para esos espesoresel pavimento se consideró que fallaba ante elefecto de la primera aplicación). Uniendo lospuntos que correspondan a una misma carga(para 1 repetición y para 106 repeticiones)mediante una línea recta, se obtendrá unconjunto de rectas donde cada una de ellasrepresenta la variación del espesor requeridocon el número de repeticiones para la cargaque se indica (se considera como ya semanifestara que el espesor del pavimento esfunción lineal del número de repeticiones,cuando éste se expresa en escala logarítmica).

A continuación debe fijarse un punto querepresente la condición de diseño (punto A enla figura 3). Dicho punto corresponderá a 106

repeticiones (en caso contrario no serviríanlas curvas de diseño de la figura 2) y a unacarga de 5000 lb (2,27 ton). Por el punto Ase trazará una horizontal que cortará a lasrectas correspondiente de las distintas cargasen diferentes puntos. La abscisa de cada unode esos puntos da el número de repeticionesde la carga indicada, que equivale a 106

repeticiones de la carga equivalente de 5000lb (2,27 ton).

Así por ejemplo, para 4000 repeticiones de lacarga de 12.000 lb (5,5ton) equivalenprácticamente las condiciones de diseño (106

repeticiones; 5000 lb). Al dividir 106 por elnúmero de repeticiones de cada una de lascargas de las rectas de la figura 3, queproduzcan los mismos efectos destructivosque la condición fijada para diseño, seobtienen los denominados factores deequivalencia para las diversas cargas. Asípor ejemplo para el caso de la carga de12.000 lb, el coeficiente de equivalencia sería1.000.000/4.000 = 250.

De acuerdo al tránsito medio diario anual, asu composición vehicular, a la configuraciónde las cargas y a la modalidad de cargaregistrada, los factores de equivalencia paracada carga se multiplicarán por el número deruedas de ese tipo que vayan a transitardiariamente por el pavimento en estudio.

El resultado de tal producto deberá sumarsea todos los obtenidos para las distintascargas. La suma total dará el número diariode repeticiones de carga de la rueda de 5000lb (2,27 ton) que equivalen según Mc Leod altránsito esperado sobre el pavimento, en loque a su efecto destructivo se refiere.

El cálculo realizado deberá extenderse a unperíodo de vida útil razonable (10 años porejemplo), teniendo en cuenta además una tasade crecimiento estimada para ese período.


Capítulo I - 13


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Capítulo I - 16

Se obtendrá así un total de repeticiones de lacarga equivalente durante los 10 años, dichovalor deberá llevarse al eje de las abscisas enla figura 3 para obtener en la ordenadacorrespondiente a la recta de carga de 5000lb el espesor total que debe considerarse parael proyecto, para un VRS = 8%.

Con el VRS de la subbase se procederá enforma similar, debiéndose construir ungráfico semejante al de la figura 3 pero parael VRS que corresponda al material queconformará dicha capa; teniendo en cuentaque los espesores obtenidos para las distintascargas de la figura 2 corresponden a 106

repeticiones de carga.

Dentro de las rectificaciones y ajustesrealizados al Método CBR (base de laMetodología desarrollada por el Cuerpo deIngenieros) se destacan las que acontinuación se consignan.

Fórmula propuesta por Peltier:

e = espesor total (en cm)W = carga por rueda (en toneladas)M = número promedio de camiones con

carga superior a 1,5 ton.

Fórmula de Kerkhoven y Dormon:

e = espesor total en pulgadasr = radio de la superficie de contacto en

pulgadasq = presión de la llanta en psiN = número de repeticiones de carga

La NATIONAL CRUSHED STONEASSOCIATION (NCSA) basó sus teorías dediseño de pavimentos flexibles en loscriterios desarrollados por el Cuerpo deIngenieros (EE.UU).

Los parámetros de diseño considerados son:tránsito, características de la subrasante y demateriales disponibles, efecto delcongelamiento (no se tendrá en cuenta) yrequerimientos de compactación adecuados afin de minimizar las deformacionespermanentes generadas por la densificacióndel tránsito.

Las cartas de diseño de la N.C.S.A. fueronposteriormente adoptadas por el Cuerpo deIngenieros, por tal motivo se detalla acontinuación dicha metodología.

C PARÁMETROS DE DISEÑO

Tránsito: se caracteriza mediante el Indice deDiseño (ID), dicho valor se basa en lospromedios de ejes simples equivalentes a18.000 lb (EAL) por día y por trocha, quesolicitarán a la calzada durante una vida útilde 20 años. Se recomiendan los factores deequivalencia indicados en AASHTO para sucálculo; en caso de la carencia de talinformación, se agrupan los distintos tipos devehículos censados en tres categorias:

Grupo 1: vehículos de pasajeros, panel,pick-up.

Grupo 2: camiones de 2 ejes cargados,vehículos más grandes vacíoso con carga liviana.


Capítulo I - 17

Grupo 3: todos los vehículos que tienenmás de 3 ejes.

En la tabla que se adjunta a continuación, seindican los valores del Indice de Diseño (ID)acordes a las características y categorías detránsito.

INDICE CARACTERÍSTICAS GENERALES EAL DIARIOS

DE DISEÑO

DI.1 TRÁNSITO LIVIANO (reducido número de vehículos más

pesados que los vehículos de pasajeros, regularmente no se

registran vehículos del Grupo 2 o del Grupo 3) # 5

DI.2 TRÁNSITO LIVIANO A MEDIANO (similar al DI-1,

máximo TMDA = 1000 vehículos, incluyendo no más de un

5% del Grupo 2 y regularmente no se registran vehículos del Grupo 3) 6-20

DI.3 TRÁNSITO MEDIANO (máximo TMDA = 3000 vehículos,

incluyendo no más de un 10% del Grupo 2 y Grupo 3 y 1% de

vehículos del Grupo 3) 21-75

DI.4 TRÁNSITO MEDIANO A PESADO (máximo = 6000 vehículos,

incluyendo no más de un 15% del Grupo 2 y Grupo 3 y 1% de

vehículos del Grupo 3) 76-250

DI.5 TRÁNSITO PESADO (máximo: 6000 vehículos, puede incluir

25% del Grupo 2 y Grupo 3 y 10% de vehículos del Grupo 3) 251-900

DI.6 TRÁNSITO MUY PESADO (más de 6.000 vehículos, puede

incluir más del 25% del Grupo 2 ó del Grupo 3) 901-3000

C Subrasante: para propósito de diseñose recomienda adoptar el 75 percentilde los valores de CBR resultantes delos estudios realizados, si los mismosresponden a un comportamientorelativamente uniforme. Para zonasque registren valores altamentevariables, se adopta un percentilmayor (menor CBR de diseño).

C Requerimientos de compactación: afin de obtener una compactaciónapropiada acorde a la profundidad dela estructura y así eliminar ominimizar la densificación bajotránsito, una parte importante de lametodología de diseño la constituyenlas recomendaciones referentes a lamisma.


Capítulo I - 18

PROFUNDIDAD DEBAJO DE LA RASANTE TERMINADA DONDE LOSPORCENTAJES DE COMPACTACIÓN DEBEN SER IGUALES O MAYORES A LOS

VALORES QUE SE INDICAN (en pulgadas)

% DE INDICE DE DISEÑO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES

COMPACTACIÓN* DI.1 DI.2 DI.3 DI.4 DI.5 DI.6

MATERIALES COHESIVOS, IP > 0

100 5 6 7 8 9 10

95 11 12 13 14 15 16

BASES, SUBBASES Y SUELOS SIN COHESIÓN, IP = 0

100 8 9 11 12 14 15

95 15 17 20 22 25 28

* El porcentaje de compactación se refiere al AASHTO T180 (ASTM D1557) o energíaequivalente. De aplicarse el AASHTO T99, los valores de los porcentajes se deben incrementaren aproximadamente 5 puntos.

C CARTA DE DISEÑO

En la figura 4 se transcribe la carta de diseñobásica CBR para diseño de espesores.

A continuación se resumen los espesores dediseño para las capas superficiales deconcreto asfáltico, recomendados en base ala intensidad del tránsito.


Capítulo I - 19


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Espesores recomendados para capas superiores de concreto asfálticoCategoría acorde a la intensidad del tránsito Mínimo espesor requeridoDI-1 1 pulgada (Tratamiento Superficial)DI-2 2 pulgadasDI-3 2,5 pulgadasDI-4 3,0 pulgadasDI-5 3,5 pulgadasDI-6 4,0 pulgadas

Se recomienda además que si el espesor totalde base y subbase es menor de 10 a 12pulgadas, el agregado granular no ligado seade buena calidad y provenga de piedratriturada.

En la figura 5 se ilustran las curvas diseñobásicas del Cuerpo de Ingenieros (E.E.U.U.),en base a las que se desarrolló el método dela N.C.S.A. (figura 4).

C EJEMPLO ILUSTRATIVO

Se asume un CBR de diseño (subrasante) del6%. El tránsito para el año de su habilitaciónes de 5000 vehículos por día, estandoconformado por 87% de vehículos del Grupo1, 12,5% del Grupo 2 y 0,5% del Grupo 3.De acuerdo a la tabla que se adjunta, lacategoría que le corresponde es de medianoa pesado (DI-4). En base a dichosparámetros y a la carta de diseño de la figura4 el total de espesor requerido a partir de lasubrasante será de 16 pulgadas. Para eseIndice de Diseño (DI-4) le corresponde unespesor superior de capas asfálticas de 3pulgadas, por lo que el diseño del paqueteestructural sería:3" de concreto asfáltico7" de base granular (agregado triturado)6" de subbase granular

MÉTODO SHELL (1978)

C CONSIDERACIONES GENERALES

El pavimento está considerado como unsistema tricapa (figura 6); la capa inferiorrepresenta a la subrasante (infinita endirección vertical); la capa intermediarepresenta a la base o subbase sin ligante; lacapa superior representa a las capasasfálticas. La estructura tipo full-depth setrata tomando un espesor cero para la capaintermedia. Cuando dicha capa estáconformada por suelo-cemento, suelo-cal,base tratada con cemento, hormigón pobre,etc, se hace referencia a ellos nominándoloscomo conformados por materiales"cementados".

Como primera etapa se estiman los espesoresde la capa asfáltica y de la capa no ligada(intermedia) requeridos para satisfacer elcriterio de deformación dado. Con esteobjetivo el flujo de cargas se expresa entérminos de una carga de rueda dual de 80kN(1 kN = 102 kg). Los materiales seconsideran elásticos dentro del ámbito deaplicación de las cargas dinámicas. Lascondiciones críticas se encuentran ubicadasen el eje de simetría del sistema, siendo:


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a) La deformación horizontal por tracción enla parte inferior de la capa asfáltica; en casoque la misma exceda los valores admisiblesproduce la fisuración de la carpeta por laacción repetida de las cargas de tránsito(fatiga).b) La deformación por compresión en lasuperficie de la subrasante; siendo excesivase producirá una deformación permanente enla subrasante que se reflejaría en la superficiede rodamiento.

Cuando se presentan altas relacionesmodulares entre las capas de mezcla asfálticay de base (E1/E2) la deformación horizontalpor tracción máxima, no se ubica en la parteinferior de la capa asfáltica sino más arriba,siendo dicho nivel función del espesor de lacapa asfáltica y de la relación modularindicada. Esta situación está contemplada enlos gráficos incorporados al manual de diseñoy es de importancia fundamental en el estudiode refuerzos.

En base a la pautas indicadas se construyeronlas curvas de diseño seleccionandocombinaciones de espesores de capasasfálticas y capas de base no ligadas para undado módulo de subrasante, un tipo demezcla asfáltica (codificada según sustiffness S, su resistencia a la fatiga F y tipode asfalto) una temperatura ambiente mediaanual ponderada y el número de ejesstandard estimado, que solicitará a la calzadadurante la vida útil de diseño, para que lasdeformaciones críticas no excedan los valoresadmisibles de los distintos materiales. Unacurva de diseño en particular se construyegeneralmente mediante dos curvas asociadascon los criterios indicados, como se observaen la figura 7. Una curva está relacionadacon la tensión por compresión en la

subrasante y la otra curva (prácticamente unarecta), con la tensión horizontal por tracciónen la parte inferior de la capa asfáltica;correspondiendo ambas a las tensionescríticas se limitan sus trazados hasta el puntoen que se interceptan.

Una vez seleccionadas varias alternativas dediseño que satisfagan el criterio de tensionescríticas, se debe analizar si las capas sinligante y las capas asfálticas (visco-elásticas)pueden deformarse bajo las cargas deltránsito, fenómeno que se traduciría endeformaciones permanentes de la superficiede rodamiento (ahuellamiento). En general,la deformación total del pavimento dependerádel espesor de la capa asfáltica, de la tensiónpromedio en dicha capa (función del espesory de los módulos de las capas que conformanal paquete estructural; se obtiene de tablas) ydel stiffness de la mezcla en condiciones decarga quasi estática (dicho factor será funciónde la temperatura, por lo que deberásubdividirse la capa a fin de tener en cuentala incidencia de sus efectos a distintasprofundidades).

La deformación permanente total(deformación de capa asfáltica +deformaciones estimadas en capa de base noligada) de las distintas alternativas de diseñoseleccionadas (obtenidas de los gráficos dediseño de espesores) debe ser evaluada. Sifuese detectada una deformación excesiva, sedebe reformular algunas de las mezclas, yrepetir el proceso; cuando algunos de losdiseños sean juzgados como aceptables sedeben evaluar las diferentes alternativasdesde el punto de vista económico, a fin deadoptar la solución técnico-económica queresulte óptima.


Capítulo I - 24

C FACTORES DE DISEÑO

- Tránsito

El tránsito está representado en función delnúmero equivalente de ejes de una cargastandard (80kN; 8.160 kg) que solicitarán alcamino durante la vida útil prevista (N8,2). Si

bien el manual provee una metodología por elcual este número puede ser calculado en baseal espectro de ejes de carga estimado, seaclara explícitamente que pueden serempleados otros métodos. Se recomienda eldetallado en el acápite relativo a Factores dediseño. Siendo:

-Temperatura

Las variaciones de temperatura tienen unsignificativo efecto sobre las propiedades delasfalto, por lo que ha sido desarrollado unprocedimiento para obtener, con propósitosde diseño, una temperatura media anualponderada (w-MAAT) a partir de lospromedios mensuales de la temperaturaambiente (MMAT) de una determinadaregión.

Los valores de MMAT pueden obtenerse deoficinas meteorológicas.

La w-MAAT está relacionada con latemperatura efectiva de la capa asfáltica ycon su módulo efectivo, por lo que no puedeser simplemente calculada tomando elpromedio aritmético de las temperaturaspromedios mensuales.

La w-MAAT se obtiene a partir de losvalores de MMAT, utilizando la curva detemperaturas ponderadas indicadas en elgráfico de la figura 8.

Para cada valor del MMAT se obtiene de la

curva un factor ponderado, del promedioaritmético de estos factores, se obtiene de lamisma curva el MAAT efectivo o w-MAAT.

Entrando a dicho gráfico con los promediosmensuales de la temperatura ambiente(MMAT), se determinan para los distintosmeses su correspondiente factor deponderación.

Con la sumatoria de dichos factores divididoel número de meses (EMMAT / 12) se entraen el mismo gráfico (figura 8) en ordenadas,con una horizontal se intercepta la curva ypor dicho punto se baja una verticalobteniendose en abscisas la temperaturamedia anual ponderada (W - MAAT).

En el ejemplo ilustrativo que a posteriori seadjunta se siguió dicho procedimiento.

Cabe aclarar que para las estimaciones dedeformaciones permanentes, las temperaturasse ponderan en forma diferente.


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-Subrasante

El nuevo método Shell incorpora como factorde diseño el módulo de la subrasante (E3) .Dicho módulo debe ser determinadopreferentemente "in situ" mediantemediciones de deflexiones dinámicas o depropagaciones de ondas, con cargas que seanrepresentativas de las que realmentesoportará la calzada; alternativamente puedenemplearse métodos de laboratorio tales comoensayos dinámicos triaxiales.

En aquellos casos en que los métodoscitados no sean de posible aplicación, serecomienda utilizar la siguiente relaciónempírica entre el valor CBR y el módulodinámica de la subrasante ( E3):

E3(N/m2) = 10 7 CBR

La relación E3= 107 CBR (N/m2) es aplicablepara suelos cuyo CBR # 10% (embebido).

En el caso de lutitas conformando lasubrasante, las mismas tienen un elevado IPy una elevada expansión en presencia deagua, por lo que se recomienda su remociónsi se registran en forma localizada yesporádica; en el caso de que conformen todael área en que se desarrolla la traza, serecomienda que en laboratorio se investiguesu comportamiento (LL, IP, CBR %,hinchamiento, etc.) si se adiciona cal endistintos porcentajes (2%, 3%, 4%). Conrespecto a las tobas, se tratarán comocualquier otro tipo de suelo y de acuerdo asus características mecánicas se decidirá si esaplicable o no la fórmula indicada.

El ensayo de CBR se debe realizar sobremuestras preparadas con la densidad y

húmeda adecuadas a las condiciones deservicio. Como una primera aproximación sepueden emplear las relaciones empíricasindicadas en la figura 9 (GRÁFICO E).

En el caso de temperaturas rigurosas debentomarse las precauciones adecuadas paraprevenir la penetración de las heladas,obviándose su tratamiento por el clima cálidopredominante en el país.

En las consideraciones generales sobrefactores de diseño, se indica como procederpara evaluar las características de lasubrasante.

-Materiales no ligados

El módulo elástico efectivo de las capas debase y subbase no ligadas depende de susespesores y del módulo de la subrasante.Cualquier capa no ligada debe ser capaz dedesarrollar una resistencia adecuada, por loque el módulo mínimo requerido a diferentesniveles en las capas no ligadas (base ysubbase) está indicado en los gráficos dediseño correspondientes. El módulo delmaterial no ligado se estima utilizando elgráfico E de la figura 9.

-Materiales Bituminosos

A los efectos del diseño estructural laspropiedades más significativas de las mezclasasfálticas son dos: el stiffness de la mezclapara períodos breves de carga (S) y suresistencia a la fatiga (F) cuyos conceptos seamplían en el ANEXO de Diseño dePavimentos Flexibles.


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Los gráficos para diseño de espesores hansido preparados para mezclas concaracterísticas típicas de stiffness (S1 y S2),y de resistencia a la fatiga (F1 y F2),utilizando cementos asfálticos cuyapenetración sea 50 y 100 aproximadamente.Del resultado de distintas combinacionessurgen 8 códigos de mezclas (S1-F1-100; S1-F2-100; etc) que representan las máscomúnmente empleadas en la construcción depavimentos.

C STIFFNESS DE LAS MEZCLAS

Solamente el rango superior de valores delstiffness de las mezclas (Sm de 108, a 5 × 1010

N/m2 o de 103 a 5 × 105 kg/cm2) sonaplicables tanto al diseño estructural como aldiseño de espesores basados en los criteriosde deformaciones en el Método Shell.

Los gráficos de diseño de espesores han sidopreparados para dos curvas de stiffnesscaracterísticos, siendo designadas S1 y S2 yaque las mismas no están directamenteasociadas con alguna mezcla en particular.En la figura 10 (Gráfico M-1 del Manual) seindica la representación gráfica de Sm=f(Sb),para el rango superior indicado. Para mayorpracticidad esta relación ha sido convertidaen stiffness de mezcla vs temperatura demezcla (figura 11; gráfico M-2 del Manual)para un tiempo de carga de 0,02 segundos(corresponde a una velocidad de 50 a 60km/h) y dos asfaltos típicos cuyascaracterísticas se indican en la misma figura,correspondiendo las mismas al asfaltooriginal pero teniendo en cuenta el normalendurecimiento que ocurre durante elmezclado.

En aquellos casos en que los asfaltos seanclasificados por su viscosidad, el proyectistadeberá referirse al que corresponda, ya quenormalmente se incluye la penetración quecorresponde a cada grado.

Si el asfalto tendrá o no un posteriorendurecimiento durante su comportamientoen servicio dependerá de la porosidad de lamezcla. En las mezclas densas,impermeables, el endurecimiento esdespreciable; en las mezclas abiertas (alto %de vacíos) el diseño deberá ser controladopor el efecto de un mayor grado deendurecimiento del asfalto.

De acuerdo a los tipos de mezclas disponiblesel proyectista deberá decidir que código demezcla (S1 o S2) y que tipo o grado de asfaltoson representativos de las propiedades "insitu" de la mezcla a considerar, siendo: S1: Tipo de mezcla densa, con un término

medio de contenido de agregados,asfalto y vacíos (expresados envolumen)

S2: Tipo de mezcla de granulometríaabierta, con alto contenido de vacíosy bajo contenido de bitumen otambién mezclas densas conrelativamente bajo contenido deagregados y alto contenido de asfalto.

C RESISTENCIA A LA FATIGA DELA MEZCLA

Mediante mediciones realizadas enlaboratorio sobre diferentes mezclasasfálticas, se seleccionaron dos conjuntos decurvas de fatiga características (F1 y F2) conpropósito de diseño.


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Capítulo I - 31

Para ilustrar el comportamiento de lasdistintas mezclas, se graficaron lasrelaciones entre las deformaciones, elstiffness de la mezcla y la resistencia a lafatiga expresada como número deaplicaciones de tensiones (figura 12, gráficoM-3 y figura 13, gráfico M-4) para capasasfálticas tipo F1 y F2 respectivamente. En lafigura 14 se muestra para diferente númerode aplicaciones de tensiones (106 y 108), enun mismo gráfico, las curvas F1 y F2; comoen el caso de stiffness estas curvas no estánasociadas directamente con ninguna mezclaasfáltica en particular.

Como guía puede adoptarse que: F1 = mezclas con un moderado contenido deasfalto y vacíos.F2 = mezclas con un contenido de vacíosrelativamente alto.

Para cada mezcla probable disponible para unproyecto debe ser seleccionada una de lascurvas características F1 o F2.

Resumen del procedimiento a seguir paradiseño:1-. TránsitoCálculo del número (N 8,2) de cargas de ejesstandard de 80 kN que solicitarán a la calzadadurante el período de diseño previsto.2-. TemperaturaTabular las temperaturas ambiente mediasmensuales del lugar (MMAT), obtener losfactores de conversión del gráfico que seadjunta (figura 8) y determinar w-MAAT.3-. SubrasanteDeterminar el módulo dinámico efectivo "insitu" (E3) o estimar dicho módulo empleandoel gráfico E (figura 9).4-. Materiales no ligadosEstimar el módulo efectivo (E2) mediante el

gráfico E (figura 9) de acuerdo a laspropiedades de los materiales disponibles.5-. Materiales bituminososEstimar las propiedades de las mezclasdisponibles y seleccionar la curvarepresentativa de su stiffness (gráficos M-1 oM-2) (figura 10 y 11), de la resistencia a lafatiga (gráfico M-3 o M-4) (figura 12 y 13),y el tipo de asfalto a emplearse (penetración50 o 100). Seleccionar así el código demezcla correspondiente (S1-F1-50 porejemplo).

Alternativamente mediante medicionesdirectas o en base al stiffness del bitumen(para un tiempo de carga de 0,02 segundos ytemperaturas entre 0o y 60o C) se podrádeterminar el stiffness de la mezcla deacuerdo a su composición volumétrica, valorque se podrá comparar con el obtenido en losgráficos M-1 o M-2 (figura 10 y 11).

C CURVAS DE DISEÑO

Los gráficos estructurales o de espesores hansido construídos en forma tal que sesatisfagan los criterios de deformacionesadmisibles. Los parámetros a considerar son:

- Tipo de mezcla asfáltica representada por sucódigo de mezcla (S1-F1-50 por ejemplo),siendo ocho el total de códigos.

- Clima representado por w-MAAT (4;12; 20y 28oC).

- Vida de servicio representada por el númerode ejes equivalentes de 80kN (N8,2) quesolicitarán a la calzada durante el período dediseño, siendo los valores considerados desde104 a 108.


Capítulo I - 32

- Módulo de la subrasante E3(2,5 x 107; 5,0 x107 ; 108 y 2 x 108 N/m2).

Todos los gráficos están basados en unnúmero de parámetros fijos y solamente unparámetro variable. Se indica a continuaciónla conformación de cada serie de gráficos:

Serie HN (1-128): constituyen los gráficosprincipales de diseño; en ellos se representael espesor total de capas asfálticas (h1) comouna función del espesor total de capas noligadas (h2), para un código de mezclas (S1

o 2-F1 o 2-50 o 100) un módulo de subrasante(E3) y un w-MAAT definido, siendo N8,2 lavariable para esta serie. (figura 15 - ChartHN 45).

Serie HT (1-72): estos gráficos son similaresa los HN, pero el parámetro variable es w-MAAT (figura 16 - chart HT 7)

Serie TN (1-48): A fin de facilitar lainterpolación entre el número N8,2 y losvalores de w-MAAT, se suministra esta seriede gráficos, en los cuales se representa elespesor total de las capas asfálticas (h1) enfunción de w-MAAT, tomando a N8,2 comoparámetro variable (figura 17, Chart TN 34).

Serie EN (1-48): En esta serie el espesor totalde mezcla asfáltica se graficó en función delmódulo de la subrasante, siendo N8,2 elparámetro variable (figura 18, Chart EN 44).

En aquellos casos en que los valoresasignados a los parámetros de diseño difierande los representados se trazarán las curvas deinterpolación requeridas.

En lo que concierne a las capas de base ysubbase no ligadas, en los gráficos de las

series HN y HT se indica el módulo dinámicomínimo que deberán tener, por medio delíneas punteadas casi verticales. Las mismasdan la subdivisión de la capa base no ligadade acuerdo a los valores mínimos de losmódulos (en 108 N/m2).

En muchos casos es conveniente laconstrucción de un diseño tipo full-depth,siendo este tipo de diseño menos sensible alas variaciones del módulo de la subrasante,más adecuado para construcciones por etapasy además se elimina el problema de laestimación de la deformación permanente delas capas de base sin ligante. La serie CT (1-4) está conformada por gráficos quecorresponden a aquellos casos donde elespesor de la capa asfáltica está sólogobernado por el criterio de la deformaciónde la subrasante. En la figura 19 (CT 1) semuestra uno de los gráficos de la serie paradiseño de full-depth, en ella se observa quelos dos parámetros de diseño, número de ejesstandards de 80 kN (N8,2) y el módulo de lasubrasante (E3) se han combinado mediantela relación:

Este valor puede obtenerse por cálculo omediante el gráfico de la figura 20 (GráficoP).

La aproximación que dan los cuatro gráficosque integran la serie para diseño de full-depthse considera suficiente (aproximadamente 10mm).


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C DEFORMACIÓN PERMANENTE

Las distintas alternativas de diseño obtenidaspor el procedimiento indicado satisfacen loscriterios de deformaciones críticas. Teniendolas capas asfálticas un comportamientoparcialmente viscoso podrán sufrirdeformaciones permanentes, la mayor parteen forma de ahuellamiento.

Debe destacarse que la deformaciónpermanente en cualquiera de las capas debase y subbase no ligadas puede contribuirconsiderablemente en la deformación final dela superficie de rodamiento, por lo que debeanalizarse una estimación de esa deformacióny sumarla a la de las capas asfálticas.

A los efectos de determinar la deformaciónpermanente se deben cumplir los siguientespasos:

1-. Subdivisión de la capa asfáltica parala evaluación de diferentestemperaturas en base a la profundidady al tipo de mezcla.

2-. Cálculo de la viscosidad efectiva delasfalto en cada una de las subcapasasfálticas.

3-. Determinación de las característicasde deformación de las mezclasalternativas.

4-. Conversión de los datos de tránsito(se emplea otro método deponderación).

5-. Determinación del stiffness de lamezcla.

6-. Determinación de los factores dedistribución de tensiones para obtenerla tensión promedio.

7-. Determinación de la deformaciónpermanente estimada en la capa

asfáltica.8-. Estimación de la deformación

permanente total.

1-. Subdivisión de la capa asfáltica

Considerando que las capas superiores estánsujetas a los mayores cambios de temperaturay son construídas con tipos de mezcladiferentes a los empleados en las capasinferiores, que generalmente se conformancon el mismo tipo de mezcla, la subdivisiónen subcapas responde a: h 1-1 = 40 mm; h 1-2 =40 mm; h1-3 $ 80 mm; siendo h1-1 la capasuperficial. Cabe aclarar que los diseños quepresenten el mismo espesor de capa asfáltica,pero fueron proyectados con capasconformadas con distintos tipos de mezclason considerados como diseños alternativosdiferentes.

El Manual incluye planillas adecuadas paratranscribir los espesores y códigos de mezclade las subcapas de las diferentes alternativasde diseño (PLANILLA D - figura 21).

Para los códigos de mezcla sólo se indican elstiffness (S1 o S2) y la penetración (50 o 100)ya que la resistencia a la fatiga (F) puede notenerse en cuenta para la determinación de ladeformación permanente (S1-50; S2-100; etc).

2-. Viscosidad efectiva

Se determinará la temperatura y viscosidadefectiva de cada subcapa de asfalto. Dichasvariables dependen de la temperaturaambiente (MMAT) y del tipo de asfalto, perono del tipo de mezcla por lo que sólo esnecesario considerar las características delbitumen (penetración 50 o 100; I.P. = 0) conque se realizaron las mezclas. El manual


Capítulo I - 38

incluye planillas especialmente preparadaspara transcribir la información y los cálculospara la capa superior (h1-1; PLANILLA E) ylas restantes (h1-2 y h1-3; PLANILLA F).Como así también la Tabla de Datos C dondese incluyen temperaturas ambiente efectivas(MAATeff) y las correspondientesviscosidades efectivas para la subcapa 1-1(VISCyeff1-1) para asfaltos de penetración 50y 100, para 20 lugares de diversas

características climáticas (figura 22, 23 y 24respectivamente)

2-a) Viscosidad efectiva del asfalto en lasubcapa 1-1.

Si el clima de la zona considerada es similaral de alguna de las localidades indicadas(Tabla C), la viscosidad efectiva para lasubcapa 1-1, así como la temperatura mediaanual efectiva, se extraen de dicha tabla.

PLANILLA DSubdivisión de las capas asfálticas

(1) Diseños alternativos 1 2 3 4 5 6

(2) Descripción de la mezcla (3) Cód. mezcla (4) Espesor total capa asfáltica h1, mmMezcla asfáltica densa para base S1-F1-50 260 150Mezcla asfáltica densa para base S1-F1-100 330 170Arena - asfalto pobre S1-F2-50 270 200

(5) Descripción de la mezcla (6) Cód. mezcla (7) Espesor sub-capa asfáltica h1-1, mmConcreto asfáltico denso S1-F1-50 40 40 40 40Concreto asfáltico denso S1-F1-100 40 40

(8) Descripción de la mezcla (9) Cód. mezcla (10) Espesor sub-capa asfáltica h1-2, mmMezcla asfáltica densa para base S1-F1-50 40 40Mezcla asfáltica densa para base S1-F1-100 40 40Arena - asfalto pobre S1-F2-50 40 40

(11) Descripción de la mezcla (12) Cód. mezcla (13) Espesor sub-capa asfáltica h1-3, mmMezcla asfáltica densa para base S1-F1-50 180 70Mezcla asfáltica densa para base S1-F1-100 250 90Arena - asfalto pobre S1-F2-50 190 120

(14) Espesor total capa de base no ligada h2, mm 0 400 0 400 0 400

Pasos números (7) y (10) h1-1 es siempre 40 mm; h1-2 es también 40 mm excepto cuando h1 es menor que 50 mm. En estecaso los parámetros para la sub-capa 1-2 se obtienen suponiendo un espesor de 40 mm, pero en la estimación final de ladeformación permanente debe emplearse el espesor real (ver paso (7) en la planilla J).Cuando en una sub-capa se encuentran diferentes tipos de mezcla, deberá emplearse el promedio de las propiedades de losmateriales. Figura 21


Capítulo I - 39

PLANILLA EDeterminación de la viscosidad efectiva del asfalto para la sub-capa asfáltica 1-1

Espesor h1-1 = 40 mm

(1) Código de la mezcla S1-F1-50 (2) T800 pen' oC: 59 (3) IP: 0

(4) Mes (5) MMAT,oC

(6) Gráfico V-1: VISCmeff 1-1,Ns/m2

(7) 1/VISCmeff 1-1, m2/Ns

Enero 8 110000000 0Febrero 8 110000000 0Marzo 12 24000000 0Abril 16 4200000 0Mayo 19 1200000 0Junio 22 350000 0.000003Julio 26 60000 0.000017

Agosto 28 22000 0.000045Septiembre 22 350000 0.000003

Octubre 19 1200000 0Noviembre 12 24000000 0Diciembre 6 250000000 0

(8) Sumatoria {1/VISCmeff 1-1}m2/Ns 0.00007(9) VISCyeff 1-1, Ns/m2 200000(10) Gráfico V-1: MAAT eff oC 23(11) Gráfico T: T yeff 1-1 oC 35.5

VISCyeff 1-1 para grados alternativos de asfalto

(12) Código de lamezcla

(13) T800 pen', oC

(14) Ip (15) Tyeff 1-1 - T800 pen oC

(16) Gráfico V-2: Viscyeff 1-1, Ns/m2

S1-F1-100 53 0 -17.5 70000S1-F1-70 56 0 -20.5 100000

Pasos números (4) - (9) para asfaltos con penetración 50 o 100 y PI=0 La VISC yeff 1-1 puede obtenerse directamente de la tabla C si el clima es adecuadoPaso numero (9) VISC yeff 1-1 = 12 / (Sumatoria {1/VISC meff 1-1 }), Ns/m2Pasos números (13)-(16) para asfaltos con penetración 50 o 100 y PI = 0La VISC yeff 1-1 puede obtenerse directamente del Gráfico V-1 entrando con MAAT eff

Figura 22


Capítulo I - 40

PLANILLA FDeterminación de las viscosidades efectivas del asfalto para las sub-capas asfálticas 1-2 y

1-3Sub-capa 1-2: espesor h1-2 = 40 mm

(1) Código de la mezcla S1-F1-50 S1-F1-100(2) T800pen, oC; Ip 59 0 53 0(3) Planilla E: MAATeff, oC 23(4) Gráfico T: Tyeff 1-2, oC 32.5(5) Tyeff 1-2 -T800pen, oC -26.5 -20.5(6) Gráfico V-2: VISCyeff 1-2,Ns/m2

500000 100000

Sub-capa 1-3: espesor h1-3 = variable(para diferentes códigos de mezcla usar bloques separados)

Diseños alternativos 1 2 3 4 5 6

(7) Código de mezcla S1-F1-50 T800pen, oC; Ip 59 0(9) Planilla D: h1-3, mm 180 70(10) Gráfico T: Tyeff 1-3, oC 29.5 30.5(11) Tyeff 1-3 - T800pen, oC -29.5 -28.5(12) Gráfico V-2: VISC yeff 1-3Ns/m2

1000000 800000

(13) Código de mezcla S1-F1-100 (14) T800 pen, oC; Ip 53 0(15) Planilla D: h1-3, mm 250 90(16) Gráfico T:Tyeff 1-3, oC 29 30(17) Tyeff 1-3 - T800 pen, oC -24 -23(18) Gráfico V-2: VISCyeff 1-3,Ns/m2

300000 200000

(19) Código de la mezcla S1-F2-50 (20) T800 pen, oC; Ip 59 0(21) Planilla D: h1-3, mm 190 120(22) Gráfico T: Tyeff 1-3, oC 29 30(23) Tyeff 1-3 - T800 pen, oC -30 -29(24) Gráfico V-2: VISC yeff 1-3,Ns/m2

1000000 9000000

Figura 23


Capítulo I - 41

TABLA DE DATOS CTemperatura ambiente efectiva (MAATeff) y viscosidad efectiva del asfalto (VISCyeff 1-1)

para la sub-capa asfáltica 1-1 para 20 localidades

Localidad MAATeff, oC VISC yeff 1-1, Ns/m2Cemento Asfáltico (50 pen) Cemento Asfáltico (100 pen)

Anchorage 10 60000000 10000000Bahrain 30 10000 4000Bangkok 28 20000 8000Beirut 24 150000 50000Chicago 19 1500000 400000Frankfurt 15 7000000 1500000Houston 25 90000 30000Kuala Lumpur 28 20000 8000Lagos 27 40000 15000London 14 10000000 2000000Madrid 19 1500000 400000Marseille 20 8000000 200000Melbourne 16 5000000 1000000Nairobi 18 2000000 500000New Delhi 30 10000 4000New York 19 1500000 400000Paris 17 3000000 700000Rome 21 500000 150000Stockholm 14 10000000 2000000Tokyo 22 400000 100000

Figura 24


Capítulo I - 42

Si dicha tabla no incluye ciudades con climassimilares a los de la zona considerada, sesigue el siguiente procedimiento:

Se transcriben en la planilla E los valoresMMAT correspondiente al lugar. Del gráficoV-1 (figura 25) se obtiene la viscosidad paracada MMAT (VISCmeff1-1) para el tipo deasfalto que corresponda (50 o 100),transcribiéndose en la misma planilla (E) losvalores de viscosidad obtenidos y sus valoresrecíprocos. La viscosidad efectiva para el año(VISCyeff1-1) se obtiene mediante la sumatoriade los valores recíprocos de VISCmeff1-1,dividiendo a 12 por dicha sumatoria.Mediante el gráfico V-1 (figura 25) entrandocon la VISCyeff1-1 se obtiene el valor MAATeff-Del gráfico de la figura 26 (gráfico T) seobtiene la temperatura efectiva (Tyeff) en basea MAATeff para la subcapa 1-1 (h1-1 = 40mm).

El procedimiento para asfaltos con distintosvalores de penetración o I.P., resulta máscomplejo. Una vez obtenida la temperaturaefectiva para un año de la subcapa 1-1 (Tyef1-

1), se registran el Indice de Penetración (IP) yla temperatura a la cual la penetración es 800(0,1 mm), T800pen. Esta temperatura (T 800pen)se resta de la Tyeff1-1 y con este resultado y elIP que corresponda se obtiene mediante elgráfico de la figura 27 (gráfico V-2) laVISCyeff1-1.

2-b) Viscosidad efectiva del asfalto en lasubcapa 1-2.

Se registran los valores T800pen e IP en laplanilla F (figura 23), correspondientes a losdistintos tipos de bitumen.

De acuerdo al MAATeff calculado

anteriormente (figura 25 y Planilla E)mediante el gráfico T (figura 26) se obtienela Tyeff1-2 para la subcapa 1-2 (h1-2 = 40 mm).Se determina para el asfalto empleado ladiferencia Tyeff1-2 - T800pen y entrando con estevalor en gráfico V-2 (figura 27), de acuerdoal valor del I.P. se obtiene la VISCyeff1-2.

En forma similar se obtiene la viscosidadefectiva para la sub capa restante, habiéndoseconsiderado espesores de h1-3 = 50, 100, 200,350 y 520 mm.

3-Características de la mezcla.

Para poder evaluar la resistencia a ladeformación permanente de la mezcla seránecesario determinar el stiffness de la mezcla(S mix) para valores del stiffness del asfalto(S bit) del orden de 10-2 a 103 N/m2. En lafigura 28 (Gráfico C) se muestran cuatrocurvas típicas para el rango del stiffness delasfalto (Sb) indicado, que corresponde a unsector del gráfico de la figura 29 que abarcastiffness desde 10-2 a 108 N/m2 (Sb). Cabeobservar que las líneas simples ubicadas en laparte de la derecha de la figura (S mix = f(Sb, Vb,Vg)) se subdividen en líneascompuestas a medida que el Sbit disminuye,indicando que el Smix depende ya de otrasvariables además de los parámetrosindicados, estando dichas variablesrelacionadas con las características de losagregados. En el lado izquierdo del gráficode la figura 29 se observa que cuando la mezcla tiende a un comportamiento viscoso,situación que favorece a las deformacionespermanentes, la relación entre sucomposición y sus propiedades es mucho máscompleja.


Capítulo I - 43

FIG

UR

A 2

5: V

ISC

OSI

DA

D E

FEC

TIV

A V

S M

MA

T O

MA

AT

eff (

Grá

fico

V-1

)PA

RA

OB

TEN

ER V

ISC

mef

f 1-1

A P

AR

TIR

DE

MM

AT;

MA

ATe

ff A

PA

RTI

R D

E V

ISC

yeff

1-1

;V

ISC

yeff

1-1

A P

AR

TIR

DE

MA

ATe

ff

1.00

E+03

1.00

E+04

1.00

E+05

1.00

E+06

1.00

E+07

1.00

E+08

1.00

E+09

1.00

E+10

05

1015

2025

3035

CO

NSI

STEN

CIA

DEL

ASF

ALTO

pen

100

CO

NSI

STEN

CIA

DEL

ASF

ALTO

pen

50


Capítulo I - 44


Capítulo I - 45


Capítulo I - 46


Capítulo I - 47


Capítulo I - 48

El stiffness de la mezcla (Sm) en este casodepende de varios factores adicionales, talescomo el tipo y forma del agregado,granulometría, textura, interlocking, nivel decompactación, etc. Se hace notar quemediante el ensayo Marshall de una mezclase obtiene sólo un punto de una de las líneascompuestas, por lo que si bien es una guíaútil para valorar la calidad de la mezcla, norefleja su real comportamiento en servicio.

El nivel y pendiente de las curvas del gráficode la figura 28 (gráfico C) gobiernan laresistencia de la mezcla a la deformaciónpermanente, (Sb < 107 N/m2) aceptándose laextrapolación para determinar la pendiente dela curva como la tangente a la misma (q=y/x).

Para que el procedimiento de cálculo searepresentativo del comportamiento de lamezcla en el pavimento, se requiere medir ladeformación de una probeta de mezclaasfáltica por medio de un ensayo decompresión inconfinada a carga constante(ensayo "creep"), bajo determinadascondiciones de tensión y temperaturas,recomendándose:

Tensión aplicada F = 1 × 105 N/m2

Temperatura T = 40oC

Considerando que la experiencia indica quepara una misma composición de mezcla elensayo "creep" difiere si se emplean probetaspreparadas en laboratorio o tomadasdirectamente del camino se recomienda elsiguiente procedimiento:

C De acuerdo a la información existente sobrecomposición de mezclas y curvas "creep"obtenidas de ensayos realizados sobremuestras de pavimento, se selecciona una

curva "creep" que se considere, en base a laexperiencia representativa de la mezcla enestudio.

C Se dibuja la curva seleccionada en elgráfico de la figura 28 (Gráfico C).

C En base a la curva "creep" seleccionada, seestima la profundidad de ahuellamiento(estimación inicial). Se conocerá así si eldiseño es aceptable, crítico o inaceptabledesde el punto de vista de la deformaciónpermanente. En los dos últimos casos seconsiderará un diseño alternativo(equivalente desde el punto de vistaestructural) mejorando las propiedades de lamezcla, esto puede ser posible utilizando másfiller, menos asfalto, cambiando el tipo dearena, etc. La optimización de la mezclapuede basarse en los ensayos "creep"normalizados efectuados sobre mezclaspreparadas en laboratorio, apoyándose en lasuposición que el grado de mejora obtenidoen laboratorio será el mismo que el obtenidoen obra.

A continuación se hacen algunasconsideraciones sobre el ensayo "creep".

El stiffness del asfalto (Sb) es una función dela temperatura (T), del tiempo de carga (t) yde las propiedades del asfalto (I.P y T800pen).

El módulo o stiffness de la mezcla (Sm) sedefine como:

SiendoF = tensión aplicadag mix = deformación específica ()h/h)


Capítulo I - 49

)h = cambio de altura de la probeta h = altura original de la probeta

La deformación permanente de las mezclasasfálticas dependerá de variables externas(estado de solicitaciones y temperaturas), yde otras inherentes a la mezcla en sí, siendola principal variable intrínseca de la mezclasu composición. En los ensayos delaboratorio se trata de evaluar las propiedadesde la mezcla excluyendo las variablesexternas, siendo el parámetro adecuado paradefinir las características de la deformaciónpermanente el módulo de la mezcla (Sm), elcual puede expresarse como una función delmódulo del bitumen (Sb).

Para el ensayo "creep" si bien las tensiones ytemperaturas pueden elegirse arbitrariamente,el Manual recomienda las ya indicadas (F =1 × 105 N/m2 y T = 40oC). El tiempo decarga recomendable para el caso de quereroptimizar la composición de la mezcla es de1 hora. La finalidad de los ensayos a realizares comparar las diferencias relativascuantitativamente, indicando la experienciaque después de 1h de ensayo se puededeterminar con suficiente aproximación larelación lg S mix/lg Sb.

D e b e n c o m p a r a r s e l a s c u r v a scorrespondientes a cada tipo de mezcla yseleccionar la combinación óptima (nivelelevado con pendiente mínima).

En la figura 30, se muestra un ensayo de"creep" de dos mezclas con distintos tipos deasfalto. En la figura 31 se han trazado curvastípicas de "creep" para diferentes tipos demezclas cuyas características se indican en lafigura.

4- Tránsito

El número total de ejes de vehículos pesados(camiones) por trocha y por día (Wd) debeconvertirse a un número equivalente deruedas normalizadas simples (W) con unapresión de contacto de 6 × 105 N/m2 quecircularán por la huella dejada por las ruedasdurante los B años de vida de diseño. Elefecto del tipo de mezcla se expresa por unfactor ponderado A, que se obtiene medianteel gráfico de la figura 32 (gráfico A), a partirdel valor de la pendiente q (figura 28, GráficoC). Resultando así el número total depasadas de ruedas simples normalizadas:

I = tasa de crecimiento anualn = años de vida de diseño (B)

Siendo el factor 1,4 empleado como un valorpromedio para el número de pasadas deruedas individuales (número total de ruedasque pasan por la huella).

5- Stiffness de la mezcla

Se debe determinar el stiffness efectivo decada subcapa asfáltica. El Manual incluyeuna planilla (H) donde se deben transcribirlos valores de la viscosidad efectiva(VISCyeff) de cada subcapa, calculadas en lasplanillas E (subcapa 1-1) y F (subcapas 1-2 y1-3) y los valores de W calculados paratránsito (figuras 22 y 23).


Capítulo I - 50


Capítulo I - 51


Capítulo I - 52

Se calculan los valores de la componenteviscosa del stiffness del asfalto (Sb visc.) y setranscriben a la misma planilla, siendo:

Con estos valores se entra en el gráfico C(figura 28) obteniéndose los valores de Sm1-ique se registran también en la planilla H(figura 33). Los valores obtenidos (Sm1-i)son empleados directamente en la estimaciónde la deformación permanente. Dado que ladistribución de tensiones dentro de las capasse refiere a su comportamiento elástico esnecesario conocer los valores de E1-i (Smix)en la zona en que se cumple dichocomportamiento. Con tal objetivo seregistran también en la planilla H los valoresde la temperatura efectiva (Tyeff1-i) que sehabrán determinado mediante el gráfico T(figura 26). Estos valores son los empleadospara entrar en el gráfico M-2 (figura 11) yobtener los módulos elásticos E1-i acorde alcódigo de mezcla que corresponda (S1-100;S1-50, etc.).

6- Tensiones promedio

Los valores promedio de las tensiones encada subcapa asfáltica dependen de seisvariables, siendo: E3 (módulo de subrasante);h2 (espesor de capa no ligada); h1-3, (espesorde subcapa asfáltica inferior) E1-3, E1-2 y E1-1(módulos elásticos de las subcapasasfálticas). Estos valores ya han sidodefinidos (Planillas D y H) y se transcriben ala Planilla J (figura 34). En el caso quealguna de las alternativas de diseño incluyauna base cementada se debe también registrarE2.

La tensión promedio en cada una de las

subcapas es el producto de la presión decontacto de la rueda normalizada para diseño(6×105N/m2). y un factor de proporcionalidadZ.

Los valores apropiados de Zi se obtienen delas Tablas de Datos Z (1-96), figura 35(Tabla Z-34), entrando en ellas con las seisvariables registradas en la Planilla J (figura34). El orden de entrada de dichas variablesdebe ser el siguiente: con E3, h2 y h1-3 seselecciona la tabla correcta. En la Tablaadoptada se ubica la co lumnacorrespondiente al E1-3, para esa columna sebusca el bloque correcto con E1-2 y finalmentecon E1-1 se llega a la linea apropiada (Z1; Z2;Z3).

Cuando algunos de los valores de los seisparámetros de entrada no sean exactamenteiguales a los tabulados, se adoptará el valormás próximo. Los valores de Zi obtenidos setranscriben a la planilla J (figura 34). Si elespesor total de la capa asfáltica esmarcadamente menor que 80mm (50 o 60mm), para estimar Z1 en la Tabla de Datos Z,se debe tomar para E1-2 el valor más próximocorrespondiente al módulo de la capa base noligada subyacente a la capa asfáltica. Estemódulo puede estimarse de los gráficos HNy HT (figura 15 y16 respectivamente), paraun módulo apropiado de la subrasante y losespesores h1 y h2 que correspondan. Si elespesor total de la capa asfáltica es cercano a80mm, los factores de tensión más adecuados(Z1, Z2), serán los que se obtienen en la Tablade Datos Z para h1-3 = 0.

En el caso de bases cementadas más adelantese indicará como proceder.


Capítulo I - 53

PLANILLA HDeterminación de Smix y E1-i para cada sub-capa asfáltica

( Emplee la planilla D para controlar los tipos de mezcla de cada diseño alternativo)

Planilla o Parámetros sub - Diseño alternativoGráfico capa 1 2 3 4 5 6

1-1 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07(1) Planilla G W 1-2 5.00E+08 5.00E+08 5.00E+08 5.00E+08 7.00E+07 7.00E+07

1-3 5.00E+08 5.00E+08 5.00E+08 5.00E+08 7.00E+07 7.00E+07

1-1 2.00E+05 2.00E+05 7.00E+04 7.00E+04 2.00E+05 2.00E+05(2) Planillas E y

FVISC yeff, Ns/m2 1-2 5.00E+05 5.00E+05 1.00E+05 1.00E+05 5.00E+05 5.00E+05

1-3 1.00E+06 8.00E+05 3.00E+05 2.00E+05 1.00E+06 9.00E+05

1-1 0.6 0.6 0.21 0.21 0.6 0.6(3) S bit, VISC, N/m2 1-2 0.15 0.15 0.03 0.03 1.1 1.1

1-3 0.3 0.24 0.09 0.06 2.1 1.9

(4) Planillas Curva de creep 1-1 C3 C3 C3 C3 C3 C3Smix, N/m2 2.10E+06 2.10E+06 1.70E+06 1.70E+06 2.10E+06 2.10E+06

D y GCurva de creep 1-2 C2 C2 C2 C2 C1 C1

y Smix, N/m2 3.70E+06 3.70E+06 3.00E+06 3.00E+06 1.80E+07 1.80E+07

Gráfico C Curva de creep 1-3 C2 C2 C2 C2 C1 C1Smix, N/m2 4.00E+06 3.90E+06 3.50E+06 3.30E+06 2.10E+07 2.00E+07

1-1 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5(5) Planillas E y

FT yeff, oC 1-2 32.5 32.5 32.5 32.5 32.5 32.5

1-3 29.5 30.5 29 30 29 30

(6) Planilla Código de mezcla 1-1 S1 - 50 S1 - 50 S1 -100 S1 - 100 S1 - 50 S1 - 50E 1-1, N/m2 1.00E+09 1.00E+09 4.50E+08 4.50E+08 1.00E+09 1.00E+09

DCódigo de mezcla 1-2 S1 - 50 S1 - 50 S1 -100 S1 - 100 S1 - 50 S1 - 50

y E 1-2, N/m2 1.50E+09 1.50E+09 7.00E+08 7.00E+08 1.50E+09 1.50E+09

Gráfico M-2 Código de mezcla 1-3 S1 - 50 S1 - 50 S1 -100 S1 - 100 S1 - 50 S1 - 50E 1-3, N/m2 2.00E+09 1.80E+09 1.10E+09 9.00E+08 2.00E+09 1.80E+09

paso no (3) S bit, VISC = (3 * VISC yeff) / (0.02 * W) , N/m2 (4) controle las planillas D y G para encontrar la curva de CREEP adecuada en el gráfico C(6) código de mezcla: el stiffness y tipo de asfalto indicado en la planilla D son suficientes (S1 - 50)

Figura 33


Capítulo I - 54

PLANILLA JDatos de entrada para Tabla de Datos Z y determinación de Dh1

Diseños alternativos 1 2 3 4 5 6E 1-1 , N/m2 1.00E+09 1.00E+09 4.50E+08 4.50E+08 1.00E+09 1.00E+09

(1) Planilla H E 1-2 , N/m2 1.50E+09 1.50E+09 7.00E+08 7.00E+08 1.50E+09 1.50E+09E 1-3 , N/m2 2.00E+09 1.80E+09 1.10E+09 9.00E+08 2.00E+09 1.80E+09

(2) Planilla D h 1-3 , mm 180 70 250 90 190 120h2 , mm 0 400 0 400 0 400

Planilla P E2 , N/m2Planilla C E3 , N/m2 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07 5.00E+07

(3) Z1 0.5 0.2 0.5 0.5 0.5 0.5Tabla de datos Z Z2 0.5 0.4 0.6 0.6 0.5 0.6

Z3 0.4 0.8 0.4 0.5 0.4 0.5

(4) S m-1, N/m2 2.10E+06 2.10E+06 1.70E+06 1.70E+06 2.10E+06 2.10E+06Planilla H S m-2, N/m2 3.70E+06 3.70E+06 3.00E+06 3.00E+06 1.80E+07 1.80E+07

S m-3, N/m2 4.00E+06 3.90E+06 3.50E+06 3.30E+06 2.10E+07 2.00E+07

(5) Cm-1 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4Tabla de datos D Cm-2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.8 1.8

Cm-3 1.2 1.2 1.2 1.2 1.8 1.8

(6) h 1-1, mm 40 40 40 40 40 40Planilla D h 1-2, mm 40 40 40 40 40 40

h 1-3, mm 180 70 250 90 190 120

(7) Dh 1-1, mm 8 3.2 9.9 9.9 8 8Dh 1-2, mm 3.9 3.1 5.8 5.8 1.2 1.4Dh 1-3, mm 13 10.3 20.6 9.8 3.9 3.2

(8) Dh 1, mm 24.9 16.6 36.3 25.5 13.1 12.6(9) Dh 2 estimado, mm 0 10 0 10 0 6

(10) Ahuellamiento estimado Dh,mm

25 27 36 36 13 19

paso no (2) Solamente para base cementada se aplica E2paso no (3) Son posibles valores negativos de Zpaso no (4) Sm-1 = Smix para la sub-capa 1-1, N/m2, etc...paso no (7) Dh1-1 = Cm-1 * h1-1 * (Z1 * 6.00E05) / Sm-1 , mmpaso no (8) Dh1 = SDh1-i, mmpaso no (10) Dh = Dh1 + Dh2, mm

Figura 34


Capítulo I - 55

Figu

ra 3

5: F

acto

res d

e te

nsió

n (T

abla

de

dato

s "z"

)Z

-34

E 1-

2E

1-1

E 1-

3=

1.00

E+08

E 1-

3=

2.00

E+08

E 1-

3=

5.00

E+08

E 1-

3=

1.00

E+09

E 1-

3=

2.00

E+09

E 1-

3=

5.00

E+09

E 1-

3=

1.00

E+10

Z 1Z 2

Z 3Z 1

Z 2Z 3

Z 1Z 2

Z 3Z 1

Z 2Z 3

Z 1Z 2

Z 3Z 1

Z 2Z 3

Z 1Z 2

Z 3

1.00

E+08

1.00

E+08

0.6

0.7

0.5

0.6

0.7

0.5

0.6

0.6

0.5

0.7

0.6

0.5

0.7

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

2.00

E+08

0.5

0.7

0.5

0.6

0.7

0.5

0.6

0.7

0.5

0.6

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

5.00

E+08

0.5

0.7

0.4

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

1.00

E+09

0.4

0.6

0.4

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.7

0.6

0.5

0.7

0.7

0.5

2.00

E+09

0.4

0.5

0.4

0.4

0.5

0.4

0.5

0.5

0.4

0.5

0.5

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

5.00

E+09

0.4

0.4

0.3

0.4

0.4

0.3

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.5

0.4

0.5

0.5

0.4

0.5

0.5

0.4

1.00

E+10

0.4

0.3

0.2

0.4

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.4

0.4

0.3

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

0.4

2.00

E+08

1.00

E+08

0.5

0.7

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.7

0.6

0.5

0.7

0.7

0.5

2.00

E+08

0.5

0.7

0.5

0.5

0.7

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.6

0.6

0.6

0.5

0.7

0.6

0.5

0.7

0.7

0.5

5.00

E+08

0.4

0.7

0.4

0.4

0.7

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

1.00

E+09

0.3

0.7

0.4

0.4

0.6

0.4

0.4

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.7

0.5

0.7

0.7

0.5

2.00

E+09

0.3

0.6

0.3

0.3

0.6

0.4

0.4

0.6

0.5

0.4

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

5.00

E+09

0.3

0.5

0.3

0.3

0.5

0.3

0.3

0.5

0.4

0.3

0.5

0.4

0.3

0.5

0.5

0.4

0.5

0.5

0.5

0.6

0.5

1.00

E+10

0.3

0.4

0.2

0.3

0.4

0.3

0.3

0.4

0.3

0.3

0.4

0.4

0.3

0.4

0.4

0.3

0.4

0.4

0.4

0.5

0.4

5.00

E+08

1.00

E+08

0.5

0.7

0.4

0.5

0.6

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

2.00

E+08

0.4

0.8

0.4

0.5

0.7

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

5.00

E+08

0.2

0.8

0.4

0.3

0.7

0.4

0.4

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

1.00

E+09

0.2

0.8

0.3

0.2

0.7

0.4

0.3

0.6

0.5

0.4

0.6

0.5

0.4

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

0.5

2.00

E+09

0.1

0.8

0.3

0.2

0.7

0.4

0.3

0.6

0.5

0.3

0.6

0.5

0.3

0.6

0.5

0.4

0.6

0.6

0.5

0.6

0.6

5.00

E+09

0.1

0.7

0.3

0.1

0.6

0.3

0.2

0.6

0.4

0.2

0.6

0.5

0.2

0.6

0.5

0.3

0.6

0.6

0.4

0.6

0.6

1.00

E+10

0.1

0.6

0.2

0.1

0.5

0.3

0.1

0.5

0.4

0.1

0.5

0.4

0.2

0.5

0.5

0.2

0.5

0.5

0.3

0.5

0.5

1.00

E+09

1.00

E+08

0.5

0.7

0.4

0.5

0.6

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.4

0.5

0.6

0.4

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

2.00

E+08

0.4

0.8

0.4

0.4

0.7

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.4

0.5

0.6

0.4

0.5

0.6

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

5.00

E+08

0.2

0.9

0.3

0.3

0.7

0.4

0.4

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.6

0.5

0.5

1.00

E+09

0.0

1.0

0.3

0.1

0.8

0.4

0.3

0.6

0.4

0.3

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.6

0.6

2.00

E+09

-0.1

1.0

0.3

0.0

0.9

0.3

0.1

0.7

0.4

0.2

0.6

0.5

0.3

0.5

0.5

0.4

0.5

0.6

0.5

0.6

0.6

5.00

E+09

-0.1

0.9

0.2

0.0

0.8

0.3

0.0

0.7

0.4

0.1

0.6

0.5

0.1

0.6

0.5

0.2

0.6

0.6

0.3

0.6

0.6

1.00

E+10

-0.1

0.8

0.2

0.0

0.7

0.2

0.0

0.6

0.3

0.0

0.6

0.4

0.1

0.5

0.5

0.1

0.5

0.6

0.2

0.6

0.6

2.00

E+09

1.00

E+08

0.5

0.7

0.4

0.5

0.6

0.4

0.6

0.4

0.5

0.6

0.3

0.5

0.6

0.3

0.6

0.6

0.3

0.6

0.6

0.4

0.5

2.00

E+08

0.4

0.8

0.3

0.4

0.6

0.4

0.5

0.5

0.5

0.5

0.4

0.5

0.6

0.3

0.6

0.6

0.3

0.6

0.6

0.4

0.5

5.00

E+08

0.2

0.9

0.3

0.3

0.8

0.4

0.4

0.5

0.5

0.4

0.4

0.5

0.5

0.4

0.6

0.5

0.4

0.6

0.6

0.4

0.6

1.00

E+09

0.0

1.0

0.3

0.1

0.9

0.3

0.2

0.7

0.4

0.3

0.5

0.5

0.4

0.4

0.5

0.4

0.4

0.6

0.5

0.4

0.6

2.00

E+09

-0.2

1.1

0.2

-0.1

1.0

0.3

0.1

0.8

0.4

0.2

0.6

0.5

0.2

0.5

0.5

0.3

0.5

0.6

0.4

0.5

0.6

5.00

E+09

-0.3

1.2

0.2

-0.2

1.0

0.2

-0.1

0.8

0.3

0.0

0.7

0.4

0.1

0.6

0.5

0.1

0.5

0.6

0.2

0.5

0.6

1.00

E+10

-0.3

1.1

0.2

-0.3

1.0

0.2

-0.2

0.8

0.3

-0.1

0.7

0.4

-0.1

0.6

0.5

0.0

0.5

0.6

0.1

0.5

0.6

5.00

E+09

1.00

E+08

0.5

0.6

0.3

0.6

0.5

0.4

0.6

0.4

0.5

0.6

0.2

0.5

0.6

0.1

0.6

0.6

0.1

0.6

0.6

0.1

0.6

2.00

E+08

0.4

0.7

0.3

0.5

0.6

0.3

0.5

0.4

0.4

0.6

0.3

0.5

0.6

0.2

0.6

0.6

0.1

0.6

0.6

0.2

0.6

5.00

E+08

0.2

0.9

0.2

0.3

0.7

0.3

0.4

0.5

0.4

0.4

0.3

0.5

0.5

0.2

0.6

0.5

0.1

0.6

0.6

0.2

0.6

1.00

E+09

0.0

1.0

0.2

0.1

0.9

0.3

0.2

0.6

0.4

0.3

0.5

0.5

0.4

0.3

0.5

0.5

0.2

0.6

0.5

0.2

0.6

2.00

E+09

-0.3

1.2

0.2

-0.2

1.1

0.2

0.0

0.8

0.3

0.1

0.6

0.4

0.2

0.4

0.5

0.3

0.3

0.6

0.4

0.3

0.6

5.00

E+09

-0.6

1.4

0.1

-0.4

1.3

0.2

-0.3

1.0

0.3

-0.2

0.8

0.4

0.0

0.6

0.5

0.1

0.4

0.6

0.2

0.4

0.6

1.00

E+10

-0.7

1.5

0.1

-0.6

1.3

0.2

-0.4

1.1

0.3

-0.3

0.9

0.4

-0.2

0.7

0.5

-0.1

0.5

0.6

0.0

0.5

0.6

1.00

E+10

1.00

E+08

0.5

0.6

0.2

0.6

0.5

0.3

0.6

0.3

0.4

0.6

0.2

0.5

0.6

0.0

0.6

0.6

-0.1

0.7

0.6

-0.1

0.7

2.00

E+08

0.5

0.7

0.2

0.5

0.6

0.3

0.5

0.4

0.4

0.5

0.2

0.5

0.6

0.1

0.6

0.6

-0.1

0.7

0.6

-0.1

0.7

5.00

E+08

0.3

0.6

0.2

0.3

0.7

0.3

0.4

0.5

0.4

0.5

0.3

0.5

0.5

0.1

0.6

0.6

0.0

0.6

0.6

0.0

0.7

1.00

E+09

0.1

1.0

0.2

0.1

0.8

0.2

0.2

0.6

0.3

0.3

0.4

0.4

0.4

0.2

0.5

0.5

0.1

0.6

0.5

0.0

0.7

2.00

E+09

-0.2

1.2

0.2

-0.1

1.1

0.2

0.0

0.8

0.3

0.1

0.6

0.4

0.2

0.4

0.5

0.4

0.2

0.6

0.4

0.1

0.7

5.00

E+09

-0.6

1.5

0.1

-0.5

1.4

0.2

-0.4

1.1

0.3

-0.2

0.9

0.4

-0.1

0.6

0.5

0.1

0.4

0.6

0.2

0.3

0.7

1.00

E+10

-0.8

1.7

0.1

-0.7

1.5

0.1

-0.6

1.3

0.2

-0.5

1.1

0.3

-0.3

0.8

0.4

-0.1

0.5

0.6

0.0

0.4

0.6

H 1-

3 = 1

00 m

mH

2 =

300

mm

E 3 =

5 E

7 N

/m2


Capítulo I - 56

7- Deformación permanente en la capaasfáltica

La estimación de la reducción de cadasubcapa asfáltica en las distintas alternativasde diseño, se obtiene multiplicando el espesorh1-i, por la tensión promedio (producto defactor Zi y la presión ejercida por la ruedastandard) y por un factor de corrección porefectos dinámicos (Cmi) y dividiendo por elstiffness de la mezcla (Smi), siendo:

Siendo 6 × 105 N/m2 la presión de contactoentre rueda y superficie de pavimento. En laTabla de Datos D (figura 36) se dan losvalores apropiados para Cmi según que tipo demezcla se trate y según sea densa o abierta.

La deformación permanente en la capaasfáltica ()h1) será igual a la suma de lasdeformaciones de las subcapas

()h1=3)h1-i)

8- Estimación de la deformación permanentetotal.

A fin de estimar la deformación permanentetotal (profundidad de ahuellamiento) se sumala reducción en el espesor de la capa asfáltica()h1) y la deformación permanente estimadaen las capas de base y subbase no ligadas()h2), siendo) h =)h1 + )h2.

La deformación en las capas no ligadas puedealcanzar valores altos particularmente cuandola compactación inicial no es la correcta(incompleta) produciendo las cargas del

tránsito una sobrecompactación durante sucomportamiento en servicio. Estadeformación de las capas no ligadas, puedeser en cierto grado compensadaincrementando el espesor de la capa asfáltica,siempre que la mezcla empleada tenga unabuena resistencia a la deformaciónpermanente y esté bien compactada. Si biencuando se aumenta el espesor de una mezclaasfáltica dada (o combinación de mezclas),normalmente también se incrementan lasdeformaciones de dicha capa, la deformaciónpermanente de las capas no ligadasdisminuye en mayor nivel por el mayorespesor de la capa asfáltica, por lo que ladeformación total se reduce. En la figura 37se muestran las deformaciones permanentes(profundidad de ahuellamiento) obtenidas enensayos de laboratorio (test track), paradistintos espesores de capa asfáltica y unacapa de base de arena.

Los valores de las deformacionespermanentes totales obtenidos para lasdistintas alternativas de diseño permitiránjuzgar cuales de ellas son aceptables y cualesno. Cuando los valores resulten demasiadoelevados deberá seleccionarse otra alternativapara la mezcla o para el diseño y repetir elprocedimiento indicado. Debe destacarse elefecto significativo que tiene el nivel delstiffness de la mezcla (GRAFICO C, figura28, rango de valores inferiores). Estos valorespueden mejorarse empleando otros materiales(tipo de arena por ejemplo), sin que laspropiedades de la mezcla se vean muyafectadas para el rango de stiffness máselevado.


Capítulo I - 57

TABLA DE DATOS DValores típicos de Cm-i

Factor de corrección por efectos dinámicos para varios tipos de mezcla

Tipo de mezcla Cm-iAbierto Arena - asfalto (Sand - Sheet)

Arena - asfalto, con bajo tenor de asfalto 1.6 - 2.0Concreto - asfáltico abierto, con bajo tenor de asfalto

Macadam bituminoso, con bajo tenor de asfalto 1.5 - 1.8Concreto asfáltico

Grava - arena - asfalto 1.2 - 1.6Macadam bituminoso denso

Mastic asfálticoGuss asphalt 1.0 - 1.3

Denso Hot rolled asphalt

Fig. 36


Capítulo I - 58


Capítulo I - 59


Capítulo I - 60

En la figura 38, se indica el diagrama delprocedimiento a seguir para estimar lasdeformaciones permanentes de distintasalternativas de diseño estructuralmenteaceptables.

C CAPAS DE BASE CEMENTADA

A continuación se harán algunasconsideraciones para aquellos diseños en quela capa base esté conformada por materialcementado. Generalmente en estos casos elfactor determinante en el cálculo deespesores no es la deformación específica dela capa asfáltica, sino la tensión de tracción ola deformación específica admisible en lacara inferior de la base cementada. Sinembargo en muchos casos el espesor mínimoaceptable de la capa asfáltica estádeterminado no por las tensiones odeformaciones de flexión, sino por suresistencia a la propagación de fisuras que seproducen en las bases cementadas (fisurasreflejas). Tanto el módulo, como ladeformación específica admisible de estascapas dependen en su mayor parte del tipo dematerial que las conforma, del contenido decemento, cal, escoria granulada, del métodode aplicación, etc. El módulo elástico deestos materiales cementados puededeterminarse en laboratorio empleandoensayos dinámicos de flexión sobre probetasobtenidas del pavimento. Sin embargoexisten algunas dudas en cuanto si el móduloobtenido en laboratorio es representativo delmódulo del material "in situ", debido a que laformación de fisuras por contracciónproduciría un notable decrecimiento delmódulo. Se recomienda obtenerlo por mediode mediciones de propagación de ondas "insitu".

En la serie de gráficos CB (1-18) que seincluyen en el Manual, se dan la máximadeformación específica y la máxima tensiónde tracción en la capa de base cementada,bajo la carga de ejes normalizados de 80k N,como una función del espesor de la capaasfáltica para las características de stiffnessde la mezcla S1 y S2 (con asfaltos depenetración 50 y 100) y valoresseleccionados del módulo y espesor de lacapa de base cementada, módulo desubrasante y w-MAAT.

En la figura 39 se muestra esquemáticamenteun gráfico de dicha serie (CB-5). Losmismos están preparados para módulos de labase de 109 y 2 × 1010 N/m2, valores que seconsideran representativos de los extremos delos rangos que pueden darse en la prácticapara las bases cementadas; para la subrasantese adoptan sólo dos módulos: 2,5 × 107 y 108

N/m2. Tanto las tensiones de tracción, comolas deformaciones específicas para valoresintermedios de los módulos de la base y de lasubrasante pueden obtenerse con suficienteaproximación por interpolación logarítmicaentre la tensión y el módulo de la base. Porrazones de practicidad se incluyen dosgráficos adicionales (CB 5 y 6) para módulode la base de 5 × 109 N/m2.

Conociendo la tensión de tracción odeformación específica admisible de unmaterial cementado para un número dado derepeticiones de carga, puede obtenerse elespesor requerido de la capa asfálticamediante el gráfico correspondiente al códigode mezcla, espesor y módulo de la base,módulo de subrasante y w-MAAT.


Capítulo I - 61


Capítulo I - 62

En la selección de los niveles admisibles delas tensiones y deformaciones específicas,debe tenerse en cuenta la posibilidad detensiones inducidas por temperatura; así porejemplo si para una arena-cemento con N8,2 =107 se estima una tensión de tracciónadmisible de 5,5 × 105 N/m2 , considerandolas tensiones inducidas por la temperatura deaproximadamente 105N/m2 se adoptará unatensión admisible de 4,5 × 105 N/m2 para ladeterminación de los espesores.

El procedimiento para evaluar las alternativasde diseño en base a la deformaciónpermanente es el mismo que el ya indicadopara base no ligadas adoptándose para lasbases cementadas )h2 = 0.


Parámetros de diseño:

1) Módulo de la subrasante

2) Materiales disponibles

3) Análisis de tránsito

4) Condiciones climáticas

5) Capas bituminosas

1) Módulo de subrasante

Ante la imposibilidad de determinar elmódulo de la subrasante "in situ" mediantemediciones de deflexiones dinámicas o depropagación de ondas, con cargasrepresentativas de las que el pavimentosoportará bajo tránsito en servicio y con uncontenido de humedad cercano al deequilibrio se adopta la siguiente relación

empírica recomendada por el método:

E3 = 107 CBR [N/m2]

Siendo el CBR efectuado sobre muestraspreparadas a la densidad y humedadadecuadas a las condiciones de servicio.

Asumiendo para todo el tramo en estudio unCBR representativo (embebido) del 5%,resultaría E3 = 5 × 107 N/m2.

El mismo valor se obtiene del Gráfico E(figura 9).

2) Materiales disponibles

Los materiales disponibles en la región delproyecto son grava y arena.

Con la grava triturada (los rodados de mayortamaño), compactada al AASHTO T180, sesupone haber obtenido un CBR $ 60%. Valorque de acuerdo al gráfico E (figura 9)representa un E2 = 6 × 108 N/m2 (base) .

Mediante un estabilizado de grava natural yarena, compactado al AASHTO T180, sesupuso haber obtenido un CBR $ 20%, querepresenta un E2 = 2 × 108 N/m2 (subbase).

3) Análisis de Tránsito

Asumiendo los siguientes datos:TMDA = 2000 vehículos/trocha/día (año dehabilitación) 15% de camiones.Promedio de ejes por vehículo pesado = 2,4Ejes/trocha/día = 2000 × 0,15 × 2,4 = 720Vida útil prevista para diseño n = 10 añosTasa de crecimiento = 6% anual


Capítulo I - 63

CARGA POR EJE No EJES/TROCHA/DÍA FACTOR DE N8,2t(P)ton CONVERSIÓN (por trocha y por día)

(P/8,2 ton)4,5

2,0 20 0,002 0,0353,0 200 0,011 2,1675,0 150 0,108 16,1927,0 180 0,491 88,3189,0 60 1,520 91,21810,0 40 2,443 97,70112,0 40 5,548 221,92914,0 20 11,102 222,04616,0 10 20,248 202,478

3 942,084

4) Condiciones climáticasSuponiendo los promedios mensuales de temperatura ambiente (MMAT), que se indican:

MES MMAT (oC) F A C T O R D EPONDERACIÓN

ENERO 14 0,46FEBRERO 14 0,46MARZO 12 0,36ABRIL 10 0,27MAYO 8 0,21JUNIO 6 0,16JULIO 6 0,16AGOSTO 8 0,21SEPTIEMBRE 10 0,27OCTUBRE 12 0,36NOVIEMBRE 12 0,36DICIEMBRE 13 0,40

3 3,68

Los factores de ponderación para cadaMMAT (oC) se obtuvieron del Gráfico W(figura 8).

De dicho gráfico para el valor obtenido(0,3067) corresponde MAAT = 11oC (seadopta 12oC para diseño estructural, valorcoincidente con uno de los registrostermométricos seleccionado en el Método).


Capítulo I - 64

5) Capas bituminosasSe asume que se construirán las capasbituminosas con una mezcla densa, con untérmino medio de contenido en volumen dea g r e g a d o s , a s f a l t o y v a c í o s .Consecuentemente les corresponderá uncódigo de mezcla S1 - F1. Las característicasdel bitumen serán:

Penetración (a 25oC) I.P. T800pen80 1,0 42oC100 -1,0 50oC

El código de mezcla a aplicar será: S1-F1-100

C Diseño estructuralDe acuerdo al gráfico de diseño HN 45(figura 15) para:

S1-F1-100 E3 = 5 × 107 n/m2

W MAAT = 12oC N8,2ton = variable

Se podría obtener una serie de diseñoalternativos, que serían equivalentes desde elpunto de vista de los criterios dedeformaciones específicas.

Para el ejemplo del caso, se seleccionará unaalternativa de diseño que a posteriori seráanalizada a fin de estimar la deformacióntotal permanente que podría sufrir durante lavida de diseño, la mayor parte en forma deahuellamiento.

Siendo la alternativa seleccionada:130 mm Concreto asfáltico (S1-F1-

100)120 mm Base granular (VS $ 60%) E2

$ 4 ×108 N/m2

150 mm Subbase (VS $ 20%) E2 $ 2× 108 N/m2

C Deformación permanentea) Subdivisión de la capa asfáltica

Espesores Código de mezcla Penetr. I.P T800pen

h1-1 = 40mm S1-F1-100 80 +1,0 42oC

h1-2 = 40mm S1-F1-100 100 -1,0 50oC

h1-3 = 50mm S1-F1-100 100 -1,0 50oC

b) Cálculo de la viscosidad efectiva delasfalto en cada una de las sub-capas asfálticas

Capa 1-1MAAT = 11oCDel gráfico T (figura 26) para MAAT == 11oC y h1-1 = 40mm corresponde unatemperatura efectiva Tyeff = 15oC.

Del gráfico V-2 (figura 27) para T800pen =42oC e I.P. = 1.0 corresponde (Tyeff -T800pen = 15oC-42oC = -27oC);Viscyeff = 6 × 105 N/m2.

Capa 1-2MAAT = 11oC


Capítulo I - 65

Del gráfico T (figura 26) para MAAT = 11oCy h1-2 = 40 mm corresponde una temperaturaefectiva Tyeff = 14o C

Del gráfico V-2 (figura 27) para T800pen =50oC e IP = -1.0corresponde (Tyeff - T800pen = 14oC - 50oC == -36oC ); Viscyeff = 8 × 106 N/m2

Capa 1-3MAAT = 11oC

Del gráfico T (figura 26) para MAAT = 11oCy h1-3 = 50mmcorresponde una temperatura efectivaTyeff=13oC

Del gráfico V-2 (figura 27) para T800pen =50oC e IP = -1.0corresponde (Tyeff - T800pen = 13oC - 50oC == -37oC ); Viscyeff = 1,0 × 107 N/m2

Tyeff Viscyeff

h1-1 15oC 6 × 105 N/m2

h1-2 14oC 8 × 106 N/m2

h1-3 13oC 1 × 107 N/m2

c) Determinación de las características dedeformación de la mezcla.Asumiendo una curva representativa delgráfico C (figura 28) para la mezcla asfáltica,resultaría curva C3, q = 0,20.

d) Conversión de los datos de tránsito:

Wd = número de ejes por trocha y por día

n = 10 años; i = 6.00%

A = f (q); gráfico A (figura 32), para q=0.20,A = 3.0

e) Determinación del stiffness de la mezclaSe calcula los valores de la componenteviscosa del stiffness del asfalto (Sbit visc)

S bit visc

Con los valores obtenidos, mediante elgráfico C (figura 28) se determina para q =0.20 el stiffness de la mezcla para cadasubcapa.

Smixh1-1 3 × 106 N/m2

h1-2 7 × 106 N/m2

h1-3 8 × 106 N/m2


Capítulo I - 66

Como la distribución de tensiones dentro delas capas se refieren al comportamientoelástico, en base a las temperaturas efectivas(Tyeff) y el gráfico M-2 (figura 11) se obtienenlos valores Emix.

Tyeff Emixh1-1 15oC 4.0 × 109 N/m2

h1-2 14oC 4.5 × 109 N/m2

h1-3 13oC 5.0 × 109 N/m2

f) Determinación de los factores dedistribución de tensión para obtener latensión promedio. A fin de seleccionar latabla correcta, se utiliza los parámetros E3, h2y h1-3.

Para el caso del ejemplo correspondería:

E3 = 5 × 107 N/m2; h2 = 270mm; h1-3 = 50mm.

Dado que no se dispone de las tablas Z en sutotalidad (1 a 96), se utilizará la tabla Z-34, alos fines de completar el ejemplo ilustrativo.

Siendo los parámetros para Z-34:E3 = 5 × 107 N/m2; h2 = 300mm; h1-3 = 100mm.

Con E1-3 = 5 × 109 N/m2, se seleccionó lacolumna a utilizar; con E1-2 = 4,5 × 109 N/m2

se buscó el bloque correcto (se adoptó elcorrespondiente a E1-2 = 5,0 × 109 N/m2) ycon E1-1 = 4,0 × 109 N/m2 se llegó a losvalores apropiados (se adoptaron loscorrespondientes a E1-1 = 5,0 × 109 N/m2),siendo: Z1= 0,1; Z2= 0,4 y Z3= 0,6.

g) Determinación de la deformaciónpermanente estimada en la capa asfáltica.

Cm-i Zi Sm-i

h1-1 =40mm

1.4 0.1 3 × 106

N/m2

h1-2 =40mm

1.4 0.4 7 × 106

N/m2

h1-3 =50mm

1.4 0.6 8 × 106

N/m2

) h1-1 = 1,12mm; ) h1-2 = 1,92mm; ) h1-3= 3,15mm; )h1 = 3 ) h1-i = 6,19mm

h) Estimación de la deformación permanentetotal.

La deformación permanente en capas noligadas (base y subbase) puede ser elevada,particularmente cuando la compactacióninicial es incompleta. Asumiendo que en laetapa constructiva se ha cumplido con lasexigencias especificadas (AASHTO T180;100% Densidad máxima) y que dichascaracterísticas volumétricas se han mantenidodurante su comportamiento en servicio ladeformación de las capas no ligadas seestiman en función de su espesor y el espesorde las capas asfálticas que las cubren.Asumiendo para 130mm de espesor de capasbituminosas y 270mm de espesor de capasgranulares (120mm de VS $ 60% y 150mmde VS $ 20%), una deformación de 5mm,resultaría:

) h = )h1 + ) h2 = 6,19mm + 5,00mm =11,19mm


Capítulo I - 67

Valor aceptable de ahuellamiento para unperíodo de vida de 10 años.

De haberse analizado varios diseñosalternativos que satisfacieran los criterios dedeformaciones críticas, es decir no seproduciría su rotura y no resultaría unaexcesiva deformación de la subrasante(diseño estructural), mediante la estimaciónde la deformación permanente total quepodría producirse durante la vida de diseño(ahuellamiento), se seleccionarían cualesalternativas son aceptables y cuales no. Sien todos los casos resultara demasiadoelevada se buscaría otro diseño de mezcla(por ejemplo otro tipo de arena), a fin demejorar el stiffness de la mezcla (Gráfico C,figura 28).

Asumiendo que los parámetros de diseño sonlos ya expuestos, y que se respeta el mismodiseño estructural, pero difieren lascaracterís t icas del asfal to y elcomportamiento de la mezcla en el ensayocreep (Gráfico C, figura 28), siendo:

Capa I.P T800pen q(C2)1-1 -1,0 46oC 0,101-2 -1,0 46oC 0,101-3 -1,0 46oC 0,10

Analizando las distintas etapas para estimarla deformación permanente, resultaría:

a) Subdivisión de la capa asfáltica:Espesor Código de mezcla Penetración I.P. T800pen

h1-1 = 40mm S1-F1-100 100 -1,0 46oC

h1-2 = 40mm S1-F1-100 100 -1,0 46oC

h1-3 = 50mm S1-F1-100 100 -1,0 46oC

b) Viscosidad efectiva en cada sub-capa asfáltica MAAT = 11oCCAPA Tyeff Tyeff -T800pen Viscyeff

1-1 15oC -31oC 2 × 106 N/m2

1-2 14oC -32oC 3 × 106 N/m2

1-3 13oC -33oC 4 × 106 N/m2

c) Características de deformación de lamezclaAsumiendo un comportamiento similar amezcla correspondiente a curva C2, seobtiene q = 0,10.

d) Conversión de los datos de tránsito:

CAPA A(f = (q)) w1-1 20 9,7 × 107

1-2 20 9,7 × 107

1-3 20 9,7 × 107


Capítulo I - 68

e) Stiffness de la mezclaCAPA Viscyeff Sbit visc Smix (f (q))1-1 2 × 106 N/m2 0,309 N/m2 4,0 × 106 N/m2

1-2 3 ×106 N/m2 0,464 N/m2 5,0 × 106 N/m2

1-3 4 × 106 N/m2 0,619 N/m2 5,5 × 106 N/m2

Para temperaturas en que corresponde un comportamiento elástico.CAPA Tyeff Emix1-1 15oC 4 × 109 N/m2

1-2 14oC 4,5 × 109 N/m2

1-3 13oC 5,0 × 109 N/m2

f) Factores de distribución de tensiones.

Z1 = 0,1; Z2 = 0,4; Z3 = 0,6

g) Deformación permanente estimada en la capa asfáltica.CAPA ESPESOR Zi Smix ) hi1-1 40mm 0,1 4,0 × 106 N/m2 0,84mm

1-2 40mm 0,4 5,0 × 106 N/m2 2,69mm

1-3 50mm 0,6 5,5 × 106 N/m2 4,58mm

) h1 = 8,11 mm

h) Para una deformación de las capas no tratadas de )h2 = 5,0mm, se obtiene ) h = 13,11 mm,valor aceptable para una deformación permanente.

MÉTODO DEL ASPHALT INSTITUTE

C CONSIDERACIONES GENERALES

Como en el método de Diseño Shell, la

estructura del pavimento se considera comoun sistema elástico multicapa, en el cual losmateriales están caracterizados por sumódulo elástico y por la relación de Poisson.


Capítulo I - 69

El tránsito se expresa en términos derepeticiones de un eje simple (ruedas duales)equivalente a 80 kN (18.000 lb).

El procedimiento de diseño puede aplicarse apavimentos conformados por distintascombinaciones de: concreto asfáltico encarpeta y base; mezclas en frío (con untratamiento superficial) y para base, yagregados no tratados para base y subbase.Para pavimentos tipo full-depth se consideraun sistema de tres capas y en el caso de capasno tratadas el sistema se considera de cuatrocapas.

En la figura 40 se esquematiza la estructurasimplificada de un pavimento tipo full-depthy de un pavimento con base granular.

Las tensiones críticas consideradas para eldiseño son: la tensión horizontal por tracción(gt) en la superficie inferior de las capasasfálticas (se trate de concreto o mezclas enfrío con emulsión) y la tensión porcompresión (gc) en la subrasante. Cuando latensión por tracción es excesiva se produciráfiguración, si la tensión por compresiónsobrepasa a la admisible, se producirádeformación permanente a nivel de lasubrasante, que ocasionará gradualmente unadeformación permanente en la superficie.Las excesivas deformaciones que se podríanproducir en las capas ligadas se controlanmediante las exigencias que se especificanpara los materiales.

El criterio de diseño basado en gt y gc fuecalculado mediante el programa decomputación DAMA (Chevron para N capas)y considera una amplia gama de materiales,condiciones de carga y característicasambientales.

Todos los materiales se caracterizan por sumódulo de elasticidad (también llamadomódulo dinámico en mezclas bituminosas omódulo resiliente en base no tratadas ysuelos) y su relación de Poisson.

-Concreto asfáltico: Siendo su módulodinámico marcadamente dependiente de latemperatura del pavimento, para los efectosdel diseño se seleccionaron los módulosdinámicos apropiados en base a exhaustivosestudios de la relación temperatura-módulo yde las propiedades del asfalto.

A fin de simular los efectos de latemperatura y sus cambios a través del año seconsideraron tres regiones climáticas típicasde EE.UU. (promedios mensuales de latemperatura ambiente)

-Mezclas en frío (con emulsión): De acuerdoal tipo de agregado se caracterizaron trestipos de mezclas:

TIPO I: mezclas en frío (con emulsión)conformadas con agregados procesadosdensamente graduados.

TIPO II: mezclas en frío (con emulsión) conagregados semi procesados o tal cual salen dela trituradora (sin zarandear) o tal cualprovienen de la fuente o yacimiento.

TIPO III: mezclas en frío (con emulsión)conformadas con arena o arena limosa.

Para la elaboración de las cartas de diseño setomó el módulo dinámico correspondiente amezclas con un tiempo de curado de 6 meses,


Capítulo I - 70


Capítulo I - 71

ya que períodos mayores no tenían unasignificativa influencia en el espesorresultante.

-Materiales granulares no tratados

El módulo resiliente de los materiales notratados varía de acuerdo a las condiciones detensión a que está sometida la capa en elpavimento, habiéndose seleccionado unrango comprendido entre menos de 15.000psi y más de 50.000 psi (103 MPa y 345MPa).

En lo concerniente a las condicionesambientales, además de los efectos de latemperatura en el módulo dinámico de lasmezclas asfálticas, las curvas de diseñotienen en cuenta los efectos de la variación dela temperatura en los módulos resilientes dela subrasante y capas granulares,considerando el aumento del módulo de lasubrasante durante el período decongelamiento y su reducción durante eldeshielo.

C CARTAS DE DISEÑO

El programa DAMA se utilizó paradeterminar los espesores de las distintascapas en función de las tensiones críticas (gty gc). Se obtuvieron los dos espesoresresultantes de la aplicación de cada uno delos criterios adoptándose para las cartas dediseño el mayor valor obtenido. Para lascondiciones ambientales se seleccionaron lossiguientes rangos:

Temperatura ambientepromedio anual

Efectos delcongelamiento

# 7oC Si

15,5oC Posible

$ 24oC No

ANÁLISIS DE TRÁNSITO

La información requerida consiste en:

Período de análisis (en años).Clasificación y número de camionesCargas por ejeNúmero de carriles o trocha en cadadirección de la calzadaIndice de Crecimiento del tránsito

En base a los datos indicados se calcula elnúmero de ejes equivalentes (EAL) a 80kN(18.000 lb) que solicitarán a la calzadadurante el período de análisis previsto.

El manual de diseño provee de tablasreferentes a: Distribución de camiones (en %para los distintos tipos), para sistema rural yurbano, de carreteras inter estatales,principales, arterias menores y colectoras (enEE. UU); cálculo del factor de crecimientopara distintos índices y períodos de diseño;factor de equivalencia para distintosintervalos de carga y ejes simples, tandem ytriples (extraídos del Manual de DiseñoAASHTO, 1986); factores de equivalenciapara distintos tipos de camiones, para sistemarural y urbano de carreteras inter estatales,principales, arterias menores y colectoras, enEE.UU. Dejando expresa constancia quepara cada estudio en particular se deben hacerlas investigaciones pertinentes.


Capítulo I - 72

En función de la información requerida secalcula el E.A.L. para utilizar en el diseño,como la sumatoria de los productosresultantes para cada tipo de camión de:número de vehículos por año, factor de esetipo de vehículo, y factor de crecimiento, esdecir el mismo tipo de formulación indicadaal inicio de este capítulo en el acápitereferente a tránsito.

C A R A C T E R I Z A C I Ó N D E L O SMATERIALES

Para un determinado tránsito, el diseño delpavimento involucra tres etapas:1- Seleccionar los materiales que se utilizaránpara su construcción.2- Calcular el espesor requerido de acuerdo alos materiales seleccionados.3- Exigencias constructivas (diseño demezclas, nivel de compactación, etc).

El factor clave para llevar a cabo cada uno deestos pasos es la evaluación y caracterizaciónde los materiales que conformarán losdistintos capas del pavimento: concretoasfáltico, mezcla en frío (con emulsión),agregados para base y subbase y subrasante.

Siendo dichos materiales caracterizados porlas constantes elásticas apropiadas para cadatipo de material.

C SubrasanteEn algunos casos es requerido unmejoramiento de la subrasante o su malacalidad obliga a colocar un materialseleccionado entre el suelo de la traza y elpaquete estructural, en dichas circunstanciasse efectúa un tratamiento "in situ" o seadiciona otro material.

Para el diseño de full depth no se requiere unmejoramiento de la subrasante, salvo cuandoel valor portante de la misma no seasuficiente para resistir al propio equipo deconstrucción requerido. En dichos casos seconforma una plataforma de trabajo con unsuelo adecuado que no se considera para elcálculo de espesores.

En las cartas de diseño se utiliza el móduloresiliente de la subrasante, determinado enlaboratorio de acuerdo al procedimiento queindica el Asphalt Institute (M.S.-10). Ante lacarencia de los equipos requeridos para ladeterminación del módulo, se establecen lassiguientes relaciones entre el CBR(compactado al AASHTO T180) y el módulo(Mr).

Mr (MPa) = 10,3 CBRMr (psi) = 1500 CBR

Estas relaciones son aplicables a tipos desuelo A7, A6, A5, A4, y A2 (los suelos másfinos de este grupo), o a quellos materialesque se estima tendrán un módulo resiliente #207 MPa (30.000 psi); no siendo aplicables amateriales granulares (subbase y base notratadas).

Como paso preliminar para el proceso dediseño se prepara un plan de muestreo yensayos. A fin de seleccionar la ubicación delos pozos se indica seguir los lineamientosdados por el Asphalt Institute (MS-10).

Los ensayos requeridos son losconvencionales: granulometría, constantesfísicas, compactación (AASHTO T 180),CBR, adicionándose la resistencia R(AASHTO T190) y el módulo resiliente(Mr).


Capítulo I - 73

Se indican en el Manual ciertas pautas que seconsideran de interés transcribir.

1-En los casos de elevaciones los materialesque se extraerán para su estudio deberáninteresar por lo menos 0,60 m.

En áreas a rellenar primeramente sedeterminará de donde provendrá el relleno afin de proceder al estudio de la fuente. Losensayos a realizar deben representar lo mejorposible las condiciones de la subrasante deacuerdo a las exigencias indicadas en eldiseño.

2-Si el perfil del suelo indica que hay unavariación no sistemática en los tipos de suelode la subrasante, por ejemplo uno o más tiposde suelo principales se registran sin ningúnordenamiento, se programará un plan demuestreo al azar a fin de aplicarlo dentro delos límites de cada tipo de suelo. Si el perfilindica que hay una variación sistemática enlos tipos de suelo, el alineamiento sesubdividirá acorde al tipo de suelo. En estecaso es conveniente establecer una longitudmínima para la cual distintos diseños seanprácticamente factibles. Si dicha longitud nose alcanzara, el diseño se hará en base almaterial de inferior calidad.

3- A fin de valorar las característicasmecánicas de la subrasante para el diseño, seprogramará una serie de ensayos en unnúmero suficiente que permitan hacer unaselección estadística. Para cada tipo de suelose recomienda de 6 a 8 ensayos (más de 9 seconsideran innecesarios).

4-Si una muestra de un determinado lugarregistra tan mala calidad que está reflejandoun área débil, a fin de limitar dicha zona se

extraerán muestras adicionales que seránsometidas a los ensayos ya indicados. Talesáreas podrán requerir un aumento en losespesores de diseño o un reemplazo conmejoramiento de la subrasante, a fin de teneruna capacidad portante uniforme en toda lalongitud de la sección; en estos casos losvalores representativos reales del materialexistente deberán ser excluídos de loscálculos del módulo resiliente de diseño, yaque los mismos han sido modificados(mejorados).

Los valores individuales obtenidos (de 6 a 8ensayos para cada tipo de suelo) se utilizaránpara estimar el módulo resiliente (Mr). Paracualquier conjunto de valores que seobtengan, el Mr se debe seleccionar en baseal mayor o menor tránsito. Cuando se estimeun elevado espectro de cargas el valor de Mradoptado será inferior a aquél quecorresponda a un menor flujo. El módulo dediseño se define como un valor del módulotal que resulte menor que el 60, 75 u 87,5%de todos los suelos de la sección. Estosporcentajes se relacionaron con el volumende tránsito de acuerdo a lo que se indica.

E A L Valor para diseño (%)

# 104 60

De 104 a 106 75

$ 106 87.5

A continuación se describe el procedimientográfico a seguir:

a) Seleccionar para diseño el número de ejesequivalentes a 80kN que solicitarán a lacalzada durante el período de diseñoestimado (E A L).


Capítulo I - 74

b) Ensayar de 6 a 8 muestras de subrasante(como se indicara para su selección)determinando su CBR que se convertirá a Mrde acuerdo a las relaciones expuestas.c) Ordenar los valores obtenidos en escaladescendente.d) Para cada valor, comenzando por elmenor, calcular el porcentaje del total devalores que son iguales o mayores que dichovalor.e) Graficar los resultados (Mr vs % de losvalores mayores o iguales que).f) Dibujar la curva que más se ajuste a dichosresultados (si los resultados de los ensayosresponden a una distribución normal, la curvatendrá la forma de una S y el 50%corresponderá aproximadamente al promediode los valores).g) Sobre la curva se leerá el módulo quecorresponda para diseño de acuerdo alpercentil apropiado que será función deE.A.L.

A título de ejemplo se determinará acontinuación el Mr. de diseño para lascondiciones dadas:EAL para 104; 105 y 106 ejes.

Los resultados de 7 ensayos de CBR,convertidos a Mr acusaron los siguientesvalores: 6.500; 8.500; 9.800; 9.900; 9.900;11.600 y 15.500 psi.

Se calcularon los % de valores tal como seindica en d).

Mr(psi)

Número igualo mayor que:

% igual o mayorque:

15500 1 (1/7) 100 = 14

11600 2 (2/7) 100 = 29

9900 4

9900 4 (4/7) 100 = 57

9800 5 (5/7) 100 = 71

8500 6 (6/7) 100 = 86

6500 7 (7/7) 100 = 100

Se grafican los valores obtenidos (figura 41)y se determinan los valores de diseño de Mrpara distintos volúmenes de tránsito

EAL Valor paradiseño (%)

Mr paradiseño

104 60 10.000 psi

105 75 9.300 psi

106 87.5 8.250 psi

Exigencias para la compactación de lasubrasante:

Los ensayos de compactación se efectuaránen laboratorio para cada tipo de suelo a fin dedeterminar su densidad máxima y suhumedad óptima (AASHTO T180).

El criterio a aplicar que se recomienda parasubrasantes, sean mejoradas o no es elsiguiente:1- Suelos cohesivos: como mínimo el 95% deAASHTO T180 en los 30 cm superiores y unmínimo del 90% para los 30 cm inferiores enlas áreas de relleno. El contenido de aguapara la compactación cuando se trata de


Capítulo I - 75

suelos cohesivos se debe seleccionar teniendoen cuenta sus propiedades expansivas.Generalmente los suelos cohesivos que noregistran expansión (hinchamiento) secompactan con una humedad inferior a laóptima (1 o 2 puntos por debajo en ramaseca). En aquellos suelos en que se conocensus características expansivas se compactancon una humedad superior a la óptima (1 o 2puntos en rama húmeda). En algunos casoses necesario reducir el porcentaje decompactación requerido a fin de prevenir unaexpansión excesiva.2-Suelos sin cohesión: se exigirá el 100% delAASHTO T180 para los 30cm superiores yun mínimo del 95% por debajo de éstos paralas áreas de relleno.

Arenas limpias y gravas, con IP# 6, cuandoestán en condición seca generalmente seclasifican como materiales no cohesivos puesno tienden a agrumarse. En estado húmedo ycompactadas con equipos vibratorios sucomportamiento cambia.

Las exigencias de compactación deben serlos suficientemente severas para garantizarque el Mr de la subrasante no sea inferior aladoptado para diseño. Si se reducen losniveles de compactación especificados, el Mrde diseño se debe ajustar al valor quecorresponda.

C Concreto asfáltico: mezclas para carpeta derodamiento y base.

Las propiedades de los concretos asfálticosusados para el diseño se basaron en estudiosrelativos a las relaciones de los móduloselásticos y las temperaturas, para mezclasdensamente graduadas. Consecuentemente sibien no es necesario ensayar las mezclas

para aplicar las cartas de diseño, sí se debensatisfacer las siguientes exigencias:1- La granulometría de los agregados debeestar dentro de los límites especificados en elManual SS-1 del Asphalt Institute, aplicandoel procedimiento de ensayo descripto en elmanual MS-2.

2- La mezcla asfáltica debe ser dosificada deacuerdo al criterio recomendado en SS-1(A.I.).

3- El concreto asfáltico debe ser compactadoa la densidad requerida, efectuándose sucontrol como a posteriori se indica.

Las cartas de diseño se refieren a dos tipos decapas de concreto asfáltico: la carpeta derodamiento y la base; ambas capas debencumplir las exigencias recomendadas.

Los agregados podrán consistir en materialtriturado o no triturado (simplementezarandeado) o una combinación de ambos.

Sin embargo cuando el agregado gruesoconforme una carpeta de rodamiento, por lomenos, el 50% debe ser producto detrituración.

A los efectos de definir un criterio para elcontrol de densidades en obra, se estableceque como primer paso la mezcla elaborada enplanta debe ser compactada en el laboratoriode campo, recomendando el Asphalt Instituteseguir el procedimiento que se describe acontinuación.


Capítulo I - 76


Capítulo I - 77

Dividir la producción en lotes, considerandoun lote la producción diaria (no debiendoexceder las 2700 tones o 3000 tons).Determinar la densidad para cada lote comoel promedio de las densidades obtenidas enlaboratorio sobre las mezclas procesadas enplanta. Dichas muestras se extraerán al azar,extrayéndolas de los camiones que cargan lamezcla procesada para transportarla al lugarde trabajo.

La densidad de la capa compactada puedeobtenerse por medio de testigos o por equiposnucleares; dichas determinaciones debencorresponder a la sección en que se empleó lamezcla transportada por los camiones de loscuales se extrajo material para compactar enlaboratorio. Cada lote debe estar integradopor lo menos por cinco densidades de campo,tanto para base como para carpeta. Elpromedio de estas 5 densidades debe serigual a mayor al 96% del promedio de lasdensidades obtenidas en laboratorio yninguna determinación individual debe sermenor que el 94%. O si se usa como valorcomparativo el máximo peso específicoteórico, el promedio de las densidades deobra debe ser igual o mayor al 92% delmáximo peso específico teórico y ningunadeterminación individual debe ser menor queel 90% de dicho valor.

C Mezclas en frío (con emulsión):

Como ya se indicara para mezclas en fríoemulsionadas se consideraron en el Manualtres tipos de mezclas (I, II, III), acorde a lagranulometría y a su proceso de producción.Las características de los agregados y de lasemulsiones a utilizar, así como también loscriterios para los diseños de mezclas, seindican en la publicación MS-19, del Asphalt

Institute (A Basic Asphalt EmulsionManual), y se informan en el ANEXO.

Las propiedades típicas de los materiales queconforman estos tres tipos de mezcla seutilizaron para elaborar los gráficos dediseño.

Para las mezclas Tipo I (densamentegraduadas) se requiere su procesamiento enplanta, a fin de tener un estricto control de launiformidad de mezcla entre los agregados,la emulsión y en algunos casos del agua quese adiciona en el proceso de mezclado. Paralas mezclas Tipo II y III se puede utilizarplanta o efectuar el proceso de mezclado "insitu".

Dado que no está definido un procedimientostandard para el control de densidades en elcampo, el Asphalt Institute recomienda quese aplique la siguiente metodología hasta quese defina un procedimiento estandarizado.

Dividir la producción de mezcla en lotes,correspondiendo cada lote a la produccióndiaria. Determinar una densidad delaboratorio para cada lote con la mezclaprocesada en planta, dicha densidadcorresponderá al promedio de 6 probetas delaboratorio conformadas por materialproveniente de dos camiones elegidos al azarde la producción de un día.

Para cada lote se determinarán por lo menoscinco densidades "in situ" de la mezcla reciéncompactada, mediante un densímetro nuclearcorrectamente calibrado, seleccionándose alazar los lugares para hacer las mediciones.También se determinarán densidades sobre lacapa compactada después del período decurado mediante la extracción de testigos.


Capítulo I - 78

Tanto las densidades de laboratorio como lasde obra deben ser convertidas a densidadseca. Se recomienda que el promedio de lascinco densidades de campo correspondientea cada lote sea mayor o igual al 95% delpromedio de las seis densidades delaboratorio y que ningún valor individual seamenor al 92%.

C Bases y subbases de agregados notratados

Se recomienda que estos materiales cumplancon las exigencias de las Especificaciones D2940 (ASTM), que versan sobre agregadosgraduados para subbase y base de carreterasy aeropuertos. Salvo en aquellos casos quedichos materiales cumplan de entrada con lossiguientes requerimientos:

TABLA IENSAYOS SUBBASE BASE

CBR, mínimo* 20 80

o Valor R,mínimo*

55 78

LL, máximo 25 25

IP, máximo 6 NP

E de Arena,mínimo

25 35

P#No 200,máximo

12 7

*Las relaciones formuladas entre el CBR y elvalor R con respecto al módulo resiliente(Mr) se aplican para subrasante, pero no parabases y subbases no tratadas.

Tanto los materiales de base, como los desubbase se deben compactar con la humedad

óptima (±1,5%) y como mínimo al 100% dela densidad máxima obtenida en laboratorio(AASHTO T180). La carga de compactacióny la presión de contacto debe ser tan altacomo aquélla que el material pueda soportarsin desplazamiento de la subbase o base y sinproducir daños en la subrasante. Por lomenos se deben exigir tres densidades decampo cada 2700 tones o 3000 tons.

C PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

El manual provee de gráficos de diseño endistintas unidades (cm y pulgadas) paravalores de EAL comprendidos entre 5 × 103

y 107, para un mayor número de ejes serecomienda la utilización del programa decomputación DAMA.

Los pasos a seguir para el diseño se indicana continuación:

1- Seleccionar los datos de entrada(parámetros de diseño):a) Tránsito (EAL)b) Módulo de la subrasante (Mr)c) Tipo de base y capa de rodamiento.

2- Determinar los espesores de diseñoen base a los datos de entrada.

3- Preparar un diseño de construcciónpor etapas si se considera apropiado.

4- Hacer un análisis económico de lasdistintas alternativas de diseñoresultantes.

5- Seleccionar el diseño final.

Como ya se manifestará el manual consideratres típicas condiciones ambientalesrepresentativas de EE.UU. El caso deproblemas de congelamiento no seráconsiderado; en zonas de altas temperaturasse recomienda diseñar las mezclas asfálticas


Capítulo I - 79

de modo que mantengan su stiffness aelevadas temperaturas y resistan elahuellamiento.

A continuación se informan los grados de losdiferentes asfaltos a ser utilizados de acuerdoa las condiciones prevalecientes detemperatura.

Condición deTemperatura(Promedioambiente

anual)

Grado de asfalto

Frío, # 7oCAC-5

AR-2000120/150 pen

AC-10AR-4000

85/100 pen

Cálido, de7oC a 24oC

AC-10AR 4000

85/100 pen

AC-20AR-800060/70 pen

Muy cálido, $24oC

AC-20AR-800060/70 pen

AC-40AR-16.00040/50 pen

Para las mezclas asfálticas en frío se utilizanemulsiones de rotura media o lenta, pudiendoser catiónicas (AASHTO M 208) o aniónicas(AASHTO M140). En primeras instancia elgrado de emulsión se selecciona en base a unrecubrimiento del agregado satisfactorio, quese determina mediante el ensayo T 59 deAASHTO. Otros factores importantes aconsiderar en la selección son: ladisponibilidad de agua en la obra y laprevisión del estado del tiempo en la épocade la construcción, el proceso de mezclado autilizarse y el gradiente de curado.

-Mínimo espesor de concreto asfáltico

Todos los gráficos de diseño incluídos en el

Manual fueron preparados utilizando capasasfálticas compuestas de carpeta y base deconcreto asfáltico que cumplen con losrequisitos indicados o mezclas en fríoemulsionadas que también cumplen con lasexigencias recomendadas.

Cuando los concretos asfálticos se colocansobre bases de asfalto emulsionado (Tipo IIo III) los espesores mínimos de concretoasfáltico recomendados son (de acuerdo alnivel de tránsito):

TABLA IIEAL TIPO II y TIPO III

(mm) (pulgada)

104 50 2

105 50 2

106 75 3

107 100 4

>107 130 5

Cuando la capa superior está conformada poruna mezcla en frío emulsionada tipo I, serequiere un recubrimiento de un tratamientosuperficial. Los espesores mínimos deconcreto asfáltico recomendados, tambiéncorresponden a espesores mínimos de mezclaen frío emulsionada tipo I recubierta con untratamiento superficial, para bases tipo II yIII.

-Determinación de espesores parapavimentos tipo full depth.

El manual incluye 6 cartas de diseño: las A-1,A-7 y A-13 (unidad mm) y las A-19, A-25 yA-31 (unidad: pulgadas), correspondiendo


Capítulo I - 80

respectivamente a 7oC, 15,5oC y 24oC.

Entrando en el gráfico con el número de ejescalculado (EAL) y el módulo de diseño de lasubrasante (Mr) se obtiene el espesor deconcreto asfáltico requerido. En la figura 42se muestra para una temperatura de 24oC elgráfico apropiado.

-Determinación de espesores para bases demezclas en frío emulsionadas.

Se utilizan las cartas de diseño nominadas:A-2, A-3, A-4; A-8, A-9, A-10; A-14, A-15,y A-16 (unidad mm) y las A-20, A-21, A-22;A-26, A-27, A-28; A-32, A-33 y A-34(unidad pulgadas), correspondiendorespectivamente a Tipo I, II, III y a lastemperaturas seleccionadas (7oC, 15,5oC y24oC). En las figuras 43, 44 y 45 setranscriben las cartas de diseño para capas

Tipo I, II y III, para 24oC.

En las cartas de diseño se combinanespesores de carpetas y base de concretoasfáltico o mezclas en frío emulsionadas conun tratamiento superficial y base de mezclaen frío emulsionada. Los espesores mínimosde concreto asfáltico (o mezclasemulsionadas tipo I recubiertas con untratamiento superficial), con basesemulsionadas tipo II o III se obtienen de latabla indicada, en función de EAL (TABLAII).

A título de ejemplo se indica como se debeproceder:Mr = 41,4 MPa (6000psi)Clima 25oCTránsito EAL = 106

De las cartillas correspondientes a 24oC seobtiene para Mr = 41,4MPa y EAL = 106, lossiguientes espesores totales:

TIPO I 300mm (Carta A-14)(figura 43)TIPO II 350mm (Carta A-15)(figura 44)TIPO III 450mm (Carta A-16)(figura 45)


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Si se selecciona una mezcla en fríoemulsionada TIPO I sólo se requiere untratamiento superficial. Para las mezclas enfrío tipo II o III, el mínimo espesor deconcreto asfáltico o mezcla en fríoemulsionada tipo I (recubierta con untratamiento superficial) se determinamediante

la tabla II, para EAL = 106, resultando unespesor de 75mm. La diferencia entre elespesor total obtenido para las mezclas II oIII y los 75mm correspondientes al concretoasfáltico o a la mezcla en frío tipo I,determina los espesores de basesemulsionadas.

Tipo de mezcla Espesor total Mínimo espesor Espesor de basede concreto asfáltico* emulsionada

Tipo II 350mm 75mm 275mmTipo III 450mm 75mm 375mm* o mezcla en frío emulsionada tipo I recubierta por un tratamiento superficial.

-Determinación de espesores parapavimentos conformados con concretoasfáltico y base de agregados no tratados. Seutilizan las cartas de diseño nominadas A-5,A-6; A-11, A-12; A-17 y A-18 (unidad mm);A-23, A-24; A-29, A-30; A-35 y A-36(unidad pulgadas) que fueron preparadas paradeterminar los espesores del concretoasfáltico que apoyará sobre agregados notratadas. La calidad de los agregados queconformarán la subbase y base está indicadaen la tabla I. Un mínimo espesor de 150mmse requiere para la capa base de superiorcalidad que apoyará sobre una subbase deinferior calidad. Las cartas de diseño

incluyen dos espesores para las capasconformadas por material no tratado: 150mm(figura 46) y 300mm (figura 47).

Los espesores de concreto asfálticosrequeridos para carpeta y base que apoyaránsobre una capa de agregados no tratados seobtienen directamente de las cartas de diseñoentrando con el Mr de la subrasante y elnúmero de ejes (EAL), previa selección delgráfico adecuado en base a las temperaturasreinantes.

A continuación se indican los mínimosespesores de concreto asfál t icorecomendados, en función del espectro decargas estimados (EAL)

TABLA IIIEAL CONDICIONES DEL TRÁNSITO MINIMO ESPESOR DE CONCRETO ASFÁLTICO

Tránsito liviano en áreas

# 104 de parqueo, calles y caminos rurales 75mm*

104-106 Tránsito de camiones medianos 100mm

$ 106 Tránsito de camiones pesados $ 125mm

* Para full-depth de concretos asfálticos o pavimentos de asfalto emulsionado, se requieren como mínimo 100mmpara esas condiciones.


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Las consideraciones que se hacen paradiseños desde el punto de vista delcongelamiento no se tienen en cuenta por lasaltas temperaturas que caracterizan a todo elpaís.

-Determinación de espesores parapavimentos conformados con mezclas en fríoemulsionadas y base de agregados notratados.

No han sido preparadas las cartas de diseñopara este caso. Se recomienda seguir lasiguiente metodología:1- Diseñar un pavimento tipo full-depth(espesor = TA) para la temperatura apropiaday las condiciones de tránsito (EAL) ysubrasante (Mr). Se asume que seconstruirán 50mm (2") de capa superficial yse calculará el espesor de la base como:(TA-50mm o TA-2").

2- Diseñar un pavimento para los mismoparámetros de diseño (EAL; Mr yTemperatura) utilizando el tipo de mezcla enfrío emulsionada seleccionado (espesor = TE).Se asume que se construirán 50mm (2") decapa superficial y se calculará el espesor dela base como:(TE - 50mm o TE - 2").

3- Diseñar un pavimento para los mismosparámetros de diseño utilizando un concretoasfáltico y el espesor deseado de agregado notratado (AC espesor = TU).

4- Seleccionar del espesor de concretoasfáltico obtenido en el paso 3, la parte queva a ser reemplazada por mezcla en fríoemulsionada (TU - ACmín), manteniendosiempre el mínimo espesor de concretoasfáltico especificado en la Tabla II.

5- Multiplicar este último espesor (TU -ACmín) por la relación entre los valoresobtenidos en el paso 2, y en el paso 1, a finde obtener el espesor de la base de mezcla enfrío emulsionada (TEB).

Resultando así la ecuación:

Siendo:TEB = espesor de base emulsionada (5)TU = espesor de concreto asfáltico usado paradiseño con base de agregados no tratados (3)ACmín = mínimo espesor de concreto asfálticorequerido (4)(TE-2) o (TE-50) = espesor de base usado paradiseñar con capa emulsionada (2)(TA-2) o (TA-50) = espesor de base usadopara diseño de pavimento tipo full-depth (1).

A fin de aclarar la metodología a seguir, atítulo de ejemplo se desarrolla el diseño de unpavimento cuya capa de rodamiento es unconcreto asfáltico, apoyado sobre una base deasfalto emulsionado tipo III, con una capasubyacente de 150mm de agregados notratados; siendo los parámetros de diseño T=24oC; Mr = 55,2 MPa (8000psi) y EAl =105.

1- Carta de diseño (A-13) (figura 42)Full-depth (concreto asfáltico) TA = 175mm;se asume: capa de rodamiento de concreto


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asfáltico de 50mm.Cabase = 175-50mm = 125mm.

2- Carta de diseño (A-16) (figura 45)Espesor de la capa de asfalto emulsionadotipo III: TE = 275mm; se asume: capa derodamiento de concreto asfáltico de 50mm.EA base = 275mm-50mm = 225mm

3- Carta de diseño (A-17) (figura 46)Espesor del concreto asfáltico sobre una baseno tratada de 150mm de espesor TU =100mm.

4- De la Tabla II, para EAL = 105

corresponde un espesor de concreto asfálticomínimo de CAmín=50mm. Por lo tanto,reemplazando: TU-CAmín = 100mm-50mm =50mm.

5- El espesor de la base emulsionada resulta:

Siendo el diseño final:

50mm de concreto asfáltico90mm de mezcla en frío emulsionada tipo III150mm de agregado no tratado290mm ESPESOR TOTAL


Parámetros de diseño

1) Análisis de tránsito2) Módulo de la subrasante3) Materiales disponibles4) Condiciones climáticas

1) Análisis de tránsitoAsumiendo los siguientes datos:TMDA = 2250 vehículos/trocha/día (año dehabilitación) 24% de camiones.Vida útil prevista para diseño, n = 20 añosTasa de crecimiento: 4,0% anualNúmero de camiones por año: 197.100 (añoinicial)

Tipo deCamión

No. deCamiones

Factor deEquivalencia*

Factor deCrecimiento*

EAL(N8,2ton)

2 ejes, 4 ruedas 84.7 x 3 x 298 = 7.62 ejes, 6 ruedas 15.8 x 21 x 298 = 98.93 ejes ó más 4 x 61 x 298 = 72.7

Con acoplado y/o semiremolque4 ejes ó menos 9.8 x 62 x 298 = 181.15 ejes 75.8 x 109 x 298 = 2.462.1006 ejes ó más 7 x 123 x 298 = 256.6

E = 197.100 N8,2 (de diseño) = 3.079.000

* Factores de equivalencia calculados en basea información recopilada en varios Estadosde U.S.A. y procesada por la U.S. FederalHighway Administration; corresponden a

sistema rural, carretera interestatal(ASPHALT INSTITUTE).

** Factor de crecimiento, para n = 20 años e


Capítulo I - 90

i = 4,0% anual.

Resultando: N8,2 ton = 3,1 × 106

2) Módulo de la subrasanteAsumiendo los valores consignados en eltexto, en el ejemplo que se desarrolla paracalcular el módulo de diseño de lasubrasante, resulta para el nivel de tránsitoasumido (N8,2 = 3,1 × 106) Mr = 8250 psi =56,7 MPa.

3) Materiales disponiblesDe acuerdo a los materiales disponibles en lazona, se proyecta construir una base granular(VS $ 80%), una subbase (VS $ 20%) y lascapas superiores de concreto asfáltico.

4) Condiciones climáticasSuponiendo que el proyecto se desarrollaraen una zona de clima cálido, se adopta unatemperatura ambiente media anual de 24oC.

C Diseño estructural

Siendo los parámetros de diseño:N8,2 = 3,1 × 106

Mr = 8,250 psi = 56,7 MPaTemperatura ambiente media anual = 24oC

Considerando la posibilidad de conformar lascapas subyacentes al concreto asfáltico conagregado no tratados, se utilizarán acorde alas condiciones climáticas, las cartas dediseño A-17 (espesor de base no tratada =150mm) y A-18 (espesor de base no tratadas= 300mm).

Resultando las dos alternativas que seindican:(1)Concreto asfáltico 275mmBase no tratada (VS $ 80%) 150mmESPESOR TOTAL 425mm(2)Concreto asfáltico 200mmBase no tratada (VS $ 80%) 150mmSubbase no tratada (VS $ 20%) 150mmESPESOR TOTAL 500mm

METODO AASHTO

C INTRODUCCIÓN

En base a las experiencias realizadas en elAASHTO Road Test (1958-1959) sedesarrolló una solución algorítmica que sirviócomo criterio de diseño. La fórmula obtenidarelaciona, mediante análisis estadísticos, laevolución del Indice se Serviciabilidad (PSI)con el tránsito soportado (W18); siendo laecuación formulada representativa del mejorajuste a las condiciones medias de la pistaexperimental, en lo que se refiere a suelos,propiedades de los materiales, procesosconstructivos y tránsito. En el nuevo método(1993 similar al de 1986) se ha tenido encuenta la incertidumbre que se presenta en lapredicción del tránsito y en los distintosniveles del comportamiento en servicio.

La ecuación original respondía a condicionesmedias por lo que plantea la posibilidad queal cabo del período de diseño, un 50% delcamino presente un Indice de Serviciabilidadinferior al previsto.

Habiéndose verificado que, con suficienteaproximación, el comportamiento del camino


Capítulo I - 91

vs. tránsito, sigue la distribución normal deGauss, pueden aplicarse conceptosestadísticos para lograr una confiabilidaddeterminada. Las tres variablesfundamentales consideradas para el conceptode confiabilidad son: condición delpavimento, número de ejes acumulados ycomportamiento del pavimento.

La condición del pavimento que considera elmétodo AASHTO, es el Indice deServiciabilidad cuyo valor en un determinadomomento depende del estado de la condiciónsuperficial (fallas, ahuellamiento y fisuras enel tramo que se considere).

El número de ejes acumulados es lasumatoria de las distintas cargas aplicadas,referidas a una carga standard de 18.000libras/ejes simple.

En lo que se refiere al comportamiento realdel pavimento, depende de la variación de losmateriales, equipos y procesos constructivos,como así también de las condicionesclimáticas.

Las variaciones debidas a la predicción deltránsito y al comportamiento real delpavimento se suman en un "error standard"de estimación (So), que se aplicadirectamente en el cálculo de espesores.Siendo ZR el valor de la desviación standardnormal para el grado de confiabilidad que sedesee, se indican a continuación los valoresde ZR para distintos niveles:

CONFIABILIDAD Desviación normal standardR (%) ZR50 -0,00060 -0,25370 -0,52475 -0,67480 -0,84185 -1,03790 -1,28291 -1,34092 -1,40593 -1,47694 -1,55595 -1,645

Para un nivel de confiabilidad determinadopor ejemplo 90% en una distribución normal,sólo quedan 10% de puntos por debajo de lacampana de Gauss, es decir con riesgo defalla. De la experiencia disponible se haverificado que para pavimentos flexibles Sose encuentra entre 0,40 y 0,50. Debe tenerseen cuenta que el diseñar para un alto grado dec o n f i a b i l i d a d i mp l i c a a u m e n t a rmarcadamente los costos de construcción delpavimento.

En la figura 48 se indica el nomograma dediseño y la ecuación básica para estructurasde pavimentos flexibles. Siendo los variablesque intervienen:W18 = número de aplicaciones de ejesequivalentes de 18.000 lb.ZR = desviación normal standardSo = error standard combinadoMR = módulo resiliente de la subrasante)PSI = Diferencia entre el Indice deServiciabilidad inicial y final.SN = número estructural del pavimento


Capítulo I - 92


Capítulo I - 93

El número estructural (SN) del pavimentorepresenta la resistencia total del mismo parauna determinada condición de la subrasante(MR), para un tránsito específico (W18) y paraun Indice de Serviciabilidad definido al finalde la vida útil. El SN debe convertirse aespesores reales mediante los coeficientesestructurales que representan los aportes delas distintas capas. Siendo:

SN = a1D1 + a2 D2 m2 + a3 D3 m3

ai = coeficiente de la capa iDi = espesor de la capa imi = coeficiente que refleja la condición dedrenaje de la capa i (no afecta a las capasasfálticas).

C PARÁMETROS DE DISEÑO

C Características de la subrasante

El módulo resiliente (MR) de la subrasante(AASHTO T 294) se debe determinar encondiciones representativas de obra. Siendolas condiciones de humedad variables duranteel año, se harán ensayos sobre el suelo en lasdistintas condiciones obteniéndose asídiversos módulos. El efecto destructivo delas cargas variará a través de esos ciclos, porlo que se prevé un procedimiento deponderación para obtener el MR de diseño.Se define un factor uf, que responde a lasiguiente ecuación:

uf = 1,18 × 108 × MR-2,32

[MR] = psi

Dicho factor (uf) correlaciona el efectodestructivo producto de las característicasvariables del MR generadas porcongelamiento, deshielo, mayor o menor

humedad, etc. El MR ponderado se obtienecalculando para las distintas estaciones elcorrespondiente factor (uf). Del promedio delos mismos se obtiene el valor MR ponderadopara diseño.

No contándose con los equipos de laboratoriorequeridos para la determinación del módulo,el Manual recomienda relacionarlo con otrosensayos de uso generalizado como el CBR oel valor R de California (Hveem). Siendopara el CBR la relación indicada:

MR (psi) = 1500 CBR

Los valores obtenidos empleando estarelación se consideran razonables paraaplicar en suelos finos y cuyo CBR embebidono supere el 10%.

Cabe aclarar que no se debe tomar el menorCBR de los valores obtenidos de los suelosde traza, ya que ello implicaría agregar unfactor adicional de seguridad.

El Manual explícitamente deja constanciaque el diseño se debe efectuar con valoresmedios de MR, resultantes de seccioneshomogéneas, ya que el criterio deconfiabilidad considera las variaciones quepueden atribuirse a la variación del módulo.

C Drenaje

En el cálculo del número estructural (SN) seintroduce, como ya se indicara, uncoeficiente de drenaje (m) que tiene encuenta las condiciones drenantes generales y


Capítulo I - 94

las correspondientes a cada capa; además elhecho de ponderar el módulo de la subrasante(MR) para distintas condiciones de humedaddurante el año, implica tener en cuenta losposible variaciones a que estará sujeta la

misma.

Para definir el valor que se adoptará para elfactor "m" se debe tener en cuenta la calidaddel sistema de drenaje proyectado para laobra, siendo:

Calidad del drenaje Agua eliminada en:Excelente 2 horasBueno 1 díaRegular 1 semanaPobre 1 mesMuy malo el agua no drena

De acuerdo a la calidad del drenaje y alporcentaje de tiempo durante el año, en quela estructura del pavimento está expuesta aniveles de humedad próximos a la saturación,se definen seguidamente los valores de mpara

los distintos casos. Valores de mrecomendados para modificar los coeficientesestructurales de bases y subbases no tratadas(granulares).

Características Porcentaje del tiempo durante el año que la estructura delpavimento

del drenaje está expuesta a grados de humedad próxima a la saturación

Menos de Más de1 % 1-5 % 5-25 % 25 %

Excelente 1.40-1.35 1.35-1.30 1.30-1.20 1.20Bueno 1.35-1.25 1.25-1.15 1.15-1.00 1.00Regular 1.25-1.15 1.15-1.05 1.00-0.80 0.80Pobre 1.15-1.05 1.05-0.80 0.80-0.60 0.60Muy malo 1.05-0.95 0.95-0.75 0.75-0.40 0.40C Evaluación de los materiales de las distintas capas.

Para la evaluación de los materiales queconforman las distintas capas, secorrelacionan los valores de sus móduloselásticos con distintos ensayos y con loscoeficientes estructurales (ai) requeridos parala integración del número estructural (SN).

Se consideran cinco clases de capas deacuerdo al tipo y función de cada una deellas, siendo: concreto asfáltico, basegranular, subbase granular, bases tratadas concemento y bases bituminosas.


Capítulo I - 95

•• Concreto asfáltico (capa de rodamiento).En la figura 49 se reproduce el gráfico autilizar para estimar el coeficiente de aporteestructural de un concreto asfálticodensamente graduado (a1) en base a sumódulo elástico a 20oC. Se recomiendaprecaución para módulos superiores a450.000 psi, ya que si bien presentarán unamayor resistencia a la flexión, son mássusceptibles a la figuración, ya sea térmica opor fatiga.

•• Bases granularesEn la figura 50 se reproduce el gráfico paraestimar el coeficiente de aporte estructural debases granulares (a2), para diferentes ensayosde laboratorio, incluyendo el móduloresiliente de la base (EBS). Las correlacionesutilizadas fueron:

a2 = 0,14EBS = 30.000psiCBR – 100%Valor R – 85

La relación utilizada para calcular el aporte(a2) en base al módulo elástico (resiliente) es:

a2 = 0,249 (lg EBS) - 0,977

Siendo EBS función del estado de tensiones(2) dentro de la capa, se define como:

EBS = f (k1, 2, k2)

› = estado de tensiones o suma de lastensiones principales F1 + F2 + F3 (psi)

k1, k2 = constantes determinadas porregresión que dependen del tipo de material.Siendo los valores típicos para material debase:

k1 = 3000 a 8000k2 = 0,5 a 0,7

De acuerdo al AASHTO Road Test, para losmódulos (EBS en psi) para base correspondenlos siguientes valores, de acuerdo a sucontenido de humedad:

ESTADO DEHUMEDAD

ECUACIÓN ESTADO DE TENSIONES (psi)› = 5 › = 10 › = 20 › = 30

SECOHUMEDO

MUY HUMEDO

8.000 ›0,6

4.000 ›0,6

3.200 ›0,6

21.01210.5068.404

31.84815.92412.739

48.27324.13619.309

61.56930.78424.627

El valor de módulo de base (EBS) no sólo esfunción de la humedad, sino también delestado de tensiones de la capa (›), quedepende del módulo resiliente de la

subrasante y del espesor de la capa derodamiento. Siendo los valores típicos a usarpara diseño:

ESPESOR DEL CONCRETO ASFÁLTICO MÓDULO RESILIENTE DE LA SUBRASANTE (psi)(pulgadas) 3000 7.5 15

< 2 20 25 302-4 10 15 204-6 5 10 15>6 5 5 5


Capítulo I - 96


Capítulo I - 97


Capítulo I - 98

Para valores intermedios del módulo desubrasante se permite interpolar

• • Subbase granularEn la figura 51 se reproduce el gráfico paraestimar el coeficiente de aporte estructural desubbases granulares (a3), para distintosensayos de laboratorio, incluyendo el móduloresiliente de subbase. Las correlacionesutilizadas fueron:

a3 = 0,11ESB = 15.000 psiCBR – 30%Valor R – 60%

La relación que vincula al módulo (ESB) conel coeficiente de aporte (a3), es similar a laque se indicó para base granular:

a3 = 0,227 (lg ESB) - 0,839

Siendo también ESB = f (k1, ›, k2), los valorestípicos de las constantes obtenidas porregresión son:k1 = 1.500 a 6.000k2 = 0,4 a 0,6

Los valores de ESB obtenidos del AASHORoad Test, se indican a continuación:

ESTADO DEHUMEDAD

RELACIÓNDESARROLLADA

ESTADO DE TENSIONES (psi)› = 5 › = 7.5 › = 10

HUMEDO MR = 5.400 ›0,6 14.183 18.09 21.497MUY HUMEDO MR = 4.600 ›0,6 12.082 15.41 18.312

Para espesor de subbases variables entre 6 y12 pulgadas, se muestra como guía losvalores que corresponden al estado de

tensiones (›), que se seleccionaron paraestimar el valor del módulo.

ESPESOR DEL CONCRETO ASFÁLTICO (pulgadas) ESTADO DE TENSIONES (psi)< 2 102-4 7.5> 4 5

• • Bases tratadas con cementoEn la figura 52 se reproduce el gráfico quepermite estimar el coeficiente estructural (a2)de una capa de base tratada con cemento,mediante su módulo elástico (EBS) oalternativamente la resistencia a lacompresión inconfinada a los 7 días (en psi).

• • Bases tratadas con bitumenEn la figura 53 se reproduce el gráfico paraestimar el coeficiente de aporte de una capade base tratada con bitumen mediante su

módulo elástico (EBS) o alternativamente suestabilidad Marshall (en libras).

C Tránsito

Como en el resto de los métodos de diseño,las cargas del tránsito deben ser convertidasa un número equivalente de cargas por ejesimple de 18.000 libras.


Capítulo I - 99


Capítulo I - 100


Capítulo I - 101


Capítulo I - 102

El factor de equivalencia de carga representala relación del número de repeticiones decualquier carga por eje y configuración deejes (simple, tandem y triple) necesarios paraprovocar una reducción en el PSI semejantea la de un eje simple de 18.000 libras. En elManual se adjuntan tablas (D1 a D9) defactores de equivalencia, para distintascapacidad estructural (SN), configuración deejes, y valores de Indices de Serviciabilidadterminal de 2,0; 2,5 y 3,0.

Para la predicción del tránsito que solicitaráa la calzada durante el período de diseño sedebe contar con la serie histórica, que seadecuará para su proyección con los factoresdel crecimiento y cambios esperados. Lainformación típica incluye: la distribución depesos por eje en intervalos de 2000 libras; elfactor de equivalencia para todos loscamiones pesados (ESAL); el factor deequivalencia por 1000 camiones pesados portipo de camión; el factor de equivalencia paratodos los camiones contados y el porcentajede distribución del factor de equivalencia portipo de camión.

A fin de poder determinar el número de ejesequivalentes a 18.000 lb que solicitarán a lacalzada (ESAL) que se utilizará para diseño,se debe asumir un número estructural (SN)para pavimentos flexibles (tablas D1 a D9)

o un espesor de losa (D) para pavimentosrígidos (Tablas D10 a D18). La utilización deun SN = 5 o D = 9 pulgadas normalmentedan resultados lo suficientemente segurospara este propósito, aunque el resultado finaldel diseño sea diferente al asumido. Cuandose deseen resultados más exactos y el diseñocalculado resulte apreciablemente distinto alasumido (1 pulgada de diferencia en elespesor del concreto asfáltico o de la losa), sedebe recalcular el número de ejes ydeterminar el diseño estructural para el nuevovalor. El procedimiento se debe reiterarhasta que el valor asumido y el resultante deldiseño alcancen el ajuste deseado.

Si el número de ejes equivalentes representaal total de vehículos, correspondientes atodos los carriles y a ambas direcciones deviaje, a fines de diseño, este número se debedistribuir por dirección y por carril.Generalmente a la distribución direccional(DD) se le asigna un 50% para cada sentido,salvo casos especiales en que se requiera laaplicación de otras distribución (altoporcentaje de camiones cargados en unsentido y elevado volumen de camionesvacíos en la otra dirección). En lo relativo ala distribución por carriles(DL), serecomienda los siguientes porcentajes enfunción de números de carriles por cadadirección:

Número de carriles en ambasdirecciones

Porcentaje de ejes de 18.000 lb (ESAL) paracarril de diseño

1 1002 80-1003 60-80$4 50-75


Capítulo I - 103

En las figuras 54,55 y 56 se transcriben lastablas D4, D5 y D6, que corresponden a losfactores de equivalencia para pavimentos

flexibles para ejes simples, tandem y triplesrespectivamente y un PSI terminal de 2,5, yaque son las tablas que usualmente se aplican.

Tabla D.1 - Factor de Equivalencia de Carga para Eje Simple y PSI F = 2.0

Carga por Eje Número Estructural (SN)(kips) 1 2 3 4 5 6

2 .0002 .0002 .0002 .0002 .0002 .00024 .002 .003 .002 .002 .002 .0026 .009 .012 .011 .010 .009 .0098 .030 .035 .036 .033 .031 .029

10 .075 .085 .090 .085 .079 .07612 .165 .177 .189 .183 .174 .16814 .325 .338 .354 .350 .338 .33116 .589 .598 .613 .612 .603 .59618 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.0020 1.61 1.59 1.56 1.55 1.57 1.5922 2.49 2.44 2.35 2.31 2.35 2.4124 3.71 3.62 3.43 3.33 3.40 3.5126 5.36 5.21 4.88 4.68 4.77 4.9628 7.54 7.31 6.78 6.42 6.52 6.8330 10.4 10.0 9.2 8.6 8.7 9.232 14.0 13.5 12.4 11.5 11.5 12.134 18.5 17.9 16.3 15.0 14.9 15.636 24.2 23.3 21.2 19.3 19.0 19.938 31.1 29.9 27.1 24.6 24.0 25.140 39.6 38.0 34.3 30.9 30.0 31.242 49.7 47.7 43.0 38.6 37.2 38.544 61.8 59.3 53.4 47.6 45.7 47.146 76.1 73.0 65.6 58.3 55.7 57.048 92.9 89.1 80.0 70.9 67.3 68.650 113. 108. 97. 86. 81. 82


Capítulo I - 104

Tabla D.2 - Factor de Equivalencia de Carga para Eje Tandem y PSIF = 2.0Carga por Eje Número Estructural (SN)

(kips) 1 2 3 4 5 62 0 0 0 0 0 04 0.0003 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.00026 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.0018 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.002

10 0.007 0.008 0.008 0.007 0.006 0.00612 0.013 0.016 0.016 0.014 0.013 0.01214 0.24 0.029 0.029 0.026 0.024 0.02316 0.041 0.048 0.05 0.046 0.042 0.0418 0.066 0.077 0.081 0.075 0.069 0.06620 0.103 0.117 0.124 0.117 0.109 0.10522 0.156 0.171 0.183 0.174 0.164 0.15824 0.227 0.244 0.26 0.252 0.239 0.23126 0.322 0.34 0.36 0.353 0.338 0.32928 0.447 0.465 0.487 0.481 0.466 0.45530 0.607 0.623 0.646 0.643 0.627 0.61732 0.81 0.823 0.843 0.842 0.829 0.81934 1.06 1.07 1.08 1.08 1.08 1.0736 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.3838 1.76 1.75 1.73 1.72 1.73 1.7440 2.22 2.19 2.15 2.13 2.16 2.1842 2.77 2.73 2.64 2.62 2.66 2.744 3.42 3.36 3.23 3.18 3.24 3.3146 4.2 4.11 3.92 3.83 3.91 4.0248 5.1 4.98 4.72 4.58 4.68 4.8350 6.15 5.99 5.64 5.44 5.56 5.7752 7.37 7.16 6.71 6.43 6.56 6.8354 8.77 8.51 7.93 7.55 7.69 8.0356 10.4 10.1 9.3 8.8 9 9.458 12.2 11.8 10.9 10.3 10.4 10.960 14.3 13.8 12.7 11.9 12 12.662 16.6 16 14.7 13.7 13.8 14.564 19.3 18.6 17 15.8 15.8 16.666 22.2 21.4 19.6 18 18 18.968 25.5 24.6 22.4 20.6 20.5 21.570 29.2 28.1 25.6 23.4 23.2 24.372 33.3 32 29.1 26.5 26.2 27.474 37.8 36.4 33 30 29.4 30.876 42.8 41.2 37.3 33.8 33.1 34.578 48.4 46.5 42 38 37 38.680 54.4 52.3 47.2 42.5 41.3 4382 61.1 58.7 52.9 47.6 46 47.884 68.4 65.7 59.2 53 51.2 5386 76.3 73.3 66 59 56.8 58.688 85 81.6 73.4 65.5 62.8 64.790 94.4 90.6 81.5 72.6 69.4 71.3


Capítulo I - 105

Tabla D.3 - Factor de Equivalencia de Carga para Eje Triple y PSIF = 2.0Carga por Eje Número Estructural (SN)

(kips) 1 2 3 4 5 62 0 0 0 0 0 04 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.00016 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0003 0.00038 0.0009 0.001 0.0009 0.0008 0.0007 0.0007

10 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.00112 0.004 0.004 0.004 0.003 0.003 0.00314 0.006 0.007 0.007 0.006 0.006 0.00516 0.01 0.012 0.012 0.01 0.009 0.00918 0.016 0.019 0.019 0.017 0.015 0.01520 0.024 0.029 0.029 0.026 0.024 0.02322 0.034 0.042 0.042 0.038 0.035 0.03424 0.049 0.058 0.06 0.055 0.051 0.04826 0.068 0.08 0.083 0.077 0.071 0.06828 0.093 0.107 0.113 0.105 0.098 0.09430 0.125 0.14 0.149 0.14 0.131 0.12632 0.164 0.182 0.194 0.184 0.173 0.16734 0.213 0.233 0.248 0.238 0.225 0.21736 0.273 0.294 0.313 0.303 0.288 0.27938 0.346 0.368 0.39 0.381 0.364 0.35340 0.434 0.456 0.481 0.473 0.454 0.44342 0.538 0.56 0.587 0.58 0.561 0.54844 0.662 0.682 0.71 0.705 0.686 0.67346 0.807 0.825 0.852 0.849 0.831 0.81848 0.976 0.992 1.015 1.014 0.999 0.98750 1.17 1.18 1.2 1.2 1.19 1.1852 1.4 1.4 1.42 1.42 1.41 1.454 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.6656 1.95 1.95 1.93 1.93 1.94 1.9458 2.29 2.27 2.24 2.23 2.25 2.2760 2.67 2.64 2.59 2.57 2.6 2.6362 3.1 3.06 2.98 2.95 2.99 3.0464 3.59 3.53 3.41 3.37 3.42 3.4966 4.13 4.05 3.89 3.83 3.9 3.9968 4.73 4.63 4.43 4.34 4.42 4.5470 5.4 5.28 5.03 4.9 5 5.1572 6.15 6 5.68 5.52 5.63 5.8274 6.97 6.79 6.41 6.2 6.33 6.5676 7.88 7.67 7.21 6.94 7.08 7.3678 8.88 8.63 8.09 7.75 7.9 8.2380 9.98 9.69 9.05 8.63 8.79 9.1882 11.2 10.8 10.1 9.6 9.8 10.284 12.5 12.1 11.2 10.6 10.8 11.386 13.9 13.5 12.5 11.8 11.9 12.588 15.5 15 13.8 13 13.2 13.890 17.2 16.6 15.3 14.3 14.5 15.2


Capítulo I - 106

Tabla D4: Factor de equivalencia de carga por eje para pavimentos flexibles, eje simple y PSIt = 2.5Carga por eje Número estructural

(kips) 1 2 3 4 5 62 0.0004 0.0004 0.0003 0.0002 0.0002 0.00024 0.003 0.004 0.004 0.003 0.002 0.0026 0.011 0.017 0.017 0.013 0.010 0.0098 0.032 0.047 0.051 0.041 0.034 0.031

10 0.078 0.102 0.118 0.102 0.088 0.08012 0.168 0.198 0.229 0.213 0.189 0.17614 0.328 0.358 0.399 0.388 0.360 0.34216 0.591 0.613 0.646 0.645 0.623 0.60618 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.00020 1.610 1.570 1.490 1.470 1.510 1.55022 2.480 2.380 2.170 2.090 2.180 2.30024 3.690 3.490 3.090 2.890 3.030 3.27026 5.330 4.990 4.310 3.910 4.090 4.48028 7.490 6.980 5.900 5.210 5.390 5.98030 10.30 9.500 7.900 6.800 7.000 7.80032 13.90 12.80 10.50 8.800 8.900 10.0034 18.40 16.90 13.70 11.30 11.20 12.5036 24.00 22.00 17.70 14.40 13.90 15.5038 30.90 28.30 22.60 18.10 17.20 19.0040 39.30 35.90 28.50 22.50 21.10 23.0042 49.30 45.00 35.60 27.80 25.60 27.7044 61.30 55.90 44.00 34.00 31.00 33.1046 75.50 68.80 54.00 41.40 37.20 39.3048 92.20 83.90 65.70 50.10 44.50 46.5050 112.00 102.0 79.00 60.00 53.00 55


Capítulo I - 107

Tabla D5: Factor de equivalencia de carga por eje para pavimentos flexibles, eje tandem y PSIt = 2.5Carga por eje Número estructural

(kips) 1 2 3 4 5 62 0.0001 0.0001 0.0001 0.0000 0.0000 0.00004 0.0005 0.0005 0.0004 0.0003 0.0003 0.00026 0.002 0.002 0.002 0.001 0.001 0.0018 0.004 0.006 0.005 0.004 0.003 0.003

10 0.008 0.013 0.011 0.009 0.007 0.00612 0.015 0.024 0.023 0.018 0.014 0.01314 0.026 0.041 0.042 0.033 0.027 0.02416 0.044 0.065 0.070 0.057 0.047 0.04318 0.070 0.097 0.109 0.092 0.077 0.07020 0.107 0.141 0.162 0.141 0.121 0.11022 0.160 0.198 0.229 0.207 0.180 0.16624 0.231 0.273 0.315 0.292 0.260 0.24226 0.327 0.370 0.420 0.401 0.364 0.34228 0.451 0.493 0.548 0.534 0.495 0.47030 0.611 0.648 0.703 0.695 0.658 0.63332 0.813 0.843 0.889 0.887 0.857 0.83434 1.060 1.080 1.110 1.110 1.090 1.08036 1.380 1.380 1.380 1.380 1.380 1.38038 1.750 1.730 1.690 1.680 1.700 1.73040 2.210 2.160 2.060 2.030 2.080 2.14042 2.760 2.670 2.490 2.430 2.510 2.61044 3.410 3.270 2.990 2.880 3.000 3.16046 4.180 3.980 3.580 3.400 3.550 3.79048 5.080 4.800 4.250 3.980 4.170 4.49050 6.120 5.760 5.030 4.640 4.860 5.28052 7.330 6.870 5.930 5.380 5.630 6.17054 8.720 8.140 6.950 6.220 6.470 7.15056 10.30 9.600 8.100 7.200 7.400 8.20058 12.10 11.30 9.400 8.200 8.400 9.40060 14.20 13.10 10.90 9.400 9.600 10.7062 16.50 15.30 12.60 10.70 10.80 12.1064 19.10 17.60 14.50 12.20 12.20 13.7066 22.10 20.30 16.60 13.80 13.70 15.4068 25.30 23.30 18.90 15.60 15.40 17.2070 29.00 26.60 21.50 17.60 17.20 19.2072 33.00 30.30 24.40 19.80 19.20 21.3074 37.50 34.40 27.60 22.20 21.30 23.6076 42.50 38.90 31.10 24.80 23.70 26.1078 48.00 43.90 35.00 27.80 26.20 28.8080 54.00 49.40 39.20 30.90 29.00 31.7082 60.60 55.40 43.90 34.40 32.00 34.8084 67.80 61.90 49.00 38.20 35.30 38.1086 75.70 69.10 54.50 42.30 38.80 41.7088 84.30 76.90 60.60 46.80 42.60 45.6090 93.70 85.40 67.10 51.70 46.80 49.7


Capítulo I - 108

Tabla D6: Factor de equivalencia de carga por eje para pavimentos flexibles, eje triple y PSIt = 2.5Carga por eje Número estructural

(kips) 1 2 3 4 5 62 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.00004 0.0002 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.00016 0.001 0.0007 0.0005 0.0004 0.0003 0.00038 0.001 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001

10 0.003 0.004 0.003 0.002 0.002 0.00212 0.005 0.007 0.006 0.004 0.003 0.00314 0.008 0.012 0.010 0.008 0.006 0.00616 0.012 0.019 0.018 0.013 0.011 0.01018 0.018 0.029 0.028 0.021 0.017 0.01620 0.027 0.042 0.042 0.032 0.027 0.02422 0.038 0.058 0.060 0.048 0.040 0.03624 0.053 0.078 0.084 0.068 0.057 0.05126 0.072 0.103 0.114 0.095 0.080 0.07228 0.098 0.133 0.151 0.128 0.109 0.09930 0.129 0.169 0.195 0.170 0.145 0.13332 0.169 0.213 0.247 0.220 0.191 0.17534 0.219 0.266 0.308 0.281 0.246 0.22836 0.279 0.329 0.379 0.352 0.313 0.29238 0.352 0.403 0.461 0.436 0.393 0.36840 0.439 0.491 0.554 0.533 0.487 0.45942 0.543 0.594 0.661 0.644 0.597 0.56744 0.666 0.714 0.781 0.769 0.723 0.69246 0.811 0.854 0.918 0.911 0.868 0.83848 0.979 1.015 1.072 1.069 1.033 1.00550 1.170 1.200 1.240 1.250 1.220 1.20052 1.400 1.410 1.440 1.440 1.430 1.41054 1.660 1.660 1.660 1.660 1.660 1.66056 1.950 1.930 1.900 1.900 1.910 1.93058 2.290 2.250 2.170 2.160 2.200 2.24060 2.670 2.600 2.480 2.440 2.510 2.58062 3.090 3.000 2.820 2.760 2.850 2.95064 3.570 3.440 3.190 3.100 3.220 3.36066 4.110 3.940 3.610 3.470 3.620 3.81068 4.710 4.490 4.060 3.880 4.050 4.30070 5.380 5.110 4.570 4.320 4.520 4.84072 6.120 5.790 5.113 4.800 5.030 5.41074 6.930 6.540 5.740 5.320 5.570 6.04076 7.840 7.370 6.410 5.880 6.150 6.71078 8.830 8.280 7.140 6.490 6.780 7.43080 9.920 9.280 7.950 7.150 7.450 8.21082 11.10 10.40 8.800 7.900 8.200 9.00084 12.40 11.60 9.800 8.600 8.900 9.90086 13.80 12.90 10.80 9.500 9.800 10.9088 15.40 14.30 11.90 10.40 10.60 11.9090 17.10 15.80 13.20 11.30 11.60 12.9


Capítulo I - 109

Tabla D.7 - Factor de Equivalencia de Carga para Eje Simple y PSIF = 3.0

Carga por Eje Número Estructural (SN)(kips) 1 2 3 4 5 6

2 0.0008 0.0009 0.0006 0.0003 0.0002 0.00024 0.004 0.008 0.006 0.004 0.002 0.0026 0.014 0.03 0.028 0.018 0.012 0.018 0.035 0.07 0.08 0.055 0.04 0.034

10 0.082 0.132 0.168 0.132 0.101 0.08612 0.173 0.231 0.296 0.26 0.212 0.18714 0.332 0.388 0.468 0.447 0.391 0.35816 0.594 0.633 0.695 0.693 0.651 0.62218 1 1 1 1 1 120 1.6 1.53 1.41 1.38 1.44 1.5122 2.47 2.29 1.96 1.83 1.97 2.1624 3.67 3.33 2.69 2.39 2.6 2.9626 5.29 4.72 3.65 3.08 3.33 3.9128 7.43 6.56 4.88 3.93 4.17 530 10.2 8.9 6.5 5 5.1 6.332 13.8 12 8.4 6.2 6.3 7.734 18.2 15.7 10.9 7.8 7.6 9.336 23.8 20.4 14 9.7 9.1 1138 30.6 26.2 17.7 11.9 11 1340 38.8 33.2 22.2 14.6 13.1 15.342 48.8 41.6 27.6 17.8 15.5 17.844 60.6 51.6 34 21.6 18.4 20.646 74.7 63.4 41.5 26.1 21.6 23.848 91.2 77.3 50.3 31.3 25.4 27.450 110 94 61 37 30 32


Capítulo I - 110

Tabla D.8 - Factor de Equivalencia de Carga para Eje Tandem y PSIF = 3.0Carga por Eje Número Estructural (SN)

(kips) 1 2 3 4 5 62 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0 04 0.001 0.001 0.001 0 0 06 0.003 0.004 0.003 0.002 0.001 0.0018 0.006 0.011 0.009 0.005 0.003 0.003

10 0.011 0.024 0.02 0.012 0.008 0.00712 0.019 0.042 0.039 0.024 0.017 0.01414 0.031 0.066 0.068 0.045 0.032 0.02616 0.049 0.096 0.109 0.076 0.055 0.04618 0.075 0.134 0.164 0.121 0.09 0.07620 0.113 0.181 0.232 0.182 0.139 0.11922 0.166 0.241 0.313 0.26 0.205 0.17824 0.238 0.317 0.407 0.358 0.292 0.25726 0.333 0.413 0.517 0.476 0.402 0.3628 0.457 0.534 0.643 0.614 0.538 0.49230 0.616 0.684 0.788 0.773 0.702 0.65632 0.817 0.87 0.956 0.953 0.896 0.85534 1.07 1.1 1.15 1.15 1.12 1.0936 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.3838 1.75 1.71 1.64 1.62 1.66 1.740 2.21 2.11 1.94 1.89 1.98 2.0842 2.75 2.59 2.29 2.19 2.33 2.544 3.39 3.15 2.7 2.52 2.71 2.9746 4.15 3.81 3.16 2.89 3.13 3.548 5.04 4.58 3.7 3.29 3.57 4.0750 6.08 5.47 4.31 3.74 4.05 4.752 7.27 6.49 5.01 4.24 4.57 5.3754 8.65 7.67 5.81 4.79 5.13 6.156 10.2 9 6.7 5.4 5.7 6.958 12 10.6 7.7 6.1 6.4 7.760 14.1 12.3 8.9 6.8 7.1 8.662 16.3 14.2 10.2 7.7 7.8 9.564 18.9 16.4 11.6 8.6 8.6 10.566 21.8 18.9 13.2 9.6 9.5 11.668 25.1 21.7 15 10.7 10.5 12.770 28.7 24.7 17 12 11.5 13.972 32.7 28.1 19.2 13.3 12.6 15.274 37.2 31.9 21.6 14.8 13.8 16.576 42.1 36 24.3 16.4 15.1 17.978 47.5 40.6 27.3 18.2 16.5 19.480 53.4 45.7 30.5 20.1 18 2182 60 51.2 34 22.2 19.6 22.784 67.1 57.2 37.9 24.6 21.3 24.586 74.9 63.8 42.1 27.1 23.2 26.488 83.4 71 46.7 29.8 25.2 28.490 92.7 78.8 51.7 32.7 27.4 30.5


Capítulo I - 111

Tabla D.9 - Factor de Equivalencia de Carga para Eje Triple y PSIF = 3.0Carga por Eje Número Estructural (SN)

(kips) 1 2 3 4 5 62 0.0001 0.0001 0.0001 0 0 04 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0.00016 0.001 0.001 0.001 0.001 0 08 0.003 0.004 0.002 0.001 0.001 0.001

10 0.005 0.008 0.005 0.003 0.002 0.00212 0.007 0.014 0.01 0.006 0.004 0.00314 0.011 0.023 0.018 0.011 0.007 0.00616 0.016 0.035 0.03 0.018 0.013 0.0118 0.022 0.05 0.047 0.029 0.02 0.01720 0.031 0.069 0.069 0.044 0.031 0.02622 0.043 0.09 0.097 0.065 0.046 0.03924 0.059 0.116 0.132 0.092 0.066 0.05626 0.079 0.145 0.174 0.126 0.092 0.07828 0.104 0.179 0.223 0.168 0.126 0.10730 0.136 0.218 0.279 0.219 0.167 0.14332 0.176 0.265 0.342 0.279 0.218 0.18834 0.226 0.319 0.413 0.35 0.279 0.24336 0.286 0.382 0.491 0.432 0.352 0.3138 0.359 0.456 0.577 0.524 0.437 0.38940 0.447 0.543 0.671 0.626 0.536 0.48342 0.55 0.643 0.775 0.74 0.649 0.59344 0.673 0.76 0.889 0.865 0.777 0.7246 0.817 0.894 1.014 1.001 0.92 0.86548 0.984 1.048 1.152 1.148 1.08 1.0350 1.18 1.23 1.3 1.31 1.26 1.2252 1.4 1.43 1.47 1.48 1.45 1.4354 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.6656 1.95 1.92 1.86 1.85 1.88 1.9158 2.28 2.21 2.09 2.06 2.13 2.260 2.66 2.54 2.34 2.28 2.39 2.562 3.08 2.92 2.61 2.52 2.66 2.8464 3.56 3.33 2.92 2.77 2.96 3.1966 4.09 3.79 3.25 3.04 3.27 3.5868 4.68 4.31 3.62 3.33 3.6 470 5.34 4.88 4.02 3.64 3.94 4.4472 6.08 5.51 4.46 3.97 4.31 4.9174 6.89 6.21 4.94 4.32 4.69 5.476 7.78 6.98 5.47 4.7 5.09 5.9378 8.76 7.83 6.04 5.11 5.51 6.4880 9.84 8.75 6.67 5.54 5.96 7.0682 11 9.8 7.4 6 6.4 7.784 12.3 10.9 8.1 6.5 6.9 8.386 13.7 12.1 8.9 7 7.4 988 15.3 13.4 9.8 7.6 8 9.690 16.9 14.8 10.7 8.2 8.5 10.4


Capítulo I - 112

Igualmente se adjuntan las tablas para PSIterminal de 2,0 y 3,0 para ejes simples,tandem y triples (figuras sin números).

A continuación se describen dos métodospara el cálculo de ESAL, a ser aplicados parael diseño de un proyecto en particular, deacuerdo a la información con que se cuente.

1- Cuando se cuenta con estaciones de pesajeque por su ubicación pueden considerarseadecuadas para la representatividad deltránsito del pavimento a diseñar el factor deequivalencia de los camiones se determina enforma directa.2- Cuando no se cuenta con dichainformación se requiere adoptar valoresrepresentativos para cada tipo de camión,según sea su configuración de acuerdo a laclasificación que corresponda al tránsito delproyecto. Para esta alternativa no se haráningún ajuste por serviciabilidad o porespesores.

Mediante la planilla de trabajo que se adjunta(figura 57, Tabla D-19) se calculan losfactores de equivalencia basándose en losobtenidos directamente o en valoresrepresentativos previstos por las agencias deproyectos.

En la columna A se incorporan losv o l ú m e n e s d e t r á n s i t o d i a r i ocorrespondientes al año base para cada tipode vehículo, dicha información provendrá delos datos recolectados en las estaciones deconteos y clasificación representativas dellugar del proyecto a diseñar.

En la columna B se indica el factor decrecimiento correspondiente a cada tipo devehículos. El cálculo se debe efectuar

teniendo en cuenta que los factores decrecimiento normalmente varían de un tipode vehículo a otro; se provee de una tabla queda los multiplicadores apropiados para unadeterminada tasa de crecimiento anual y elperíodo de diseño adoptado. La columna Ccorresponde al producto de las dos primeras(A y B) multiplicado por 365 días. Elresultado obtenido es el número derepeticiones de pasadas de cada tipo devehículo durante el período de diseño.

La cuarta columna (D) indica el factor deequivalencia correspondiente a cada tipo devehículo.

La columna E indica el número total de ejesequivalentes (por tipo de vehículo) quesoportará el pavimento durante el período deanálisis. La sumatoria de estos valorescorresponde al número total de ejesequivalentes a 18.000 libras, que se utilizarápara el diseño de la estructura del pavimento.

El número obtenido representa al total de ejesequivalentes de todos los carriles y ambasdirecciones de viaje, por lo que se debedistribuir por dirección y por carril deacuerdo a lo ya indicado (DD; DL), siendo:

W18 = DD × DL × ê18

ê18: tránsito acumulado en dosdirecciones, de ejes equivalentes a18.000 libras, durante el período dediseño de una sección específica de lacarretera a proyectar.

W18: tránsito de diseño.


Capítulo I - 113

Tabla D 19: Planilla de cálculo del mínimo de aplicaciones de ejes simples equivalentes (ESAL) a 18 kip

Período de análisis _______________ años. SN o D asumidos: ____________________Ubicación:

Tipo de vehículo Tránsitoactual (A)

Factor decrecimiento (B)

Tráfico dediseño ©

Factor ESAL(D)

ESAL dediseño (E)

Carros de pasajerosBuses

Panel y PickupCamiones de 2 ejes / 4 ruedasCamiones de 2 ejes / 6 ruedasCamiones de 3 o más ejesCamiones simples totales

3 ejes tractor semi-trailer4 ejes tractor semi-trailer5 ejes + eje tractor semi-trailerTractor semi-trailer totales

5 ejes doble trailers6 ejes + eje doble trailersDoble trailer combostotales

3 ejes camiones - trailers4 ejes camiones - trailers5 y + ejes camiones -trailersCamiones - trailerscombos totales

Vehículos totales ESAL dediseño

Figura 57


Capítulo I - 114

C Confiabilidad

Básicamente la introducción del concepto deconfiabilidad incorpora distintos niveles decerteza en el proceso de diseño, a fin de

garantizar que las distintas alternativasperdurarán durante el período de análisis. ElManual recomienda distintos niveles deconfiabilidad, en base a la clasificaciónfuncional de los caminos, siendo:

CLASIFICACIÓN NIVELES DE CONFIABILIDAD RECOMENDADOSFUNCIONAL URBANOS RURALESInterestatales o Autopistas 85-99,9 80-99,9Arterias principales 80-99 75-95Colectoras 80-95 75-95Locales 50-80 50-80

Se observa que los mayores nivelescorresponden a las carreteras de mayortránsito, mientras que los niveles más bajos(50%) a caminos locales es decir que losmayores niveles irán aparejados a diseñoestructurales de mayor envergadura.

Para el error standard combinado (So) seindican:0.30-0.40 Pavimentos rígidos0.40-0.50 Pavimentos flexibles

Dichos valor se debe seleccionar de acuerdoa las condiciones locales; los resultadosobtenidos en el AASHO Road Test (que noincluían el error de tránsito) fueron de 0,25(rígidos) y 0,35 (flexibles), que correspondena un error standard total de 0,35 y 0,45respectivamente.

C Serviciabilidad

La serviciabilidad de un pavimento estádefinida como la capacidad para servir altránsito (automóviles y camiones) que utilizala carretera. Las primeras mediciones delIndice de Serviciabilidad Presente (PSI)abarcaban un intervalo de O (imposible en uncamino) a 5 (camino perfecto), reflejando

dichos valores la capacidad o estado delpavimento en el momento de su medición.

La performance en cambio es la medida delservicio acumulado que ha brindado unpavimento o sea la adecuación con que unpavimento satisface su propósito.

El método AASHTO basa su diseño en elconcepto de serviciabilidad-performance, yaque provee de un medio para diseñarpavimentos basado en un volumen total detránsito específico y un mínimo nivel deserviciabilidad deseado para el final delperíodo de diseño.

La selección del más bajo PSI permitido oIndice de Serviciabilidad terminal, se basa enel menor índice que puede ser tolerado antesque una rehabilitación, reconstrucción orefuerzo sea requerido. Se recomienda unIndice de 2.5 o mayor para carreteras de altonivel de servicio y un valor 2.0 para caminosde menor volumen de tránsito.

Dado que el tiempo requerido para que laestructura del pavimento alcance laserviciabilidad terminal, depende delvolumen de tránsito y de su serviciabilidadinicial, se debe definir el valor a adoptar para


Capítulo I - 115

esta última.

Del acuerdo a los tramos experimentales delAASHO Road Test, los valoresrecomendados son de 4,2 para pavimentosflexibles y de 4,5 para rígidos resultando asíposible definir la pérdida de serviciabilidaddurante el período de diseño como:

) PSI = PSIi - PSIt

PSIi = Serviciabilidad inicial (al momento dehabilitarse la obra)PSIt = Serviciabilidad terminal (al momentode requerirse un refuerzo, reconstrucción orehabilitación).

C PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

El nomograma de diseño y la ecuación que sepresentan en la figura 48, son aplicables tantoa concretos asfálticos, como a tratamientosbituminosos superficiales que registren unsignificativo nivel de tránsito (mayor a50.000 repeticiones de ejes equivalentes a18.000 lb durante el período considerado).En ambos casos el diseño se basa endeterminar el número estructural requerido(SN) que satisfaga al flujo de cargasestimado; quedando en manos del proyectistadecidir si de acuerdo a las condicionesespecíficas de la obra, se requiere entratamiento simple, doble o triple o unacarpeta de concreto asfáltico.

A continuación se describen los pasos aseguir para la determinación del númeroestructural de diseño (SN) para condicionesespecíficas inherentes a los parámetros dediseño.

1- Estimar la proyección del tránsito (W18)

para el período considerado.2- Seleccionar el nivel de confiabilidad (R)de acuerdo a las características del proyecto.3- Adoptar un valor para So (desviaciónstandard) en base al análisis de las posiblesvariaciones de los factores de diseño.4- Calcular el módulo resiliente efectivo (MRde la subrasante).5- Definir la pérdida de serviciabilidad()PSI) de acuerdo al PSIi y PSItseleccionados.

Una vez definido el número estructural (SN)requerido, se analizarán distintascombinaciones de espesores de capas (esdecir distintas alternativas de diseño), ya queel SN debe ser convertido a espesores realespor medio de coeficientes estructurales querepresentan los aportes resistentes de lasdistintas capas, siendo:

SN = a1 D1+a2 D2 m2 +a3 D3 m3

a1, a2, a3 = coeficientes estructuralesrepresentativos de capa de rodamiento, basey subbase respectivamente.D1,D2,D3 = espesor (en pulgadas) de la

capa de rodamiento, base ysubbase respectivamente.

m2, m3 = coeficiente de drenaje de basey subbase respectivamente.

Como ya se mencionara la ecuación del SNno tiene una única solución, sino que hay unconjunto de combinaciones de espesores decapa que brindan alternativas satisfactorias.En la selección de dichos espesores se debeprestar especial atención a los costos no sólode construcción sino también demantenimiento a fin de seleccionar laalternativa técnico-económica óptima.


Capítulo I - 116

Dado que resultaría antieconómico eldimensionar carpeta, base y subbase de unespesor inferior a un mínimo requerido, elmanual provee de una tabla que a

continuación se transcribe, donde se indicanpara distintas niveles de tránsito los mínimosespesores requeridos para concreto asfálticoy bases granulares.

MÍNIMOS ESPESORES (EN PULGADAS)TRANSITO CONCRETO BASE(ESAL) ASFÁLTICO GRANULAR< 50.000 1,0 (o T.S.) 4,050.001-150.000 2,0 4,0150.001-500.000 2,5 4,0500.001-2.000.000 3,0 6,02.000.001-7.000.000 3,5 6,0> 7.000.000 4,0 6,0

Considerando que los valores mínimos deespesores responden a condiciones yprácticas locales, el proyectista deberádecidir si es necesario modificar o no losvalores mínimos indicados, de acuerdo a supropio uso.

En el caso que la superficie de rodamientoesté conformada por un tratamientobituminoso su aporte estructural no seráconsiderado para el cálculo del SN, pero suefecto sobre las propiedades de la base ysubase debe ser tenido en cuenta debido a lareducción de entrada de agua superficial quese produce por su recubrimiento.

Siendo un pavimento flexible una estructuraconformada por un sistema de capas, lasmismas se deben diseñar armónicamente.Primeramente se calculará el númeroestructural requerido sobre la subrasante; delmismo modo se computará el númeroestructural requerido sobre la subbase y sobrela base utilizando los valores de resistenciadefinidos para ellas. Mediante las diferenciasentre el número estructural requerido,computado sobre cada capa, puede ser

calculado el mínimo espesor admisible paracualquier capa. Así por ejemplo, el mínimonúmero estructural admisible para la subbase,será igual a la diferencia entre el númeroestructural requerido sobre la subrasante y elnúmero estructural requerido sobre lasubbase. Aplicando igual criterio sedeterminan los espesores de las distintascapas. En la figura 58 se describeesquemáticamente el proceso.

Cabe aclarar que este procedimiento no esaplicable para definir SN sobre bases osubbases cuyo módulo sea superior a 40.000psi.

A continuación se desarrolla un ejemplo a finde aclarar lo arriba indicado.

Suponiendo que aplicando el ábaco de diseño(figura 48) y en base a los parámetros dediseño , se obtuvo un SN = 5,6, siendo:

W18 = 16 × 106

) PSI = 1,89R = 95%; So = 0,35;


Capítulo I - 117


Capítulo I - 118

EBS = 30.000 psi; ESB = 11.000 psi; m2 = m3 = 1,20

Se determinará el número estructuralrequerido sobre la capa base, utilizando elmódulo resiliente de dicha capa, en lugar delMR de la subrasante.

Para R = 95% (ZR = -1,645)So = 0,35; W18 = 16 × 106

) PSI = 1,89; EBS = 30 000psi

Se obtiene SN1 =3,2

Por lo que el espesor de concreto asfálticorequerido (para un coeficiente de aporte de0,42/pulgada) será:

(D1 *= 8 pulgadas)SN*

1 = a1 × D*1 = 0,42/pulg × 8pulg = 3,36

En forma similar se determinará el númeroestructural requerido sobre la capa subbase,utilizando el módulo resiliente de dicha capa,en lugar del MR de la subrasante.

Para R =95% (ZR = - 1,645)So = 0,35 W18 = 16 × 106

)PSI = 1,89 ESB = 11.000 psi

Se obtiene SN2 = 4,5

Por lo que el espesor de base granularrequerido (para un coeficiente de aporte de0,14/pulg) considerando un coeficiente dedrenaje m2 = 1.20, será:

(D2 * = 7 pulgadas)

SN*2 = 7 pulg × 0,14/pulg × 1,20 = 1,18

Finalmente, el espesor requerido para la capasubbase será (para un coeficiente de aporte de0,08/pulg y m3 = 1,20):

Resultando así el diseño final del paqueteestructural:

CAPA ESPESOR APORTE ESTRUCT.C. Asfáltico 8 pulgadas 8 × 0,42=3,36Base granular 7 pulgadas 7 × 0,14 × 1,2=1,18Sub base Granular 11 pulgadas 11 × 0,08 × 1,2 =1,06

SN = 5,59


Capítulo I - 119


Parámetros de diseño

1) Características de la subrasante

2) Coeficiente de drenaje (m)

3) Caracterización de los materiales queconformará las distintas capas.

4) Análisis de tránsito

5) Nivel de confiabilidad seleccionado

6) Pérdida de serviciabilidad durante elperíodo de diseño.

1) Características de la subrasante

Asumiendo valores medios de CBR, paraperíodos húmedo y para período seco, yconsiderando que no existe la condición decongelamiento y deshielo, los valorescorrespondientes al factor de deteriororelativo (uf) serían los que se indican, deacuerdo a las siguientes relaciones:

MR (psi) = 1500 CBR

uf = 1,18 × 108 MR -2,32

Se asume que las precipitaciones comienzanen el mes de abril y finalizan a mediados delmes de noviembre, intensificándose enagosto, septiembre y octubre.

Mes VS(%) MR (psi) uf

Enero 6 9000 0,079Febrero 7 10.500 0,055Marzo 7 10.500 0,055Abril 6 9.000 0,079Mayo 6 9.000 0,079Junio 5 7500 0,121Julio 5 7500 0,121Agosto 5 7500 0,121Septiembre 5 7500 0,121Octubre 5 7500 0,121Noviembre 5 7500 0,121Diciembre 6 9,000 0,079

3 uf = 1,152MR= 8278 psi

2) Coeficiente de drenajeTeniendo en cuenta las condiciones drenantesgenerales y las correspondientes a cada capa,de acuerdo a la calidad del sistema de drenajeproyectado para la obra, al mismo se localifica como "bueno" (el agua se elimina enun día). Se considera que el porcentaje de

tiempo durante el año, que la estructura delpavimento está expuesta a un nivel dehumedad cercano a la saturación, estácomprendido entre un 5% y un 25%,adoptándose para el coeficiente de drenaje unvalor m = 1,10.


Capítulo I - 120

3) Caracterización de los materiales queconformarán las distintas capas.a) concreto asfáltico densamente graduado;considerando que de acuerdo a los ensayosrealizados se puede estimar un móduloelástico de EAC = 400.000 psi, de acuerdo algráfico que se reproduce en la figura 49 lecorrespondería un coeficiente estructural dea1 = 0,425/pulgada.b) Bases granularesConsiderando una base conformada conagregados triturados, cuyo CBR en lascondiciones volumétricas especificadas(AASHTO T180) es $ 80%, le corresponderáu n c o e f i c i e n t e e s t r u c t u r a l d ea2=0,135/pulgada (de acuerdo al gráfico de lafigura 50).

Asumiendo para la subbase granular unCBR$20%, por estar conformada con gravay arena, de acuerdo al gráfico que sereproduce en la figura 51, le corresponderíau n c o e f i c i e n t e e s t r u c t u r a l d ea3=0.095/pulgada.

4) Análisis de tránsitoAsumiendo para el año de habilitación de laobra un TMDA = 10.200 vehículos, al quecorresponden un 25% de vehículos pesados,se tendrán 2550 camiones diarios para el añobase. Para un período de diseño de n = 20años y una tasa de crecimiento anual i =2,0%, en base a la clasificación de losvehículos pesados (2 ejes simple; 1 ejesimple y 1 tanden; 3 ejes simples; conacoplados y/o semiremolques con distintostipos de eje) y a las tablas que se adjuntan(figuras 54 y 55), se calculará de acuerdo alos censos de cargas por eje, al SN y PSItseleccionados, el número de ejes equivalentesa 8,2 toneladas (18.000 libras, ESAL) quesolicitarán a la calzadas durante el período dediseño previsto.

Se ilustra con un ejemplo el método decálculo del factor de equivalencia paracamiones conformados por un eje simple yun eje tandem, SN=5,0 y PSIt =2,5.

Asumiendo que en el censo de carga sepesaron 100 camiones de ese tipo.

CARGA POR EJE PESADAS NÚMERO DE EJES FACTOR DE EQUIVALENCIA (A) × (B)EJE SIMPLE (A) (B)

6 20 0,010 0,2008 20 0,034 0,68010 35 0,088 3,08012 15 0,189 2,83514 10 0,360 3,60

3 = 10,395÷ 100 = 0,104EJE TANDEM

24 15 0,260 3,90026 15 0,364 5,46028 35 0,495 17,32530 15 0,658 9,87034 10 1,090 10,90036 10 1,380 13,800

3 =61,255÷ 100 = 0,613F e = 0,717


Capítulo I - 121

Se deberá proceder de manera similar paralos distintos tipos de camiones queconforman el

espectro de cargas de proyecto.

TipodeCamión

NúmerodeCamiones

Factor *deCrecimiento

TráficodeDiseño

FactordeEquivalencia

E.S.A.LdeDiseño

2 ejes simples 900 243 7.982.550 501 3.999.258

1 simple 1250 243 11.086.875 717 7.949.289

1 tandem conacopladoy/o semi-remolque

400 243 3.547.800 2319 8.227.348

TOTAL 2550 E.S.A.L. DE DISEÑO 20.175.895

* Para n = 20 años, i = 2% anual, G = [(1 + i)n -1]/ i = 24,3

Considerando una distribución direccionalDD=50%, y que se trate de una carretera cuyacalzada esté conformada por un carril paracada dirección o sentido, DL = 100%, elE.S.A.L. a utilizar en el diseño será:

W18 = 0,5 × 1,0 × 20.175.895 = 10.087.948 ejes

N8,2 = 1,0 × 107 ejes

5) Nivel de confiabilidad seleccionadoTeniendo en cuenta que se trata de una arteriaprincipal, se adopta R = 90% (ZR = - 1,282)y un error standard combinado So = 0,45.

6) Pérdida de serviciabilidad durante el

período de diseño.Adoptando una serviciabilidad inicial, almomento de habilitarse la obra, PSIi = 4,2 yuna serviciabilidad terminal, al momento derequerirse un refuerzo, PSIt = 2,5, la pérdidade serviciabilidad será:

) PSI = PSIi - PSIt = 1,7

C Diseño estructural

MR = 8278 psiW18 = N8,2 = 1,0 × 107 ejes de 18.000lb (8,2toneladas)ZR = -1,282So = 0,45) PSI = 1,7

En base al nomograma de diseño y/o a laecuación que se reproducen en la figura 48,resulta:

SN = 4,85

De acuerdo a la caracterización de las


Capítulo I - 122

mezclas o materiales que conformarán lasdistintas capas, se tiene: a1 = 0,425/pulg.EBS = 28.000 psi (a2 = 0,135/pulg)ESB = 12.500 psi (a3 = 0,095/pulg)Siendo el coeficiente de drenaje seleccionadom = 1.10

El SN requerido sobre la capa base será:R = 95%;ZR = -1.282; So = 0.45; W18 = 1 * 107; ) PSI = 1.7EBS = 28,000 psiSN1 = 3.1

SN*1 = 7.5 pulg * 0.425/pulg = 3.19

El SN requerido sobre la capa de subbaseserá:R = 95%; ZR = -1.282; So = 0.45; W18 = 1 *107; ) PSI = 1.7;ESB = 12,500psiSN2 = 4.2

SN2* = 6.5 pulg * 0.135/pulg * 1.1 = 0.97

El espesor requerido para la capa subbaseserá:

Resultando el diseño final del paqueteestructural:

Capas Espesor(pulg.)

Aporteestructural

ConcretoAsfáltico 7.5 pulgadas 3.19

BaseGranular

6.5 pulgadas(m = 1,1) 0.97

Subbasegranular

6.6 pulgadas(m = 1,1) 0.69

SN = 4.85

Espesor (cm)Concreto Asfáltico19.0cm * 0.167/cm= 3.17Base Granular17.0cm * 0.053/cm * 1.1= 0.99Subbase Granular17.0cm * 0.037/cm 1.1= 0.69SN = 4.85

A continuación se desarrollan ejemplosilustrativos para los distintos métodos,uti l izando parámetros de diseñorepresentativos de las condiciones queusualmente se registran en el país.

Parámetros de diseño:CBR $ 5% (embebido)Temperatura máxima media 26o CTemperatura mínima media 16 o CPeríodo lluvioso 7 mesesPeríodo seco 5 mesesN8.2= 4.0 x 106 ejes (n= 10 años) (i = 2.5 %)TMDA= 4,076 vehículos% camiones = 30 % (FeG= 1.60)

Materiales disponibles: agregados pétreos debuena calidad en la zona en que se desarrolla


Capítulo I - 123

el proyecto.

Material para base CBR$ 80 %Material para subbase CBR $ 40 %

Se ubican yacimientos conformados poragregados que cumplen con lasespecificaciones requeridas para elaborarmezcla asfáltica en caliente.

Cemento Asfáltico Penetración 50-70Índice de Penetración -0,5/0,0

C MÉTODO DEL CUERPO DEINGENIEROSCBR $ 5 %N8,2 ton = 4,0 x 10 6

Acorde a las características del tránsitocorresponde DI-5, que expresado en ejesequivalentes a 8,2 ton sería N8,2= 4,0 x 106

ejes.

En base a los valores recomendados para esacategoría de tránsito, el mínimo espesorrequerido de concreto asfáltico sería de 3,5pulgadas.

De acuerdo con las curvas de diseño para18.000 EAL correspondería un espesor totalde pavimento de 22 pulgadas. Pudiendoconformarse el paquete estructural con 4pulgadas de concreto asfáltico, 8 pulgadas debase granular y 10 pulgadas de subbasegranular.

C MÉTODO SHELLCBR $ 5%E3= 107 CBR = 5,0 x 107 N/m2

Base Granular VS $ 80 % (E= 8 x 108 N/m2)Subbase Granular VS$ 40 % (E= 4 x 108 N/m2)N8,2= 4,0 x 106

n= 10 años, i= 2,5 %, Wd= 720

Se asume que en base a los promediosmensuales de la temperatura ambiente y susrespectivos factores de ponderación, seobtiene una temperatura media anualponderada MAAT=24o C

Por lo que se adoptará para diseñoMAAT=28oC siguiendo una tendenciaconservadora (cartillas para diseño de 20o Co de 28o C serían las más próximas).

Capas bituminosas: considerando que para elconcreto asfáltico se elaborarán mezclasdensas con un término medio de contenido envolumen de agregados, asfalto y vacíos, lescorresponderá un código de mezcla S1-F1,siendo las características del bitumen.

Penetración 50 - 70IP -0,5 / 0,0T800 pen 60

el código de mezcla a aplicar será S1-F1-50.De acuerdo al gráfico de diseño HN 57

S1-F1-50, E3= 5,0 x 107 N/m2

MAAT= 28o C, N8,2= variable

Para N8,2= 4,0 x 106 se podrían obtener unaserie de diseños alternativos, acorde a lascaracterísticas mecánicas de los materialesque conformarán las capas inferiores ( 8 x 108

N/m2 y 4 x 108 N/m2 para base y subbaserespectivamente) se seleccionó el siguientediseño:

Concreto asfáltico (S1-F1-50) 16 cmBase granular (CBR$ 80 %) 10 cmSubbase granular (CBR$ 40 %) 22 cm


Capítulo I - 124

Análisis de la deformación permanente quepodría sufrir las estructura durante su

comportamiento en servicio, la mayor parteen forma de ahuellamiento

ESPESORES CÓDIGO DEMEZCLA

PENETRACIÓN IP T800p

h1-1 40 mm SI-FI-50 50 -0,5/0,0 60

h1-2 40 mm SI-FI-50 50 -0,5/0,0 60

h1-3 80 mm SI-FI-50 50 -0,5/0,0 60

Viscosidad efectiva del asfalto en cada una de las subcapas (MAAT=24 grados C)

CAPA Tyeff Tyeff-T800 pen Visc y eff

1-1 38o C -22o C 2,0 x 105

1-2 35o C -25o C 8,0 x 10 5

1-3 32o C -28o C 1,0 x 10 6

Características de la deformación de lamezcla, asumiendo un comportamiento demezcla similar a curva C 3 (q=0.20),corresponde A=3.0

Conversión de los datos de tránsitoCAPA A=f(q) W1-1 3.0 1.2 x 10 7

1-2 3.0 1.2 x 10 7 1-3 3.0 1.2 x 10 7

Stiffness de la mezclaCAPA Viscy eff Sbit visc S mix (f (q))1-1 2.0 x 10 5 0.25 x 10 o 1.5 x 10 6

1-2 8.0 x 10 5 1.0 x 10 o 3.0 x 10 6

1-3 1.0 x 10 6 1.25 x 10 o 5.0 x 10 6

Para temperaturas en que corresponde un comportamiento elásticoCAPA Ty effec E mix1-1 38o C 8.0 x 108

1-2 35o C 1.0 x 109

1-3 32o C 2.0 x 109

Factores de distribución de tensiones (tabla Z 34): Z1=0.4, Z2=0.5, Z3=0.5


Capítulo I - 125

Deformación permanente estimada en la capa asfálticaCAPA ESPESOR Zi S mix îhi1-1 40 mm 0.4 1.5 x 106 8.9 mm1-2 40 mm 0.5 3.0 x 106 5.6 mm1-3 80 mm 0.5 5.0 x 106 6.7 mm

îh1 = 21,22 mm

Para una deformación de las capas notratadas de îh2 = 5mm, se obtiene îh = 26mm, valor relativamente alta para unadeformación permanente. Se debería tratar decorregir la mezcla de áridos (mediante mayorproporción de triturado o con adición defiller) o utilizar otro tipo y grado de asfalto(mayor consistencia).

C M É T O D O D E A S P H A L TINSTITUTE

Considerando el nivel del tránsito (N8,2=4 x 106) que solicitará a la calzada, elCBR de diseño deberá superar el 87,5 % delas muestras ensayadas, asumiendo que dichovalor corresponde a CBR$ 5 % (AASHTOT180), para entrar a los gráficos de diseñocorresponde: Mr (M Pa)=10,3 CBR=51,5 MPa.

De acuerdo con la temperatura promedioambiente anual (MAAT=24o C), el métodorecomienda las siguientes características parael bitumen.

MAAT $ 24o CGrado de asfalto

TIPO AC-20 AC-40AR-8000 AR-16.000

Penetración 60-70 40-50

El mínimo espesor de concreto asfáltico paraN8,2=4,0 x 106 y capa base de agregados no

tratados, corresponde a eCA$ 125 mm(aproximadamente 5 pulgadas).

De acuerdo al análisis de tránsito, el númerode ejes que solicitarán a la calzada durante elperíodo de vida útil previsto (n=10 años),expresados en ejes equivalentes de 8.2 ton,será N8.2 = 4.0 x 106.

Teniendo en cuenta la posibilidad deconformar las capas subyacentes al concretoasfáltico con agregados no tratados, quecumplen con los requisitos exigidos para basey subbase (TABLA I), las mismas seconformarán con dichos materiales.

En base a las cartas de diseño A-17 (figura46) y A-18 (figura 47), para espesores debase no tratada de 15 cm y 30 cmrespectivamente y una temperatura mediaambiente anual de 24oC en ambos casos, seobtienen las siguientes alternativas de diseño.

TIPO DE CAPA A-17 A-18BASE GRANULAR 150 mm50 mmSUBBASE GRANULAR - 150 mmCONCRETO ASFÁLTICO 290 mm265 mm


Capítulo I - 126

C MÉTODO AASHTO

Características de la subrasanteMESES VS (%) MR (psi) UfEnero, febrero, marzo 7 10.500 0,055abril, mayo 6 9.000 0,079junio, julio, agosto 5 7.500 0,121setiembre, octubre 5 7.500 0,121noviembre 6 9.000 0,079diciembre 7 10.500 0,055

MR= 8.574 psi

Coeficiente de drenaje (m): calidad delsistema de drenaje proyectado "bueno" (elagua se elimina en un día).Tiempo durante elaño en que la estructura del pavimento estáexpuesta a un nivel de humedad cercano a lasaturación $ 25%.

Para dichas condiciones se recomiendam=1.0

Caracterización de los materiales queconformarán las distintas capas.

Concreto asfáltico:EAC= 400,000 psia1= 0.42/pulg=0.165/cm

Base granular:CBR$ 80%a2 = 0.135/pulg = 0.053/cm

Subbase granular:CBR$ 40%a3= 0.12/pulg = 0.047/cm

ANÁLISIS DE TRÁNSITO

De acuerdo al TMDA, a su composiciónvehicular, a la configuración de las cargaspesadas, a los informes obtenidos de loscensos de carga por eje, a la tasa de

crecimiento anual prevista y a la vida útiladoptada para el proyecto, se obtuvo para unacalzada de dos carriles (DD=0.50; D1=1.0):TMDA=4076 vehículos% camiones= 30%FeG = 1.6i=2.5%n=10 añosN8.2= 365 x 0.5 x 4076 x 0.30 x 1.60 • (1 + 0,025)10 - 1œ

0.025N8.2= 4.0 x 106

Nivel de confiabilidad seleccionado: parapavimentos flexibles el error standardcombinado (So) varía de 0.40 a 0.50, seadopta para el diseño So= 0.45. Teniendo encuenta que se trata de una arteria principal,los niveles de confiabilidad (R)recomendados para carreteras rurales varíanentre 75% y 95%, adoptándose R=85%, alque corresponde una desviación normalstandard de ZR= -1.037.

La pérdida de serviciabilidad durante elperíodo de diseño será:

îPS I = 4.2 - 2.5 = 1.7

Los mínimos espesores requeridos paraconcreto asfáltico y base granular, de acuerdo


Capítulo I - 127

con el tránsito previsto (N8.2= 4.0 x 106) será:

TRÁNSITO 2,0 X 106 a 7,0 X 10 6

C. ASFÁLTICO 3,5" (9cm)B.GRANULAR 6" (15 cm)

En base al nomograma de diseño y/o a laecuación que se reproduce en la figura 48,resulta para:

MR= 8.574 psi N8.2= 4.0 x 106

ZR= -1.037So= 0.45

îPSI= 1.70SN= 4.0

De acuerdo con la caracterización de lasmezclas o materiales, que conformarán lasdistintas capas se tiene:

a1= 0.425/pulga2= 0.135/pul ; EBS= 28,000 psia3= 0.12/pulg ; ESB= 16,500 psi

Siendo el coeficiente de drenaje seleccionadom= 1.0El SN requerido sobre la capa base será, para:MR= 28.000 psiN8.2= 4.0 x 106

ZR= -1.037So= 0.45

îPSI= 1.70

SN = 2.55

D1= 2.55 = 6 pulgadas 0.425/pulg

El SN requerido sobre la capa subbase será,para MR= 16.500 psiN8.2= 4.0 x 106

ZR= -1.037So = 0.45

îPSI = 1.70SN = 3.10

D2 = 3.10 - 2.55 = 4.1 pulg0.135

Dado que el espesor mínimo requerido parala base granular, acorde al tránsito previsto esde 6 pulgadas, se adopta dicho espesorresultando:

SN*2= 6 pulg x 0.135/pulg = 0.81

El espesor requerido para la capa de subbaseserá:

D3 = 4.00 - (2.55 + 0.81) = 5.3 pulg 0.12/pulg

Se adoptan 6 pulgadas de espesor para lasubbase, resultando así el diseño final delpaquete estructural:


Capítulo I - 128

Capas Espesor Aporte Estructural

CONCRETO ASFÁLTICO 6 pulg (15 cm) 2.55

BASE GRANULAR 6 pulg (15 cm) 0.81

SUBBASE GRANULAR 6 pulg (15 cm) 0.72

SN = 4,08

C DISEÑO DE CAMINOS DE BAJOVOLUMEN DE TRÁNSITO

La guía de diseño AASHTO dedica elCapítulo 4 al diseño de caminos de bajovolumen de tránsito, ya sean de pavimentoflexible, rígido o enripiados (sin pavimentar).

Para el caso de pavimentos flexibles enparticular, utiliza el mismo nomograma yecuación indicados para el procedimiento yaconsiderado, incluyendo también suaplicación para el caso de tratamientosbituminosos superficiales. Considerando queun bajo volumen de tránsito puede incluir unalto porcentaje de camiones la aplicación delprocedimiento que se indica a continuación,se limita en función de un máximo número deejes equivalentes de 18.000 libras quesolicitarán a la calzada durante el períodoadoptado para el diseño, independizándoseasí del bajo nivel de tránsito o de ladistribución que corresponda a automóvilesy camiones en el espectro de cargas.

Así para pavimentos flexibles y rígidos seconsidera un nivel máximo de ejesequivalentes acumulados de 700.000 a1.000.000 y para caminos no pavimentados(enripiados) un máximo de 100.000 ejesequivalentes acumulados. Siendo los nivelesmínimos considerados para el período de

diseño de 50.000 ejes equivalentes (rígidos yflexibles) y 10.000 ejes equivalentes (nopavimentados).

Si bien se aplica el mismo nomograma,ecuación y procedimiento indicado para elmétodo AASHTO, se hacen algunasmodificaciones en lo relativo a confiabilidady modo de evaluar los parámetros de diseño.La diferencia fundamental radica en el nivelde confiabilidad a seleccionar. Considerandoel menor número de repeticiones de cargas, elmismo implica un menor riesgo, por lo que serecomienda utilizar un grado de confiabilidaddel 50%. Pudiendo el proyectista seleccionarun mayor nivel, acotado entre 60% y 80%, deacuerdo a la factibilidad de unarehabilitación, a la importancia de uncorredor, al nivel proyectado del tránsito, etc.

En lo que respecta a las características de lasubrasante, si no es posible definir un móduloresiliente (MR) para la subrasante que searepresentativo del comportamiento de lamisma durante los distintos períodos(estaciones) del año se propone el siguientecriterio a aplicar. Se definen para EE.UU.seis regiones climáticas diferentes y susrespectivas condiciones ambientales; en basea estas características regionales se determinala duración de las estaciones en el año, datonecesario para conocer las variaciones que


Capítulo I - 129

sufrirán las propiedades de la subrasante ypor ende el efecto destructivo provocado porlas cargas. De acuerdo a la calidad del sueloque conforma la subrasante (se considerancinco tipos), se definen sus módulos para lasdistintas estaciones y en función de la

duración de las mismas se estima el MR

efectivo para diseño.

De acuerdo a las características climáticasreinantes en el país, se pueden relacionar conlas correspondientes a la Región nominada I,siendo:

RegiónClimática

(U.S.)

Condiciones de humedad de la subrasante

Invierno Primavera/deshil Primavera/otoño Verano

(subras-congelada) (subras-saturada) (subras-húmeda) (subras-seca)

I 0.0 mes 0.0 mes 7.5 meses 4.5 meses

En base a la calidad del suelo que conformala subrasante, para esas estaciones se definenlos siguientes módulos (MR), excluyéndoselos

c o r r e s p o n d i e n t e s a i n v i e r n o yprimavera/deshielo por carecerse de dichassituaciones en el país:

Calidad del suelo Condición de humedad de la subrasantede subrasante Subrasante Subrasante

Húmeda SecaMuy bueno 8.000 20.000Bueno 6.000 10.000Regular 4.500 6.500Pobre 3.300 4.900Muy malo 2.500 4.000

Combinando los valores estimados para MRpara las distintas calidad de suelos, con laduración de las estaciones (Región Climática

I), se determinaron los MR efectivos paradiseño (en psi), que a continuación seindican:

Región Climática Calidad del suelo de subrasante(U.S.) Muy malo Pobre Regular Bueno Muy bueno

I 2800 3700 5000 6800 9500

El propósito de este capítulo del ManualAASHTO, es proveer al proyectista de unmedio que le permita identificar un diseñoestructural de pavimentos adecuado para uncamino de bajo volumen de tránsito. Se

presenta así un catálogo de diseño queincluye pavimentos rígidos, flexibles ycaminos no pavimentados. Se debe aclararque si bien los diseños estructuralesresultantes responden a soluciones precisas


Capítulo I - 130

obtenidas mediante el procedimientodescripto previamente, las mismas se basanen un conjunto de consideraciones asumidasrelativas a los requerimientos para diseño ycond ic iones amb ien t a l e s . Lasconsideraciones asumidas y aplicadas a lostres tipos de estructuras para su diseño, sedescriben en forma somera a continuación:

1- Todos los diseños se basan en losrequerimientos estructurales para unp e r í o d o d e p e r f o r m a n c e(comportamiento), sin tener en cuentaun intervalo de tiempo. Asi para eldiseño de pavimentos rígidos yflexibles, al nivel de tránsito se leasigna un rango comprendido entre50.000 y 1.000.000 de aplicacionesde ejes de 18.000 lb; siendo dichointervalo de 10.000 a 100.000repeticiones de ejes de 18.000 lbcuando se trata de caminos nopavimentados.

2- Todos los diseños presentados en elcatálogo responden a un nivel deconfiabilidad de 50% o de 75%.

3- Los diseños responden a lascondiciones ambientales de seisregiones climáticas representativas enlos EE.UU.

4- Los diseños corresponden a cinconiveles de calidad de la subrasanteacorde a su resistencia o capacidadportante: muy buena, buena, regular,pobre, muy mala. Indicándose elmódulo resilente (MR) que fue

utilizado para cada tipo de suelo, deacuerdo a su condición de humedad yla duración de las estaciones (períodohúmedo o seco) a fin de cuantificarlos efectos de las seis regionesclimáticas sobre la performance(comportamiento) del pavimento.

5- El Indice de Serviciabilidad terminalseleccionado para pavimentos rígidosy flexibles es de 1.5 y la pérdida deserviciabilidad total para un caminono pavimentado es de 3.0.

En el catálogo de diseño se definen, parapavimentos flexibles, los rangos de losNúmeros Estructurales (SN) para cadacondición y para niveles de tránsito definidoscomo a continuación se indica:

Alto 700.000 a 1.000.000

Mediano 400.000 a 600.000

Bajo 50.000 a 300.000

Los valores indicados para SN pueden serutilizados para el diseño de pavimentos decaminos de bajo volumen de tránsito cuandono se cuente o no sea posible contar con másdetalles sobre los parámetros requeridos parael diseño.

A continuación se transcriben para la RegiónClimática I, para tres niveles de tránsito ypara cinco tipos de suelo, los valorescalculados para SN, considerando un gradode confiabilidad de 50% y de 75%.


Capítulo I - 131

Calidad del suelo Nivel de REGIÓN CLIMÁTICA Ide subrasante Tránsito R = 50% R = 75%Muy buena Alto *2,3 - 2,5 2,6 - 2,7

Medio 2,1 - 2,3 2,3 - 2,5Bajo 1,5 - 2,0 1,6 - 2,1

Buena Alto 2,6 - 2,8 2,9 - 3,0Medio 2,4 - 2,6 2,6 - 2,8Bajo 1,7 - 2,3 1,9 - 2,4

Regular Alto 2,9 - 3,1 3,2 - 3,3Medio 2,6 - 2,8 2,8 - 3,1Bajo 2,0 - 2,6 2,1 - 2,7

Pobre Alto 3,2 - 3,4 3,5 - 3,6Medio 3,0 - 3,2 3,1 - 3,4Bajo 2,2 - 2,8 2,4 - 3,0

Muy mala Alto 3,5 - 3,7 3,8 - 3,9Medio 3,2 - 3,4 3,4 - 3,7Bajo 2,4 - 3,1 2,6 - 3,2

* Rango de número estructural recomendado (SN)

Una vez seleccionado el número estructuralde diseño (SN), el proyectista identificarácombinaciones apropiadas de espesores decapas de pavimentos flexibles que proveeránde la capacidad portante requerida de acuerdoa las cargas del tránsito.

En base a los criterios ya definidos sobre loscoeficientes de aporte de las distintas capas(ai), y a la ecuación general para el númeroestructural, resulta:

SN = a1 D1 + a2 D2 + a3 D3

Siendo:ai = coeficiente de aporte de las distintascapas.Di = espesor de las distintas capas.

DISEÑO DE CAMINOS DE BAJOVOLUMEN DE TRÁNSITO (AASHTO)PAVIMENTOS FLEXIBLES


A s u m i e n d o u n a s u b r a s a n t e d ecomportamiento regular (MR = 5,000 psi) yun nivel de tránsito mediano (de 400,000 a600,000 ejes), para un nivel de confiabilidadR = 50% y un PSIt = 1.5, de acuerdo aAASHTO se indica para la Región I (climasimilar al del país), un SN comprendido entre2.6 y 2.8.

De acuerdo a la expresión indicada en lafigura 48, con los parámetros indicadoscorrespondería (para SN = 2.8).


Capítulo I - 132

lg W18=9.36 lg(SN + 1)-0.20+2.32 lgMR - 8.07=5.7384

W18 =547,500 ejes

Para un nivel de confiabilidad del 75% (ZR =-0674) y similares parámetros, se recomiendaun SN comprendido entre 2.8 y 3.1.Adoptando So = 0.45, se obtendría (para SN= 3.0).

lg W18 = ZR So + 9.36 lg (SN + 1) - 0.20 +2.32 lg MR - 8.07 = 5.6436

W18 = 440,140 ejes

En ambos casos se verifican los valores decapacidad estructural (SN) recomendados.

La Metodología AASHTO correspondiente acaminos de bajo volumen de tránsito, setranscribió a los fines de transmitir laposición de AASHTO frente a dichascalzadas (N8.2 < 1.0 x 106), siendofundamental las recomendaciones dadas parael PSIf y el nivel de confiabilidad a adoptar.

Si bien los suelos del país pueden no sersimilares a los de los Estados Unidos, cuandose clasifica un material en forma generalizada(bueno, regular, malo, etc.) no hay duda deque un suelo por ejemplo, malo, tendrácaracterísticas similares cualquiera sea sutipo de formación. A fin de facilitar lagenera l i zac ión de sus var iadoscomportamientos (características físicas,volumétricas y mecánicas) se utiliza laclasificación de suelos AASHTO (HRB),unificada de Casagrande, etc.

De acuerdo a la clasificación de suelosAASHTO (HRB) el comportamiento comosubrasante de los distintos tipos de materiales

se categoriza de “Medianos a Pobres” paralos suelos tipo A-4, A-5, A-6 y A-7, siendode inferior calidad los últimos indicados; y decomportamiento “Excelente a Bueno” lossuelos A-1, A-3 y A-2, siendo los de mejorcalidad los primeros mencionados.

DISEÑO DE PAVIMENTOS CONTRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Para el caso de pavimentos flexibles, cuyacapacidad de rodamiento esté conformadapor un tratamiento bituminoso superficial,porque el volumen de tránsito que la solicitano amerita la ejecución de un concretoasfáltico, la guía de diseño AASTHOrecomienda utilizar el mismo nomograma yecuación indicado para concretos (figura 48).Considerando que el menor número desolicitaciones de carga implica un menorriesgo, se recomienda utilizar un nivel deconfiabilidad de R= 50 % (ZR= 0.0) y unÍndice de Serviciabilidad Terminal de PSIt =1.5. Una vez definido el número estructuralrequerido (SN) en base a los parámetros dediseño, el mismo debe ser convertido aespesores reales mediante los coeficientesestructurales que representan los aportesresistentes de las distintas capas, adoptándosepara los tratamientos superficiales los valoresque se indican (acorde al método AASHOoriginal):

TRATAMIENTOSUPERFICIAL

COEFICIENTEESTRUCTURAL

SIMPLE, DOBLE 0.1

TRIPLE 0.16

La nueva metodología AASHTO (1986,1993) sugiere considerar el aporte estructuralde los tratamientos bituminosos superficiales


Capítulo I - 133

nulos e incrementar los coeficientes de aportede las capas subyacentes teniendo en cuentasu recubrimiento.

CONSIDERACIONES RELATIVAS A LASDISTINTAS METODOLOGÍAS:

En este Capítulo referente a Diseño depavimentos flexibles, se han desarrolladodistintas metodologías: Método del Cuerpode Ingenieros (solicitado por la DirecciónGeneral de Carreteras), Método Shell, delAsphalt Institute y AASHTO.

El Método Shell se destaca por darle laimportancia que se merece a lascaracterísticas de la mezcla asfáltica(stiffness y resistencia a la fatiga) y a lascondiciones climáticas, así como tambiénincluye el procedimiento a aplicar para elcálculo de las deformaciones permanentes(ahuellamiento) de la calzada durante su vidaútil. En su nueva versión (addendum) se hanincluido distintos niveles de confiabilidadpara los diseños, situación que permite unmejor manejo de las variables en función delos riesgos que las mismas involucren,además de ampliar el rango de la inversiónrequerida.

Se considera necesario conocer lametodología indicada a fin de que elproyectista tome conciencia de que un diseñode pavimentos no termina con la definiciónde los espesores de las distintas capas que loconforman, sino que dicho diseño responderáa un buen comportamiento en servicio,siempre y cuando las mezclas asfálticasparticularmente cumplan con los requisitosadoptados para el proyecto (código demezcla). El hecho de familiarizarse con lascaracterísticas reológicas de los asfaltos y su

influencia en el comportamiento de lasmezclas, tanto durante la etapa constructivacomo en servicio, justifica el conocimientode la conceptual metodología Shell.

Si bien luego no se aplique el método en sutotalidad (prescindiendo de la estimación delas magnitudes de las deformacionespermanentes) por la carencia de alguna de lasinformaciones requeridas, se recomienda quepor lo menos se proceda a su lectura, ya quefacilitará al entendimiento de por qué enzonas de clima cálido (así como también enregiones de temperaturas rigurosas), esfundamental el tipo y grado del cementoasfáltico a utilizar y la calidad y durabilidadde los agregados que conforman la mezcla asícomo también las característicasvolumétricas de la misma, alcanzada en obradurante la etapa constructiva.

El método del Asphalt Institute, de fácilaplicación, brinda las cartas de diseño paradistintas temperaturas, destacándose lascorrespondientes a mezclas en fríopreparadas con asfalto emulsionado (tipo I, IIy III) además de las de full-depth y agregadosno tratados de distintos espesores. Al noutilizarse ningún nivel de confiabilidad, seasume que el riesgo es mínimo (R= 100%),por lo que los espesores de la capa asfálticaresultantes, generalmente superan a losobtenidos aplicando otros métodos.

El Método AASHTO sería el másrecomendable para su aplicación en el casode pavimentos flexibles.

No sólo por la inclusión del error standard(So) y la desviación standard normal (ZR),sino también por la valorización que se le daal Índice de Serviciabilidad y la importancia


Capítulo I - 134

que se le adjudica a las condiciones dedrenaje.

Su aplicación es sencilla y mediante elnomograma y/o ecuación correspondiente, sepuede obtener la capacidad estructuralrequerida en base a los parámetros de diseño.

Los coeficientes estructurales para lasdistintas capas, se pueden valorizar mediantesencillos ensayos de laboratorio sobremuestras representativas (CBR, EstabilidadMarshall, Resistencia a la compresiónsimple). En cuanto al módulo elástico delconcreto asfáltico que conforma la capa derodamiento, con el conocimiento de losdistintos tipos de mezclas expuestos en laMetodología Shell o en las publicaciones delAsphalt Institute, no habrá problemas enestimarlo, hasta tanto no se cuente con losequipos de laboratorio requeridos para sudeterminación.

Cabe aclarar que el concepto de confiabilidadintroduce distintos niveles de certeza en elproceso de diseño, por lo que los mayoresrangos irán aparejados a diseños de mayorenvergadura por ende de mayor costo. Porestas circunstancias, para carreteras de bajovolumen de tránsito se recomienda R = 50%(ZR = 0.0) mientras que para autopistas sesugiere un rango de 80 a 99.9 %. La gama devalores intermedios se aplicará acorde alcriterio del proyectista y a la clasificaciónfuncional de la carretera. Contándose ademáscon las Normas y EspecificacionesAASHTO, el desarrollo del proyecto dediseño, se desenvuelve desde un inicio hastasu culminación dentro de un marco adecuadoy certero.

Se considera necesario remarcar que

mediante la aplicación de esta metodología sele permite al proyectista una mayorposibilidad de opción, un mayor juicio devalor y una mayor interacción entre lasdistintas etapas del procedimiento de diseño.

REFUERZO DE PAVIMENTOSFLEXIBLES

• CONSIDERACIONES GENERALES

En base a la evaluación de las característicasgeométricas, a la necesidad de recomponer elsistema de drenaje, y al estado del pavimentode la red vial, se identifican aquellos tramosque presentan deficiencia. Correspondiendoconsecuentemente definir las mejoras aefecturarse en cada caso.

No se tendrán en cuenta en el desarrollo deeste tema los factores geométricos (necesidadde ensanches, variantes correctoras dealgunas curvas o pendientes que seencuentran fuera de normas, etc), ni losinherentes al sistema de drenaje existente, yaque su consideración escapa al alcance deldiseño de espesores de refuerzo.

Se deja expresa constancia igualmente, quedentro de la evaluación a realizar el análisisdel drenaje constituye uno de los puntos demayor importancia, ya que de nada valdrá elanálisis de la información relativa a laestructura mediante complicadas teorías si nose tiene en cuenta la capacidad de la obrapara eliminar en forma eficiente y rápida lasaguas superficiales y subterráneas, ya queconstituyen uno de los principales agentescontribuyentes al deterioro de un pavimento.

En el caso de pavimentos flexibles, las causas


Capítulo I - 135

de los defectos que se registran, responden adistinto origen y naturaleza pudiendo citarseentre otras: exagerado incremento de lafrecuencia e intensidad de cargas,deficiencias durante el proceso constructivo,factores climáticos excesivamentedesfavorables, proyectos deficientes, falta demantenimiento por escasez de fondos,equipos o personal capacitado, etc.

Las causas mencionadas u otras, ocasionan eldesarrollo de fallas, pudiéndose clasificar en:-Fallas de superficie: se refieren a losdefectos de la superficie de rodamientodebido a fallas de la carpeta asfálticapropiamente dicha.-Fallas estructurales: se refieren a losdefectos de la superficie de rodamientodebidos a fallas en la estructura de la capasconstitutivas que deben resistir lassolicitaciones del tránsito y la acción de losfactores climáticos.

En el caso de las fallas superficiales secorrige la viabilidad de la calzada mediante laregularización de la superficie, previéndoseademás una correcta impermeabilización yrugosidad. Dichos fines se logran con capasasfálticas delgadas o tratamientosbituminosos superficiales o distintos tipos desellos (fog-seal; sand-seal; slurry-seal), quepoco o nada aportan desde el punto de vistaestructural en forma directa. Este tema sedesarrollará en el componente del Manualreferido a Mantenimiento.

En el caso de fallas estructurales, esnecesario construir un espesor de refuerzosobre el pavimento existente, a fin que elconjunto responda a las exigencias deltránsito presente y proyectado.

Cuando se registren fallas exclusivamente deorigen superficial, pero se prevea un marcadoaumento en el tránsito (frecuencia y/omagnitud), se debe contemplar también laconstrucción de un refuerzo.

Si bien se podría pensar en distintosmateriales para conformar las capas derefuerzo, existe una marcada tendencia autilizar mezclas asfálticas preparadas ycolocadas en caliente (concretos asfálticos),entre otros motivos porque su procesamientoes rápido y por lo tanto se reducen losinconvenientes para el tránsito (ya que lacalzada continúa en servicio), y ademásaportan la debida rigidez, ya sea como capade rodamiento permanente o transitoriacuando integran la base del refuerzo.

La evaluación de un pavimento en serviciotiene como objetivo el análisis del valorestructural remanente de la calzada existente;dicha evaluación debe ser lo suficientementecompleta como para permitir efectuar undiagnóstico de falla, es decir esclarecer elorigen o motivo de la degradación delpavimento, a fin de poder prever el tipo demejora acorde al problema existente.

La evaluación de un cierto tramo de calzadadifiere de la efectuada a nivel de red decaminos. Cuando se realiza sobre la totalidadde la red vial generalmente con el objetivofundamental de detectar aquellos tramos queregistran deficiencias, la evaluación debepresentar características expeditivas paralograr un alto rendimiento acorde a la extensalongitud de la red a analizar; cuando se tratade la evaluación de un tramo ya definido sulongitud es mucho menor y a fin de poderdefinir las mejoras requeridas, se hacenecesario un estudio detallado y profundo.


Capítulo I - 136

En este caso, la evaluación del pavimentoexistente obliga necesariamente a lassiguientes tareas:-Análisis del sistema de drenaje-Evaluación del estado superficial-Auscultación deflectométrica-Perforaciones (calicatas)

A los efectos de poder concretar el diseño delas mejoras, se debe contar con unaestimación de las cargas que ha soportado eltramo desde su habilitación o bien desde lafinalización de alguna tarea demantenimiento importante; como así tambiéncon los antecedentes del proyecto,construcción, y conservación de la obra. Atoda esta información, se debe adicionar laproyección futura de las cargas que incidiránsobre el pavimento en estudio, lascaracterísticas de los materiales disponiblesy los métodos constructivos convenientes.

Del análisis global de todos estos elementos,podrán resultar los siguientes tipos demejora:

C Superficial, que podrá consistir en unsellado, un tratamiento bituminoso oincluso una carpeta de concretoasfáltico de reducido espesor (# 2").

C Recapado importante ( > 2" ) con osin ensanche de calzada.

C Reconst rucción tota l , conescarificado del material existente yreutilización o descarte del mismo.

Generalmente cualquiera de estas solucionesrequerirá una recomposición del sistema dedrenaje.

Considerando la diversidad de casos posiblesde encontrar en la práctica, huelga decir quecada uno de ellos debe ser considerado enforma particular, analizando la totalidad delos elementos de juicio disponible, a fin dediseñar para cada caso la mejora másadecuada a la situación existente.

Cuando la solución adoptada recaiga en unrecapado o construcción de un refuerzo demezcla asfáltica se deben aplicar algunos delos métodos de diseño ya desarrollados quepermiten estimar el espesor del refuerzo aconstruir.

C MÉTODOS DE DISEÑO DEREFUERZO

Para el caso de pavimentos flexibles, losmétodos de diseño de refuerzo se puedenagrupar siguiendo dos enfoques distintos:

Métodos basados en criterios de reducción dedeflexiones.

Métodos basados en el rediseño estructural.

C MÉTODOS BASADOS ENCRITERIOS DE REDUCCIÓN DEDEFLEXIONES

Si para una determinada estructura depavimento, se analiza la evolución de sudeflexión a lo largo de su vida útil, seobserva que existe un período inicialreducido de "acomodación" de la estructura;a continuación la deflexión se mantieneprácticamente constante durante un períodolargo que corresponde a la mayor parte de superíodo de servicio. A medida que laestructura se vaya acercando al término de suvida útil irá creciendo ligeramente la


Capítulo I - 137

deflexión hasta alcanzar la falla donde seproduce un notable aumento de ladeformabilidad del pavimento.

La medida de las deflexiones está asociada enforma directa a las tensiones de tracción enlas capas asfálticas y de compresión en lascapas inferiores y subrasante; por acciónacumulativa estos esfuerzos generan lafisuración y las deformaciones permanentesdel pavimento, es decir provocan el conjuntode fallas que con el tiempo conducen a ladestrucción de la calzada. Haciendo unasimilitud de este proceso con un fenómeno defatiga, se deduce que a mayor deflexión elpavimento en estudio podrá admitir un menornúmero de repeticiones de carga hastaalcanzar la falla.

Las teorías de las capas elásticas muestranque la flecha de la elástica de una calzadamulticapa bajo carga constante y área deaplicación determinada, depende de unconjunto de variables (espesores de las capas,módulo de la subrasante, relación de módulosde cada capa con la subyacente, historia de laestructura, etc.) registrando además ladeformación elástica del conjunto de laestructura y su apoyo, hasta profundidadesque superan el metro. Consecuentementetoda correlación unívoca que se quieraestablecer entre las fallas por fatiga y lamagnitud de las deflexiones obliga aconsiderar estructuras semejantes. Es decirque la deflectometría se debe considerarcomo una información necesaria pero nosuficiente para juzgar la capacidad estructuralde un pavimento flexible en servicio.

El significado de las medidas de deflexionesse puede ampliar introduciendo la magnitudde la curvatura de la línea de deflexión en la

zona donde ella es mayor, es decir bajo el ejevertical de la carga. A dicha curvatura se ladenomina generalmente "radio de curvatura".

Como se manifestara la deflexión afecta alconjunto de la estructura y capa de apoyocumpliéndose la relación de módulosdecrecientes en profundidad. Si no secumple esta condición, por existir debajo delas capas asfálticas un espesor de capa baseque acusa menor módulo de rigidez que elresto (ya sea por deficiencias constructivas opor degradación del material), la mayor partede la deflexión medida se cumple a un nivelpróximo a la superficie. Esta situación serefleja en reducidos radios de curvatura de lalínea de deflexión, aun con medidas dedeflexión relativamente tolerables. En elAnexo, se amplían los conceptos de radio decurvatura, como así también se describe unsencillo procedimiento para cuantificarlo. Apesar de todas las limitaciones mencionadasla experiencia muestra tanto en las calzadasen servicio como en los tramosexperimentales del AASHO Road Test, queexiste cierta correlación entre la magnitud delas deflexiones y la presencia o rápidaevolución de fallas estructurales por fatiga.

Este concepto se encuentra representado enlas llamadas curvas de performance (figura59), donde cada punto de la curva representauna estructura de pavimento, dentro de lascorrespondientes a un determinado tipo (porejemplo, capas de concreto asfáltico, baseasfáltica), de capacidad creciente a medidaque el punto se traslada hacia la derecha. Enbase a este tipo de curvas se puede deducirque una estructura dada que registre unadeflexión D, podrá soportar desde la fecha desu habilitación al tránsito hasta alcanzar lafalla total un número total N de repeticiones


Capítulo I - 138

de carga. Consecuentemente, los métodos dediseño de refuerzos basados en criterios dereducción de deflexiones, consistensimplemente en plantear un espesor derefuerzo de mezcla asfáltica (h) tal quereduzca la deflexión del pavimento existentea reforzar (Do) a un valor tolerable oadmisible (Dh). Siendo:

h = f (Do; Dh)

En lo que concierne a la deflexión tolerable(Dh) para su elección se requiere laestimación de la proyección de tránsito, esdecir el número acumulado de repeticionesde carga de referencia (N) que solicitarán a lacalzada durante la vida útil considerada parael diseño del refuerzo.

Con este valor ( N ) entrando en la curva deperformance adecuada, se obtiene ladeflexión que puede considerarse tolerable oadmisible (Dh) para el período de vida útilconsiderado. En lo que respecta a la deflexión delpavimento a reforzar (Do) se adopta concriterio estadístico, la deflexión característica(Dc), obtenida de las medicionesdeflectométricas efectuadas sobre elpavimento existente.

Siendo:

Dc = Dm + 1,65 F --------> (Dc = Do)

Dm = (3D/n)

Donde:

D = valor individual de una mediciónn = número de mediciones individualesDm = media aritmética de los valoresindividualesF = desviación standardDc = deflexión característica

La deflexión característica indicada, cubre el95% de los valores individuales; y debecorresponder al período más crítico del año(estación lluviosa), por lo que de noefectuarse las mediciones en dicho período,deberá ajustarse el valor obtenido medianteun factor mayor que la unidad, que seobtendrá en base a experiencias locales.

Como guía se indican a modo de ilustraciónlos coeficientes deducidos en experienciasbrasileras (Instituto de PesquisasRodoviarias, IPR y Departamentos Nacionalde Estradas de Rodagem, DNER):

FACTOR DE CORRECCIÓN ESTACIONALEstación seca Estación lluviosa

Suelos Arenosos 1.10-1.30 1.00Suelos Arcillosos 1.20-1.40 1.00


Capítulo I - 139

FIG

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Capítulo I - 140

También se debe tener en cuenta lavariabilidad de las medidas de las deflexionespor los cambios de temperatura que sepuedan registrar en las capas asfálticas. Lainfluencia de este factor es variable deacuerdo al intervalo de temperatura que seconsidere, al espesor de las capas asfálticas,al tipo de estructura que conforma la calzada,etc. por lo que no es posible establecer uncoeficiente de corrección de aplicacióngeneral. Para elevados espesores asfálticos lainfluencia de la temperatura es mayor,particularmente debajo de los 25oC cuandoel aporte estructural de las capas asfálticas eselevado. Se recomienda además evitar lasmediciones en épocas de altas temperaturas,ya que se podrían producir deformacionesplásticas de la superficie del pavimento queafectarían a las mediciones. Dichasdeformaciones se denotan por simpleinspección visual del apoyo de la vigaBenkelman ubicado entre las ruedas dualesdel camión. Huelga decir que no es posiblefijar rangos de temperatura ya que dependede la susceptibilidad térmica del asfalto lamayor o menor deformabilidad de la mezclaen función de los registros termométricos.

De acuerdo a lo manifestado, a la deflexióncaracterística se la debería afectar por elfactor de ajuste por condiciones críticas © ypor el factor de ajuste por temperatura (K),resultando (si la temperatura se mantuvieraprácticamente constante durante todas lasmediciones):

Dc = ( Dm + 1,65 F ) C. K.

Ecuación utilizada por el Dr. C.L. Ruiz en sumetodología para el cálculo de espesores derefuerzo.

El Asphalt Institute en lugar de adoptar elcoeficiente 1.65 (que cubre al 95% de losvalores individuales), adopta un valor de 2.0que cubre el 97% de los valores individualesdefiniendo así a la deflexión representativa.

Con el objetivo de definir un factor decorrección por temperatura, en el ManualMS-17 del Asphalt Institute se indica elprocedimiento a seguir mediante laaplicación del gráfico de la figura 60, dondeentrando con la temperatura media delpavimento y en función del espesor de labase conformada con agregados no tratados(0" corresponde a full-depth) se determina elfactor de ajuste por temperatura.

A fin de determinar la temperatura media delpavimento (capas asfálticas densamentegraduadas), valor que se requiere para laordenada del gráfico de la figura 60, seseguirá el siguiente procedimiento:

Como primer paso se registrarán lastemperaturas ambientes de cinco díasprecedentes al ensayo, mediante lospromedios de las máximas y mínimas diarias,se calculará un promedio de la temperaturaambiente correspondiente a esos 5 días.

Cuando se inicie la medición y durante lajornada de trabajo se deben determinar,cuando se considere necesario porque acusenalguna variación, la temperatura en lasuperficie y el espesor de las capas asfálticas.

Mediante el gráfico de la figura 61, entrandoen abscisas con la temperatura de lasuperficie de la capa más el promedio de latemperatura ambiente (5 días), se levanta unavertical hasta intersectar la profundidadcorrespondiente a todo el espesor de las capas


Capítulo I - 141

asfálticas y a la mitad de ese espesor. Setendrán así en ordenadas las temperaturas enel límite inferior de la capa y a profundidadmedia. El promedio de las temperaturas en lasuperficie (medida), en el medio y en ellímite inferior de la capa, corresponde a latemperatura promedio del pavimento que seutilizará como dato de entrada en el gráficode la figura 60, para definir el factor de ajustepor temperatura.

En la página siguiente se desarrolla unejemplo para aclarar lo indicado.

Asumiendo un espesor de concreto asfálticode 100mm (4"), una temperatura en lasuperficie del pavimento de 31°C (88°F) yuna temperatura ambiente (promedio de 5días precedentes) de 22°C (72°F), se entra enabscisas con la temperatura en la superficiemás la temperatura ambiente promedio(88°F + 72°F = 160°F). Para esa temperatura(160°F ) se obtiene del gráfico:

Temperatura a 2" de profundidad = 30oC(86oF)

Temperatura a 4" de profundidad = 27oC(81oF)

Resultando la temperatura promedio delpavimento

Si todas las mediciones se efectuaron a unamisma temperatura el ajuste se aplica al

promedio de deflexiones (Dm = 3 D/n). Sinembargo, considerando que los registrosdeflectométricos corresponden a un períodode varias horas de trabajo, durante el cualpueden ocurrir cambios significativos en latemperatura del pavimento, se recomiendaefectuar el ajuste por temperatura antes decalcular el promedio de las deflexiones y ladesviación standard.

A continuación se transcribe en formasuscinta una de las metodologías indicadaspor el Asphalt Institute, para calcular losespesores de refuerzo en base al análisis dedeflexiones.

1- Determinar la deflexión representativa deltramo, siendo:

R R D = ( Dm + 2 F ) C

RRD = deflexión representativaDm = deflexión mediaF = desviación standardC = factor de ajuste por período crítico

2- Estimar el número de ejes equivalente a18.000lb que solicitarán a la calzada duranteel período de diseño (EAL).

3- Entrar en el gráfico de la figura 62 con elvalor definido para la deflexiónrepresentativa del tramo (RRD en pulgadas)y levantar una vertical hasta intersectar lacurva que corresponda al EAL estimado.

4- Mediante una línea horizontal queintercepte a la ordenada, se obtendrá elespesor de refuerzo requerido.


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En la Argentina, el Dr. Celestino L. Ruiz, enbase a exhaustivos estudios y resultados detramos en servicio, desarrolló la siguientemetodología, aplicable sólo a aquellos casosen que el radio de curvatura de la línea dedeflexión fuera Rc > 100m. La expresióndesarrollada por el Dr. C. L. Ruiz se indica acontinuación:

Siendo: h= espesor de refuerzo (en cm)Do= deflexión característica del pavimentoexistenteDh= deflexión tolerable o admisible,determinada en base a la proyección detránsito y calculada para el númeroacumulado de repeticiones de carga dereferencia (10 toneladas) que incidirán sobreel pavimento durante la vida útil considerada(expresado por trocha y por día).R= coeficiente (con dimensiones de espesor)que expresa la capacidad del material derefuerzo para reducir la deflexión delpavimento subyacente; su valor dependerá delas características del material de refuerzo yde la rigidez o capacidad estructural delpavimento a reforzar. Habitualmente seadopta un valor de R para concretosasfálticos, del orden de 20 en base a laexperiencia de obras anteriores, pudiendovariar en un rango comprendido entre 12 y30.

A continuación se desarrolla un ejemploaplicando ambas metodologías a fin decomparar los resultados obtenidos.

Asumiendo que del estudio deflectométricose obtuvieron los siguientes valores:Dm = 0,85 mmF = 0,117C = 1,0Dc= 0,85 + 1,65 × 0,117 = 1,04 mm (Dr.C. Ruiz)RRD = 0,85 + 2 ×0,117 = 1,08 mm(Asphalt Institute)

Del estudio de tránsito se calculó para unavida útil de 10 años, un número de ejesequivalentes a 18.000 libras que solicitarán ala ca lzada de 5 × 10 6 e jes .Consecuentemente para la metodología delAsphalt Institute será:EAL = 5.000.000

Para la metodología desarrollada por el Dr.C. Ruiz, si bien la manera de computar lasrepeticiones de carga, difiere de la indicada,conduce a resultados conceptualmenteequivalentes. Como carga de referencia seadoptan 10 tn (y no 8,2 tn = 18.000 libras)y en lugar de considerar el tránsitoacumulado por trocha en el período de vidaprevisto, se calcula el número de ejesequivalentes a 10 tn por día y por trocha.

Siendo (10 ton/ 8,2 ton)4,5 = 2,44

El número de repeticiones de ejes de 8,2 tonse reducirá a:

y considerando el promedio diario,correspondiente a los 10 años: (equivalentesa 10 tn por día y por trocha)


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Del gráfico de la figura 62 (Asphalt Institute)entrando con RRD = 1.08 mm = 0.04", para5,000,000 ejes equivalentes a 8.2 tn portrocha, corresponde un espesor de refuerzo de95mm.

Del gráfico de la figura 63, donde se indicanlas deflexiones tolerables o admisibles, enfunción del número de ejes equivalentes a 10tn por día y por trocha, se obtiene para 561ejes una deflexión tolerable de 0.65mm.Aplicando la expresión desarrollada por elDr. C. Ruiz y adoptando R = 20, el espesorde refuerzo requerido será:

Valor similar al obtenido aplicando lametodología del Asphalt Institute.

A continuación se describe el MétodoCalifornia, también utilizado para diseño deespesores de refuerzo de pavimento flexiblepor reducción de deflexiones.

MÉTODO CALIFORNIA

Introducción

La base de esta metodología consiste enestablecer un límite máximo de deflexión quepuede admitirse a la estructura delpavimento, como una medida de sucapacidad estructural; dicho límite es unafunción del espesor de las capas asfálticas ydel número de aplicaciones de una carga porrueda de 5,000 lb (2,270 kg) que elpavimento ha de soportar.

En la figura 64 se presenta un gráfico quepermite determinar el nivel deflexión

tolerable en la superficie del pavimento; en eleje de las abscisas se ubica el número derepeticiones de una carga por rueda de 5000lb y se observa que para cualquier caso ellímite máximo de la deformación admisibleo tolerable es de 40 (1/1000 pulgadas) o sea de0.102 cm.

El conjunto de rectas corresponden a diversosespesores de las capas asfálticas, apoyadassobre bases granulares (no tratadas), salvo lanominada: 0.50' o más, BTC, que es aplicablea un pavimento existente en que la capasubyacente a las capas bituminosas estáconformada por un suelo tratado concemento.

La selección del nivel de deflexión tolerablerequiere que se considere la condición delpavimento existente. Así, por ejemplo, si lacalzada en servicio registrara una severa ycontinua falla tipo piel de cocodrilo, se debeasumir que dicha capa está actuando comobase granular por lo que el espesor de lascapas asfálticas corresponderá sólo al espesordel refuerzo. Si el pavimento existentepresentara un buen estado de su condiciónsuperficial, con ocasionales fisuratransversales y longitudinales, el espesorcombinado de refuerzo y pavimento existentese debe estimar acorde a la situación. No seindica como proceder frente al caso de fisurasreflejas, es decir como mitigar la reflexión degrietas o juntas. Para los diversos tipos defallas se debe tener en cuenta el tipo, tamañoy cantidad del área fisurada, extensión yubicación del deterioro, diseño estructuralexistente, espesores y comportamiento delpavimento previo a ser reforzado, calidad derodaje, factores ambientales y proyección delas cargas de tránsito.


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Descripción del método

C Recolección de información.

En una primera etapa se recopilará toda lainformación disponible relativa al proyectode refuerzo (antecedentes constructivos,obras de mantenimiento realizadas,condiciones del sistema de drenaje, tránsitosoportado, evaluación de estado de lacondición superficial, etc).

C Análisis de tránsito

Se requiere en primer lugar hacer unaestimación del número diario de vehículosagrupados según su número de ejes; unacarga de 5000 lb (2,27 ton) por rueda es la

carga de referencia que adopta este método.Por lo que el flujo de tránsito, acorde a sutipo y peso (por eje o por rueda), ha deconvertirse a un número de ruedas de 5000lbque produzca el mismo efecto destructivo. Laconversión a dicha carga standard se efectúautilizando los factores que a continuación seindican acordes al número de ejes quecorrespondan al vehículo, multiplicandodichos factores por el número de vehículoscon carga standard que producirán el mismoefecto destructivo que el que causaría el flujoreal de tránsito circulando durante todo elaño.

Para carreteras principales los valores entreparéntesis fueron reemplazados por los quese transcriben a su lado.

FACTORES DE EQUIVALENCIA PARA LLANTAS EN ARREGLO DUAL DE VEHÍCULOS DE VARIOSEJES, CON LA RUEDA STANDARD DE 5000lb (2,27 ton)

VALOR DE LA CARGA EQUIVALENTE (CE) PARA UN AÑO DESERVICIO DEL PAVIMENTO.

NÚMERO DE EJES DEL VEHÍCULO CARRETERASPRINCIPALES SECUNDARIAS

2 (280) 300 2003 (930) 920 6904 (1320) 1320 10705 (3190) 4080 17006 (1950) 2860 1050

Aplicando el procedimiento indicados a losdistintos tipos de vehículos censados (por díay por trocha), sumando los resultados finalesse llega al número de repeticiones de la cargastandard durante el año en estudio.

Se define también el Indice de Tránsito (IT),siendo:

Donde CE corresponde al factor de cargaequivalente del flujo de tránsito censado.

A continuación se desarrollará un ejemplo afin de aclarar la aplicación del método en loque al análisis del tránsito se refiere. Seasumió un período de diseño de 10 años yuna tasa de crecimiento anual constante paratodo el período y para los distintos tipos devehículos (i = 2,5%), el tramo en estudio seconsideró conformado por una calzada de doscarriles (carreteras secundaria).


Capítulo I - 150

TIPO DE VEHÍCULO PROMEDIO DE FACTOR DE No DE EJESCAMIONES DIARIOS EQUIVALENCIA EQUIVALENTES

A 5000 LBCAMIÓN DE 2 EJES 100 200 20.000CAMIÓN DE 3 EJES 50 690 34.500CAMIÓN DE 4 EJES 50 1070 53.500CAMIÓN DE 5 EJES 75 1700 127.500CAMIÓN DE 6 EJES 15 1050 15.750

3 = 251.250Para n = 10 años, i = 2,5% anual

N5000lbR = 251.250 × [(1+ 0,025)10 - 1] / ln (1 + i)] = 2.849.890 ejes simples equivalentes aruedas de 5000lb.

I.T = 6,7 (2,849.890)0,119 = 7,6

Si la información hubiera sido ya procesadaa número de ejes simples equivalentes a18.000lb (N8,2ton), a fin de obtener el Indice deTránsito (IT) se procederá del siguientemodo.

Siendo el número de ejes equivalentes a18.000lb por trocha y por día de N0 = 66 ejespara el año base, n = 10 años e i = constante= 2,5% anual.

Para un factor exponencial n = 4,0 se obtiene:

Siendo 18.000 lb la carga de referencia y10.000 lb la carga correspondiente a un ejeconformado por dos ruedas duales de 5000 lbcada una.

Resultando así:

N10.000lb = 2.869.117 ejes simples equivalentes a 10.000 lb

IT = 6,7 (2,87)0,119 = 7,6

C Deflexión tolerable o admisible

De acuerdo al análisis de tránsito efectuado

en la forma indicada y al espesor de capasbituminosas considerado, mediate el gráficode la figura 64 se determina la deflexión


Capítulo I - 151

tolerable o admisible requerida.

C Auscultación deflectométrica

Se subdividirá el tramo en estudio ensecciones relativamente homogéneas (pornivel de deterioro, tipo de paqueteestructural, tránsito, CBR de subrasante).

Las secciones que se someten a laauscultación deflectométrica son deaproximadamente 350m, ubicándose una odos por milla (1609m) y tratando que dichassecciones sean representativas; los ensayosde deflexión sobre el pavimento existente sel levan a cabo a intervalos deaproximadamente 8 ó 10m. Los equiposgeneralmente empleados son la vigaBenkelman (camión cargado con 15.000lb ensu eje trasero) o el Dynaflect. Si se utilizaeste último se deberán aplicar lascorrelaciones existentes entre las medicionesobtenidas mediante ambos equipos.

Cabe aclarar que las mediciones efectuadascon viga Benkelman, pueden responder a lametodología WASHO (desarrollada por laWASHO Road Test) o a la metodologíacanadiense (CGRA, Canadian Good RoadsAssociation). El Departamento deTransportes de California, utiliza lametodología WASHO en este caso la puntade prueba de la regla o viga se ubica pordelante del eje de carga, entre las ruedasduales y a aproximadamente 4.5 pies(aproximadamente 1.35m) de dicho eje. Lamáxima deflexión se registra cuando lasruedas pasan lentamente sobre la punta deprueba. En el método canadiense (empleadopor Asphalt Institute), la punta de prueba dela viga se ubica directamente bajo el ejetrasero y entre las ruedas duales, la máxima

lectura se registra cuando dos lecturassucesivas no difieren en más de 0.01 mm(lecturas cada 60 segundos, mientras elcamión avanza lentamente), en ese instante seda por terminada la recuperación.

Como en este último caso es mayor el tiempode aplicación de la carga, se obtienen valoresde deflexiones mayores que con lametodología WASHO, en la figura 65 semuestra la correlación entre ambasmediciones.

Si bien existen distintos equipos ymetodologías para determinar deflexiones, esimportante dejar sentado que el método demedición debe ser compatible con el criterioaplicado en el diseño de refuerzo.

Con las deflexiones obtenidas en elpavimento existente, debe calcularse un valortal que el 20% de los valores sea mayor(percentil 80), representándose esta deflexiónestadística por *80. El valor de * 80 debecompararse con la deflexión tolerableobtenida en base al tránsito que solicitará a lacalzada y al espesor de las capas asfálticas (*tol).

Si *80 resultara inferior a *tol, no se requiereningún refuerzo; debe tenerse en cuenta quepara cualquier caso la deflexión tolerabledebe ser inferior a 40 (1/1000 pulg.). Si *80resultara superior a la deflexión tolerable,deberá calcularse un porcentaje de reducciónen la deflexión medida (R*), ediante lasiguiente expresión:


Capítulo I - 152

C Determinación del espesor derefuerzo

Con el valor del R* obtenido, debe entrarseal grafico de la figura 66, a fin de obtener elespesor total del refuerzo en Equivalente de

Grava (material granular sin cohesión).

Los valores obtenidos se convierten en capasde distintos materiales, de acuerdo a losfactores de conversión que a continuación seindican.

FACTORES EQUIVALENTES DE GRAVA PARA DIVERSAS ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO FLEXIBLE

TIPO DE MATERIAL INDICE DE FACTOR EQUIVALENTETRÁNSITO DE GRAVA

CARPETA DE 5 2,5CONCRETO 6 2,3ASFÁLTICO 7 2,2

8 2,09 1,910 1,811 1,712 1,613 1,614 1,5

BASE ESTABILIZADA CON ASFALTO 1,2

BASES TRATADAS CON A 1,7CEMENTO* B 1,5

C 1,2

BASES GRANULARES DEMATERIAL TRITURADO 1,1

BASES Y SUBBASES GRANULARESNATURALES 1,0* A, B y C corresponden a distintos porcentajes de cemento de acuerdo a la prácticaCaliforniana.

El Método California considera aconsejableuna revisión de los valores de refuerzoobtenidos mediante el procedimientoindicado, ya que al variar el valor del espesorhipotético, del refuerzo, también se modificala deflexión tolerable que le corresponde adicho pavimento, por lo que se obliga a un

cálculo iterativo hasta obtener coincidenciaentre la curva adoptada para el cálculo de ladeflexión tolerable y el espesor resultante delrefuerzo y estructura existente.


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Capítulo I - 154


Capítulo I - 155

En las nuevas versiones del Método, elgráfico de deflexiones tolerables ha sidodesarrollado para medidas realizadas conViga Benkelman considerando una carga de18.000lb (los gráficos originales estabanpreparados para deflexiones bajo carga de15.000lb), adjuntándose además un gráficoque permite calcular los espesores requeridosde concreto asfáltico en base al Indice deTráfico (IT) a la deflexión del pavimentoexistente (80 percentil de lecturas con eldeflectómetro, en pulg. o mm). Ambosgráficos se transcriben en las figuras 67 y 68respectivamente.

De utilizarse el criterio de reducción dedeflexión (R*) del gráfico de la figura 69 seobtiene el espesor del refuerzo en"Equivalente de grava", dichos valores seconvierten en espesores de distintosmateriales, considerando los factores deconversión que se incluyen en el mismográfico.

Ejemplo ilustrativo.

Se asumen los siguientes datos:

IT = 9.0*80 = 0.045"

PAVIMENTO EXISTENTE:

0,5" tratamiento bituminoso6" base granular6" subbase granular

Se asume un refuerzo tentativo de 0,10' deconcreto asfáltico, para IT = 9,0 se obtiene*tol = 0,025", resultando R* = 44%. Para unrefuerzo de 0,10' (EG = 0,19'), se obtieneR*=24%, valor inferior al requerido.

Se asume un espesor de refuerzo mayor de0,50' de concreto asfáltico, para IT = 9 seobtiene *tol = 0,014", siendo R* = 68%. Paraun refuerzo de concreto de 0,50' (EG = 0,95)corresponde R* = 63%, valor cercano alrequerido, resultando por lo tanto el espesordel refuerzo 0,5' = 15cm.

C ALGUNAS CONSIDERACIONESS O B R E E V A L U A C I Ó NE S T R U C T U R A L D E U NPAVIMENTO EXISTENTE

A continuación se harán algunasconsideraciones sobre la evaluaciónestructural de un pavimento existente, a finde aclarar conceptos que permitirán unamejor comprensión de los métodos basadosen el rediseño estructural. Cabe aclarar queaunque no se utilice como método de diseñoel basado en el criterio de reducción dedeflexiones, es fundamental para laevaluación de un pavimento en servicio elcontar con la auscultación deflectométrica.Tratándose de un ensayo no destructivo y dealto rendimiento (elevada densidad deresultados) permite cubrir en forma efectivatoda la longitud del tramo a analizar. En elcaso de utilizarse la regla Benkelman, elespaciamiento entre las mediciones deberáanalizarse en cada caso en particular; paratramos de mediana longitud y relativamentehomogéneos bastará con una separación entrepuntos de medición de aproximadamente200m mientras que para el caso de tramosrelativamente reducidos y no homogéneos,esta separación puede variar entre 50 y 100m.


Capítulo I - 156


Capítulo I - 157


Capítulo I - 158

En cada punto (ubicado siempre sobre huellaexterna) se deberá medir la deflexión máximadel pavimento y la deflexión ubicada a 0.25mde ésta (ver ANEXO), mediante ambosvalores se podrá estimar el radio de curvatura(Rc) parámetro que brindará informaciónacerca del tipo de deformada que presenta elpavimento bajo la acción de la carga.

Los resultados así obtenidos se debenrepresentar en un gráfico deflexiones vsestaciones, en el que también es convenienteindicar la condición del estado superficial delpavimento (fallas más significativas), lascondiciones de drenaje y los resultados de loscálculos de radio de curvatura.

De esta manera se dispone en un únicodocumento del resumen de un conjunto deparámetros que, asociados con losantecedentes que se dispongan acerca de losdistintos tipos de estructuras construidas ycapas de apoyo existentes, tránsito soportadoy operaciones de mantenimiento ejecutadas,permitirá en base al análisis visual de losresultados de la medición de deflexiones y asu congruencia con el resto de losparámetros, la subdivisión del tramo ensecciones de características relativamentehomogéneas.

Para cada sección de característicashomogéneas, se efectúa el procesamientoestadístico de la información deflectométrica(deflexión promedio, deflexión característicay /o representativa, desviación standard) yaindicada, valores que permitirán estimar unespesor de refuerzo en base al criterio dereducción de deflexiones y además optimizarla ubicación de las perforaciones (calicatas).Considerando el carácter destructivo de estaoperación, se debe tratar de obtener

información válida y completa con unnúmero mínimo de perforaciones, situaciónque obliga a optimizar la ubicación de lasmismas. Mediante el auxilio de la evaluacióndel estado de la condición superficial, delanálisis del sistema de drenaje existente y delos resultados de la auscultacióndeflectométrica, se podrá obtenerinformación representativa de zonas decomportamiento crítico, como así tambiénalguna información de zonas de buencomportamiento.

En este sentido resulta conveniente ubicar lascalicatas en aquellos puntos en que lasdeflexiones medidas arrojaron valorescercanos a la deflexión característica y queademás presenten un estado de fallarepresentativo (comportamiento crítico),complementando esto se ubicarán tambiénalgunas calicatas en zonas definidas pordeflexiones cercanas a la deflexión promedioo menor (buen comportamiento).

La cantidad de calicatas a realizar dependeráde las condiciones que se registren en cadatramo, pudiéndose estimar una frecuenciapromedio del orden de una perforación cadatres o cuatro kilómetros.

Las calicatas deberán ubicarse en la huellaexterna, invadiendo el hombro adyacente y suprofundidad será tal que intercepte a lasubrasante en por lo menos 30cm. En cadauna de estas perforaciones debe hacerse unrelevamiento del perfil transversal de cadauna de las capas que conforman la estructura,a fin de detectar posibles fallas pordeformaciones propias de alguna capa, comoasí también la presencia o no de lossobreanchos.


Capítulo I - 159

Se debe completar el relevamiento con unacuidadosa descripción visual del estado decada capa (fisuración, consistencia, tipo dedeformación, estado de la interfase, defecto oexceso de ligante, presencia de sales y todaotra anomalía que brinde información acercadel estado o grado de falla de cada una de lascapas).

Además de estas observaciones se debenextraer muestras representativas de todas lascapas y subrasante, así como tambiéndeterminar la densidad y humedad "in situ"de cada una de ellas y los espesores de lasdistintas capas. Sobre aquellas muestrasprovenientes de capas granulares o suelos seefectuarán en laboratorio los ensayos clásicos(clasificación del material, ensayos decompactación y determinación del CBR adensidad y humedad "in situ"); sobre capascementadas, dada la dificultad que sepresenta para extraer muestras inalteradas,bastará con describir su mayor o menormicrofisuración y sus condicionesvolumétricas; sobre muestras provenientes decapas asfálticas se efectuarán densidades,ensayos Rice, extracción de asfalto ygranulometría del inerte.

En caso que se proyecte parte del espesor derefuerzo con material reciclado en planta, losensayos a efectuarse sobre la capa asfáltica aremover y reciclar serán de otra índole, yaque se necesitan conocer las característicasdel asfalto de la mezcla en servicio(extracción y recuperación mediante métodoAbson, características del asfalto recuperado,etc.) a fin de poder restituir la consistencia alasfalto envejecido.

C MÉTODOS BASADOS EN ELREDISEÑO ESTRUCTURAL

El concepto de estos métodos consiste endiseñar un nuevo pavimento reforzado, en elque sus capas inferiores se encuentranconstituidas por el pavimento existente areforzar, el cual aporta su capacidadestructural remanente. Los métodos dediseño de espesores y refuerzo generalmenteutilizados son el método Shell, el método delAsphalt Institute y el método AASHTO. Acontinuación se desarrollará el métodoAASHTO, ya que es el más habitualmenteaplicado.

Cualquier refuerzo que se coloque sobre elpavimento existente, incrementará laestructura en un valor:

)SN = aR DR

Siendo aR y DR el coeficiente estructural y elespesor del refuerzo respectivamente. Lacapacidad estructural del pavimentoreforzado será:

SN = SNef + )SN

Siendo: SNef la capacidad estructuralremanente del pavimento a reforzar y SN elnúmero estructural requerido para que elpavimento reforzado soporte las repeticionesde cargas previstas (N8,2), sobre la subrasanteen las condiciones existentes (MR) y acorde alas características climáticas reinantes y alsistema de drenaje a proyectar. Sudeterminación se efectúa en base alnomograma y ecuación que se ilustran en lafigura 48 (Método AASHTO).

En lo que respecta a la confiabilidad (R; ZR)


Capítulo I - 160

su elección tiene un efecto preponderante enel cálculo de espesores de refuerzo; variandola misma entre 50% y 99% los valoresresultantes de los espesores podrán variar en6" o más (SN o D). En base a tramosexperimentales, AASHTO sugiere R = 95%ya que con dicho nivel se obtienen valores deespesores consistentes con aquellosrecomendados por la mayoría de las agenciasproyectistas de los EE.UU. Igualmente seaclara que puede haber situaciones quedemanden un mayor o menor nivel acorde ala clasificación funcional del camino (ovolumen de tránsito). Se debe considerartambién que la incertidumbre en muchosaspectos es mayor en un diseño de refuerzoque en el diseño de una obra nueva. Consecuentemente el error standardcombinado (So) recomendado para unacalzada nueva puede no ser apropiado para eldiseño de un refuerzo, siendo la capacidadestructural efectiva del pavimento existenteuna variable adicional y difícil de valorar enel caso de refuerzo. Sin embargo la variaciónposible de algunos parámetros puede sermenor en dicho caso, como sucede con laestimación del tránsito futuro.

Si bien se aconseja realizar estudiosadicionales para cada caso en particular, alpresente se recomienda So = 0.49 cuando lacapa de refuerzo sea de concreto asfáltico.

Huelga decir que el problema principal de lametodología AASHTO o cualquier otra quese aplique, radica en la determinación de lacapacidad estructural efectiva (SN ef) delpavimento en servicio en las condicionesexistentes; ya que obviamente el espesor derefuerzo calculado será el correcto, siemprey cuando la evaluación de la capacidadestructural efectiva sea la correcta.

En la Guía de Diseño de Pavimentos(AASHTO, 1993), se recomiendan tresmétodos alternativos de evaluación paradeterminar la capacidad estructural efectiva:

I- Capacidad estructural basada eninspección visual y ensayos demateriales.

II- Capacidad estructural basada enensayos no destructivos (NDT),consistiendo los mismos en mediciónde deflexiones.

III- Capacidad estructural basada endeterioros por fatiga producida por eltránsito.

Dada la incertidumbre que llevaaparejada cada alternativa, no esdable esperar que las estimacionesobtenidas sean equivalentes. Elproyectista debería aplicar los tresmétodos si fuera posible y seleccionarla mejor estimación en base a susólida experiencia y a su juicio.

I- Capacidad estructural basada eninspección visual y ensayos de materiales.

Este criterio tiene en cuenta, en lo que a lainspección visual se refiere, la condición delestado superficial del pavimento existente.En una primera instancia se deberá recopilary analizar todo aquello referente a la "historiadel camino", es decir su diseño, construccióny mantenimiento efectuado. Seguidamente sehará una descripción detallada de susdeterioros (tipo, cantidad, severidad yubicación), como así también de las mejorasrequeridas en el sistema de drenaje a fin dereducir la influencia de la acción del agua enel pavimento reforzado.


Capítulo I - 161

A toda la información arriba indicada, serecomienda adicionarle un programa deensayos sobre testigos extraídos "in situ", afin de verificar o identificar las causas queprovocaron el deterioro observado. Laubicación de los materiales a ensayar, seseleccionará de acuerdo a las fallas que seregistren, para asegurarse que las condicionessignificativas del estado del pavimento estánrepresentadas. Si se efectúan mediciones dedeflexión (N D T) los valores resultantesdeben ser utilizados para ayudar a seleccionarlos lugares apropiados de donde se extraeránmuestras representativas (comportamientocrítico y buen comportamiento).

El objetivo principal del muestreo es eldeterminar los espesores y el tipo de capa ysus condiciones. El programa de ensayosestará dirigido a determinar si el materialexistente comparado con un material similarusado en una obra nueva, presenta cambiossignificativos y si se ha comportado como seesperaba. Los tipos de ensayos a realizarsedependerán del tipo de material que se trate ydel tipo de deterioro observado. Asi porejemplo en materiales granulares, se querráponer en evidencia si hubo degradación y/ocontaminación del material.

Para determinar la capacidad estructuralefectiva (SNef) del pavimento existente enbase a la inspección visual y ensayos demateriales, se utiliza la expresión:

SNef = a1D1 + a2D2m2 + a3D3m3

Siendo:a1,a2,a3 = coeficientes estructuralescorrespondientes a cada capa.D1, D2, D3 = espesores en el pavimentoexistente de carpeta, base y subbase.

m2,m3 = coeficientes de drenaje de base ysubbase granulares.

De acuerdo al tipo, frecuencia y severidad dedeterioro que se registre, se le asignará elvalor que corresponda a los coeficientesestructurales de las distintas capas. En lamayoría de los casos serán menores que losque se les adjudicaría al mismo material enuna obra nueva. Salvo en aquellos casos demateriales granulares no tratados que nodemuestren signos de degradación ocontaminación.

En la tabla de la figura 70, se transcriben loscoeficientes de aporte de capas de pavimentoexistente recomendados por AASHTO (1993)en base al tipo de falla que presenten(frecuencia y severidad), indicándose lassiguientes pautas a seguir:

1- Deben incluirse todas las fallas talcual se presentan en el pavimento.

2- Se recomienda el bacheo de todas lasáreas que registren una alta severidadde fisuración tipo "piel de cocodrilo".Tanto para la carpeta de concretoasfáltico, como para la base granularsubyacente se deben seleccionarcoeficientes de aporte que reflejen lacantidad de fisuración de altaseveridad remanente después delbacheo.

3- Ante la posible evidencia de bombeoobservada, se deben extraer muestrasdel material de base a fin deexaminarlas y verificar si huboerosión, degradación y contaminaciónde finos, evaluar su capacidaddrenante y consecuentemente reducirsu coeficiente de aporte de acuerdo alos resultados obtenidos.


Capítulo I - 162

4- El porcentaje de fisuracióntransversal se determinará como:

5- La extracción de testigos serecomienda para la evaluación detodos los materiales y especialmentepara capas estabilizadas.

6- Existen otros tipos de falla que enopinión del proyectista pudieraninfluir en el comportamiento de unrefuerzo. Esta situación se debeconsiderar a través de undecrecimiento del coeficienteestructural de la capa que registre estafalla (peladuras en un concretoasfáltico, daños por congelamiento enuna base tratada con cemento, etc).

En la figura 70, se transcriben loscoeficientes de aporte sugeridos para unpavimento existente (AASHTO, 1993).

II- Capacidad estructural basada en ensayosno destructivos (NDT), consistiendo losmismos en medición de deflexiones.

Este criterio se basa en la medición dedeflexiones y en su curva de deformaciónelástica, determinada mediante la utilizaciónde equipos dinámicos de medición(vibratorios, impacto, etc). Uno de losequipos que operan corrientemente en Europay EE.UU. es el FWD (Falling WeightDeflectometer), que provee de informacióntanto a nivel cuasi estático como a niveldinámico. Se trata de un equipo ampliamenteaceptado, que representa en forma muyajustada los estados de tensión generados por

las cargas móviles del tránsito.

En el caso de pavimentos flexibles, suaplicación sirve para cumplir dos funciones:1) estimar el módulo resiliente de lasubrasante y2) proveer de una estimación directa de lacapacidad estructural efectiva del pavimentoexistente.

Para la evaluación estructural de unpavimento en servicio, los NDT aportandatos de gran utilidad para el proceso dediseño. Mediante las deflexiones se puedecuantificar la variabilidad a lo largo delproyecto y por lo tanto permiten subdividir altramo en estudio en secciones decomportamiento estructural similares.

AASHTO recomienda hacer las medicionessobre huella externa y distanciadas de 100 a1000 pies de acuerdo a las características delproyecto.

Las áreas que registren una degradaciónpronunciada y que serán reparadas no seincluirán en el programa de mediciones. Para el FWD se recomienda una magnitud decarga de 9000 libras (ASTM D4694 yD4695). Las deflexiones se medirán en elcentro de la carga y por lo menos seregistrará otra distanciada de la carga, comoa continuación se indica, a fin de estimar elmódulo de la subrasante.


Capítulo I - 163

COEFICIENTES DE APORTE SUGERIDOS PARA UN PAVIMENTO EXISTENTE(AASHTO, 1993)

MATERIAL CONDICIÓN DE LA SUPERFICIE COEFICIENTECARPETA CNo existe "piel de cocodrilo" o es reducida y/o solamente DE fisuras transversales de baja severidad. 0,35 a 0,40CONCRETOASFALTICO C < 10% "piel de cocodrilo" de baja severidad y/o

< 5% fisuras transversales de media a alta severidad. 0,25 a 0,35C > 10% "piel de cocodrilo" de baja severidad y/o < 10% "piel de cocodrilo" de mediana severidad y/o > 5-10% fisuras transversales de media a alta severidad 0,20 a 0,30C > 10% "piel de cocodrilo" de mediana severidad y/o < 10% "piel de cocodrilo" de alta severidad y/o > 10% fisuras transversales de media a alta severidad 0,14 a 0,20C > 10% "piel de cocodrilo" de alta severidad y/o > 10% fisuras transversales de alta severidad 0,08 a 0,15

BASES C No existe "piel de cocodrilo" o es reducida y/o ESTABILIZA- sólo fisuras transversales de baja severidad 0,20 a 0,35DAS C < 10% "piel de cocodrilo" de baja severidad y/o

< 5% fisuras transversales de media a alta severidad 0,15 a 0,25C > 10% "piel de cocodrilo" de baja severidad y/o < 10% "piel de cocodrilo" de mediana severidad y/o > 5-10% fisuras transversales de media a alta severidad 0,15 a 0,20C > 10% "piel de cocodrilo" de mediana severidad y/o < 10% "piel de cocodrilo" de alta severidad y/o > 10% fisuras transversales de media a alta severidad 0,10 a 0,20C > 10% "piel de cocodrilo" de alta severidad y/o > 10% fisuras transversales de alta severidad 0,08 a 0,15

BASE O C No evidencian bombeo, degradación o contaminaciónSUBASE de finos 0,10 a 0,14GRANULA C Evidencias de bombeo, degradación o contaminaciónRES de finos 0,00 a 0,12

Figura 70


Capítulo I - 164

1- Módulo resiliente de la subrasante (MR).

A suficiente distancia de la carga, ladeflexión medida en la superficie delpavimento se debe solamente a ladeformación de la subrasante, siendoindependiente del tamaño del plato de carga.Esta situación permite recalcular el módulode la subrasante (MR) mediante una simplemedida de deflexión y la magnitud de lacarga, aplicando la siguiente expresión:

Siendo

MR = módulo de la subrasante recalculado(en psi)

P = carga aplicada (en libras)

dr = deflexión a una distancia r del centro dela carga (en pulgadas)

r = distancia al centro de la carga (enpulgadas).

La distancia mínima requerida para estamedición es r $0,7 ae

Siendo:

Donde:

ae = radio del bulbo de tensiones en lainterfase pavimento-subrasante (enpulgadas).

a = radio del plato de carga (en pulgadas).

D = espesor total del pavimento sobre lasubrasante (en pulgadas).

Ep = Módulo efectivo de todo el pavimentosobre la subrasante (en psi).

Para determinar el módulo efectivo (Ep) detodo el paquete estructural que apoya sobrela subrasante, se utiliza la siguiente relaciónque se basa en la deflexión medida en elcentro de la carga.

do = deflexión medida en el centro del platode carga (ajustada a 68o F; en pulgadas)

p = presión plato de carga NDT, en psi.

a = radio del plato de carga NDT, en


Capítulo I - 165

pulgadas.

D = espesor total del pavimento (enpulgadas).

MR = módulo resiliente subrasante (en psi).

Ep = módulo efectivo de todo el pavimentoque apoya sobre la subrasante (en psi).

2) Cálculo del SNef en base a NDT

La expresión que vincula la capacidadestructural efectiva del pavimento existentecon las variables definidas en el puntoanterior es:

Siendo:

D = espesor total del pavimento existente (enpulgadas).

Ep = módulo efectivo de todo el pavimento(en psi).

III- Capacidad estructural basada endeterioros por fatiga producida por eltránsito.

El concepto de deterioro por fatiga implicaque las repeticiones de carga gradualmentevan deteriorando al pavimento y reduciendoel número de cargas adicionales que elpavimento podrá soportar sin llegar al nivelterminal (PSI = 1.5).

En cualquier momento y aunque no sea

detectable, existe una reducción en lacapacidad estructural del pavimento entérminos de capacidad futura de soportarcargas.

A fin de determinar la vida remanente de unaestructura vial, se debe conocer la cantidaddel tráfico (NP) que el camino ha soportadodesde su habilitación hasta el momento deevaluación y la cantidad de tráfico (N1.5) queel camino podría soportar hasta alcanzar lafalla total (PSI = 1.5). Ambas cantidades detráfico se deben expresar en ESAL (8.2 ton).

La diferencia entre estos valores, expresadacomo un porcentaje del tráfico total parallegar a PSI = 1.5, se define como vidaremanente (RL).

Donde:

RL = vida remanente.

NP = total del tráfico desde su habilitaciónhasta el momento de la evaluación(en ESAL, 8.2 ton).

N1,5 = total del tráfico para que el pavimentoalcance falla total (PSI = 1.5); (enESAL, 8.2 ton ).

Con el valor de la vida remanente (RL) elproyectista puede estimar el factor decondición (CF) mediante el gráfico de lafigura 71.

El factor de condición se define mediante larelación:


Capítulo I - 166

Donde:

Snn = capacidad estructural del pavimentodespués de haber soportado NP ESAL (SNef).

Sno = capacidad estructural del pavimentoen su origen (habilitación).

La capacidad estructural efectiva delpavimento existente, se puede estimarmultiplicando la capacidad estructural en suorigen (SNo) por el factor de condición (CF).El SNo de un pavimento flexible, se calculamediante los espesores de las capas que loconforman (Di) y los coeficientesestructurales (ai) de los materiales que lasintegran considerando al pavimento reciénhabilitado. Resultando así:

SNn = SNef = CF × SNo

La capacidad estructural efectiva asícalculada no tiene en cuenta si seconstruyeron refuerzos previamente; siendoel valor más desfavorable (más bajo) deberáajustarse si se quiere reflejar los beneficiosobtenidos por los refuerzos previos.

Para estimar el valor de la vida remanente(RL), AASHTO recomienda que N1,5 seestime para ser consistente con el AASHORoad Test, para PSI = 1,5 y un nivel de

confiabilidad del 50%.

Si de la estimación de RL, resultara un valornegativo, por ser Np > N1,5, el proyectistautilizará el menor valor asignado a CF (0,50)o directamente no aplicará esta metodología.

- Cálculo del espesor de refuerzo

Cuando el propósito de construir un refuerzoresponde a un mejoramiento estructural elespesor requerido será función de lacapacidad estructural necesaria parasatisfacer la demanda del tránsito futuro (SN)y la capacidad estructural del pavimentoexistente (SNef), siendo:

)SN = SN - SNef = aR DR

Donde:

aR = coeficiente estructural de la capa derefuerzo

DR = espesor requerido de refuerzo (enpulgadas)

Snef = capacidad estructural efectiva delpavimento a reforzar

SN = capacidad estructural requerida paraque el pavimento reforzado, soporte lasrepeticiones de cargas previstas para elperíodo de diseño, sobre la subrasante en lascondiciones existentes y acorde a lascaracterísticas climáticas reinantes y alsistema de drenaje a proyectar.


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EJEMPLOS ILUSTRATIVOSDISEÑO DE ESPESORES DE REFUERZO

MÉTODO AASHTO

C PARÁMETROS DE DISEÑOC O R R E S P O N D I E N T E S A LPAVIMENTO REFORZADO.

MR = 5.000 psim = 1,0W18 = 3,6 × 106

R = 90%; So = 0,49 (ZR = -1,282)) PSI = 1,7

De acuerdo a dichos parámetros la capacidadestructural requerida será SN = 5,0.

C CAPACIDAD ESTRUCTURALEFECTIVA EXISTENTE

I) Estimada mediante inspección visual yensayos de materiales.El pavimento existente se suponeconformado por una carpeta de concretoasfáltico de 5,00 cm y una base de concretoasfáltico de 7,00cm, apoyados sobre una capagranular de 20 cm y una subbase de 30cm.

De acuerdo a la evaluación de estado de lacondición superficial (tabla de figura 70):

CARPETA DE CONCRETO ASFALTICO:12% piel de cocodrilo de baja severidad5% piel de cocodrilo de mediana severidad7% fisuras transversales de medianaseveridada1 = 0,30/pulg = 0,12/cm

BASE Y SUBBASE GRANULAR:No evidencian bombeo, degradación o

contaminación de finos.a2 = 0,12/pulg = 0,05/cm

Para las capas conformadas con mezclasasfálticas en caliente, el coeficienteestructural adoptado (0,30/pulg) acorde a sucondición superficial, es similar al que seestimaría en base a los ensayos realizados yaque de acuerdo a los resultados obtenidos delos mismos, el porcentaje de vacíos oscila enun 7%, valor que correspondería a un 3% enfórmula de obra y un 96% de densidadMarshall alcanzada durante la etapaconstructiva y en servicio. Asumiendo que laobra lleva 12 años de habilitada, tanto sucondición superficial , como suscaracterísticas volumétricas, llevan a pensarque el coeficiente asumido es el correcto.

En lo relativo a la base granular su densidady humedad "in situ" acusaron valorescercanos a la densidad máxima y humedadóptima; los ensayos de CBR efectuados en lacondición de obra acusaron valores de 55%,por lo que el coeficiente estructural adoptado(0.12/pulg.) es correcto. La subbase (gravaarenosa), no se presenta degradada y su CBRen las condiciones de humedad y densidad deobra, acusó en laboratorio valores de 30%por lo que asumió un coeficiente de aporte de0.11/pulg (0.043/cm).

De acuerdo a lo indicado la capacidadestructural efectiva del pavimento existentesería:

Sneff = (12cm × 0,12/cm) + (20cm ×0,05/cm) + (30cm × 0,043/cm)

SNeff = 3,73


Capítulo I - 169

C ESPESOR DE REFUERZO)SN = 5.00 - 3.73 = 1.27

II) Mediante medición de deflexiones(F.W.D., método dinámico) no sedesarrollará el ejemplo ya que no se cuentacon dichos tipos de equipo de auscultación.III) Estimada en base al deterioro por fatigagenerado por el tránsito.Asumiendo que el total de número de ejesequivalentes a 8.2 ton que han solicitado a lacalzada desde su habilitación es de NP = 2.8× 106 y calculando el N1,5 (PSIt = 1,5) paraMR = 5000 psi; m = 1; ZR = -1,282; So =0.49, siendo SNo = (12 × 0,17) + (20 ×0,055) + (30 × 0.045) = 4.5Se obtiene N1,5 = 4,1 × 106

De la curva de vida remanente (RL) versusfactor de condición (CF) de la figura 71 seobtiene para RL = 0.32, un CF = 0.82Resultando así:

SNef = SNo × CF = 4.50 × 0.82 = 3.69

C ESPESOR DE REFUERZO

)SN = 5.00 - 3.69 = 1.31

Valor similar al obtenido mediante el criterio(I).En lo relativo al refuerzo de pavimentosflexibles, tanto para el caso en que parte delespesor de refuerzo de concreto asfálticopudiera ser reemplazado por material de base,como para establecer un límite en el deteriorodel pavimento existente, a fin de definir si seaplica un refuerzo o se procede alescarificado de la carpeta, se han incluido lostemas solicitados bajo el titulo CasosEspeciales.

CASOS ESPECIALESComo casos especiales se analizarán lassituaciones planteadas por la UnidadEjecutora (SOPTRAVI); previamente seharán algunas consideraciones sobre laevaluación de un pavimento existente a fin deaclarar conceptos que permitirán una mejorcomprensión del problema.

La evaluación de un pavimento en servicio,requiere la ejecución de numerosas tareas decampo, de laboratorio y de gabinete, cuyosresultados analizados en su conjunto,permitirán llegar a tomar una decisión decarácter satisfactorio; a continuación se citanlas principales investigaciones a realizar, sinentrar en detalles ya que el tema se hadesarrollado ampliamente en los capítulos oacápites siguientes: Algunas consideracionessobre evaluación estructural de un pavimentoexistente (Refuerzo de Pavimentos),Ordenamiento e Instrucciones de los trabajosinherentes a estudios y proyecto de refuerzoo de reconstrucción de pavimentos;Reconocimiento de las necesidades demantenimiento (Sistema de Gestión dePavimentos, Mantenimiento de caminos) yControles de laboratorio para mantenimientode caminos.


Capítulo I - 170

de caminos.

- Estudios y análisis de antecedentes:mediante la revisión y análisis del InventarioVial, se podrá conocer la historia del camino,es decir el año de su habilitación, lascaracterísticas de la subrasante, los espesoresy materiales que conforman las distintascapas, así como también el tipo y frecuenciadel mantenimiento de rutina y periódicoaplicado y el diseño de las obras de refuerzoo mejoramiento si se hubieran ejecutado.También se contará con la evolución deldeterioro, por lo menos de las carreterasprincipales, ya sea como caída del Índice deServiciabilidad o del Índice de Estado o delÍndice que la Repartición utilice comorepresentativo del crecimiento o evolución delos distintos parámetros de deterioro.Cualquiera de dichos índices surge delanálisis de las planillas de evolución de lacondición de estado, que se asume se realizaen forma sistemática y continua por lo menosuna vez al año a nivel de red.

- Análisis de tránsito: mediante los censos deconteos y de composición vehicularefectuados en años anteriores (seriehistórica), se podrá establecer el TPDA parael año base, su configuración y las tasas decrecimiento anual para los distintos tipos devehículos. Los censos de carga por ejepermitirán determinar para los distintos tiposde camiones el factor de equivalencia para uneje de referencia de 8,2 ton.

- Evaluación de la condición de estado (almomento de efectuarse el estudio y proyectode la rehabilitación): dicho relevamientoincluye la medición de los parámetros dedeterioro (rugosidad, ahuellamiento,fisuración, peladuras, desprendimientos y

baches), una valorización concisa yrepresentativa del sistema de drenaje, delestado de los hombros, de la señalizaciónhorizontal y vertical, de si hubiera o noexudación de bitumen, etc.

- Evaluación estructural: la misma constaráde mediciones deflectométricas y de estudiosgeotécnicos. Las mediciones deflectométricasse recomienda efectuarlas una vez por año ya posteriori del período lluvioso, ya que bajoesas condiciones el efecto destructivo de lascargas se manifiesta en forma mas intensa.Igualmente se recomienda proceder a suregistro previamente al proceso de diseño.Los estudios geotécnicos se harán acordes alos fondos y tiempo disponible, cuando losmismos son reducidos por lo menos serequiere el análisis de los materiales queconforman las distintas capas y sus espesoresy determinar el tipo de suelo y estado desubrasante, mediante calicatas ubicadas enaquellos lugares en que la deflexión medidaes similar a la deflexión característica y enque la deflexión medida es igual o menorque la deflexión media, dicha programaciónse debe hacer a posteriori de procesar lainformación deflectométrica y a fin deoptimizar la ubicación de los estudiosgeotécnicos en cada sección homogénea (veralgunas consideraciones sobre evaluaciónestructural de un pavimento existente,Refuerzo de pavimentos).

Cuando se disponga de tiempo y fondossuficientes, de acuerdo a la longitud de cadatramo homogéneo, se programará laubicación de las calicatas, pudiendoefectuarse en forma sistemática (cada 2.0 kmpor ejemplo) o en aquellos lugares en queacorde a la evaluación de la condiciónsuperficial y de estado, al análisis de


Capítulo I - 171

antecedentes y a la valorizacióndeflectométrica, se presenta una mayorincertidumbre. La elección de la ubicación yfrecuencia de los estudios geotécnicos,depende además de los factores exógenos(tiempo y fondos) del buen criterio yexperiencia del proyectista frente a lasituación real de la carretera en servicio.

Del análisis integral de los estudiosrealizados surgirá si la capacidad estructuralefectiva del pavimento en servicio essuficiente o deficiente, ya sea mediante elcálculo por deflexiones o por rediseñoestructural. Huelga decir que se debenconocer los antecedentes (capacidadestructural al momento de la habilitación ycaracterísticas de la subrasante, tipo yfrecuencia del mantenimiento aplicado, obrasde mejoramiento ejecutadas, evolución de losdistintos tipos de deterioro, etc.), así comotambién el número de ejes equivalentes a 8,2ton que han solicitado a la calzada desde suhabilitación, en caso de querer efectuarse unanálisis integral del diseño estructural delpavimento existente.

Cabe aclarar que si bien siempre unadeficiencia estructural se manifiesta en algúntipo de falla, detectable en la evaluación de lacondición de estado, hay circunstancias enque el estado de la condición superficial noresponde a una deficiencia estructural delpavimento propiamente dicho, sino aproblemas localizados (sólo reducidas áreaspresentan fallas) o a una irregularidad de lacapa de rodamiento (reducida adherencia,segregación, exceso de calentamiento enplanta, falta de compactación, tipo de asfaltoinadecuado, heterogeneidad de los agregados,etc.). Consecuentemente se debe ponerespecial énfasis en destacar la importancia de

llegar a un diagnóstico de falla certero a finde no sobredimensionar o infradimensionar elrefuerzo a construir, o en el peor de los casoscometer el mismo error (capa de rodamientoinadecuada).

Si bien todo lo manifestado parecería estarfuera de tema en lo que respecta a los casosespeciales de refuerzo para pavimentosflexibles, se consideró necesario hacerlo paraubicar al proyectista dentro de todas lasvariables manejables y no manejables conque se tiene que enfrentar a fin de llegar auna solución óptima. No es posible establecerun límite en el nivel de deterioro de unpavimento existente para dictaminar sicorresponde escarificar o remover la capa derodamiento existente o restaurarla en formaintegral (sellado de fisuras, bacheo,restitución de gálibo o perfil transversalexistente) y construir sobre dicha capa elrefuerzo requerido.

A fin de aclarar algunos conceptos seasumirán condiciones de estado usuales y serecomendará cómo se debería proceder.

1- Caso de capacidad estructural suficiente.

De acuerdo con el estudio deflectométrico sedeterminó que la Deflexión característica esinferior a la Deflexión tolerable (Dc<Dt) paraun N8,2 que corresponde a "n" años. En baseal análisis integral de los antecedentes,tránsito soportado y evaluación estructural, seobtuvo que la capacidad estructural de lacalzada existente es mayor que la requeridapara "n" años (SNefec>SNn).

Acorde a la vida útil remanente que laestructura registre (ya sea por deflexiones opor diseño estructural), se calculará para qué


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año será requerido un refuerzo. En función dedicho período (n=3 años, n=5 años) seseleccionará qué tipo de recubrimientoaplicar antes de proceder a la ejecución de unmejoramiento en su capacidad estructural(ver Mantenimiento periódico de pavimentosflexibles).

Se supone que si el tramo fue sometido a unestudio especial, se debe al alto nivel dedegradación que presenta, pese a que lamedición deflectométrica y los estudioscorrespondientes a su diseño estructural,reflejan una capacidad portante suficiente.

Consecuentemente, acorde a los tipos de fallarepresentativos que se registren, se procederáa tratar de dilucidar cuál es el problema y lascausas que lo generan, actuandoindependientemente o en forma conjunta.

Pudiendo tratarse de problemas de drenaje osubdrenaje localizados o de recubrimientosejecutados con material inadecuado(agregado y/o bitumen), o mediante técnicasconstructivas que no respondían a las reglasdel buen arte o a segregación ocontaminación localizada de los agregados debase, etc. En cualquier caso se procederápreviamente a la restauración de la calzada, adeterminar el diagnóstico de falla, a fin degarantizar la vida útil prevista para el nuevotratamiento superficial a ejecutar.

Si el problema se debiera a insuficiencias odeficiencias en el sistema de drenaje,superficial y/o subterráneo, se procederá asolucionarlo mediante la construcción orestauración de las obras requeridas; si lacausa fuera una anomalía localizada en lacalidad del material que conforma la basegranular y/o subbase, en el momento de

procederse al bacheo se removerá el materialhasta la profundidad que corresponda a fin deefectuar el saneamiento necesario, si elorigen de la desintegración superficial fuerala mala calidad de la mezcla asfáltica de lacapa de rodamiento (en forma generalizada),una vez efectuado el bacheo superficial yprofundo, el sellado de fisuras y la restituciónde gálibo o perfil transversal (si fueranecesaria), se seleccionará el tipo detratamiento superficial que más se adecue alcaso, acorde a la vida útil prevista,teniéndose en cuenta además la convenienciade una mayor o menor proporción en el riegodel bitumen, la necesidad de una buenaadherencia o el uso de un aditivo mejoradorsi no fuera posible obtener un buenrecubrimiento (durable) del asfalto a lasuperficie de rodamiento.

Dado que se planteó desde un inicio que lacapacidad estructural efectiva del pavimentoexistente superaba a la requerida (para "n"años), las obras a ejecutarse sobre la calzadaserán de carácter preventivo o curativo, peroen ningún momento se prevé incrementar lacapacidad soporte del paquete, que como severificó es suficiente, sino reducir suvelocidad de deterioro y desplazar en eltiempo la construcción de un refuerzo.

2- Caso de capacidad estructural insuficiente.

De acuerdo con el estudio deflectométrico sedeterminó que Dc $ Dt para el flujo de cargasexistente. En base al análisis estructural seobtuvo que SNefec < SNn, siendo SNn lacapacidad requerida para el año de efectuarseel estudio. Consecuentemente no cabe dudade que debe procederse al diseño de losespesores de refuerzo; para el caso en que seproyecten capas de concreto asfáltico sobre


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pavimentos flexibles, el espesor de lasmismas podrá calcularse por el método dereducción de deflexiones o por el de rediseñoestructural ya ampliamente desarrollados;pero si el estudio contemplara la posibilidadde la construcción de capas granularesintegrando el refuerzo sólo es aplicable elmétodo de rediseño estructural.

Primeramente se deberá definir el período devida útil previsto para el diseño (n años), afin de poder determinar el numero de ejesequivalentes a 8,2 ton que solicitarán a lacalzada durante esos "n" años (N8,2 ton).

En base a dicho parámetro, el CBR de lasubrasante obtenido de los antecedentes(historia del camino) y corroborado medianteestudios hechos in situ (calicatas) y losvalores seleccionados para ZR, So y PSIfpara el proyecto de refuerzo, se podrácalcular la capacidad estructural requeridapara "n" años, como si se tratara de una obranueva. Teniendo en cuenta las condicionesdel estado superficial y estructural delpavimento existente, se deberá valorizar sucapacidad de aporte a la nueva obra.

Cabe destacar nuevamente la importancia deefectuar un diagnóstico de falla, ya que denada valdría por ejemplo la construcción deuna superestructura de refuerzo, si losdeterioros fueran provocados en formageneralizada por un sistema de drenajedeficiente, con reducido mantenimiento y unasubrasante conformada por suelosexpansivos, altamente sensibles a la accióndel agua, que permanece con altos niveles dehumedad (cercanos a la saturación) la mayorparte del año.

Primeramente se deberán proyectar todas

aquellas obras complementarias quegaranticen un buen comportamiento enservicio de la carretera ante la acciónperniciosa del agua. Cuanto más susceptiblesa la humedad sean los materiales queconforman las capas subyacentes a la base ysubbase, mayores serán los recaudos que sedeban tomar para mantenerlos alejados dealtos niveles de humedad.

Asumiendo que se solucionaron losproblemas del sistema de drenaje, antes depasar a valorizar la capacidad estructuralefectiva del pavimento existente, se tendráque decidir si se procede a remover elrevestimiento asfáltico existente, si seprocede a removerlo y reutilizarlo(escarificado) mezclado con parte delmaterial que conforma la base granularexistente y/o con material adicional virgen, osi se procede a su remoción para sermezclado en una planta asfáltica conagregado pétreo virgen de una granulometríaadecuada y asfalto virgen con adición dealgún rejuvenecedor, si fuera requerido por laalta oxidación del bitumen de la mezclaasfáltica existente.

Cada una de las tres situaciones planteadasdependen fundamentalmente de: a) espesor ytipo de capa asfáltica existente, b) espesor dela capa de concreto asfáltico resultante parael proyecto (como si se tratara de una obranueva), y c) estado de la condiciónsuperficial del pavimento existente (tipo defalla, frecuencia e intensidad). Dado que noes posible establecer pautas de antemano, nidefinir límites, se describirán a continuacióndiversas situaciones que pueden presentarsey cómo se podría proceder en cada caso.


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Caso 1: a) la capa asfáltica existente estáconformada por un espesor de 5cm deconcreto asfáltico.

b) El espesor de concreto asfáltico resultantepara el proyecto como si tratara de una obranueva es de 12cm (SNn= 3.80; a1= 0.17/cm).

c) El pavimento se presenta altamentedeteriorado (fisuras y baches), pero noregistra asentamientos diferenciales, niahuellamiento, ni zonas generalizadas confisuras tipo piel de cocodrilo.

De acuerdo al tipo de deterioro registrado sepuede asumir por la inexistencia dedeformaciones, que tanto la terracería, comolas capas superiores han llegado a un estadode equilibrio, por lo que no sería convenientesu manipuleo, ni tampoco es necesaria unarestitución de gálibo o perfil transversal.Consecuentemente se procederá a considerarla restauración del camino en servicio(sellado de fisuras, bacheo superficial yprofundo) y de acuerdo con los resultadosobtenidos en la evaluación estructural,conjuntamente con el análisis deantecedentes, se procederá a calcular lacapacidad estructural efectiva del pavimentoexistente. Asumiendo m=1,0.

SNefec= a1D1 + a2D2 + a3D3

Siendo el espesor de la base granular 15cm(CBR $ 80%) y el de la subbase 20cm(CBR$ 40%), no estando contaminadas yhabiendo sido sus características mecánicasdeterminadas en las condiciones de humedady densidad "in situ". Para la capa derodamiento existente se tiene un espesor de5cm, pero considerando el nivel dedegradación que presenta, su coeficiente de

aporte se reducirá en un 60% (factor deminorización fm= 0.60).

Resultando así:

SNefec= 20cm x 0.045/cm + 15cm x0.055/cm + 5cm x 0.17/cm x 0.60 = 2.24

El espesor de refuerzo requerido será:

Caso 2: a) capa de concreto asfálticoexistente de un espesor de 11cm.

b) Espesor de concreto asfáltico para elproyecto, como si se tratara de una obranueva es de 12cm (SNn = 3,8).

c) El pavimento registra un alto nivel dedeterioro, incluyendo ahuellamiento,deformación con desplazamiento de mezclaen borde, además de fisuración y baches.

Las soluciones a adoptar podrían ser:

2-1) Restauración de la capa de rodamientoexistente, que implica restitución de gálibo operfil transversal, sellado de fisuras y bacheosuperficial y profundo.

El espesor de refuerzo requerido sería:

(se asumió el mismo tipo de base y subbasedel Caso 1, e igual factor de minorizaciónpara la capa asfáltica).


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2-2) Se procederá a reciclar en caliente los5cm superiores de la capa asfáltica existente.Las operaciones previas a la construcción delrefuerzo, se reducirán al bacheo. Comoconsecuencia del fresado de 5cm que seefectuará sobre la capa asfáltica existente, sucapacidad estructural efectiva se veráreducida:

Prácticamente el 50% del volumen de mezclaasfáltica estaría conformada por el materialreciclado (50/50 = RAP/MV, si el equipo deprocesamiento y las condiciones del materialremovido lo permiten).Caso 3: a) capa de revestimiento asfálticoexistente de un espesor # 7cm, conformadapor sucesivos tratamientos bituminosossuperficiales (el construido en el momento desu habilitación y posteriormente losejecutados dentro de las operaciones demantenimiento periódico).b) Espesor del concreto asfáltico resultantepara el proyecto como si se tratara de unaobra nueva es de 7cm (SNn= 3,40).c) El pavimento registra un severo nivel dedeterioro, incluyendo deformacionesdiferenciales y ahuellamiento.

Dado el reducido coeficiente de aporte que sele podría adjudicar a la capa de revestimientoexistente (aTB = 0,16), ya que por el tipo ygradación de los materiales que losconforman no registran ningún tipo detrabazón (interlocking), es recomendableproceder a su remoción (escarificado) ymezclado con parte de material provenientede la base granular existente y/o materialvirgen adicional, cuya granulometría suplalas deficiencias del material removido.

Este tipo de operación requiere un estudioexhaustivo (para el proyecto) del materialque se remueve: granulometría (TM de 11/2"a 1"), grado de uniformidad que se registra enel tramo a reconstruir, tanto del revestimientocomo de los centímetros superiores de la basegranular que se van a remover; así comotambién las características físicas(granulometría, LL, IP) del material aadicionar para proceder a la búsqueda defuentes adecuadas. Dicho material debecumplir una función correctora, si se quierelograr un buen comportamiento en servicio,ya que difícilmente la mezcla de materialremovido (revestimiento y parte de la basegranular) cumpla con las exigencias dedurabilidad y permanencia de las propiedadesmecánicas exigidas (CBR $ 80%) a lo largode todo el tramo, por la elevadaheterogeneidad que usualmente se registra.Durante la etapa constructiva es convenienteespecificar un patrón de compactación "insitu", dado que la falta de homogeneidad dela mezcla, generalmente impide controlar lacompactación mediante ensayos, ya queresultaría demasiado numerosa la cantidad depruebas a ejecutar por jornada.

El cálculo de los espesores a construir seindican a continuación:


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(se asumió el tipo de base y subbase del caso1, y similares espesores).

* La base granular existente se redujo a 10cmya que fueron removidos 5cm con elrevestimiento.

Con el material removido más el volumenrequerido de material corrector, seconformará una base granular (CBR $ 80%)de 15cm de espesor, cuyo aporte estructural(SNR) será: SNR= 15cm x 0,055/cm=0,83.Siendo por lo tanto el espesor de concretoasfáltico requerido:

De no haberse procedido al escarificado elespesor de refuerzo sería:

Caso 4: a) y c) son similares al caso 3), parael punto b) se asume que el espesor delconcreto asfáltico requerido para el proyectosi se tratara de una obra nueva es de 7cm,para un SNn= 4.0.

De no procederse al escarificado el espesorde refuerzo sería:

Snn = 4.0 ; Snefec = 1.89

De procederse al escarificado:

SNefec = 1.45SNR = 0.83SNn = 4.0

Dado que, de acuerdo al diseño, sólo bastan7cm para garantizar que las deformacioneshorizontales por tracción en la cara inferiordel concreto asfáltico no sobrepasarán a lasadmisibles para los parámetros de diseñoasumidos, se podrán construir 7cm deconcreto asfáltico y calcular qué espesorhabría que adicionar de base granular.

Siendo SNn = 4.0SN efec = 2.28

espesor de refuerzo: 7cm (0,17/cm)

Es decir que los 10cm de concreto asfálticoresultantes para el refuerzo, seríanreemplazados por 7cm de concreto asfáltico(por diseño) y 10cm de base granular (CBR$ 80%).

Si bien el hecho de que el aporte de una basegranular sea de 0.055/cm y el de un concreto


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asfáltico denso y bien graduado sea de0.17/cm, podría llevar a pensar queprácticamente 1cm de concreto asfáltico esreemplazable o equivalente a 3.1cm de basegranular, no se debe perder de vista que esimprescindible para el cálculo de diseño deun pavimento nuevo o de un refuerzo, elcalcular en base al módulo resiliente de labase granular y el resto de los parámetros dediseño (N8,2, ZR, So, îPSI) el mínimo espesorde concreto asfáltico requerido (D1)a fin degarantizar una solución armónica que eviteademás, que la deformación por tracción enel nivel inferior de la capa asfáltica nosobrepase los valores admisibles, a fin deevitar que la acción reiterada de las cargaslleven a una fisuración generalizada porfatiga. Por tal motivo no se aconsejaestablecer una relación entre los coeficientesde aporte o los espesores, sino efectuar eldiseño siguiendo la metodología AASHTO ycalculando como corresponde el mínimoespesor requerido de concreto asfáltico. Sidel cálculo de la diferencia entre la capacidadestructural requerida y la efectiva, resultaraun espesor de concreto asfáltico mayor que elmínimo requerido (D1) acorde a los factoresde diseño se podría recién comenzar a pensaren una sustitución o reemplazo de parte de lacapa de mezcla asfáltica por un espesor debase granular equivalente. Generalmente unaestimación de costos lleva a desechar estaproposición.

CONSIDERACIONES RELATIVAS AM E Z C L A S A S F Á L T I C A S E NCALIENTE

El objetivo de las consideraciones a realizarpretende lograr una mayor correspondenciaentre el diseño de las mezclas asfálticas, las

pautas establecidas en el diseño de pavimentoflexibles, las condiciones ambientales y elflujo de cargas previsto.

Si bien podría llamar la atención ladenominación de diseño de mezcla asfálticay no dosificación de mezcla asfáltica comousualmente se denomina a la aplicación delmétodo Marshall, la diferencia proviene deque por dosificación se entiende el definir unporcentaje óptimo de un tipo de bitumen quemezclado con determinados agregados,permite obtener una mezcla asfáltica quecumple con los requisitos especificados(Estabilidad, fluencia, vacíos, vacíos delagregado mineral, relación betún vacíos, yEstabilidad remanente). Con diseño de unamezcla asfáltica se quiere significar no sólolo relativo a la dosificación de loscomponentes, sino también todo lo queconcierne a otros factores tales como: laelección apropiada del tipo y calidad de losagregados y el asfalto, las características delflujo de tránsito, las temperaturasambientales, el espesor y tipo de capaasfáltica, el estado del pavimento existente encaso que correspondiera un estudio derefuerzo, la experiencia local en mezclas bajocondiciones de servicio similares, ladefinición de los controles de calidad aespecificar para la mezcla, la compactación aexigir en obra, etc.

De acuerdo a lo manifestado a continuaciónse tratarán los aspectos fundamentales quepermiten procurar un diseño de mezclaóptimo con las condiciones más apropiadas a las características inherentes al proyecto.

C Tránsito

Tanto en Europa, como en EE.UU. y Canadá


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se establecen de acuerdo al flujo de cargascorrespondiente al período adoptado, lascaracterísticas volumétricas y mecánicas aexigir a la mezcla. La categoría de tránsitoque corresponda se expresa mediante elnúmero equivalente de pasadas de un eje dereferencia (8,2 ton; 10ton; 13 ton; etc).

El Asphalt Institute (EE.UU) y elDepartamento de Carreteras de Ontario(Canadá), establecen tres niveles de tránsito(eje de referencia 8,2 ton):

Tránsito Número de ejes equivalentesPesado > 1 × 106

Mediano 1 × 104 a 1 × 106

Liviano < 1 × 104

Las Especificaciones de la Dirección Generalde Carreteras de España, definen para un eje

de referencia de 13 toneladas, los siguientesrangos:

Tránsito Número de ejes equivalentesPesado > 4 × 106

Mediano 8 × 104 a 4 × 106

Liviano < 8 × 104

Teniendo en cuenta que para Honduras, lassolicitaciones provocadas por las cargas poreje se definen como repeticiones de ejesequivalentes a una carga de referencia de 8,2ton., la clasificación del tránsito (liviano,mediano y pesado) será similar a la que seindica para U.S.A. (Asphalt Institute) yCanadá.

Las características de calidad de las mezclasse establecen en base a los mencionadosniveles de tránsito, siendo:

TRÁNSITOPESADO MEDIANO LIVIANO

NÚMERO DE GOLPES 75 75 50ESTABILIDAD (Kg) $ 1000 $ 700 $ 500FLUENCIA (cm) 0,20-0,35 0,20-0,35 0,20-0,40VACIOS (%)Carpeta de rodamiento 3-5 3-5 3-5Base intermedia 3-6 3-8 3-8Base inferior 3-8 3-8 3-8VAM mínimo (%)(Función del Tamaño 13-15 13-15 13-15Máximo Nominal del árido)

En lo relativo al tránsito otro aspecto a teneren cuenta es el relacionado con el tiempo deaplicación de las cargas. Mediante elconocimiento de la velocidad normal de losvehículos pesados, se podrá definir conmayor precisión el stiffness del bitumen y porende el stiffness de la mezcla.

Siendo el stiffness del bitumen función de lascaracterísticas del asfalto (IP y T800pen) y de latemperatura de la capa (T) y el tiempo decarga (t). En zonas onduladas y de climacálido, es dable observar que aún cumpliendolas mezclas con los requisitos de densidad ycalidad especificados, en el carril de ascensoen las secciones con pendiente, el tránsito


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pesado y lento provoque un sensibleahuellamiento.

Mc Leod (Canadá) propone para zonascálidas el determinar el módulo de rigidez dela mezcla a la temperatura máxima media dela capa asfáltica en verano y para un tiempode aplicación de la carga de 0.01 segundo.Dicho módulo, recomendado por el autor,debe superar un valor mínimo estimativo,basado en una amplia informaciónexperimental, a los efectos de minimizar lasdeformaciones permanentes (ahuellamiento)de la mezcla asfáltica, cuando las condicionesde servicio son las mencionadas.

C Condiciones climáticas

Los efectos de la variación de la temperaturasobre el comportamiento de una mezclaasfáltica, se reflejan en las variaciones queexperimentan algunas de sus propiedades,particularmente su durabilidad, resistencia ala fatiga, flexibilidad y estabilidad. Lasnormas españolas definen el grado delcemento asfáltico a utilizar en base a latemperatura media ambiente, al nivel deltránsito y al tipo de capa asfáltica quecorresponda.

Mc Leod (Canadá) define una metodologíapara la elección del grado del bitumen, quebásicamente es función de las temperaturasmínimas y máximas medias del pavimento(en invierno y verano respectivamente) y dela categoría del tránsito.

En el método Shell, como ya se indicara, secalcula la temperatura media anual ponderada(w-MAAT) de la región del proyecto.Siendo dicho parámetro fundamental para laselección de las curvas de diseño, así como

también para estimar la potencialdeformación permanente del pavimentodurante su comportamiento en servicio. Conlo manifestado basta para fundamentar lanecesidad de conocer las temperaturasmedias extremas de la zona del proyecto,pudiéndose complementar dicha información,si es factible, con las temperaturas de lascapas asfálticas en esas condicionesclimáticas. Dicha información se requierepara el cálculo del stiffness del asfalto (ábacode Van der Poel), así como también para eldiseño de espesores de refuerzo (criterios dereducción de deflexiones; factor de ajuste portemperatura; temperaturas superficiales de lacapa asfáltica).

C Tamaño Máximo Nominal de lamezcla de áridos

Definiendo al tamaño máximo nominal(TMN) como la abertura del tamiz quepermite pasar como máximo al 95% de lamezcla total de áridos, las Normas españolasrecomiendan de acuerdo al espesor de la capaasfáltica los siguientes TMN:

Espesor de capa TMN> 60mm 25mm40mm a 60mm 20mm< 40mm 12mm

El Asphalt Institute indica que el TMN nodebe superar el 0.50 del espesor de la capaasfáltica.

El tamaño máximo nominal de la mezcla deáridos está íntimamente vinculado con losvacíos del agregado mineral (V.A.M.) de lamezcla ya que el mínimo valor admitido deV.A.M. es directamente una función delT.M.N. del agregado (Asphalt Institute).


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Siendo el módulo de rigidez de la mezcla(Sm) dependiente de la concentración envolumen de áridos (Cv), y estando reguladala Cv por los VAM, se deduce la influenciadel TMN sobre el stiffness de la mezcla.

A continuación se harán algunasconsideraciones sobre aquellas variablesmanejables por el proyectista, en un diseñode mezcla asfáltica, a fin de podercontrarrestar aquellos efectos a vecesdesfavorables que no se pueden alterar.

C ELECCIÓN DEL GRADO DELCEMENTO ASFÁLTICO

De acuerdo a recientes estudios elaboradospor Mc Leod (Canadá), la elección del tipo ogrado del cemento asfáltico a utilizar en unamezcla procesada en planta y en caliente(concreto asfáltico) dependerá de:

C Temperaturas máximas y mínimasmedias de la capa asfáltica (en veranoe invierno respectivamente).

C Categoría del Tránsito (Pesado,Medio y Liviano).

C Susceptibilidad térmica del asfalto,expresada en PVN (Penetración -Viscosidad-Número); dado que paraasfaltos normales este número difieremuy poco del Indice de Penetración(IP), en el texto se hará referencia aeste último, ya que es de usogeneralizado.

El criterio sustentado por el citado autor parala elección del tipo o grado del bitumen, sebasa en los siguientes requisitos, a fin detener un comportamiento en serviciosatisfactorio de la mezcla asfáltica:C En climas fríos se debe evitar que por

las bajas temperaturas se produzcanfisuras transversales por contraccióntérmica.

C En climas cálidos se debe mantenerun módulo de rigidez elevado (Sm=f(Sb)) o por lo menos suficiente paraun determinado nivel de tránsito, a finde conferir a la mezcla la estabilidadnecesaria como para evitar lasdeformac iones pe rmanen tes(ahuellamiento).

La variación del módulo de rigidez delbitumen en función de la temperatura (aigualdad de los demás parámetros), se hallad i rec tamen te v incu lada con sususceptibilidad térmica (I.P.). Los asfaltos deelevada susceptibilidad (I P de -1,5 a -1,0)pueden resultar muy rígidos a bajastemperaturas por aumento marcado de sumódulo, como así también muy blandos aaltas temperaturas por un decrecimientopronunciado de su módulo, reduciéndose asísu capacidad de resistir sin deformacionespermanentes la acción de las cargas pesadosy de baja velocidad.

En los asfaltos de susceptibilidad media (I.P.de -1.0 a -0.5) y baja (I.P. de -0.5 a 0.0) losfenómenos debidos a bajas y altastemperaturas se reducen marcadamenterecomendando Mc Leod asfaltos con I.P. de-1.0 a -0.5 para tránsito mediano. A altastemperaturas cuanto mayor resulte el I.P.(menor susceptibilidad), más elevado será elmódulo de rigidez de la mezcla.

En lo que concierne a la etapa constructiva(mezclado, transporte, distribución ycompactación de la mezcla) en zonas declima fríos, es recomendable un asfalto dealta susceptibilidad térmica (reducidos I.P.)


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ya que facilita la ejecución de las operacionesmencionadas, pues con menores temperaturasse obtienen las viscosidades requeridas tantopara mezclado, como para compactación.Demás está decir que estas condiciones sedeben compatibilizar con las requeridas paraque no se produzcan fallas por contraccióntérmica durante su comportamiento enservicio.

Las experiencias y trabajos elaborados porMc Leod demuestran fehacientemente que elhecho de que capas asfálticas construidascon asfaltos de una determinada penetración,en ocasiones tengan un comportamientosatisfactorio y en otras situaciones no (parasimilares parámetros de diseño), obedecepura y exclusivamente a la susceptibilidadtérmica del bitumen, descartando que enambos casos se ha construido la obrasiguiendo las reglas del arte.

Asumiendo que para una carpeta derodamiento asfáltica se ha especificado unC.A (80-100) que tratándose de una zona declima cálido la temperatura del pavimento esde 60oC ( T ) para mezclas que registren unaconcentración en volumen de áridos (Cv) de0,88 y tiempos de aplicación de carga ( t ) de0,01 segundo, para I.P. (o PVN) variablesentre 0 y -1,5, se obtienen los siguientesmódulos de mezcla (Sm).

I.P. o P.V.N Sm (lb/pulg2)0,0 a (-0.5) 11.000 a 18.000(-0.5) a (-1.0) 9.000 a 15.000(-1.0) a (-1.5) 7.000 a 12.000

Es decir que para un asfalto especificado sólopor su penetración (en este caso 80-100), elmódulo de rigidez de la mezcla, para lascondiciones asumidas, podrá variar de 7,000a 18,000 lb/pulg2. En la figura 72 se

representa gráficamente lo indicado en eltexto. Lógicamente una mezcla que a 60o Cregistre un módulo (Sm) de 7,000 lb/pulg2

será menos resistente a la deformaciónplástica que aquélla que logre alcanzar unmódulo de 18,000 lb/pulg2, bajo las mismascondiciones de tránsito y temperatura.

Por otro lado, en la figura 73 se ha definidoun área rayada que cubre stiffness de mezclas(Sm) comprendidos entre 13,500 y 18,000lb/pulg2 a 60º C y en las condicionessupuestas ya indicadas. De acuerdo a losvalores que se observan en el gráfico a losI.P. o P.V.N. les corresponden los siguientesrangos de penetración para poder desarrollarlos módulos indicados (de 13,500 a 18,000lb/pulg2).

PVN o I.P. Rango de penetración (25oC)0 80-100-0.5 70-85-1.0 60-75-1.5 50-65

Generalizando el criterio aplicado para lascondiciones asumidas y los valores obtenidospara un determinado nivel del módulo derigidez, se puede deducir que a mayorsusceptibilidad térmica (menores IP o PVN)corresponden asfaltos de menor penetración.

Con todo lo manifestado se quiere significarla importancia relevante que tiene lasusceptibilidad térmica de los asfaltos en losdiseños de mezclas asfálticas en caliente.Por lo que se recomienda al proyectista quemediante las metodologías ya expuestasoportunamente, proceda a definir su Indice dePenetración (penetraciones a distintastemperaturas, viscosidad a 60oC ó a 135 oC).


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Estos ensayos se deberán ejecutar sobre elcemento asfáltico original (además de definirsi son asfaltos normales, con parafina osoplados, permiten determinar la temperaturade mezclado y de compactación para ladosificación de la mezcla) y sobre el cementoasfáltico después de ser sometido a pérdidapor calentamiento o si se contara con elequipo ABSON, sobre el asfalto recuperadode la mezcla procesada en planta, comoaconseja el Método Shell (1978). Dichascaracterísticas, evaluadas a posteriori delcalentamiento, permitirán conocer si elasfalto ha sufrido alteraciones notables oalgún tipo de irregularidad (comparándolascon las del asfalto original) provocadas poraltas temperaturas y además para calcular elstiffness de la mezcla en servicio(SM=f(Sb)).

En el ANEXO de Diseño de Pavimentos, seha incluido el acápite que versa sobrecementos asfálticos (parte del componentedel Manual relativo a Materiales). En elmismo se describe como determinar el I.P.entre 0oC y 200oC; se adjunta el nomogramade Van der Poel para obtener el stiffness delbitumen (Sb), como así también elnomograma que permite definir el stiffnessde la mezcla (Sm) en función del módulo delasfalto (Sb) para distintas concentraciones envolumen (Cv) de agregado (para Vacíos % =3%) y su corrección para Vacíos % > 3%.

En la descripción del método de diseño Shell,en el ANEXO de Diseño de Pavimentos, enla figura I, se adjunta nomograma quepermite determinar el stiffness de la mezcla(Sm) en base al stiffness del bitumen (Sb), alvolumen de agregados y al volumen deasfalto que conforman la mezcla (para Sbcomprendidos entre 6 × 106 y 3× 109 N/m2).

La selección del grado de cemento asfálticomás adecuado para evitar las fisuras decontracción a bajas temperaturas, no serátenida en cuenta por las altas temperaturasque caracterizan a las distintas regiones delpaís.

La selección del grado de cemento asfálticomás adecuado para evitar deformacionespermanentes, con temperaturas elevadas, setratará a continuación.

En base a numerosas experiencias efectuadasen regiones de climas templados y cálidos, deacuerdo a las recomendaciones de Mc Leod,las deformaciones permanentes se reducen atolerables cuando el módulo de rigidez de lamezcla, calculado para la máximatemperatura media, alcanza valores del ordende 10 veces del de la Estabilidad Marshallmínima, especificado de acuerdo a lacategoría de Tránsito, por el Departamento deCaminos de Ontario (Canadá), siendo:

Categoría Estabilidad Módulo de rigidez mínimo a ladel Marshall a temperatura máxima media delTránsito 60o C ( lb ) pavimento (lb/pulg2)Pesado 2000 20.000Mediano 1500 15.000Liviano 1000 10.000


Capítulo I - 185

Para la selección del tipo de cementoasfáltico más adecuado se requiere contar conla siguiente información:

a) Temperaturas máximas medias en el centrodel espesor de la capa asfáltica.b) Valor del I.P. del cemento asfáltico.c) Categoría del tránsito (Pesado, Mediano,Liviano) según el número de ejesequivalentes a 18,000lb que se prevésolicitará a la calzada durante su período deservicio.

1- Mediante penetraciones efectuadas adistintas temperaturas (15 °C, 20 °C, 25 °C,30 °C) se determina la temperatura a la cualla penetración es 800 (T800pen) y el Indice dePenetración del bitumen, para un rango detemperatura de 0o C a 80o C (figura III delANEXO).

Mediante penetraciones efectuadas a distintastemperaturas, T800pen y viscosidad a 135o C sedetermina el Indice de Penetración delbitumen, para un rango de temperaturas de 0o

C a 200o C (figura No 8 Capítulo Materiales,Acápite Cementos Asfálticos). Ambos I.P.para un asfalto de comportamiento reológiconormal, deben ser similares para los distintosintervalos termométricos.

2- Mediante el nomograma de Van der Poel(figura 11-Capítulo Materiales AcápiteCementos Asfálticos), de determina elstiffness del bitumen, en base a los siguientesdatos:

a) Tiempo de carga (t): se adopta de acuerdoal que se considere más adecuado para eltramo en estudio (0.01 segundo correspondea 100 km/h; 0.02 segundos a 50 o 60 Km/h).

b) Temperatura de servicio (T): se determinaen base a la temperatura máxima media en elcentro del espesor de la capa asfáltica (Te) yla temperatura a la cual la penetración es 800(T800pen), siendo:

T = T800 - Te

c) I.P. del bitumend) Determinación del Sb en N/m2.

3- Mediante la ecuación

[ Sm ] y [ Sb ] = N/m2

o el ábaco que se presenta en la figura 12(Capítulo Materiales, Acápite CementosAsfálticos), se determina el stiffness de lamezcla (Sm) para el Sb calculado. Dado quese debe asumir una concentración envolumen de agregados, considerando el casode una carpeta de rodamiento y tránsitopesado, las exigencias especificadas son:

% Vacíos: 3 a 5%VAM(f (TMN)) 13 a 15%Asumiendo V = 3% y VAM = 14%

De acuerdo al valor obtenido para el stiffnessde la mezcla, surgirá de su comparación con


Capítulo I - 186

los valores recomendados por Mc Leod paralas distintas categorías de tránsito si el mismoes aceptable (para el caso de tránsito pesadoSm $ 20,000 lb/pulg2, siendo 1 N/m2 == 1.45 × 10-4 lb/pulg2 = 1.02 × 10-3 Kg/cm2

C MÓDULO DE RIGIDEZ DE LASMEZCLAS ASFÁLTICAS Y SUR E L A C I Ó N C O N L A SD E F O R M A C I O N E SPERMANENTES

El nomograma de la Figura I (en ANEXO),resulta válido sólo para un rango de valoresde Sb comprendido entre 6 × 106 y 3 × 109

N/m2, por lo que es aplicable a constancia delas demás variables a un determinadointervalo de temperatura de la mezclaasfáltica, que a su vez es función de latemperatura ambiente media anual ponderada(w-MAAT); esta característica hace quedicho nomograma no cubra en ocasiones loscasos correspondientes a temperaturasmínimas y máximas factibles de alcanzar enel año por las mezclas asfálticas. Enconsecuencia para los fines expuestos resultamás adecuado el nomograma de la figura 12,ya que cubre un intervalo más amplio devalores de Sb. La expresión para laestimación del módulo de rigidez de lamezcla asfáltica, que dio origen alnomograma de la figura 12, se transcribenuevamente a continuación:

Estando Sm y Sb expresadas en N/m2 y

siendo la expresión válida para mezclasdensas, con porcentajes de Vacíos = 3%. Afin de generalizar la expresión para unvolumen mayor de vacíos, se indica lasiguiente corrección:

Por otra parte, desde el punto de vistaexperimental, la determinación del módulode rigidez de las mezclas asfálticas, puederealizarse en laboratorio mediante ensayos de"creep", compresión uniaxial alternativa,compresión diametral o de tracción indirecta,etc; y mediante ensayos de campo, talescomo el método de propagación de ondas desuperficie o los que utilizan equiposvibradores pesados, etc.

Incluso las características mecánicas de lamezcla obtenidas en el ensayo Marshall, danuna medida del citado módulo, quecorresponde pura y exclusivamente a lascondiciones de temperatura (T) y tiempo deaplicación de las cargas (t) normalizadas parael Método Marshall.

Nijboer (1957) y Dormon y Jarman (1958),consideraron aplicable la siguiente relación:


Capítulo I - 187

Siendo la velocidad del ensayo de 50mm/min se aclara el valor adoptado para (t).

El objetivo de todos los análisis efectuadosconsiste en evaluar la influencia del stiffnessdel bitumen y de la composición de la mezclaen el valor del módulo de rigidez de la misma(Sm), dentro del campo del comportamientoelástico. Es decir cuando el valor delstiffness del bitumen es igual o superior a 5× 106 N/m2 en condiciones normales deservicio, Sm=f (Sb; Cv).

Cuando el módulo de rigidez del liganteasfáltico (Sb) es inferior a 5 × 106 N/m2, elcomportamiento reológico de la mezcla setorna más complejo, y su módulo de rigidez(Sm) depende además de Sb y Cv, de otrosfactores inherentes a la granulometría delagregado, la forma y textura de las partículas,las condiciones de confinamiento, el métodoy grado de compactación alcanzado, etc. Talcomo se describe en el método de diseñoShell (figuras 28 y 29). En virtud de la grancantidad de variables que entran en juego, sehace difícil poder estimar el comportamientode la mezcla en el campo viscoelástico yviscoso, sin efectuar ensayos de laboratorioque reproduzcan con un nivel deaproximación razonable las condicionesexistentes "in situ" (triaxial con cargasrepetidas, "creep" confinado, "creep" uniaxialno confinado, "wheel tracking", etc). Caberecordar que justamente en el campo donde elcomportamiento reológico de la mezcla es decarácter viscoelástico o viscoso, se producenlas mayores deformaciones plásticas(reducido Sb y por ende menores Sm). Paraun bitumen específico (determinado I.P. y

T800pen) su módulo se reducirá sensiblementepara altas temperaturas (T) y/o un prolongadotiempo de carga (t); por lo que para estascondiciones adquiere una importanciarelevante la resistencia friccional aportadapor el sistema granular (interlocking), queserá función de la granulometría del árido,forma y textura de las partículas, tipo y gradode compactación de la mezcla, etc.

Con lo expresado se quiere destacar que enzonas de clima cálido se hace necesariodiseñar las mezclas asfálticas de modo que elgrado de acomodamiento de su estructuragranular, contrarreste el reducido aporte delas componentes cohesivas del ligante. Elaporte principal del esqueleto granular secanaliza a través del ángulo de fricción de lamezcla, aunque también se debe considerar elefecto de las fracciones más finas sobre lacomponente viscosa (sistema filler - betún).Los principales factores que inciden sobre elángulo de fricción son:a) Distribución granulométrica de laspartículasb) Forma de partículasc) Rugosidad superficial de las partículas

a) Distribución granulométrica de laspartículas.

La distribución granulométrica, generalmentequeda fijada en base a límites de mínima y demáxima especificados para cada obra.Dichas curvas granulométricas son cóncavashacia arriba, no presentando puntos bruscosde inflexión y estando graduadas de modo deobtener un mínimo de vacíos.

Se ha verificado que en igualdad de otrasvariables agregados pétreos de granulometríacontinua, que guarden entre tamaño y


Capítulo I - 188

porcentaje en peso, la relación que se indica,registran las menores porosidades:

Siendo:Dm: tamaño máximo (por el que pasa100%)p: porcentaje en peso que pasa por abertura d(mm)n: exponente dimensional; obteniéndose lasmínimas porosidades para n = 0.50 (fórmulaclásica establecida por Fuller y Thompson).Apartarse de este valor, significa un excesode finos o gruesos con respecto a cadatamaño, que perturba el acomodamiento delas otras fracciones.

Consecuentemente n es un coeficiente deproporcionalidad entre el cambio relativo decualquier porcentaje granulométrico y elrespectivo cambio relativo de tamaño departícula en igualdad de otras variables. Unvalor n = constante en todo o en parte delescalonamiento granulométrico significa queen el mismo se cumple la relacióngeneralizada:

Siendo D una abertura de malla mayor que dy menor que Dm; P y p los porcentajes quepasan por D y d respectivamente.

Para el caso particular de formación de

estructuras granulares de mezclas asfálticas,por determinado proceso de compactación,Nijboer propuso para vacíos mínimosn=0.45; valor aceptado posteriormente por elBureau of Public Roads.

Para cada tamaño máximo (Dm) y unn–0.45, las mezclas preparadas con unmismo filler alcanzan los menores valores deporosidad (V.A.M), necesariamente a estasmezclas las corresponderá un porcentaje deasfalto reducido, particularmente conagregados pétreos redondeados y textura lisa,que contribuyen a menores V.A.M.Teniendo en cuenta que mezclas conreducido porcentaje de asfalto, acusan bajacapacidad para acompañar las deformacionesdel conjunto del pavimento, así comotambién comprometen su resistencia a lafatiga bajo ciclos repetidos de carga ydescarga y su durabilidad por acción delmedio exterior, a fin de aumentar los V.A.M.con respecto a los que resultarían de n =constante = 0.45, se mantiene dichaproporcionalidad sólo hasta un nivel queaproximadamente corresponde a la aberturade 0.20mm; a partir de dicho tamaño departícula (valor aproximado) se produce unquiebre hasta el tamiz No 200 (abertura de0.074mm), donde n es mayor y por lo tantolas partículas de menor tamaño sólo puedendar origen a un empaquetamiento más abiertoque el de las fracciones mayores generándoseasí un mayor volumen de VAM que puedeser ocupado por el ligante.

A dicho criterio responde el husogranulométrico recomendado por el AsphaltInstitute para los concretos asfálticos densosy graduados. Ya que graficados en dobleescala logarítmica la granulometría más finada origen a una recta con n=0.40 hasta un


Capítulo I - 189

nivel de aproximadamente 0.20 mm y loslímites de la granulometría más gruesa danotra recta con n=0.50, hasta un nivel tambiénde 0.20mm. Ello significa que dicho huso(fórmula IV b, de Series No 1, SS-1, 1964)permite la formación de una macroestructurahasta los niveles mencionados; las fraccionesde partículas de menor tamaño con n elevado,sólo actúan como relleno, menos densificadasdentro de los huecos de la macroestructura(figura 74).

Generalmente las especificaciones técnicascorrespondientes a concretos asfálticos, seocupan de la granulometría que debe cumplirla mezcla de áridos. Así mismo se fijantolerancias a aplicar una vez que se haaprobado la "Fórmula de Obra", de modo deacotar los desplazamientos que pudieranredundar en una calidad heterogénea para lamezcla, considerando que la granulometríatiene una incidencia directa en lacompactibilidad, los V.A.M. y por ende en elvolumen de vacíos y en el tenor de asfalto.Una variación notable en la granulometría,traería aparejada la necesidad de adoptar unanueva "Fórmula de Obra", ya que la originalno cumpliría con la condición de óptima en larealidad.

Con todo lo expresado se quiere destacar laimportancia que adquiere la presencia de unesqueleto o estructura granular formado porun acomodamiento estable de las partículasdel agregado pétreo, cuando las temperaturaselevadas y/o un largo período de aplicaciónde las cargas, llevan a reducir la resistenciaal corte de las mezclas asfálticas por el menoraporte cohesivo del ligante, que como se sabeestá gobernado por la consistencia ysusceptibilidad térmica del mismo,características que definen conjuntamente

con las variables exógenas (Temperatura ytiempo de carga) el módulo de rigidez ostiffness del bitumen.

b) Forma de partículas

La forma de partículas contribuye a lograr elempaquetamiento necesario para que elesqueleto granular transmita las tensionesderivadas de los esfuerzos de tránsito, no enforma puntual sino repartida en una mayorsuperficie, con lo que las presionestransmitidas se hacen menores. Estacaracterística es determinante durante laetapa constructiva, dado que la altatemperatura de la mezcla hace disminuir elaporte viscoso y cohesivo del ligante,acentuándose el papel del esqueleto pétreo.Se comprende así la importancia de que laspartículas además de resistir "empaquetadas",es decir solidarias entre sí, sean capaces dehacerlo individualmente. Una partículalajosa o con forma de aguja, podría quebrarseen el momento en que es solicitada por carga.Generalmente las especificacionescontemplan la necesidad de contar conagregados de forma adecuada, fijando límitespara los valores resultantes de los ensayos deIndice de lajosidad, Indice de elongación,Factor de cubicidad o Indice de Forma, etc,según sea el tipo de ensayo generalizado encada país.

Por otro lado, en las mezclas asfálticasconvencionales, el reemplazo total y/o parcialdel agregado granular proveniente detrituración por agregado natural redondeado,en igualdad de otros variables, conlleva acambios en sus características volumétricas ymecánicas, que dependen cuantitativamentedel tipo de mezcla, pudiendo citarse entreotros:


Capítulo I - 190


Capítulo I - 191

1- Reducción de los V.A.M. y otrascaracterísticas volumétricas que dependen deellos.2- Aumento de la compactibilidad de lamezcla.3- Reducción de la estabilidad y fluenciaMarshall4- Reducción del ángulo de fricción interna

En general se recomienda por su mejorcomportamiento en servicio la utilización departículas angulosas, que se asemejen aformas cúbicas o tetraédricas y cuya texturasuperficial sea rugosa. Dejando expresaconstancia que un total de agregadostriturados hace dificultosa la compactación dela mezcla en obra, mientras que cuando losagregados están conformados por partículaslisas y redondeados se hace difícil lograraltas estabilidades por lo que su adición paramejorar la trabajabilidad de la mezcla se debecompatibilizar con las característicasmecánicas exigidas.

De lo expresado se deduce que dentro delcomportamiento elástico, visco elástico oviscoso de las mezclas, dado que laestabilidad juega un papel preponderante, sedeben tomar los recaudos necesarios para queel porcentaje de agregado natural que seadicione (generalmente arena naturalredondeada) con el fin de mejorar sucompactibilidad sea compatible con laestabilidad exigida por Pliego.

c) Rugosidad superficial de las partículas

Si bien esta característica en forma indirecta,contribuye a mejorar la relaciónEstabilidad/fluencia y la trabajabilidad, no seha previsto aún la necesidad de incluirexigencias de este tipo para la aceptación o

rechazo del agregado individual. Su aportedirectamente es valorado mediante losensayos de aprobación de las mezclas, desdeel punto de vista de su resistencia ytrabajabilidad. Es posible que en un futurocercano, a medida que avancen los estudiossobre resistencia al deslizamiento depavimentos en servicio vinculados al temaseguridad en el tránsito, se requiera el empleode determinados agregados o el rechazo deotros, en función de su rugosidad individualy su incidencia sobre la macro y microrugosidad de las mezclas resultantes,actuando como superficie de rodamiento.

-Deformaciones permanentes de las mezclasasfálticas y su posible vinculación con larelación Estabilidad/fluencia.

El método Shell indica un procedimientoanalítico bastante complejo para predecir laposible deformación permanente de distintasalternativas de mezclas asfálticas (se describeen el capítulo titulado Método Shell).

La bibliografía obtenida sobre la vinculaciónentre la relación Estabilidad/Fluencia y lasdeformaciones plásticas de las mezclas, asícomo los estudios tendientes a establecervalores mínimos admisibles de dicha relacióncomo criterio de calidad a los efectos degarantizar la capacidad de resistir losesfuerzos reiteradamente aplicados a altastemperaturas sin alcanzar deformacionesplásticas no tolerables, no resulta plenamentesatisfactoria, ni suficiente.

Metcalf propuso en 1959 en base a suinterpretación del ensayo Marshall y a losresul tados obtenidos en t ramosexperimentales sometidos a cargas pesadas,el criterio de Capacidad de carga (Cc), que


Capítulo I - 192

vinculó con la Estabilidad (E) y Fluencia (F)mediante la siguiente expresión:

A los efectos de tener un comportamientosatisfactorio, debería cumplirse queCc>100lb/pulg2.

El Dr. C. L. Ruiz propuso en 1966 considerara la relación Estabilidad/Fluencia como unamedida representativa del módulo de rigidez,a los efectos de establecer valores mínimosque permitieran resistir sin deformaciónplásticas los esfuerzos tangenciales de lascargas, particularmente bajo las condicionesde frenado, a las más altas temperaturas deservicio. De acuerdo a las relacionesestablecidas por Nijboer, Dormon y Jarman,el stiffness de la mezcla en las condiciones deensayo Marshall (T = 60oC y velocidad delensayo 200 (0,01 pulg) en 60 segundos o50mm/60segundos) se puede expresar:

SMARSHALL = 40 E/F [ lb/pulg2 ]SMARSHALL = 0.16 E/F [ Kg/cm2 ]

Nijboer demostró que para fines prácticospuede aceptarse que en las mezclas comuneslas deformaciones por corte que no excedendel 1% (0,01), se recuperan por elasticidadinstantánea o retardada, es decir no alcanzanel estado de fluencia plástica; este mismoinvestigador estableció que los esfuerzos decorte en la superficie, bajo la rueda frenada,son aproximadamente 0,4 veces la presión deinflado y que actúan por un tiempo del ordende 1/3 segundo.

C.L.Ruiz determinó dichos valores mínimos

relacionando los resultados de lasinvestigaciones citadas. Siendo:

Esfuerzo = 0.4 presión de inflado (p)Deformación admisible = 0.01Temperatura de servicio = 60oC (ensayoMarshall)Tiempo de aplicación de la carga = 1/3segundoSE: stiffnesss en tracciónSG: stiffness por corteSiendo: SE = 3 SG

Consecuentemente, para T = 60oC y t = 1/3segundo:

Siendo SE el mínimo valor admisible, queevitará deformaciones permanentes en cadasolicitación que por acumulación den origena desplazamientos intolerables.

Para relacionar SE con la medida SM obtenidaen el ensayo Marshall, sólo es necesariohacer un ajuste en el tiempo de aplicación dela carga, siendo de 1/3 segundo para SE y de 3a 5 segundos para SM (velocidad del ensayo200 (0.01 pulg) en 60 segundos).

Dormon y Jarman han establecido en base acurvas stiffness versus tiempo, que elcoeficiente de pasaje es 2.5, resultando así:

SE = 2.5 SM

SE SMT = 60oC T = 60oCt = 1/3 seg t = F 60/200


Capítulo I - 193

Consecuentemente:

[ p ] = lb/pulg2

[ p ] = kg/cm2

El valor mínimo de la razón E/F será:

Considerando las presiones de infladorepresentativas de los distintos tipos decargas (años 1966), para cada una de ellascorresponderá una relación E/F, es decirdistintas tipos de mezclas, siendo:

TIPO DE TIPO DE PRESIÓN DE INFLADO RELACIÓN E/FMEZCLA CARGA Kg/cm2 lb/pulg2 [kg/cm] [lb/0,01 pulg]I Extrapesada > 7.0 > 100 2100 mín 120 mínII Pesada 5.2-7.0 75-100 1560-2100 90-120III Mediana 3.5-5.2 50-75 1050-1560 60-90IV Liviana < 3.5 < 50 440-1050 25-60

La fluencia representativa de las mezclasusadas por Metcalf es de 10 (0.01pulg) por loque para una Cc > 100 la relación E/F (límiteinferior) = 91, valor concordante con el límiteinferior del tipo de mezcla II. Se observa quelas relaciones determinadas para distintostipos de carga (en libra/0.01 pulg) coincidencon la Capacidad de carga (Cc) establecidapor Metcalf, en la mayoría de los casos ladiferencia es inferior al 10%.

C RESISTENCIA A LA FATIGA

Entre las condiciones fundamentales de losensayos dinámicos de laboratorio utilizadospara reflejar estimativamente la resistencia ala fatiga bajo condiciones de servicio, sepueden citar:

C Magnitud de la carga

C Tipo de carga: tensión o deformacióncontrolada

C Frecuencia: duración y período entreaplicaciones sucesivas de cargas

C Forma de aplicación de la carga(flexión, comprensión diametral, etc).

C Temperatura de ensayo

De acuerdo a los procedimientos empleados,serán los resultados obtenidos.

C COMPORTAMIENTO DE LASMEZCLAS ASFÁLTICAS

Las características de los materiales queconforman la mezcla, así como suscondiciones volumétricas influyen en distintogrado sobre los resultados de los ensayos, yasean estos a tensión o a deformacióncontrolada.


Capítulo I - 194

A continuación se resumen las tendencias enforma cualitativa de la variación del módulode rigidez y la resistencia a la fatiga, en

función de las características de losmateriales, de sus condiciones volumétricasy de la temperatura.

Factor Variación Efecto de la variación del factordel factor Módulo Resistencia a la fatiga:

de rigidez Tensión Deformacióncontrolada controlada

Penetración de C.A. decrece aumenta aumenta decrece Contenido de C.A. aumenta aumenta (1) aumenta (1) aumenta (2)Tipo de agregado aumenta rugosidad aumenta aumenta decreceGranulometría de abierta a densa aumenta aumenta decreceVacíos decrece aumenta aumenta aumenta (2)Temperatura decrece aumenta aumenta decrece

(1) Existe un contenido óptimo de C.A. para cada una, luego decrece el módulo(2) Falta información definitiva

Tanto el contenido de asfalto, como elvolumen de vacíos de las mezclas,constituyen los factores de mayor influenciaen la resistencia a la fatiga.

Un incremento en el volumen de vacíosreduce notablemente el módulo de rigidez yla resistencia a la fatiga; esta situaciónimplica la importancia de obtener en obra elnivel de compactación exigido y de dosificarla "Fórmula de obra" con % de vacíoscercanos al límite inferior especificado, yaque una exigencia de 96% de densificaciónconlleva a que en una mezcla dosificada con4% de vacíos se incrementen aaproximadamente 8% de vacíos. Para unamisma mezcla de áridos (igual V.A.M.), unmayor porcentaje de ligante reduce elvolumen de vacíos y aumenta la vida porfatiga, pero paralelamente reduce el módulode rigidez originando una menor resistenciaa la deformación (situación correspondientea % CA > óptimo determinado por métodoMarshall).

En general, el incremento del módulo derigidez permite obtener vidas de fatiga másprolongadas en el ensayo a tensióncontrolada y vidas más cortas en los ensayosa d e f o r m a c i ó n c o n t r o l a d a .Consecuentemente, toda variable de lamezcla que afecte su módulo de rigidez,también reflejará su influencia positiva onegativa según el tipo de carga adoptado parael ensayo (tensión o deformación controlada).

El comportamiento a la fatiga de una capaasfáltica se define por la capacidad desoportar deformaciones específicasadmisibles (,t) por tracción a unadeterminada profundidad de la capa, bajo laaplicación de cargas reiteradas menores a lacarga mediante cuya sola aplicación seproduce la rotura.

Mediante ensayos a deformación contraladarealizados sobre distintos tipos de mezclasasfálticas, se confeccionó el nomograma de lafigura 75 (Método Shell, 1978), el cual


Capítulo I - 195

permite precedir el valor admisible de ,t enfunción del módulo de rigidez (Sm), elcontenido en volumen de ligante en la mezcla(Vb) y el número de ejes equivalentes a18.000 lb (80kN).

A fin de comparar distintas alternativas demezclas asfálticas para capas de reducidoespesor (los ensayos de deformacióncontrolada son los adecuados para capasdelgadas) y especialmente las proyectadaspara refuerzo, el nomograma indicado (figura75) permite estimar para un valor de N8,2, ladeformación específica admisible portracción (,t) en función de las característicasde cada mezcla.

A constancia del valor N8,2, la mezcla másadecuada sera aquélla que permita el mayorvalor de la deformación específica admisibley a su vez registre un módulo de rigidezmínimo compatible con las altas temperaturasde servicio.

El análisis comparativo indicado tiene sóloun carácter cualitativo, ya que si se requiereuna evaluación cuantitativa precisacorresponde efectuar los ensayos delaboratorio con la técnica de ejecución quecorresponda y con ellos definir losparámetros elásticos y la ley que rige laresistencia a la fatiga.

En general los ensayos a deformacióncontrolada son los adecuados para capas deespesor reducido en relación con las capasinferiores, aportando sólo una pequeñarigidez a la estructura, su deformación escontrolada por las capas subyacentes.

Los ensayos a tensión controlada resultan losapropiados para capas asfálticas conespesores mayores de 10 cm y con una mayorrigidez respecto a las capas inferiores; altener una capacidad suficiente para resistirlos esfuerzos aplicados, pueden controlar lamagnitud de las deformaciones que ellosoriginan.

Cuando en una estructura las capassubyacentes son de baja capacidad soporte,aunque la capa asfáltica sea de reducidoespesor se debe utilizar el ensayo de tensióncontrolada.

La elección del tipo de ensayo dependerá delespesor de la capa asfáltica, del módulo derigidez de la mezcla y de la rigidez de laestructura subyacente.

A continuación se comparará elcomportamiento de dos carpetas asfálticas,correspondientes a casos extremos y susimplicancias técnico - económicas (aigualdad de las demás variables) acorde altipo de restauración que requieran. Excesivarigidez (elevado Sm y relación E/F) y bajaresistencia a la fatiga: la capa asfálticatenderá a fisurarse progresivamente hastaalcanzar el tipo de falla denominado "piel decocodrilo", pero conservará prácticamenteconstante el gálibo (perfil transversal) de lacalzada. Los trabajos de conservaciónconsistirán en operaciones de sellado defisuras y bacheos, a fin de evitar lapercolación de agua a las capas subyacentesy la degradación de la propia capa asfálticaen sí.


Capítulo I - 196


Capítulo I - 197

Reducida rigidez (bajo Sm y relación E/F) yalta resistencia a la fatiga: la capa asfálticaexperimentará gradualmente deformacionespermanentes con tendencia acentuada apronunciados ahuellamientos en la zona enque se canaliza el tránsito (menor seguridady confort para el usuario, con riesgo dehidroplaneo en época de precipitaciones). Alos efectos de restituir el gálibo o mantener elperfil transversal constante se deberáconstruir una capa asfáltica de nivelación o serecurrirá al fresado para la eliminación de lascrestas.

Queda claro con todo lo manifestado en estecapítulo que no resulta fácil llegar a unasolución de compromiso ante el conjunto devariables que intervienen (algunasmanejables por el proyectista y otras nomanejables) por lo que una vez más se quieredestacar la importancia de diseñar lasmezclas asfálticas teniendo en cuenta no sólola dosificación de los componentes, sinofundamentalmente la elección adecuada deltipo y calidad de los agregados y el asfalto, lacategoría del tránsito, el tipo y espesor decapa asfáltica (carpeta, base o refuerzo), lastemperaturas ambientales, en caso derefuerzo el estado del pavimento existente,los controles de calidad especificados paralos materiales y para la mezcla, el nivel decompactación a exigir en obra, la experiencialocal en mezclas bajo condiciones de serviciosimilares, etc.

Sólo mediante el análisis global de lasvariables citadas y estableciendo para elproyecto en estudio las prioridades del caso,se podrá llegar a diseñar una mezcla asfálticacuyo comportamiento sea satisfactorio,situación que redundará en beneficios para elusuario y en una mayor rentabilidad de la

inversión realizada.

Teniendo en cuenta que en el país no seproduce cemento asfáltico, a continuación serecomiendan las características yc o m p o r t a m i e n t o r e o l ó g i c o q u epreferentemente se deberán solicitar delbitumen a importar, cuando el mismo va a serutilizado para elaborar mezclas asfálticas encaliente, se considerará clima cálido(temperatura media ambiente anual > 24grados centígrados) y volumen de tránsitomediano y alto.

-Tránsito mediano.

De acuerdo al Asphalt Institute, para esatemperatura media ambiente anual:

AC 20 AC 40

AR - 8000 AR - 16.000

60 / 70 40 / 50

Según las experiencias de Mc Leod serecomienda una mediana susceptibilidadtérmica (Índice de Penetración medio).

- Tránsito alto.

AC 20 AC 40

AR - 8000 AR - 16.000

60 / 70 40 / 50

Mc Leod recomienda de baja a medianasusceptibilidad térmica (Índice dePenetración de medio a alto).

Si bien la temperatura media ambiente anual(24 grados centígrados) podría parecer alta,debe tenerse en cuenta que Mc Leodrecomienda utilizar la temperatura media


Capítulo I - 198

ambiente máxima para los estudios ycálculos.

Considerando que la dosificación de unamezcla asfáltica conforma una de lascomponentes primordiales de su diseño, acontinuación se describe la metodología parala dosificación de concretos asfálticosconvencionales, para tamaño máximo igual omenor a 25mm.

C DOSIFICACIÓN DE CONCRETOSASFÁLTICOS CONVENCIONALES

Para dosificar una mezcla asfáltica encaliente es necesario conocer y utilizar lasexigencias y propiedades que se detallan acontinuación:

1. Exigencias de servicio2. Características de los agregados

pétreos y cemento asfáltico.3. Características de la mezcla4. Procedimiento para la dosificación

a) Equipos necesariosb) Ensayos a realizar sobre los

agregados pétreos y sobre elcemento asfáltico

c) Preparación de la mezcla deáridos

d) Temperaturas de trabajo (delC. A., de los agregadosminerales; de mezclado ycompactación)

e) Mezcladof) Compactacióng) Ensayos de probetas;

cálculos; determinación dedensidades; Método Rice;determinación de vacíos;vacíos del agregado mineral;re lación betún-vacíos;

estabilidad; fluencia; relaciónestabilidad-fluencia

h) Dispersión de resultadosi) Determinación del porcentaje

de C.A. óptimoj) Determinación del Indice de

Compactibilidad

5. Corrección de la mezcla:

a) Estabilidad - Bajo porcentaje devacíosb) Estabilidad - Alto porcentaje devacíosc) Estabilidad - Baja fluencia d) Estabilidad - Alta fluenciae) Baja compactibilidadf) Falta de adherencia

1. EXIGENCIAS DE SERVICIO

Estas mezclas en caliente, tienen buencomportamiento en servicio cuando sonproyectadas, construidas y apoyadascorrectamente. Se deben tener en cuenta paraeste fin, las siguientes exigencias de servicio:

a) Durabilidad: La mezcla debe ser resistentea los agentes climáticos, particularmente a laacción desintegrante del agua y al alto efectoabrasivo del tránsito. Dependefundamentalmente de la utilización deagregados pétreos sanos y duros, de unadecuado contenido de vacíos, de la calidaddel filler en el caso de usarse y de que elmaterial que pasa el tamiz número 40 de lamezcla no tenga plasticidad.

b) Resistencia al deslizamiento: Es necesariocontar con un porcentaje de cemento asfálticoóptimo y con un porcentaje de vacíosadecuado. Un exceso de cemento asfáltico


Capítulo I - 199

en la capa de rodamiento es la causa máscomún de deslizamiento; bajo contenido decemento asfáltico (o una falta de adherencia)y agregados que se pulan con el tránsito,originan una falta de fricción entre losneumáticos y el pavimento durante la accióndel frenado, sobre todo en períodos de lluviao alta humedad. Es necesario contar con unporciento de vacíos suficientes, como paraque el aumento de densidad de la mezcla porla reiteración de cargas, no sea motivo deafloración del cemento asfáltico.

c) Flexibilidad: Es la capacidad dedeformarse elásticamente que tiene la mezclaasfáltica, para acompañar sin agrietamientos,ni roturas, las pequeñas deflexiones que sufrela base bajo carga, por otra parte debe tenercierto carácter plástico que le permita relajarlas tensiones provocadas por diferencias de latemperatura y adaptarse a los movimientos delas estructuras viales manteniendo uniformee íntimo contacto con las capas de apoyo noasfálticas. Está influenciada por la rigidezdel cemento asfáltico usado (medida por lapenetración, la viscosidad y sususceptibilidad térmica), por un adecuadoporcentaje de cemento asfáltico óptimo; porla relación filler-betún y por la relaciónestabilidad-fluencia.

d) Estabilidad: Puede definirse como laresistencia a la deformación plástica de lamezcla bajo la acción del tránsito. La mezclaasfáltica compactada es sometida en estadode compresión semi-confinada a esfuerzos decorte. Depende su comportamiento de laforma, tamaño y textura superficial de losagregados; dureza y cubicidad de losmismos; características del cemento asfáltico;porcentaje óptimo del mismo; relación filler-betún y grado de compactación.

e) Compactibilidad: La mezcla debe permitiruna fácil distribución y una correctadensificación. Los factores que influyen son:tipo de cemento asfáltico; porcentaje óptimodel mismo; granulometría; textura yrugosidad del agregado y muyparticularmente la forma de las partículas delagregado mineral y la relación filler-betún.Un adecuado porcentaje de arena naturalredondeada, asegura una buenatrabajabilidad.

El cumplimiento de estas cinco exigenciasmencionadas, involucra además de losfactores mencionados para cada una de ellas,el especial cuidado de las temperaturas yprocesos de mezclado, aplicación ycompactación.

2. CARACTERÍSTICAS MASI M P O R T A N T E S D E L O SAGREGADOS MINERALES AUSAR EN LOS CONCRETOSA S F Á L T I C O SCONVENCIONALES

a) Resistencia: Los agregados mineralesdeben ser resistentes a la rotura odegradación por efecto de las causas que semencionan:

1) Acción del clima2) Calentamiento en el secado3) Proceso de compactación4) Efectos del tránsito

Los ensayos que deben realizarse en losagregados para aprobar su posteriorutilización son:

C Análisis del estado deconservación

C Abrasión "Los Angeles"C Durabilidad (SO4 Na2, 5


Capítulo I - 200

ciclos)

b) Limpieza: Cuando las partículas de losagregados están cubiertas de arcilla, sedetecta por:

C Constantes físicasC Análisis granulométricos, por

vía seca y por vía húmedaC Equivalente de arena

c) Forma de la partícula y textura superficial:Se prefieren las partículas angulosas que seasemejen a formas cúbicas o tetraédricas ycuya textura superficial sea rugosa. La formade la partícula está fijada por el ensayo decubicidad o de lajosidad.

Cuando los agregados están compuestos porpartículas lisas y redondeadas es difícil lograralta estabilidad. El uso total de agregadostriturados hace que sea mala lacompactibilidad de la mezcla estudiada.

d) Graduación del agregado y tamañomáximo: La determinación de lagranulometría de los agregados debe hacersepor vía seca y húmeda, utilizándose laprimera para conformar las muestrasrepresentativas de los agregados pétreos y lasegunda para el cálculo de la dosificación deáridos. La diferencia de ambasgranulometrías se manifiesta claramente pordebajo de las fracciones libradas por el tamiznúmero 40. Para determinar la granulometríapor vía húmeda, se conforma una muestrarepresentativa del agregado, en base a lagranulometría determinada por vía seca. Lagraduación del agregado influye sobre losvacíos del agregado mineral (V.A.M.), losvacíos de aire, estabilidad y densidad de lasmezclas. Afecta la trabajabilidad,segregación y compactibilidad de las mismas.

Tamaños máximos mayores, se utilizan en lascapas de base. Cuanto mayor es el tamañomáximo de las partículas del concretoasfáltico, menor es el porcentaje en peso decemento asfáltico a utilizar.

Para capas de rodamiento la mayorresistencia al deslizamiento está dada por eltamaño máximo de las partículas de losagregados, que no deberá exceder de ½" o a losumo de 3/4".

e) Densidad: El comportamiento de las capasasfálticas está regulado en gran parte por laproporción de los agregados en volumen,pero para su preparación debe utilizarsenecesariamente la composición en peso. Sino se tiene en cuenta, la diferencia dedensidad de los agregados a usar se originaninconvenientes en el comportamiento de lasmezclas. La representación en los gráficossemi logar í tmicos de las curvasgranulométricas, se hace en base a pesos departículas obtenidas por tamizado. Enconsecuencia si la densidad de uno o másagregados es diferente en más de 0,200gr/cm3 a la de los restantes habrá deficienciao exceso de los agregados entre sí. Lagraduación en peso debe ser ajustada a losporcentajes equivalentes en volumen; másadelante se indica como proceder.

f) Porosidad de las partículas de losagregados: Debe ser medida, determinandola humedad de absorción; forma parte delensayo normalizado para determinar el pesoespecífico aparente y el peso específico delos agregados secos (bulk).

El contenido de asfalto total de una mezclaserá igual a la suma del asfalto absorbido más


Capítulo I - 201

el asfalto efectivo. El asfalto absorbido porlos poros comunicados con el exterior de laspartículas de los agregados, no actúa comoligante, por lo tanto el porcentajes efectivodel cemento asfáltico de la mezcla varíasegún la porosidad de los agregados,haciendo cambiar las relaciones volumétricasde las características de la mezcla. Lacantidad de asfalto perdido por absorción delos agregados, se determina mediante elMétodo Rice de saturación al vacío (Dm) y ladensidad máxima teórica (Dt) y el porcientode agregado pétreo, con respecto a la mezclatotal (P.ag. p.), utilizando la relación queposteriormente se indica.

g) Agregados hidrófugos o hidrófilos:Este tipo de agregado (generalmente muysilíceos) tiende a dejar desplazar la coberturade asfalto de su superficie por el agua. Secontrola esta propiedad por medio del ensayode Estabilidad Residual; cuando dicho valores menor del 75% se debe agregar al asfaltocierto porcentaje en peso de aditivo amínicoo cal hidratada al agregado, que favorecen laadherencia.

- Características más importantes de loscementos asfálticos a usar en los concretosasfálticos convencionales.

Normalmente se emplean cementos asfálticosde penetración 40-50, hasta 150-200;utilizándose los de menor penetración en laszonas de clima cálido y los de mayorpenetración en los climas fríos para dar a lamezcla mayor flexibilidad. Se tendrá encuenta que las mezclas de bajo contenido deasfalto tienden a hacerse quebradizas y aromperse; en cambio cuando se exceden enasfalto, los pavimentos se hacen inestables,aflora el material bituminoso, haciéndose

peligroso en época de lluvia o de altahumedad.

La cantidad de cemento asfáltico a utilizarvaría entre el 3,5% y 7,0% en peso de lamezcla, dependiendo éste de la graduación ytamaño del agregado y de la energía decompactación aplicada.

El comportamiento en servicio de unconcreto asfáltico dependerá del cuidado conque se ha elegido el tenor de asfalto óptimo yde las características del bitumen(penetración, viscosidad y susceptibilidadtérmica). Este tema ya ha sido desarrolladocon mayor amplitud en el acápite "Eleccióndel grado del cemento asfáltico", en estecapítulo.

3. CARACTERÍSTICAS DE LAMEZCLA

Estabilidad Marshall: Es la carga máximaexpresada en Kg. o en libras que puederesistir sin que se produzca falla una probetapreparada y ensayada en condicionesnormalizadas.

Fluencia Marshall: Es la reducción deldiámetro de la probeta, expresada en cm. o enpulgadas, en el momento de alcanzar la cargamáxima y en la dirección de ésta.

Densidad: Es la relación entre el peso de lamezcla compactada y el volumen de lamisma incluyendo los vacíos.

Vacíos: Volumen de los espacios entrepartículas de agregados recubiertos porasfalto, expresado como porcentaje delvolumen total de la probeta.


Capítulo I - 202

Vacíos del agregado mineral: Volumen delos espacios entre partículas de agregadosminerales con el cemento asfáltico absorbido(volumen igual al del material saturado asuperficie seca), expresado como porcentajedel volumen total del la mezcla compactada.

Relación filler-betún: Es la relación envolumen del pasa tamiz número 200 delagregado sobre ese mismo pasa tamiz número200, más el volumen de cemento asfáltico.

Definidas las características de la mezcla,conviene aclarar qué nos brinda el MétodoMarshall. Para una mezcla de áridos, quecumpla una especificación determinada conun tamaño máximo igual o menor a 25mm.,según el tránsito que la solicitará, nospermitirá determinar el porcentaje óptimo decemento asfáltico. La energía decompactación de acuerdo al tránsito será de50 o 75 golpes normalizados por cara.

El porcentaje de cemento asfáltico elegidoserá el que nos dé una mayor densidad demezcla compactada; es decir la densidadmáxima que se obtendrá en servicio, despuésde la compactación en la etapa constructivay la producida por el tránsito; el porcentajeque corresponde a una máxima estabilidad ycon un porcentaje de vacíos que representa elvalor medio de los determinados en lasespecificaciones para el concreto asfáltico enestudio. Determinado el promedio de estostres porcentajes de cemento asfáltico, severifica si con dicho por ciento el valor defluencia cae dentro de los límites establecidosy si los V.A.M. para el tamaño máximonominal del agregado pétreo usado sonmayores que los mínimos indicados en elsiguiente cuadro:

Tamaño Máximo Nominal MínimosTamices (mm) V.A.M. (%)No 16 1,18 23,5No 8 2,36 21,0No 4 4,75 18,0No 3/8" 9,50 16,0No ½" 12,50 15,0No 3/4" 19,00 14,0No 1" 25,00 13,0No 1 ½" 37,50 12,0No 2" 50,00 11,5

Se considera tamaño máximo nominal delagregado, al tamiz (o abertura en mm) quesigue en la serie al que permite pasar el 100%o a aquél por el que pasa más del 95%.

Si los V.A.M. no superan los valoresestablecidos, se deberán variar los

porcentajes de los áridos utilizados oincorporar nuevos agregados para lograr unamezcla adecuada.

Si para la selección del porcentaje de asfaltoóptimo, se tuviera solamente en cuenta unporcentaje de vacíos del 4,0%, se debería


Capítulo I - 203

verificar que el resto de las propiedades de lamezcla caen dentro de los rangos estipulados.

Así el Asphalt Institute establece para, porejemplo, Tránsito pesado (75 golpes porcara), de acuerdo a la Tabla II-11 (figura XIdel Anexo de pavimentos flexibles), lossiguientes rangos:

Estabilidad $ 1.800 lbFluencia (0.01) 8-14%V 3-5RBV 65-75

De acuerdo a la Tabla II-12 del AsphaltInstitute (figura XII del Anexo de pavimentosflexibles), se establece para 4.0% de vacíos,en función del tamaño máximo nominal(TMN) los mínimos V.A.M., así por ejemplopara 3/4" correspondería VAM $ 13%.

El Método Marshall es aplicable también alcontrol de calidad de la producción diaria dela mezcla, preparada en la planta asfálticadurante la ejecución de la obra y compactadaen laboratorio.

Se debe tener presente que lo ideal en ladosificación de una mezcla, es la solucióntécnico-económica, es decir que se obtengauna mezcla que cumpliendo con lasespecificaciones, permita usar los materialeslocales o aquellos cuya distancia detransporte sea mínima; que sea compactablecon el equipo disponible y quefundamentalmente, como ya se mencionó, sucomportamiento bajo carga revele unarelación estabilidad-fluencia aceptable para eltipo de tránsito que la solicite. Debe tenerseen cuenta que la estabilidad crecemarcadamente al reducirse la temperaturadebido a la susceptibilidad térmica del asfalto

es decir al incremento de su consistencia aldescender aquella; por lo tanto es necesarioevitar valores excesivamente altos de laestabilidad a la temperatura del ensayo(60oC) en zonas de clima frío.

Como la fluencia no es susceptible a loscambios de temperaturas la relaciónestabilidad-fluencia crece en el mismo ordenque la primera al disminuir la temperatura; enesas condiciones la flexibilidad y la fatiga delmaterial se hacen críticas en especial cuandolas capas no asfálticas de apoyo de toda laestructura permiten deflexiones elevadas yradios de curvatura reducidos. Por todo lodicho un buen comportamiento en servicio delas capas de mezcla asfáltica será función dela relación de la carga máxima (estabilidad)con la deformación (fluencia) no debiéndoseconsiderar un alto valor de la estabilidadcomo un índice suficiente de calidad si sufluencia es reducida.

4. PROCEDIMIENTO PARA LADOSIFICACIÓN

a) Equipo necesario: La descripción de loselementos necesarios puede verse en laNorma del ensayo Marshall (AASHTO T-245)b) Ensayos a realizar sobre los agregadospétreos:1) Granulometría de los agregados por víaseca y húmeda2) Desgaste Los Angeles y durabilidad enSO4 Na23) Análisis del estado de conservación4) Cubicidad o Indice de lajosidad5) Equivalente de arena6) Constantes físicas, sobre la fracciónpasante por el tamiz No 40 y por el tamiz No200, obtenida por vía húmeda


Capítulo I - 204

7) Peso específico de los materialesgranulares8) Concentración crítica del filler9) Peso específico efectivo y absorción deasfalto (Método J. Rice)

Sobre los cementos asfálticos:

1) Penetración 2) Oliensis3) Punto de ablandamiento4) Viscosidad a 135oC5) Punto de inflamación 6) Peso específico7) Ductibilidad

8) Pérdida en película delgada (p. en p.d.)9) Penetración (después de p. en p.d.)10) Ductibilidad (después de p. en p.d.)11) Viscosidad a 135oC (después de p. enp.d.)Preparación de la mezcla de áridos.

Para determinar las proporciones de áridos sedeben utilizar los valores de lasgranulometrías de los agregadosdeterminados por vía húmeda, para obtener lacurva granulométrica resultante que cumplacon las condiciones exigidas. A continuaciónse indicará un ejemplo de estudio de unamezcla.

Planilla de Granulometrías y Pesos EspecíficosNo de

muestras Material víaPorcentaje que pasa criba o tamiz Pesos Específicos

1" 3/4" 3/8" 4 8 40 100 200 p.e.a. p.e.a.s. abs.

1 Agregadogrueso

seca 100 80 40 20 5 3 1.5 0.5- 2.585 0.5húm. 100 81 42 21 6 4 2 1

2 Arena detrituración

seca - - 100 93 85 24 14 4.5- 2.591 1.2húm. - - 100 95 88 27 18 6

3 Arenasilícea

seca - - - - 100 70 20 1- 2.560 0.3húm. - - - - 100 70 20 2

4 filler *Caláreo seca - - - - - 100 95 88 2.72 - -

* Cuando se utiliza filler calcáreo, lagranulometría se determina por el método T -192 (AASHTO). Tratándose de cal hidratada,la granulometría se determina por víahúmeda.El cálculo de las proporciones de los áridosse hace utilizando los métodos gráficosconocidos o el de las aproximacionessucesivas.

A continuación se calcularán los porcentajesen que intervienen cada uno de los agregadosen estudio.

La granulometría resultante calculada debeser sensiblemente paralela a los límites de laespecificación indicada, en general de formacóncava hacia arriba.


Capítulo I - 205

Planilla para el Cálculo de la Granulometría Resultante

Materiales %Tamices Para Cs

pasa #200

1" 3/4" 3/8" 4 8 40 100 200% en mez % en mez % en mez % en mez % en mez % en mez % en mez % en mez

Agregadogrueso 52 100 52 81 42 42 22 21 11 6 3 4 2 2 1 1 0.5 8.4

Arena detrituración 28 100 28 100 28 100 28 95 27 88 25 27 8 18 5 6 1.7 28.3

ArenaSilícea 16 100 16 100 16 100 16 100 16 100 16 70 11 20 32 2 3 5

FillerCalcáreo 4 100 4 100 4 100 4 100 4 100 4 100 4 95 38 88 3.5 583

Resultante 100 100 90 70 58 48 25 13 60 100Especificaciones 100 80-100 40-55 4-10

Obtenidos los porcentajes en que intervienenlos agregados en la dosificación se preparauna mezcla de aproximadamente 100 gr. delmaterial que pasa el tamiz No 200 en lasproporciones establecidas en la planilla decálculos de la granulometría resultante, queestán indicados en la columna que dice paraCs (pasa tamiz 200).

Con dicho material se realizan los ensayos dePeso específico aparente del relleno mineraly de Concentración crítica. Suponiendo paraun ejemplo, los siguientes resultados:

P.e. a. = 2,670 Kg/dm3 y Cs = 0,36. Conestos datos podemos calcular para cada tenorde cemento asfáltico, el porciento envolumen del material que pasa el tamiz 200.Para 4% de cemento asfáltico será:

Este valor será usado para calcular laconcentración en volumen correspondiente acada uno de los porcentajes de cemento

asfáltico.

Para 4% de cemento asfáltico:

Para 4,5% de cemento asfáltico:

Se hace uso del criterio de "Concentracióncrítica" para los fillers, en una mezclaasfáltica, para evitar una elevada rigidezinnecesaria del medio ligante filler-betún quecompromete su comportamiento a bajastemperaturas. Por lo tanto, la relación delvolumen del material que pasa el tamiz No

200 de la mezcla, y dicho volumen más el


Capítulo I - 206

volumen de asfalto © no debe ser mayor quela concentración crítica (Cs):

La concentración en volumen de filler (P #Nº 200) en la mezcla, correspondiente a cadauno de los porcentajes de asfalto utilizados enla dosificación Marshall, será:

C= concentración en volumen de filler en lamezcla.VF= Volumen de filler.VCA= Volumen de asfalto.

La concentración crítica del filler (P # Nº200) se determina mediante el ensayo cuyanorma se adjunta en el TOMO 5 -Sección700- Materiales- 703-10 Material de relleno(filler). Norma VN-E-11-67- Determinaciónde la concentración crítica de rellenosminerales (DNV- Rca. Argentina); mediantela misma se determina el valor crítico de laconcentración del relleno mineral en unamezcla de filler y betún, por encima del cualtal mezcla comienza a perder su carácterviscoso (Cs).

La concentración crítica no se propone comoun ensayo de calidad, sino como un criteriode máxima dosificación de filler, para el tipode mezcla preparada y colocada en caliente,con el fin de conservar su flexibilidad,evitando un exceso de filler (P # Nº 200).

Para preparar la mezcla de la granulometríaresultante se utilizarán los agregados secos apeso constante. Se pesarán las cantidadesnecesarias de cada fracción de los agregadospreviamente separados al efecturar lasgranulometrías por vía seca y del rellenomineral.

Para calcular la planilla de pesos de áridosacumulados, se parte generalmente de unpeso de mezcla igual a 1200 gr. Como elporcentaje óptimo de cemento asfáltico enestas mezclas es de aproximadamente 5% enpeso de mezcla, se puede calcular el pesototal de los áridos.

1200 × 0.05 60 gr. de C.A.1200 - 60 1140 gr. de áridos

Con las granulometrías obtenidas por víaseca de la planilla de agregados minerales ylos porcentajes de áridos adoptados se tiene:


Capítulo I - 207

Material % Peso de áridos acumuladoC Agregado grueso = 52 × 1140 = 593% Retenido tamiz 3/4" = 20 × 593 = 119......................119% Retenido tamiz 3/8" = 40 × 593 = 237......................356% Retenido tamiz No 4 = 20 × 593 = 119......................475% Pasa tamiz No 4 = 20 × 593 = 118......................593C Arena de trituración = 28 × 1140 = 319% Retenido tamiz No 4 = 7 × 319 = 22........................615% Pasa tamiz No 4 = 93 × 319 = 297......................912C Arena silícea = 16 × 1140 = 182% Pasa tamiz No 4 = 100 × 182 = 182......................1094C Filler calcáreo = 4 × 1140 = 46% Pasa tamiz No 4 = 100 × 46 = 46........................1140

Manteniendo constante el peso de los áridos,se calculan los pesos de mezclacorrespondientes a los porcentajes de

cemento asfáltico que se desean ensayar;suponiendo que se ensayará con 3,5 - 4,0 -4,5 - 5,0 y 5,5 % de asfalto se calcula.

Planilla para el cálculo de peso de mezcla% de C.A. a ensayar 35 40 45 50 55Peso total de áridos 1.14 1.14 1.14 1.14 1.14% en peso de áridos 965 950 955 950 945Peso total de mezcla 1.181 1.187 1.194 1.2 1.206

Peso del C.A. 41 47 54 60 66

Se harán como mínimo tres probetas paracada tenor de asfalto. Conviene preparar unaprobeta de prueba para verificar si el peso demezcla estimado permite obtener una probetacompactada de i = 10.16 cm y h = 6.35 cm(± 1.30 mm). Si no se obtiene la alturadentro de la tolerancia fijada, se corrige elpeso total de la mezcla. Conociendo la altura(H) de la probeta de prueba y su peso (P'), sedetermina la cantidad exacta de la mezclanecesaria, con la fórmula:

d) Temperaturas de trabajo: Es un hechoconocido la influencia de la resistencia

viscosa del asfalto a la temperatura decompactación sobre la compactibilidad de lasmezclas. Esta exigencia obliga a disponer dela curva que relaciona viscosidad contemperatura inherente al asfalto a usar.

El Asphalt Institute recomienda calentar elcemento asfáltico a la temperatura para lacual la viscosidad Saybolt Furol del mismocae dentro de un valor 85 ± 10 segundos (osea una viscosidad cinemática de 170 ± 20centistokes), y para la compactaciónestablece la temperatura a la cual laviscosidad Saybolt Furol del cementoasfáltico es 140 ± 15 segundos (o sea unaviscosidad cinemática de 280 ± 30centistokes).


Capítulo I - 208

Temperatura del cemento asfáltico: Secalienta durante 30 a 40 minutos a latemperatura indicada.

Temperatura de los agregados minerales: Secalientan durante dos horas como mínimo auna temperatura igual a la que se usa para elcemento asfáltico más 15o C.

Temperatura del molde y zapata del pisón decompactación: Se calientan por lo menosdurante 30 minutos a una temperaturacomprendida entre 100 y 150o C.

Temperatura de mezclado y compactación:Para mezclado: la temperatura para la cual laviscosidad del asfalto es de 170 ± 20centistokes. Para compactación: latemperatura para la cual la viscosidad delasfalto es de 280 ± 30 centistokes. Uncalentamiento excesivo y prolongadoproduce un endurecimiento prematuro en elasfalto; cuando se ha mantenido más de doshoras a la temperatura establecida, debe serreemplazado.

e) Mezclado: Una vez que los materiales sehan calentado durante dos horas a latemperatura correspondiente, se vuelcandentro de un recipiente adecuado para elmezclado, que estará a la temperatura de losagregados; se mezclan rápidamente y seforma un hoyo en el centro adonde se vuelcael cemento asfáltico, directamente sobreellos, pesando la cantidad adecuada paracada punto de la dosificación. Se mezclacolocando el conjunto sobre un baño de arenacaliente a la temperatura de los agregados,con una cuchara de albañil, dándole un fuerteamasado, todo en el menor tiempo posible.Si la temperatura fuera inferior a los límitesdeterminados, cuando se termina de

uniformar la mezcla, debe desecharse ésta ysi estuviera en el límite superior de latemperatura del asfalto, se aireará hasta llegara la temperatura de compactación.

Una vez finalizada la operación de mezcladoy si se está trabajando con agregados porosos(alto porcentaje de absorción de agua) sedebe colocar la mezcla en una estufa,regulada a la temperatura de compactación,durante un período de tiempo comprendidoentre 90 y 120 minutos.

Este período es el necesario para que losagregados absorban rápidamente parte delasfalto total, considerándose este tiempo elque generalmente en promedio se emplea enobra para el transporte, colocación einiciación de la compactación de la mezcla.

f) Compactación: Antes de proceder almoldeo de la probeta, se retira de la estufa elmolde que ha sido previamente calentado, lomismo que la zapata del pisón a unatemperatura comprendida entre los 100 y150oC durante por lo menos 30 minutos. Secoloca el molde sobre el pedestal decompactación se introduce un disco de papelde filtro no absorbente, en el fondo del moldey se vuelca la mezcla dentro de éste con unacuchara de almacenero, se la acomodapunzando con una espátula caliente quinceveces alrededor del perímetro interior delmolde y diez veces en el centro de la misma.

Se nivela la superficie de la mezcla y secoloca otro disco de papel, se apoya la zapatadel pisón de compactación y se aplica elnúmero de golpes especificados, a caídalibre, cuidando que el vástago del pisón semantenga bien vertical. Concluida lacompactación de una cara se invierte la


Capítulo I - 209

posición del molde con la probeta, haciendoasentar firmemente la cara superior ogolpeada en la base y se aplica el mismonúmero de golpes sobre la cara inferior.Terminada la compactación, se quita el collarde extensión y la base, dejándose enfriar alaire durante dos horas como mínimo. Secoloca de nuevo el collar de extensión y conun extractor se retira la probeta del molde.Se numera ésta y se la coloca sobre unasuperficie lisa y ventilada durante 24 horas.

g) Ejecución del ensayo: Se determina laaltura de la probeta por medición directa,mediante un calibre de 0,1mm deaproximación, de las alturas correspondientesa los extremos de dos diámetrosperpendiculares entre sí. De acuerdo a loindicado anteriormente, la altura promedio delas probetas estará comprendida entre 6.48 y6.22cm. Se pesan las probetas y se determinael peso unitario (densidad) de cada una deellas. El volumen de las probetas sedetermina por diferencia entre pesada al airey sumergida en agua (en condición desaturada a superficie seca).

En el caso de mezclas abiertas y que alcompactarse presenten en sus superficieoquedades o poros grandes, el volumen de lasmismas se determinará por medidas directasdel diámetro y la altura.

Una vez determinadas las densidades de lasprobetas, se sumergen en el bañotermostático regulado a la temperatura de 60oC (± 0,5 Cº), manteniéndolas en el mismodurante un período de tiempo comprendido

entre 30 y 40 minutos (generalmente 35minutos).

Cumplido el tiempo se coloca la probeta,previamente secadas sus superficies en lamordaza inferior (se recomienda que lasmordazas tengan en el momento del ensayouna temperatura comprendida entre 21o y 38o

C; de no ser así se usará un baño termostáticopara este fin) centrándola, se inserta luego enlas varillas guías la mordaza superior. Selleva el conjunto a la prensa de ensayo, secoloca el flexímetro medidor de fluenciasobre el extremo de una de las varillas guías,llevando la lectura a cero; se acciona lamanivela del motor de la prensa, que aplicarála carga a la probeta a una velocidadconstante de 50mm/minuto, hasta elmomento en que el flexímetro indicador de lacarga, que está colocado en el aro de laprensa, se detiene e invierte la marcha, en esepreciso instante se debe leer el valor de lafluencia.

Desde el momento en que se retira la probetadel baño termostático, hasta el fin del ensayoen la prensa, no debe transcurrir un períodode tiempo mayor de 30 segundos.

Cálculos: Como se indica en 4 (b), se debenhaber efectuado los ensayos, sobre losmateriales por lo tanto se conocen los pesosespecíficos de los agregados y los porcentajesen que intervienen en la mezcla. Luego esposible calcular la densidad máxima teórica(Dt), suponiendo que en la probetacompactada no existieran vacíos. Se calculapor la fórmula siguiente:


Capítulo I - 210

donde:

P1, P2,....P5 Son los porcentajes en peso de losmateriales que intervienen en la mezcla total.

P1 + P2 + P3 + P4 + P5 = 100

Peas1, Peas2, Peas3, = Peso específico delagregado seco (bulk) de cada uno de losagregados indicados.

Pea4 = Peso específico aparente del rellenomineral.

Pea5 = Peso específico absoluto del asfalto(para el caso general se utiliza 1,000 gr/cm3).

Vacíos de la mezcla compactada expresadoen porcentaje del volumen total, indica ladiferencia relativa entre la densidad máximateórica (Dt) y la de la probeta.

d = densidad o peso unitario de la probetacompactada.

Dt = densidad máxima teórica.

Vacíos del agregado mineral: expresado enporcentaje del volumen total, representa elvolumen de vacíos existente en el agregadomineral, en el estado de densificaciónalcanzado.

V.A.M. (%) = V (%) + (d × CA)

V = vacíos de la mezcla compactada.d = densidad de la probeta.CA = porcentaje en peso del cementoasfáltico total: considerando el peso

específico del mismo igual a 1,000 gr/cm.3

Relación betún - vacíos: Expresa elporcentaje de los vacíos del agregado mineralocupado por asfalto en la mezclacompactada.

En la planilla que se adjunta a continuación(figura 76) se han calculado los valores de lascaracterísticas de la mezcla del ejemplo,siguiendo la metodología indicadaprecedentemente.

Calculando las relaciones volumétricas de losagregados en esta forma, parte del volumende vacíos está ocupado por asfalto. Debedescontarse el volumen de asfalto absorbido,para tener los vacíos reales de la probetacompactada. Casi todos los agregados que seusan para mezclas asfálticas convencionales,así como absorben cierta cantidad de agua,también absorben parte del cemento asfálticoincorporado en la mezcla. Por lo tanto,podemos definir para un agregado, un pesoespecífico aparente, un peso específicoaparente seco (bulk) y un peso específicoefectivo o virtual, que se calculará en funcióndel peso específico máximo teórico medido(Dm) por el método de Rice. El volumen decemento asfáltico absorbido, es menor que elvolumen de agua que es capaz de absorber elagregado; la parte del material bituminoso noabsorbido por las partículas del agregado sedenomina asfalto real o efectivo. Seentiende, por lo tanto, que el contenido deasfalto total, será igual la suma del asfaltoabsorbido más el asfalto efectivo. Para unagregado determinado, el volumen de asfalto


Capítulo I - 211

absorbido será igual a la diferencia entre elvolumen del agregado saturado a superficieseca y el volumen del agregado determinadopara calcular el peso específico efectivo ovirtual.

Los cálculos necesarios para determinar, elporcentaje de asfalto absorbido y efectivo;

vacíos reales; V. A. M.; etc., son lossiguientes:

1) Se determinará la densidad (d) de laprobeta compactada.2) Se calculará la densidad máxima teórica(Dt), que alcanzaría la mezcla si no tuvieravacíos, mediante la fórmula ya analizada:

3) Se calculará el peso específico del agregado seco o bulk del agregado pétreo total.


Capítulo I - 212 DO

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Capítulo I - 213

Siendo P'1, P'2, P'3 y P'4 los porcentajes enpeso de los agregados gruesos, finos y rellenomineral, con respecto a la mezcla de áridos.

4) Conociendo la densidad máxima medida(Dm), que se determina por el método deRice, se puede determinar el peso específicoefectivo o virtual del agregado mineral de lamezcla.

Siendo PeaCA el peso específico del cementoasfáltico y % CA el porcentaje en Peso decemento asfáltico de la mezcla con que serealizó la determinación de Dm, por elmétodo Rice.

5) Una vez hallado el P.e.ef, se puede obtenerel porcentaje de cemento asfálticoabsorbido(ACA), por peso de agregado seco,por medio de las siguientes fórmulas:

Siendo P. ag. p. el porciento de agregadopétreo, con respecto a la mezcla total.

6) Se hallará el porcentaje del volumen deagregados con respecto al volumen bruto de

la probeta.

7) Se determinará el porcentaje de vacíosreales (Vr %) como porcentaje del volumende aire con respecto al volumen bruto de laprobeta compactada.

8) Se calculará el volumen de cementoasfáltico efectivo, con respecto a volumen dela probeta.

VCAefec ( %) = 100 - ( Vag + Vr )

9) Se hallará el volumen de los vacíos de losagregados minerales

10) Se determinará el contenido de CAefectivo con respecto al peso de mezcla.

Siendo PTCA el porcentaje en peso de asfaltototal con respecto a la mezcla.

En la planilla que se adjunta a continuación(figura 77) se han colocado los datosobtenidos de los diferentes ensayosrealizados y se han calculado los valores delas características de la misma mezcla quefigura en la planilla anterior siguiendo lanueva metodología indicada.

Se adiciona también una planilla de ensayosde uso corriente para la dosificación por elmétodo Marshall (figura 77.A).


Capítulo I - 214

En lo que concierne al dosaje de mezclasasfálticas en caliente, se desarrolló el MétodoMarshall, adicionándose la MetodologíaAAMAS y la que corresponde aplicar paraagregados de tamaño máximo > 1 pulgada asolicitud de Unidad Ejecutora (SOPTRAVI).En el Método Marshall desarrollado en lasplanillas que se adjuntan al mismo (tantoutilizando el Método Rice para ladeterminación del volumen de vacíos en %,como las de uso corriente) se incluyen todoslos cálculos requeridos que corresponden alos mismos que utiliza el Asphalt Institute.Considerando que lo que se solicita es laplanilla de ensayos informativa de losresultados obtenidos en las distintas pruebas,se adiciona a la metodología indicada.

h) Dispersión de los resultados Calculados así los valores de las relacionesvolumétricas de los componentes de lamezcla, ello se obtienen para cada porcientoen estudio, como el promedio aritmético delos valores individuales obtenidos por cadaprobeta de la serie. En un ensayo normal, ladispersión de los resultados individuales, decada probeta con respecto al promedioaritmético estará dentro de los siguienteslímites:

C EstabilidadValor más bajo

Valor más alto

C FluenciaValor más bajo

Valor más alto

C DensidadValor más bajo

Valor más alto

Si uno de los tres valores obtenidos para cadatenor de asfalto se alejara marcadamente delos límites arriba indicados, deberá serdescartado, calculando los promediosaritméticos con los dos restantes.

i) Determinación del porcentaje de cementoasfáltico óptimo.

Con los promedios de los valores obtenidospara cada tenor de asfalto (tres probetas comomínimo), se trazan los siguientes gráficos:

1) Estabilidad - % CA2) Fluencia - % CA3) Densidad - % CA4) Vacíos - % CA5) V.A.M. - % CA6) R.B.V. - % CA


Capítulo I - 215

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.30

c/cs

= 0

.83

1A

greg

ado

grue

so52

.049

.210

6.37

1218

.312

19.0

696.

152

2.9

2.33

019

684

11.

0084

10.

3313

2A

rena

de

tritu

r.28

.026

.411

6.46

1224

.612

25.1

696.

152

9.0

2.31

519

884

90.

9883

20.

3614

3A

rena

silíc

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.015

.12.

611

36.1

912

6.42

1222

.312

22.6

695.

352

7.3

2.31

819

884

90.

9984

10.

3614

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ller c

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4.0

3.8

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s =2.

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352.

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d. =

41.6

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= 0

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1A

greg

ado

grue

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1212

.612

12.7

688.

252

4.5

2.31

217

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80.

9976

00.

3614

2A

rena

de

tritu

r.28

.026

.314

6.46

1213

.412

13.8

686.

052

7.8

2.29

917

273

80.

9872

30.

3815

3A

rena

silíc

ea16

.015

.02.

611

36.0

015

6.36

1210

.312

10.5

688.

652

1.9

2.31

920

286

71.

0086

70.

4317

4Fi

ller c

alcá

reo

4.0

3.8

Prom

edio

s =2.

310

2.2

16.1

8616

.15.

6778

30.

392.

015

C.A

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--6.

01.

000

6.00

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a, D

t = 1

00/E

V =

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t Vd.

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.00

C =

0.2

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cs =

0.7

2

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UR

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7


Capítulo I - 216

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asf

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ra 7

7 A


Capítulo I - 217

En las curvas así obtenidas, se observan lassiguientes tendencias:

1) La estabilidad aumenta con el tenor decemento asfáltico, hasta un cierto máximo yluego decrece.

2) La fluencia aumenta con mayoresporcentajes de CA, observándose que una vezalcanzado el óptimo, crece másmarcadamente.

3) La curva de densidad vs % CA es silimara la correspondiente a la de estabilidad;observándose en general que la máximadensidad corresponde a un tenor de CA unpoco mayor, que el que corresponde al demayor estabilidad.

4) El porcentaje de vacíos decrece con el

aumento del porcentaje de C.A.

5) El porcentaje de V.A.M. decrece hasta unmínimo y luego aumenta para mayorestenores de C.A.

6) La relación Betún-Vacíos crece con elaumento del porcentaje de C.A.

En la planilla que figura a continuación(figura 78) se observan los gráficoscorrespondientes a las distintas característicasde la mezcla, expresadas como se indica en elapartado i).

La estabilidad de las probetas debe referirsea la altura normal de 63.5 mm; por lo tanto semultiplicará la carga total hallada por elfactor de corrección obtenido del cuadro quea continuación se detalla, en función de laaltura real de la probeta.

H. DE LA FACTOR H. DE LA FACTORPROBETA CORRECCIÓN PROBETA CORRECCIÓN (cm) (cm)6.82 0.89 6.26 1.026.79 0.90 6.22 1.036.75 0.91 6.17 1.046.70 0.92 6.15 1.056.66 0.93 6.12 1.066.63 0.94 6.10 1.076.58 0.95 6.07 1.086.53 0.96 6.05 1.096.48 0.97 6.01 1.106.44 0.98 5.97 1.116.39 0.99 5.95 1.126.35 1.00 5.91 1.136.31 1.01 5.87 1.14

Con los datos obtenidos en los gráficosanteriores (figura 78), se calculará elcontenido óptimo de asfalto, promediando lossiguientes valores:a) El porcentaje de asfalto, que correspondaa la mayor densidad.

b) El contenido de asfalto que corresponda ala mayor estabilidad.c) El porcentaje de asfalto que corresponda alvalor medio de los porcentajes de vacíos,fijados como límites en las especificacionesde la carpeta o base en estudio.


Capítulo I - 218


Capítulo I - 219

Con el porcentaje de cemento asfálticopromedio, se verifica si el valor de fluenciaestá dentro de los límites establecidos; y si elvalor de los V.A.M. correspondiente a esecontendido de asfalto supera los valores deV.A.M., que para cada tamaño máximonominal se especifican en el cuadro indicadoal comienzo.

Si no cumple con estas condiciones se deberábuscar una nueva mezcla que, con un tenorde C. A. calculado como anteriormente seexpl icó, cumpla con todas lasespecificaciones requeridas.A continuación se da un ejemplo de comopasar de una dosificación en peso a unadosificación equivalente en volumen para elcaso en que las densidades de los agregadosdifieran en más de 0,200 gr/cm3. Lasfórmulas a usar son las siguientes:

(por peso)

(por vol.)

Siendo:Pn = Peso del material nVol. n = Volumen del material n% Pn = % en peso del agregado n% Vol. n = % en volumen delagregado n

Peas1; Peas2; Peas3; peso específico delagregado seco (bulk) de cada uno de losmateriales. Con un ejemplo arbitrario seaclarará el procedimiento a seguir paraobtener la composición de la mezcla deagregados en volumen. Si se presentan tresmateriales A, B y C, cuyos pesos específicosson 3,00; 2,65 y 2,40 respectivamente y porel método convencional por peso se debenmezclar en la proporción 60 - 20 - 20 %, parapasar a la dosificación equivalente envolumen se procederá de la siguiente manera:

Como el problema es determinar una nuevacombinación en peso con los tres agregados,que guarde una relación en volumen de 60 -20 - 20 %, en un primer paso se hallará elpeso específico promedio (por volumen)usando las proporciones deseadas.

Se calcula luego el % en peso,correspondiente a cada % en volumen:


Capítulo I - 220

Con estos % P se cumple con los % Vol. de60 - 20 - 20 %; es interesante hacer notar quelos agregados de mayor peso específicopasan a % mayores y que los agregado demenor peso específico, pasan a % menores.

Por esta razón se debe verificar si con estosnuevos valores "en peso", la granulometríaresultante cae dentro de los límites fijados enla especificación.

A continuación se adjunta el cálculo originaly el cálculo con la granulometría ajustada.

Cálculo originalPlanilla para el cálculo de la Granulometría Resultante

Materiales %

TamicesPara CSpasa 200

1" 3/4" 3/8" 4 8 40 100 200

% enmez % en

mez % en mez % enmez % en mez % en

mez % enmez % en

mezA 60 100 60 81 49 46 28 30 18 16 10 7 4 2 1.2 1 0.6 10B 20 100 20 100 20 100 20 100 20 80 16 32 6 10 2 6 1.2 20C 20 100 20 100 20 100 20 100 20 100 20 65 13 49 9.8 21 4.2 70

Resultante 100 100 89 68 58 46 23 13 6 100Especificaciones 100 80-100 40-55 4-10

Granulometría ajustada según % en volumenPlanilla para el cálculo de la Granulometría Resultante

Materiales %

TamicesPara CS

pasa200

1" 3/4" 3/8" 4 8 40 100 200

% enmez % en

mez % enmez % en

mez % enmez % en mez % en mez % en

mezA 64 100 64 81 52 46 29 30 19 16 10 7 5 2 1.3 1 0.6 11.3B 18.9 100 19 100 19 100 19 100 19 80 15 32 6 10 1.9 6 1.1 20.8C 17.1 100 17 100 17 100 17 100 17 100 17 65 11 49 8.4 21 3.6 67.9

resultante 100 100 88 65 55 42 22 11.6 5.3 100Especificaciones 100 80-100 40-55 4-10

En este caso la granulometría corregida porvolumen cae dentro de los límites de laespecificación, calculada con los porcentajesen peso obtenidos en la forma anteriormenteindicada. Si al proceder del mismo modo, lagranulometría excede los límites de laespecificación, se calculará nuevamente ladosificación de áridos hasta lograr que lacurva de la granulometría resultante caigadentro de la especificación.

j) Determinación del Indice deCompactibilidad

La etapa final en la construcción de capascon mezclas asfálticas es el proceso decompactación por el cual se produce elacomodamiento cerrado de las partículaspétreas que dan origen al esqueleto o soporteestructural de la capa.La densidad lograda por un trabajo decompactación depende fundamentalmente dela compactibilidad inherente de la mezcla ydel método seguido. El grado decompactación relativo que corresponde a undeterminado trabajo de compactación en obraserá menor si la temperatura a que se aplica


Capítulo I - 221

no es la que corresponde.

Cuanto mayor sea la compactibilidad de lamezcla más elevado será el aporte de lacompactación inicial de la distribuidora ymenor el incremento de densidad porcilindrado hasta alcanzar la densidad previstaen la dosificación de la mezcla.

Para determinar el (Ic) Indice decompactibilidad de una mezcla se moldeandos juegos de cuatro probetas cada uno, en laforma indicada anteriormente, compactandoambos juegos con el % óptimo adoptado deun mismo cemento asfáltico. Uno de losjuegos se compacta con el número de golpespor cara usado para la dosificación del ligantey el otro con un número de golpes menor.Como el Ic depende de la temperatura debecontrolarse ésta cuidadosamente al efectuar lacompactación de ambos juegos de probetas.

El Indice de compactibilidad se calcula por lasiguiente fórmula:

donde:n = número de golpes Marshallusado en la dosificación.n' = número menor de golpesMarshall.Dn = Densidad Marshall de lamezcla.Dn' = Densidad correspondiente a n'golpes Marshall.

Las mezclas con Ic menores de 6 son pococompactables, a medida que crece el valormejora la compactibilidad de la misma.

El Ic acusa valores mayores a medida que seincrementa el contenido de finos de origennatural.

Las muestras de agregados, que son enviadosal laboratorio para el estudio de ladosificación, en muchos casos no sonrepresentativas de los materiales de obra; porlo tanto, cuando la planta ha alcanzado suproducción normal, deben tomarse muestraspara determinar si se cumple con lasproporciones correspondientes de cadafracción y si no se satisface dicha exigencia,se procederá a hacer una nueva calibración dela planta para llegar a la fórmula indicada.

5. Corrección de la mezcla:Daremos a continuación una serie desugerencias para aplicar cuando una mezclano cumple algunas de las exigenciasespecificadas:

a) alta estabilidad - Bajo porcentajes devacíos.

Se debe calcular nuevamente lasproporciones de los áridos tendiendo adesviar la graduación de la mezcla de lacurva de máxima densidad (o de Fuller),incorporando mayor porcentaje de finosredondeados naturales (arena silícea).

Estabilidad Requerida - Bajo porcentajes devacíos.

Se debe abrir la mezcla, es decir desviarla dela curva de máxima densidad aumentando elporcentaje del material fino de trituración.

Baja Estabilidad - Bajo porcentaje de vacíos.

Si se descarta la mala calidad de los


Capítulo I - 222

agregados, se debe calcular otra proporciónde áridos tendiendo a desviar la graduaciónde la mezcla de la curva de máxima densidadpero aumentando la proporción de losagregados gruesos y finos de trituración.

b) Estabilidad Requerida - alto porcentaje devacíos.

Se debe cerrar la mezcla aproximándose a lacurva de máxima densidad variando laproporción de los agregados.

Baja Estabilidad - Alto porcentaje de vacíos.

Calcular nuevas proporciones de áridosacercándose a la curva de máxima densidadaumentando la cantidad de áridos detrituración gruesos y finos e incorporandofiller a la mezcla.

c) Alta Estabilidad - Baja Fluencia.

Se aumentará la proporción de finos naturalesen la mezcla del agregado total para quetienda a decrecer la estabilidad y porconsiguiente la relación estabilidad/fluencia.

d) Alta Estabilidad - Alta Fluencia.

No crea problemas cuando la relaciónEstabilidad/fluencia es correcta, es decir quepara el tipo de carga cumpla con lasexigencias requeridas.

Baja Estabilidad - Baja Fluencia.

Debe calcularse otra combinación de áridosintroduciendo en la misma mayor porcentajede áridos gruesos y finos de trituraciónacercándose a la curva de máxima densidad.

e) Bajo Indice de compactibilidad.

Para aumentar este índice es necesarioincrementar el contenido de finos de origennatural en una proporción tal que seacompatible con la estabilidad requerida.

La escasa compactibilidad de los concretosasfálticos se debe al uso exclusivo deagregados de trituración.

f) Falta de adherencia

La adherencia entre el cemento asfáltico y elagregado depende fundamentalmente de lascaracterísticas físicas y químicas de ellos y delas condiciones en que ambos se encuentrancuando se produce su unión. La falta deadherencia entre ellos se manifiestamarcadamente cuando la mezcla se encuentraen contacto con el agua por un tiempoprolongado. En general, los asfaltosmuestran mayor afinidad frente a losagregados básicos, tipo calcáreo, cuyascaracterísticas mecánicas son inferiores a lasde los materiales ácidos (granitos, cuarcitas,gravas silíceas, gneiss). Esta accióncompetitiva del agua y del asfalto sobre lasuperficie de los agregados, puede evitarsecon el uso de los mejoradores de adherenciaadicionados al material pétreo (hidróxido decalcio, cemento) o al material bituminoso(aditivo amínico). Resultando la segundasolución más ventajosa, por su mayorfacilidad de llevar a la práctica.

El ensayo de estabilidad residual Marshallpermite determinar la relación de laestabilidad de un conjunto de probetassometidas a inmersión a 60o C durante 24 hs.,con respecto a otro grupo de probetas deigual densidad sometidas a inmersión a 60o C


Capítulo I - 223

durante 35m; estableciéndose que dichoporcentaje debe ser superior a 75%. La faltade adherencia puede influir para que dichovalor no se alcance; para comprobar si es lacausante de la caída de estabilidad, se recurrea los ensayos de recubrimiento. La NormaA.A.S.H.O. T182 establece para el agregadoy el asfalto en estudio el ensayo necesariopara asegurar si hay o no un buenrecubrimiento. La Norma DIN modifica esteensayo, haciéndolo más riguroso yrecomienda que la inmersión de 18 hs. sehaga en un baño a una temperatura superioren 5o C a la temperatura del punto deablandamiento del asfalto en estudio y no a25oC como establece la Norma americana.Se recomienda seguir la tendencia alemanaespecialmente en regiones de clima cálido.

Para compensar la influencia de la menorporosidad superficial de las probetas delaboratorio, que evita la entrada del agua, y latolerancia de las especificaciones conrespecto a la compactación de obra esoportuno determinar la estabilidad remanentecon probetas moldeadas con menor númerode golpes, para que los vacíos sean los de laprobeta normal más la tolerancia porcentualpara la compactación de obra. Del gráfico dela figura 79 que relaciona las densidades ytrabajo de compactación para una mezcladeterminada, se puede obtener el número degolpes Marshall necesarios para lograraproximadamente la densidad de probeta quecorresponda a la tolerancia porcentual fijadacon respecto al grado de compactibilidad.Determinadas las densidades para 10 y 75golpes por cara se traza la rectacorrespondiente ; suponiendo la densidadporcentual aceptada el 98% de la obtenidacon 75 golpes se puede hallar el número degolpes necesarios para lograrla.

A continuación se transcribe la Norma deEnsayo utilizada por la D.N.V. (Argentina)para el caso de mezclas asfálticas en lascuales más de un 10% de agregado pétreoexcede un tamaño máximo de "1".

NORMA DE ENSAYO VN-E.30-68

C ENSAYO DE ESTABILIDAD YFLUENCIA POR EL METODOMARSHALL DE MEZCLASASFALTICAS EN LAS CUALESMAS DE UN 10% DE AGREGADOPETREO EXCEDE UN TAMAÑOMAXIMO DE 25.4 mm

30-1. OBJETO

Esta norma detalla el procedimiento a seguirpara la determinación de la estabilidad y lafluencia de mezclas asfálticas por el MétodoMarshall cuando el agregado pétreo poseemás del 10% de material mayor de 25,4 mm(1 pulgada).

Cuando el retenido en la criba de 25,4mm (1") no sea mayor del 10% seaplicará la Norma Provisoria No 9(Ensayo Marshall convencional).

Salvo las indicaciones señaladas enesta norma rige lo establecido en laNorma Provisoria No. 9.

30-2 APARATOS:Los aparatos y demás elementos sonlos especificados en la NormaProvisoria No. 9.

30-3 P R E P A R A C I Ó N D E L AMUESTRA:Se seguirá el procedimiento indicado


Capítulo I - 224

en el apartado 9-3 de la NormaProvisoria No. 9, con la salvedad queel fraccionamiento del agregadoindicado en el párrafo 9-3-4comenzará con las siguientesfracciones:

Pasa 2"- Retiene 11/2"Pasa 11/2" - Retiene 1"

Se calcula la cantidad de mezcla aemplear siguiendo las indicacionesseñaladas en los apartados 9-3-5 y 9-3-6 pero teniendo en cuenta que sibien en la preparación del pastón seutiliza el material con la gradacióntotal, en la compactación de laprobeta solo se emplea la fracción delpastón que pasa el Tamiz IRAM 25,4mm (1").

30-4 PROCEDIMIENTO:

30-4-1.PREPARACIÓN DEL PASTÓN:Se seguirá el procedimiento indicadoen el apartado 9-4-1 con lasacotaciones siguientes:

Mezclar la gradación total deagregados (incluyendo la fracciónmayor de 25,4 mm) con el contenidode asfalto seleccionado para elensayo.

30-4-2.MOLDEO DE LA PROBETA:Tamizar por el Tamiz IRAN 25,4 mm(1") el pastón mezclado en caliente.Desechar la fracción mayor de 25.4mm y proceder al moldeo de laprobeta con el material menor de 25.4mm de acuerdo a las indicaciones delapartado 9-4-2 y respetando las

exigencias en cuanto a la temperaturaestablecida en los párrafos 9-4-1-6 a9-4-1-9.

30-4-3 EJECUCIÓN DEL ENSAYO:Rige lo establecido en el apartado 9-4-3.

30-5 CÁLCULOS:

30-5-1.ESTABILIDAD Y FLUENCIA:Se utilizarán los valores deEstabilidad y Fluencia obtenidos delas probetas compactadas según se haindicado.

30-5-2.DENSIDAD CORREGIDA:Se calculará la densidad corregida,utilizando el peso específico delagregado seco mayor de 25,4 mm(1") según la Norma de Ensayo VN-No 13, y la densidad de la probetacompactada, determinada según laNorma de Ensayo VN-No 12,mediante la fórmula siguiente:

Densidad corregida:

donde:

A= Material seco mayor de 25,4 mm (1")(previamente determinado) expresado como% del peso total del pastón. El peso total delpastón incluye asfalto más agregado pétreo.


Capítulo I - 225


Capítulo I - 226

B= Fracción total del pastón que resta luegode eliminar el material seco mayor de 25,4mm (1") o sea, 100% - A%.

C= Peso específico del agregado seco mayorde 25,4 mm (1").

D= Densidad de la probeta compactada conmaterial del cual se ha extraído la fracciónmayor de 25,4 mm (1") - 0,995 factorempírico.

30-5-3 DENSIDAD MÁXIMA TEÓRICASe calcula por la fórmula siguiente:

donde :

P1= Porcentaje en peso del agregado pétreototal mayor de 4,8 mm (Tamiz No 4).

P2= Porcentaje en peso del agregado pétreototal menor de 4,8 mm (Tamiz No4).F= Porcentaje en peso del relleno mineral.C.A.= Porcentaje en peso del cemento

asfáltico.G1 y G2= Pesos específicos aparente de lasfracciones gruesa y fina del agregado pétreototal (Tamiz No 4).GF= Peso específico aparente del rellenomineral.GCA= Peso específico del cemento asfáltico.

30-5-4 VACIOS DE LA MEZCLACOMPACTADA:Se calculará por la fórmula siguiente:

dc= Densidad corregida de la probetacompactada.

DT= Densidad máxima teórica.

30-5-5 VACIOS DEL AGREGADOMINERAL:Se calculará por la fórmula siguiente:

donde:

V = Vacíos de la mezcla compactada.dc = Densidad corregida de la probeta

compactada.% C.A. = Porcentaje en peso de C.A. queinterviene en la mezcla.

30-5-6 RELACIÓN BETÚN - VACIOS Se calcula por la fórmula siguiente:

Todos los términos de esta ecuación sonconocidos.

30-6 OBSERVACIONES.Para la determinación de los pesosespecíficos aparentes de lasfracciones gruesas y finas delagregado pétreo total, se mezclaránlos distintos materiales en losporcentajes establecidos y luego lamezcla de áridos sin relleno mineralde tamizará por el Tamiz IRAM 4,8


Capítulo I - 227

mm (No 4) procediéndose luego deacuerdo a las Normas de Ensayo VN-No 13 y 14.

C MÉTODO AAMAS (ASPHALT-A G G R E G A T E M I X T U R EANALYSIS SYSTEM)

El sistema AAMAS fue desarrollado por laNATIONAL COOPERATIVE HIGHWAYRESEARCH PROGRAM (NCHRP),mediante el mismo se diseñan y evalúanmezclas asfálticas en caliente, densamentegraduadas, basándose en el comportamientoen servicio de carreteras de alto volumen detránsito.

Los dos procedimientos usualmenteempleados son el Marshall y el Hveem,ambos empíricos y desarrollados hace yamuchos años. Dichos métodos proveen a lasmezclas de un adecuado porcentaje de vacíos,una apropiada estabilidad y tienen en cuentaademás la absorción de los agregados. Elregistro de fallas prematuras en muchospavimentos flexibles, llevó a pensar que estosprocedimientos empíricos no tenían en cuentapropiedades referidas a las mezclas queinfluían en la evolución del deterioro,especialmente cuando dichas mezclas debíansoportar elevadas cargas y altas presiones deinflado, condiciones que no se daban cuandodichos métodos fueron desarrollados.Usualmente el diseño estructural de lospavimentos de concreto asfálticos, se basa enasumir ciertas propiedades de los materiales(coeficiente estructural de capas, móduloresiliente, fatiga y constantes dedeformaciones permanentes). Una vez queha sido completado el diseño estructural ypresentados los materiales, se procede adiseñar la mezcla.

El problema radica en conocer si la mezcladiseñada reúne las premisas inicialmenteusadas para el diseño estructural, es decir sisatisface la mezcla colocada las pautasfijadas para el diseño estructural.

Desafortunadamente las propiedadesingenieriles utilizadas para diseño estructuralno son aquéllas usadas o medidas en losprocedimientos empíricos aplicados en lasmetodologías Marshall o Hveem.Ciertamente es necesario que los criterios dedosificación de mezclas estén vinculados conel comportamiento en servicio de las mismas;es decir que el diseño de mezcla y el diseñoestructural deben estar vinculados y basadosen los mismos criterios y parámetros, para sucompatibilidad.

AASHTO ha reconocido esta necesidad, esdecir el aplicar un sistema de análisis para eldiseño de mezclas que permita tener encuenta el caso de elevadas cargas, altaspresiones de inflado y amplias variacionesclimáticas como las que caracterizan aE.E.U.U. En respuesta a esta necesidad secomenzó la investigación bajo un proyecto dela NCHRP, para desarrollar un sistema deanálisis de la mezcla, en base a un criterioque tuviera en cuenta su comportamiento enservicio.

C Metodología AAMAS

Todo diseño de mezcla deberá como mínimoproveer de una cantidad aceptable de vacíosen la mezcla y un adecuado nivel deestabilidad. En consecuencia una de lasaproximaciones del diseño de mezcla, debeorientar su dosificación a los Métodos en usoactualmente (Marshall o Hveem). Unaaproximación más racional sería el usar


Capítulo I - 228

propiedades ingenieriles que estén vinculadasa las fallas que potencialmente se podríanproducir en el pavimento. El diseño de lasmezclas podrá ser siempre completadoacorde con las prácticas corrientes de laRepartición o ente proyectista.

Una vez que el proyecto inicial ha sidod e s a r r o l l a d o , p u e d e n u t i l i z a r s eprocedimientos de caracterización efectivosy eficientes para determinar las propiedadesingenieriles de los materiales y de lasmezclas. Mediante el resultado de losensayos que miden dichas propiedadesingenieriles, pueden entonces ser juzgadas lasmezclas con un criterio apropiado de falla,para cada modo de ensayo simulado.

Para diseñar mezclas basadas en un criterioque las relacione con su comportamiento enservicio, se deben utilizar ensayos que midanesas propiedades ingenieriles y así lascaracterísticas de una mezcla asfáltica sepodrán relacionar con un futuro deterioro ocon una medida de su comportamiento enservicio. Los tipos de fallas elegidos para suincorporación en el AAMAS son:ahuellamiento, fisuración por fatiga, fisuraspor bajas temperaturas y daños producidospor humedad. Secundariamente se considerala desintegración, el desprendimiento y lapérdida de resistencia al resbalamiento.

Para que el sistema AAMAS sea útil a laindustria de la construcción de carreteras yaplicable a distintos rangos de mezclas, losensayos utilizados para medir estaspropiedades deben ser confiables,reproducibles, sensitivos a las variables delas mezclas, eficientes y sencillos de realizar.Los procedimientos y equipos de ensayodeben ser adecuados para procesar mezclas

de agregados de más de una pulgada.

En el sistema AAMAS se han seleccionadocinco tipos de ensayos, como herramientaspara la evaluación de las mezclas. Mediantelos mismos se miden las propiedadesrequeridas usualmente en los modelosestructurales; estos ensayos son: el ensayopara determinar el módulo resilientediametral, el ensayo de resistencia a latensión indirecta, el ensayo de resistencia alcorte giratorio y los ensayos de deformaciónplástica por tensión indirecta y de "creep"con presión inconfinada uniaxial. La mayorparte de estas propiedades y ensayos se hanya standarizado y se están usando concarácter de rutina en algunos Departamentosde Carreteras. Por otro lado, los modelosmatemáticos requeridos para predecir elcomportamiento de las mezclas y sufuncionamiento, desde el punto de vista deestas propiedades son numerosos y varíanentre ellos considerablemente.

El Método AASHTO de diseño estructural(1993) aún utiliza relaciones empíricas. Losespesores de las capas se determinanmediante coeficientes estructurales, que noconsideran los diferentes tipos de deterioroseparadamente, el AAMAS sin embargoconsidera los distintos tipos de falla en formaindividual.

El proyecto NCHRP recomendó un análisise m p í r i c o - m e c a n i c i s t a p a r a l o sprocedimientos de diseño, a fin de establecerrelaciones confiables entre las cargas deltránsito, condiciones ambientales y de losmateriales y el deterioro del pavimento, paraser utilizado en el procedimiento AASHTO;estas recomendaciones aún están siendosometidas a estudio.


Capítulo I - 229

El Manual explicativo del Sistema AAMASestá dividido en cinco secciones que incluyenguías sugeridas para: 1) selección de loscomponentes de las mezclas; 2) diseño demezcla; 3) análisis de la mezcla; 4)evaluación del comportamiento de lasmezclas y 5) ejemplo de diseño de mezcla.

La primera sección provee de criterios yvalores recomendados para la elección de loscomponentes de la mezcla; la segundapresenta los procedimientos utilizados para elproyecto de mezclas de concreto asfálticodensamente graduadas; la tercera se refiere alanálisis de la mezcla, incluyendoprocedimientos para preparar, acondicionar yensayar especímenes, a fin de poder evaluarlas propiedades requeridas para el diseñoestructural. La sección cuarta corresponde ala evaluación del comportamiento de lasmezclas, en ella se discuten los modelosempírico mecanicistas usados para evaluarlos pavimentos de concreto asfáltico y en laquinta sección se presenta un ejemplo de unproblema para diseñar una mezcla y suevaluación aplicando el AAMAS. Lautilización de esta metodología obliga aconformar un alto número de probetas oespecímenes, que son compactadas con unporcentaje de vacíos establecido acorde a lasespecificaciones, ya que esta característicavolumétrica representa la condición máscrítica para el tipo de deterioro por fractura ydaño por humedad. El proceso de diseñogeneral es un compromiso entre variasc a r a c t e r í s t i c a s d e l a m e z c l a .Tradicionalmente las características de lasmezclas utilizadas para diseño, incluíanestabilidad, durabilidad, densidad y % devacíos.

A c t u a l m e n t e o t r a s p r o p i e d a d e s

fundamentales han sido consideradas en losprocesos de diseño, siendo algunas de ellas laresistencia a la tensión indirecta, el móduloresiliente, el módulo "Creep" (deformaciónplástica) y la tensión indirecta de falla orotura.

Todas estas propiedades son dependientes enalgún grado del contenido de asfalto; siendotambién dependientes de los materiales y delas características tradicionales de lasmezclas usadas en diseño. Por ejemplo elmódulo resiliente está relacionado con el %de vacíos, la viscosidad del asfalto, elcontenido de asfalto y el % de la fracción P #No200, por nombrar sólo cuatro parámetros.Así para seleccionar el contenido de asfaltoadecuado en mezclas densamente graduadas,son factores determinantes la granulometríade los agregados, el % de P # No 200, el % deVacíos, el % de Vacíos del AgregadoMineral (VAM) y la Relación Betún Vacíos(RBV), para la determinación de la fórmulade obra y de igual manera para limitar elnúmero de posibles alternativas para lapreparación de mezclas tentativas.

C Materiales

En muchos casos los tipos de materialesutilizados presentan una elección restringidapor consideraciones económicas, por ejemploel uso de materiales locales de fácilobtención. El AAMAS no intenta restringirel uso de materiales locales que pueden sermarginales, lo que pretende es evaluarlos entérminos de comportamiento del pavimento,basándose en las condiciones especificadasen el proyecto. Sin embargo losprocedimientos recomendados y las prácticasseñaladas deben ser utilizadas como pautasiniciales para producir mezclas de concreto


Capítulo I - 230

asfáltico aptas para solicitaciones de altogrado. Los valores limitantes para algunas delas propiedades físicas de los agregados y delasfalto son dados a continuación:

E. de Arena $ 45% (sobre P # No 4)

La cantidad de terrones de arcilla y partículasfriables debe ser menor que 1%.Desgaste Los Angeles # 45%

El material R # No 4 debe tener dos carafracturadas en por lo menos el 60% delretenido total. La cantidad de arena naturalse debe limitar a un 20% para el caso de altovolumen de tránsito y a un 25% para bajovolumen de tránsito.

La relación entre el P # No 200 y el cementoasfáltico (en peso) debe estar comprendidaentre 0,6 y 1,2.

El ensayo de ductibilidad a bajastemperaturas del asfalto debe estar deacuerdo con la Tabla 2 de AASHTO M226.

C Cons ide rac iones sobre l agranulometría

Las pautas para mezclar los agregados debenser consistentes con la gradación de laFHWA 0,45, usando distintas proporcionesde agregados finos y gruesos. Excepto que lafracción fina se debe ajustar para obtener unapropiado % de V.A.M. y un espesor de lapelícula de asfalto de recubrimientoadecuado.

Para mezclas densamente graduadas, lagranulometría debe seleccionarse de un modorazonable de modo que se ubiquerelativamente cerca de la curva FHWA 0,45,

pero no tan cercana a ella que los VAMresulten tan reducidos como para provocar uncontenido de asfalto insuficiente, que sereflejaría en un espesor muy fino de lapelícula de recubrimiento y no permitiría unvolumen de aire (V%) adecuado. Lagradación que responde a la curva FHWA0,45, dará por resultado una granulometríaque corresponde a la máxima densidad deagregados, por lo que se registraría poco onada de vacíos (todos los espacios llenadospor sólidos). La adición de asfalto a unamezcla de áridos de máxima compacidad sóloserviría para separar las partículas deagregados, lo que reduciría la resistencia alcorte de la mezcla e incrementaría unapotencial fluencia lateral.

Algunas Reparticiones (Agencias estatales enEE.UU) han puesto límites sobre el "Controlprimario" de tamices, a fin de reducir laposibilidad de una fluencia lateral. Losvalores sugeridos por WASHTO de acuerdoa observaciones de campo sobre deterioro depavimentos, están incluidos en el AAMAS,para seleccionar una mezcla inicial de losagregados, siendo:

CONTROLPRIMARIO DETAMICES No

MÁXIMO %PASANTE

4 55

10 37

40 16

200 3 a 7

Para mezclas que soportan alta presión deinflado (>100 psi) o elevadas cargas detránsito, la cantidad de material pasante porel tamiz No 200, así como la calidad del


Capítulo I - 231

(1-1)

agregado es muy importante. Usualmente lacantidad del P # No 200 se limita a un valorcomprendido entre 3% y 7% en peso, paraaltas presiones de inflado. Un mayorporcentaje de esta fracción redundará en unmenor contenido de bitumen, que llevará auna elevada estabilidad, pero a una reducidadurabilidad. Menores porcentajes delmaterial P # No 200 en la mezcla, requeriránun mayor volumen de asfalto, que se reflejaráen una menor estabilidad y en una mayordurabilidad.

Cuando las presiones de inflado exceden las200psi, se sugiere que se utilice el 100% dematerial triturado, de acuerdo a lasexperiencias del comportamiento de lasmezclas en aeropuertos.

C Volumen de vacíos (%V)

Cualquier mezcla a utilizarse debe proveer deun adecuado % de vacíos (V) y de un nivelaceptable de estabilidad.

El contenido de asfalto seleccionado se basaen obtener el % de vacíos requerido,posteriormente a un proceso decompactación, que intenta simular lacompactación en obra, seguida por unadensificación adicional provocada por eltránsito. Esta condición se denominacompactación final y el % de vacíos asociadocon ella, contenido final de vacíos. Estosvalores son dependientes de la presión deinflado, magnitud de la carga por rueda ynúmero de aplicaciones y condicionesambientales. Para el AAMAS el volumentotal del aire (en %), se calcula usando la

siguiente expresión:Siendo:Gmb la densidad bulk de la mezcla

compactada, determinada porAASHTO T166 o T275 segúncorresponda.

Gmg la densidad máxima medida de lamezcla determinada por AASHTOT209

Un porcentaje de vacíos final o de diseño de3 a 5% ha sido encontrado aceptable en lamayor parte de los casos.

El programa "ASPHALT" desarrollado porJimenez, puede ser usado inicialmente paraestimar la relación entre el contenido deasfalto, espesor de la película de asfalto yvacíos de aire para diferentes mezclas deagregados, previamente a proceder a lapreparación de especímenes para diseño demezcla. Este programa calcula el espesor dela película de asfalto como una función delcontenido de asfalto y la granulometría de losagregados. Los resultados pueden serutilizados para obtener numerosascombinaciones de materiales a fin deseleccionar fórmulas de mezcla de obracandidatas (JMFs), antes de comenzar con losensayos de laboratorio. El programaASPHALT se calibra en base a probetascompactadas en laboratorio, usando lacompactación con amasado (Kneadingcompaction), que utiliza el Método Hveem.

Si el programa ASPHALT no está al alcancedel usuario, la experiencia local puedeindicar la granulometría a ser seleccionadainicialmente. Sin la aplicación del programaASPHALT o sin tener experiencia, laoptimización se obtiene mediante unprocedimiento de error y acierto o mediante


Capítulo I - 232

(1-3)

(1-2)

la optimización relativa de unas pocasvariables.

C Consideraciones sobre los V.A.M. yla RBV

Tanto los Vacíos del Agregado Mineral,como la Relación Betún Vacíos sonconsiderados en el diseño de una mezclacomo parámetros especificados. El AsphaltInstitute y muchas agencias departamentalesde carreteras han adoptado valores mínimosde VAM para el diseño de mezcla. ElCuerpo

de Ingenieros y la Administración Federal deAviación, han adoptado para los vacíosfinales, límites de 3 a 5% y RBV de 75 a85% a fin de garantizar la durabilidad de lasmezclas. Con el propósito de seleccionarfórmulas de mezclas de obra (JMF) y uncontenido de asfalto, se sugieren lassiguientes pautas para VAM y RBV (salvoque la experiencia local sugiera un controlmás ajustado).

TAMAÑO MÍNIMO VALOR M Á X I M OVALOR

PROPIEDAD MÁXIMO DEL SUGERIDO SUGERIDOAGREGADO (pulg)

VAM 11/2 12* 201 13* 203/4 14* 21½ 15* 21

RBV - 75 85* Valores tomados del Manual MS-2 del Asphalt Institute

Ambas propiedades, VAM y RBV seexpresan en porcentaje de volumen, y secalculan mediante las siguientes expresiones:

donde Ps es el porcentaje de agregados enpeso total de la mezcla, y Gsb el pesoespecífico bulk de la combinación de

agregados.

Los agregados usados en laboratorio duranteel diseño de la mezcla deben estar encondición seca y durante la producción seasume que van estar secos, cuando seanmezclados con el cemento asfáltico.

En consecuencia es necesario que el pesoespecífico bulk de la mezcla de los agregadoscombinados (Gsb) sea determinado yutilizado durante el diseño de la mezcla.Como se define en AASHTO T85 "El pesoespecífico bulk es la relación entre el peso en


Capítulo I - 233

(1-4)

el aire de la unidad de volumen de losagregados (incluyendo los vacíos permeablese impermeables de las partículas, pero noincluyendo los vacíos entre partículas) a unatemperatura establecida y el peso en el airede un volumen igual de agua destilada librede gas, a una temperatura determinada".Usando esta definición, los VAM calculadosen (1-2) excluyen los vacíos del agregadotanto permeables como impermeables alasfalto.

C Contenido de asfalto y densidad

La conducta o comportamiento de la mayoríade las mezclas depende del contenido defluídos y de la densidad de las mezclas. Ladensidad de las mismas se describeusualmente mediante tres propiedadesfundamentales que son: vacíos de aire másfluido, porosidad y grado de saturación, todasellas características volumétricas que nopueden ser pesadas.

La porosidad se define como el volumen totaldel aire, expresado en porcentaje, es decirque está representada por los VAM de lamezcla asfáltica. El grado de saturación sedefine como el porcentaje total de vacíos queestán llenos de fluido, por lo que lecorresponde la RBV (Relación BetúnVacíos).

Sobre los vacíos de aire, huelga decir que sudefinición responde a la de Va (%). Por lotanto, una mezcla deberá primeramente seranalizada en base a sus característicasvolumétricas, a pesar de que es necesarioconocer sus características en peso porrazones prácticas, tales como el control encampo y en planta.

En adición a lo manifestado, lascaracterísticas volumétricas tambiénnormalizan las diferencias entre mezclas,provocadas por distintos pesos específicos delos agregados. El volumen total de unamuestra de concreto asfáltico estáconsiderado como 100% del volumen bulk.El volumen bulk de cada material puede serconvertido en peso para su uso en control deplanta y de campo, multiplicando el volumenbulk por el peso específico del material y por62,4 pcf, que es la unidad de peso del agua.El porcentaje del volumen total bulk delasfalto (Vb), se calculará mediante lasiguiente expresión:

Donde Pa es el porcentaje en peso del asfaltorespecto al peso total de la mezcla (en %) yGa es el peso específico del asfalto.

El peso específico bulk de los agregadosmezclados, se utiliza porque los agregadosestán en condición seca antes de sermezclado. Después de mezclados, sinembargo, parte del bitumen es absorbido porlos vacíos permeables de los agregados, loscuales están incluidos en el peso especificobulk de los agregados medidos en Gsb.

Esta cantidad de asfalto absorbido debe sertenida en cuenta para el diseño de mezcla enlaboratorio. En otras palabras, la cantidad deasfalto ligante, debe ser ajustada oincrementada acorde a la fracción que esabsorbida por los vacíos permeables delagregado.

El contenido de asfalto efectivo (Vbe) es una


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(1-5)

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variable importante para tener en cuenta enlas propiedades ingenieriles y decompactación de la mezcla. El contenido deasfalto efectivo con respecto al volumen totales simplemente el contenido total de asfaltomenos el asfalto absorbido por los agregados,dicho valor se calcula en base a la siguienteexpresión:

Desafortunadamente, la absorción es unavariable dependiente del tiempo, por lo que elcontenido de asfalto efectivo también serádependiente del tiempo. Por lo tanto, elintervalo de tiempo transcurrido entre elmezclado inicial y la compactación inicial(tanto en laboratorio como en obra) setransforma en importante, especialmente paraagregados de alta absorción.

El tiempo que transcurre entre el mezclado yla compactación permite que se produzcadicha absorción y por lo tanto es consideradotanto en el diseño de mezcla, como en elprocedimiento AAMAS. Esta demora detiempo se basa en las propiedades físicas delasfalto para minimizar algunas de lasdiferencias entre las condiciones delaboratorio, de planta y de obra (de campo).

El porcentaje de asfalto absorbido envolumen (Vba), se calcula mediante lasiguiente fórmula:

Donde Pba es el porciento de asfaltoabsorbido por peso de agregado (en %),siendo:

siendo Gse el peso específico efectivo delagregado combinado en mezcla:

El peso específico efectivo del agregado(Gse) se define como la relación del peso enaire de la unidad de volumen de un materialpermeable (incluyendo solamente aquellosvacíos impermeables al asfalto) a unadeterminado temperatura y el peso en aire deun volumen igual de agua destilada libre degas a una determinada temperatura.

El peso unitario del agregado seráconsiderado como una función del contenidoefectivo del asfalto en volumen (1-5) paraelegir el valor que resultará de la máximadensidad del agregado para una energía decompactación especificada.

C Pautas para el diseño de mezcla

El procedimiento AAMAS para diseño demezclas incluye la medición de la resistenciaa la fractura, la deformación uniaxial y losdesplazamientos por corte de especímenescilíndricos de mezclas bituminosos parapavimentos. Los procedimientos estánindicados para uso con mezclas densamente


Capítulo I - 235

graduadas conteniendo cemento asfáltico yexcluyen a las mezclas de granulometríaabiertas (P.F.C) y a las capas drenantes.AAMAS tiene en cuenta las variables de lasmezclas, normalmente usadas en laconstrucción de pavimentos de mezclasasfálticas, tales como ligantes, agregados yfillers y provee de los datos requeridos paradiseñar mezclas aptas para resistirdeterminadas fallas asociadas con las cargaspor rueda y el entorno ambiental.

Los resultados del acondicionamiento,preparación y ensayos de los especímenes enlaboratorio con distintos contenidos deasfalto se utilizan para seleccionar elcontenido de asfalto de diseño y establecerlas tolerancias permitidas en las condicionesespecificadas para el proyecto.

Se ensayarán 9 probetas con determinadocontenido de asfalto; tres especímenes porcada porcentaje de bitumen serán ensayadosa 25oC, aplicando cargas diametrales(técnicas de ensayo de tensión indirecta) a finde definir las características de fractura de lasprobetas. Una segunda serie de tres probetaspara cada contenido de asfalto, seráncompactadas y ensayadas utilizando elEquipo de Ensayo Giratorio del Cuerpo deIngeniero (GTM).

El equipo GTM se utiliza para estimar loscambios en las características de corte bajorepetidas cargas (a 60oC). Utilizando losresultados obtenidos en ambas series deensayos como guía, se ensaya el tercer juegode 3 probetas con un determinado contenidode asfalto, a 40oC, a compresión uniaxial afin de definir las características dedeformación y "creep" (deformación plástica)de la mezcla.

El contenido de asfalto de diseño, así como elrango de valores aceptables, se determina enbase a los resultados de estas tres series deensayos utilizando criterios relacionados conel comportamiento en servicio. La densidad,% Va, % VAM y % RBV, también sonconsiderados para elegir el contenido deasfalto óptimo del proyecto.

Un diseño a escala completa para optimizarla mezcla incluye nueve especímenes paracada contenido de asfalto (3 por cada serie delos ensayos indicados arriba); si se analizancinco contenidos de asfalto distintos, seránrequeridas 45 probetas. Sin embargo undiseño a escala completa se requiere sólocuando se tiene poco o nada de experienciacon estos tipos de ensayos. Unaaproximación más práctica y realista consisteen utilizar los ensayos de resistencia a latensión indirecta y módulo resiliente(practicados sobre le mismo espécimen) paraelegir un valor de diseño inicial y un rango devalores permisibles del contenido de asfaltobasado en el criterio de fractura.Generalmente dicho criterio establece elvalor límite superior del contenido de asfalto.Con este valor de diseño inicial, se ensayantres probeta utilizando el equipo giratorio(GTM); si los resultados obtenidos noexceden los valores mínimos requeridos, seprepararán y ensayarán probetas adicionalescon un menor contenido de asfalto, a fin deredefinir el valor de diseño y un rangoaceptable del contenido de asfalto quesatisfaga los criterios de fractura y resistenciaal corte. Con este valor de diseño revisado,se ensayarán tres probetas a la compresiónuniaxial, a fin de garantizar que el valor deldiseño revisado satisface los criterios dedeformación y creep (fluencia plástica). Enotras palabras, los resultados de los ensayos


Capítulo I - 236

efectuados con el GTM y la compresiónuniaxial, son utilizados como "chequeo ybalance" del valor de diseño de mezclabasado inicialmente en las características defractura. Aplicando este criterio deaproximación y asumiendo cinco contenidosde asfalto iniciales, el número de probetasrequeridas para diseño podrá variar desde 21(15 para tensión indirecta, 3 con equipogiratorio y 3 para compresión uniaxial) a 45especímenes.

Los resultados de los ensayos de resistenciay deformación pueden ser utilizados conpropósito de diseñar la mezcla y establecerespecificaciones. Estos procedimientostambién se vinculan con las propiedadesingenieriles fundamentales de la mezcla queson requeridas para evaluar el pavimento deconcreto asfáltico. En otras palabras, estosprocedimientos de ensayo proveen de valoresque permiten caracterizar la mezcla deconcreto asfáltico a fin de usarse en el diseñode espesores y en el análisis estructural delsistema de capas de pavimento, bajo distintosestados de tensiones y condiciones detemperatura.

El método de ensayo de tensión indirecta,también proporciona la informaciónrequerida para determinar el coeficienteestructural de las capas de concreto asfáltico,ya sea de carpeta de rodamiento o de base,para utilizar en el método de diseñoAASHTO (1986 y 1993).

Las especificaciones y normas (AASHTO yASTM) a aplicar se indican a continuación,las mismas se refieren a la determinación delas características volumétricas y a lasmetodologías a aplicar para los distintos tiposde ensayos, vinculados con las propiedades

ingenieriles, de las mezclas asfálticas.

AASHTO

T166 Peso específico bulk de mezclabituminosa compactada.T167 Resistencia a la compresión de mezclasbituminosas.T209 Densidad máxima de mezclabituminosaT245 Estabilidad fluencia de mezclasasfáltica, utilizando equipo MarshallT246 Resistencia a la deformación ycohesión de mezclas bituminosas, utilizandoequipo Hveem.T269 Porcentaje de vacíos de aire en mezclabituminosas compactadas (densas y abiertas).T275 Peso específico bulk de mezclasbituminos compactadas, usando especímenescubiertos con parafina.

ASTM

D3387 Propiedades de compactación y decorte en mezclas bituminosas utilizando elEquipo Giratorio del Cuerpo de Ingenieros(GTM).D3497 Módulo dinámico de mezclas

asfálticas.D4013 Preparación de probetas de ensayo demezclas bituminosas por medio delCompactador Giratorio.D4123 Ensayo de tensión indirecta paramódulo resiliente de mezclas bituminosas.

C Pautas para la evaluación delcomportamiento en servicio de lamezcla asfáltica.

El concepto de basar el procedimiento de undiseño de mezcla directamente en lapredicción del comportamiento en servicio de


Capítulo I - 237

pavimentos asfálticos es lógico y apropiadoy constituye un requerimiento para optimizarla mezcla y el diseño estructural. Sinembargo, se necesitan modelos matemáticospara fundamentar esta metodología y todoslos modelos disponibles están limitados en suuso en algún grado. De este modo, los tiposde modelos sugeridos para su uso en elproyecto NCHRP fueron simplementeaceptados y aplicados para la evaluación demezclas.

Los modelos mecánicos disponibles permitencalcular tensiones, deformaciones ydeflexiones de la estructura del pavimento .Los "links" débiles de las metodologías estánen los modelos empíricos o de regresiónrelacionados con los parámetros responsivosal deterioro del pavimento. Estos modelos deregresión, necesarios para fundamentar lametodología, o no existen o están limitados(especialmente para refuerzos de concretoasfáltico). Algunos de estos modelos decomportamiento están aún en desarrollo y porlo tanto no disponibles en estos momentospara el AAMAS. Por lo tanto, son sóloprácticas recomendables para la evaluaciónde mezclas asfálticas, las que se podránestablecer.

Una cantidad de métodos eficaces deevaluación y de diseño de pavimentos hanevolucionado a través de los años, cada unocon sus méritos. Todos requieren laestimación de las características físicas ymecánicas de los suelos de subrasante y delas capas que conforman el paqueteestructural, la determinación de la frecuenciade las cargas y el espesor requerido demateriales mejorados para la distribución decargas a la subrasante. Se trata en general demodelos empíricos-mecanísticos, que utilizan

propiedades ingenieriles similares, talescomo la relación de Poisson, móduloselásticos, tensiones y constantes de fatiga.

La llave requerida por el AAMAS, es que elcontrol de los materiales y de las propiedadesingenieriles sean considerados comoparámetros de entrada importantes para eldiseño de pavimentos y su comportamientoen servicio.

Los dos métodos más comúnmente usadospara diseño estructural y evaluación deconcretos asfálticos son el AASHTO y el delAsphalt Institute (programa DAMA). ElAASHTO utiliza el Indice del Serviciabilidadpara definir la falla total del pavimento; eldecrecimiento de la serviciabilidad serelaciona con el incremento de la rugosidad(y de la fisuración, desintegración yahuellamiento en menor grado). El programaDAMA (Asphalt Institute) es unprocedimiento empírico-mecanístico, quedefine la falla total en función de lafisuración por fatiga y el ahuellamiento(deformación permanente). El criterio defatiga se basa en minimizar las tensiones detracción en la parte inferior de la capaasfáltica, mientras que el criterio deahuellamiento se basa en la limitación delesfuerzo de compresión vertical en lasuperficie de la subrasante. Ambos esfuerzos(y deformaciones) se computan mediante lateoría elástica.

En casi todos los modelos, excepto en elMétodo Shell, el ahuellamiento se consideraque se produce a nivel de subrasante, por loque se lo vincula con el esfuerzo decompresión vertical ejercido sobre la misma.Esta presunción implica que las capasestructurales sobrepuestas a la subrasante


Capítulo I - 238

serán construidas de modo que solamente unadeformación permanente despreciable podráocurrir en ellas.

Naturalmente ésta una presunción insegurapara aquellos casos en que las mezclasasfálticas tengan una inadecuada estabilidady sean además susceptibles a unadensificación unidimensional o a fluirlateralmente.

Para el AAMAS, la asunción de unahuellamiento despreciable de las capasestructurales es inapropiada y no puedehacerse.

Los cuatro tipos de deterioro tenidos encuenta en el proyecto del NCHRP, son losprovocados por las cargas del tránsito y lascondiciones ambientales, considerándosecomo los factores más importantes conrespecto a la reducción de la serviciabilidady al comportamiento en servicio delpavimento, siendo los siguientes parámetrosde deterioro los considerados: fisuración porfatiga, fisuración térmica, deformacionespermanentes y daños por humedad.

El endurecimiento o envejecimiento delasfalto es también importante en elcomportamiento en servicio a largo plazo. Sibien no constituye un parámetro de deterioroes un factor que tiene un importante impactoen las fallas previamente indicadas, por losque dicho fenómeno debe ser evaluado.

Consideraciones secundarias se hacen sobreel deterioro superficial, en forma depeladuras, o desintegración y pérdida deresistencia al resbalamiento.

Para la metodología AASHTO, el producto

final de la evaluación de una mezcla essimplemente el módulo resiliente a 20oC. Porlo tanto el AAMAS y AASHTO seríancompatibles en lo que concierne al módulo adicha temperatura, pero dicho valor no damás garantías que los valores obtenidos pormétodos de diseño empíricos (estabilidad).Es necesario evaluar otras propiedades de losmateriales y un rango de condiciones deensayo para poder valorizar los tipos dedeterioro indicados.

Los modelos utilizados para el proyecto delNCHRP consideran un amplio rango devariables que son razonablemente detalladas,por lo que el deterioro o predicción del dañopuede sólo ser tan confiables como el estadodel arte lo permita y solamente cuando laspredicciones del tránsito, cargas y presión deinflado sean razonablemente certeras. Enotras palabras, la predicción del daño odeterioro ofrece una valiosa información parapropósito de comparación, pero los valoresestimados son aproximados, como lo son lamayoría de los análisis ingenieriles relativosa suelos y mezclas bituminosas.

El procedimiento AAMAS consta de unaserie de pasos, en los que se aplica elprograma de ensayos así como la interacciónentre varios modelos de predicción de loscuatro tipos de deterioro indicados. Elproducto final del AAMAS provee de lacombinación material y estructural necesariapara encontrar los requerimientos de diseñoo presunciones usadas por el ingenieroproyectista.

Uno de los parámetros más importantes aevaluar en las mezclas de concreto asfálticoen laboratorio, es el real estado de tensionesa fin de valorizar las respectivas propiedades


Capítulo I - 239

ingenieriles. Usualmente, la mayoría de laspropiedades son medidas en un estado estableo en un rango de tensiones bajas. En muchoscasos esto resulta adecuado si sólo se estácomparando, en forma relativa, diferentesmateriales del concreto asfáltico. Para laevaluación de mezclas, esta comparaciónrelativa resulta inadecuada. Una de laspreguntas que debe ser respondida es: Elestado de tensiones usado en laboratorio escercano o se aproxima al que realmente segenera en la calzada bajo tránsito y en lacondiciones ambientales reinantes? Elestado de tensiones depende de la presión deinflado, tipo de llanta, carga por eje,temperatura, espesor de capas, tipo depavimento, etc.

Como un ejemplo puede citarse que elMétodo AASHTO requiere que el móduloresiliente de concreto asfáltico sea medido a68oF (20oC) de acuerdo con la norma ASTMD4123, para determinar el coeficienteestructural de la capa en la estimación deespesores; es decir que el mismo móduloresiliente o coeficiente estructural, podría serseleccionado para un material dado,independientemente de las condicionesclimáticas. Sin embargo si bien las mezclasregistrarán un mismo módulo (a 68oF), sucomportamiento será distinto acorde a losregistros termométricos del lugar en que seutilice.

Se deduce, por lo tanto, que la temperatura yotros factores ambientales deben serconsiderados a fin de establecer condicionesreales en los ensayos y poder evaluar lasmezclas en forma certera.

Así para los ensayos de laboratorio seestablecen tres temperaturas: 41, 77 y 104oF

(5, 25 y 40oC respectivamente), que sonconsistentes con los procedimientosAASHTO y ASTM. Para temperaturasextremas, deben considerarse otros registrostermométricos, adicionando otros ensayos alprograma a fin de cubrir los rangos esperadosen el lugar del proyecto.

El estudio de un refuerzo o una rehabilitaciónconstituye uno de los análisis más comunesque se deben hacer en los diseños de mezclasasfálticas. Esta situación significa elpavimentar en forma adyacente al tránsito yhabilitar la mezcla al tránsito una vezcompactada, es decir tan pronto como seaposible. Ante estas condiciones, el deterioroque primeramente surgirá es elahuellamiento. No es de esperar sin embargoque un procedimiento de diseño de mezcla,contemple todos los casos particulares decada construcción, pero a fin de prevenir unahuellamiento prematuro, se debenconsiderar algunas restricciones relacionadascon el logro de mezclas más estables.

Se definen dos tipos de ahuellamiento, unoproducido por densificación (unidimensional)y otro generado por un movimiento lateral ofluencia plástica del asfalto. Elahuellamiento prematuro más severo y ladistorsión de los materiales del concretoasfáltico, están relacionados con la fluencialateral y la pérdida de resistencia de lamezcla. Sin embargo, no hay modelosempíricos-mecanicistas adecuados a estasituación. En laboratorio hay equipos quehan sido usados para evaluar la fluencialateral, pero con variado nivel de seguridad.

El ahuellamiento causado por ladensificación del tránsito, en mezclas conalto contenido de vacíos, no se considera en


Capítulo I - 240

el diseño de mezcla inicial, ya que se asumeuna eficiente práctica constructiva y por endeuna apropiada compactación. En losprocedimientos corrientes de diseño demezclas el ahuellamiento y la inestabilidadson provocados por un sobre llenado del totalde vacíos con asfalto. El ahuellamientoproveniente de una densificaciónunidimensional dimensional puede serestimada mediante el Equipo Giratorio delCuerpo de Ingenieros (GTM).

En lo que concierne a las fallas por fractura,las mismas evolucionan más rápidamente enpresencia de un alto porcentaje de vacíos, queademás de generar una mezcla menosresistente, también incrementan la velocidadde oxidación de la película de asfalto. Eldesarrollo de las fisuras por fatiga serelaciona con la tensión de tracción en laparte inferior de la capa asfáltica. Casi todoslos modelos utilizan dos o tres parámetrospara conformar la curva de fatiga, querelaciona el número de aplicaciones de cargaa alguna condición definida de falla y a unadeformación inicial.

Una típica relación utilizada para evaluar laresistencia a la fatiga de las mezclasasfálticas es:

N = K1 (,t)-n

Siendo N el número de aplicaciones de cargapor rueda admisible, ,t la deformación portracción en la parte inferior de la capaasfáltica, y K1, n, constantes de regresión porfatiga, determinadas por correlación entreensayos de laboratorio y de campo. Si bienambas se vinculan con las propiedades de losmateriales, comúnmente se las relaciona conel módulo resilente (ASTM - D4123).

La fisuración térmica presenta un serioproblema en el diseño de mezclas ya queresulta difícil su evaluación y predicción, larazón de esta dificultad está relacionada conlas características de envejecimiento ypropiedades visco-elásticas del asfalto. Lasfisuras por bajas temperaturas se producencuando las tensiones, causadas por la caídade la temperatura, superan a la resistencia a lafractura de la mezcla. La velocidad dedeterioro de este tipo de falla, es dependientede las propiedades reológicas del asfalto, delas propiedades de la mezcla y de los factoresambientales.

A fin de evaluar la fisuración térmica, debenevaluarse ciertas propiedades críticas de lamezcla y las condiciones ambientalesespecíficas del proyecto. Las propiedades dela mezcla incluyen los ensayos de tensiónindirecta, módulo "creep" a bajastemperaturas, tensión de rotura y coeficientetérmico de contracción.

El daño generado por la humedad es debidoa la pérdida de adherencia entre el asfalto y elagregado en presencia de humedad.Corrientemente la evaluación del deteriorogenerado por la humedad, en el AAMAS, essimplemente utilizado como un medio paraaceptar o rechazar una mezcla.

La desintegración está relacionada con losmateriales y el entorno ambiental, pero laseveridad del deterioro depende de lamagnitud y frecuencia de las cargas deltránsito. Los desprendimientos (o peladuras)y la reducción del coeficiente de fricción sonconsiderados en el AAMAS. Un aumento enel contenido de asfalto de mezcla, incrementael espesor de la película de bitumen y reduceel envejecimiento del mismo, minorizando


Capítulo I - 241

así la severidad del desprendimiento (opeladuras). Comúnmente, un aumento en elvolumen de asfalto, reducirá los vacíos deaire y aumentará la posibilidad de exudación,reduciendo así la resistencia a la fricción.

Las peladuras están directamenterelacionadas con la adherencia entre elagregado y el asfalto; los factores queinfluyen sobre la misma son una combinaciónde la consistencia del asfalto, el espesor de lapelícula, la limieza del agregado, su forma ytextura, el contenido de vacíos de aire y laabsorción. La reducción de la resistencia a lafricción está vinculada con estos mismofactores.

Los deterioros referidos a desintegración sibien son importantes, se consideran en unaforma secundaria, ya que no responden a unmodelo empírico-mecanístico, aunque estánrelacionados con el comportamiento de lamezcla en servicio.

A continuación se describirán un ejemploilustrativo de la aplicación del AAMAS.Parámetros asumidos:N8,2 = 5 × 106 ejes de 8,2 toneladasn = 20 añospresión de inflado: entre 120 y 140 psi.

La estructura de pavimento diseñada es lasiguiente:Carpeta de rodamiento de concreto asfáltico(densamente graduada): espesor 1 ½ pulgada,coeficiente de capa asumido: 0,44/pulg.Base de concreto asfáltico (densamentegraduado): espesor 6 pulgadas, coeficientede capa asumido 0,40/pulg.Base de piedra triturada: espesor 12 pulgadas,coeficiente de capa asumido 0,14/pulg.Subrasante estabilizada con cal en un espesor

de 8 pulgadas.El número estructrual para el pavimentopropuesto resulta SN = 4,74El diseño de mezcla para la base de concretoasfáltico se efectuó acorde al métodoMarshall. El resultado de este diseño dio uncontenido de bitumen de 5,4% en peso totalde mezcla.

C Evaluación del comportamiento de lamezcla

Mediante el programa ASPHALT sedeterminó teóricamente el contenido deasfalto requerido para obtener 3% de vacíosde aire, obteniéndose un 4,5% de bitumenvalor significativamente menor que eldeterminado en laboratorio. Lagranulometría del agregado se acerca a lacurva FHWA 0,45 (máxima compacidad).

Se seleccionaron cinco porcentajes de asfaltopara preparar las probetas, dos mayores y dosmenores, que el obtenido por el programaASPHALT (3,5; 4,0; 5,0 y 5,5%).

Los resultados de los ensayos de resistenciaa la tensión indirecta, módulo resiliente,tensión de rotura y equipo giratorio, paradistintos contenidos de asfalto, expresado en% del volumen total, se muestran en la figura80 (A), así como las característicasvolumétricas (Va, VAM, RBV y densidad) enla figura 80 (B).

C Coeficiente estructural de capa(AASHTO)

En base al gráfico (figura 81) en que serepresentan los distintos coeficientesestructurales vs módulos elásticos (a1 vs ECA),se obtiene para el valor asumido de0,40/pulg (a1) y para 77oF (25oC) un móduloelástico mínimo de 300.000 psi (ECA).


Capítulo I - 242

Aquellos contenidos de asfalto expresados envolumen, que exceden dicho valor mínimo,están comprendidos en el rango que va desde6,9 a 9,7%.

C FracturaLa tensión de rotura y el módulo resilientetotal medidos sobre especímenes diametralescon diferentes contenidos de asfalto, segrafican (figura 82) a fin de definir elcontenido de asfalto, que será aquél queexceda los valores de la mezcla standard. Deacuerdo a los puntos graficados, el rango delcontenido de asfalto expresado en volumen,abarca desde 6,9 a 9,6%.

C Tensiones de corteMediante el equipo de ensayo de corte(giratorio) se definen aquellas contenidos de

asfalto con los cuales la mezcla se tornaplástica (significante pérdida en las tensionesde corte) y también aquellos que exceden unvalor mínimo absoluto de 50.

La mezcla se torna plástica con un porcentajemayor al 9% en volumen. Para contenidosmenores de bitumen incluidos en el programade ensayos, la mezcla registra tensiones decorte suficientes.

C Desplazamiento o deformacionesPara este ejemplo se adoptó un módulocrítico de creep (fluencia o deformaciónplástica) de 8 ksi, de acuerdo a los valoresmínimos que el AAMAS indica para distintostipos de paquetes estructurales.

TIPO DE PAVIMENTO MÓDULO CREEP MÍNIMO (ksi)1- Concreto asfáltico sobre base rígida 102- Capa de rodamiento sobre un full-depth 83- Capa de rodamiento de un delgado pavimentoflexible o capas subyacentes tipo full-depth 4

El contenido de asfalto en volumen requeridopara obtener un módulo mayor de 8 ksi, estácomprendido entre 7,6% y 9,1%.

A continuación se analizarán lascaracterísticas volumétricas y las propiedadesingenieriles y de compactación, a fin dedefinir un porcentaje en volumen de asfaltoque satisfaga los requerimientosespecificados.

En la figura 83 se resumen, de acuerdo a losresultados de los ensayos, los rangos deasfalto aceptables obtenidos. El rangoadmisible de contenido de asfalto quesatisfará todas las propiedades ingenieriles y

también las relativas a compactación (conexcepción de los VAM) está comprendidoentre 7,5 y 8,8% en volumen, habiéndoseseleccionado un óptimo de 8,1%(aproximadamente 4,6% en peso).

Fabricación, Distribución y Compactación delas Mezclas Asfálticas en Caliente

A continuación se harán algunasconsideraciones relativas a las plantasasfálticas de tambor secador-mezclador,teniendo en cuenta que las plantasconvencionales (por pesadas o bacheadas)son ampliamente conocidas por los técnicoslocales.


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Capítulo I - 248

La característica principal de las plantas detambor secador-mezclador radica en que elsecado y calentamiento de los agregados, lainyección de asfalto y el proceso de mezcladose realiza en el interior del tambor secador.Con respecto a las plantas convencionales sesuprime el elevador en caliente, zarandas,silos de agregados en caliente y mezclador.Además las plantas con tambor secador-mezclador permiten la utilización de mezclasexistentes removidas para reciclar orecuperadas, las que se pueden introducir altambor por una entrada independiente a la delos agregados vírgenes, de modo que puedenprocesarse mezclas con el 100% demateriales nuevos o en combinación de éstoscon material recuperado (reciclado). Losprincipales elementos que las constituyen seindican a continuación para posteriormenteproceder a describirlos.

- Tolva de alimentación en frío. - Cinta colectora.- Zaranda de rechazo.- Cinta transportadora pesadora.- Sensor de velocidad de cinta.- Dispositivo de pesaje.- Tambor secador mezclador.- Boca de entrada para áridos de reciclaje.- Eliminador de polvo.- Elevador de mezcla.- Tolva antisegregación.- Silo de almacenaje de mezcla asfáltica.- Cabina de control.- Silo de almacenaje de filler.- Tolva de alimentación en frío

Se requiere una correcta dosificación de lastolvas de alimentación en frío, dado que no secuenta con el proceso de clasificación encaliente (zarandas). Por lo tanto, a fin degarantizar una composición granulométrica

correcta de la mezcla, resulta marcadamenteimportante una alimentación precisa por partede los silos en frío.

En general poseen cuatro tolvas, donde cadauna dispone de un alimentador de cinta develocidad regulable desde la cabina decontrol y calibrado en porcentaje develocidad (referida a una máxima). La salidade material de cada tolva se produce a travésde una compuerta cuya abertura se ajustamanualmente. Cada uno de los alimentadoresdispone de un palpador de nivel, que en casode falta de material acciona una alarma en lacabina de control. El material clasificado porlas tolvas cae sobre una cinta colectora, quea su vez descarga sobre la cintatransportadora pesadora. En este tipo deplanta el filler se incorpora directamente altambor.

- Cinta transportadora con dispositivo depesajeConsiste en una cinta standard de 14 a 15m yun ancho de 60 a 65cm que cuenta con undispositivo de pesaje accionado por un motor.

En el tambor de cola de la cinta, tieneinstalado un sensor de velocidad que proveeuna información constante de la velocidadreal de la cinta en todo momento.

La medida del peso se efectúa en uno de losrodillos de la cinta que se halla instalado enun puente articulado, de manera quetransmite el peso a una célula de carga. Elregistro del peso asociado a la señal develocidad proveniente del sensor, permiteconocer la producción instantánea de losáridos sobre la banda, la que espermanentemente informada en una pantallainstalada en la cabina de mando.


Capítulo I - 249

- Tambor secador-mezcladorSi bien es parecido a un tambor secadorclásico, se destacan algunas particularidades:

1) Los materiales son introducidos del ladodel quemador y se desplazan en el sentido deldesarrollo de la llama.

2) El asfalto es introducido en el interior deltambor a través de un caño.

3) La forma y disposición de las paletas deltambor están diseñadas de tal modo queconcurren al desarrollo de películas opantallas de materiales que pueden jugar unpapel distinto según su posición en el secador(protección del asfalto del fuego, limpieza depolvo). En algunas plantas sobre un sólochasis viene montado el quemador, el tambory el sistema de depuración de gases. Elquemador posee un soplante accionado porun motor (alimentado por fuel-oil o gasnatural), disponiéndose en la casilla de unmando remoto manual o automático. A laentrada del tambor generalmente se disponede una tolva con by-pass para desviar elmaterial proveniente de la cinta dealimentación. Este dispositivo se emplea parala calibración de básculas y tolvas o paracargar camiones.

El tambor propiamente dicho generalmentemide de 1,80 a 1,90 m de diámetro y de 7,90a 8 m de longitud y es movido por un motorde 50 HP. Aproximadamente a 4,50 m de lasalida del tambor está instalado el anillo deentrada para el material reciclado,disponiendo el propio tambor de unascompuertas que permiten la entrada de dichomaterial. Entre la base de entrada delreciclado y la salida del tambor se produce lainyección de asfalto por gravedad a través de

un tubo flexible. En el mismo lugar y a travésde un tubo paralelo al del asfalto se inyecta elfiller. La distribución de asfalto se hace porcontacto de los materiales entre sí.

- Eliminador de polvoA partir de la inyección de asfalto, losmateriales mezclados con él juegan un papelsimilar al de un filtro, por la fijación de laspartículas finas que son arrastradas por elflujo gaseoso que recorre el tambor. Por estarazón, en este tipo de plantas lasconcentraciones de polvo a la salida delsecador son menores que las que se producenen las plantas convencionales. Algunasplantas disponen de un sistema depurador degases por vía húmeda (lavador de tipohorizontal), cuya eficiencia se regulavariando la sección de entrada por lo quevaría la velocidad de los gases en la zona depulverizado de agua. El ventilador aspiranteestá accionado por un motor de 75 HP y lavariación del tiro de gases se efectúa desde lacabina de control.

- Sistema de inyección de asfaltoConsta de los siguientes elementos:

1) bomba de asfalto de caudal constante

2) válvula dosificadora de asfalto conaccionamiento remoto desde la cabina

3) llave de tres vías con accionamientoneumático que permite abrir o cerrar lainyección de asfalto al tambor mezclador.

4) medidor de flujo de asfalto, que envía alsistema de control la información yacorregida por temperatura

5) llave de tres vías para dar paso hacia el


Capítulo I - 250

tambor o retornar al tanque; se utiliza para elcalentamiento del medidor de flujo antes delarranque de cada jornada de trabajo.

6) llave de tres vías para toma de muestras

7) palpador de paso de asfalto, cuya funciónes avisar si falla la inyección de asfalto,deteniendo automáticamente la planta.

Desde este conjunto de elementos parte untubo rígido calefaccionado que termina en untubo flexible acoplado al mismo que seintroduce al tambor secador-mezclador yefectúa la inyección de asfalto. Siendo laposición de este tubo ajustable (se desliza pordentro del tubo rígido) es posible adelantar oatrasar el punto de inyección.

- Sistema de inyección del fillerLa inyección de filler se efectúa con airecomprimido con un dosificador cuyavelocidad se regula desde la cabina. Desde eldosificador parte una manguera flexible quese conecta a un tubo paralelo al del asfalto,evitándose así el arrastre de dicho materialpor la corriente de aire del tambor.

- Sistema de elevación y almacenaje de lasmezclas asfálticas elaboradasLa mezcla asfáltica ya procesada descarga alexterior del tambor secador mezclador, sobreun elevador inclinado del tipo de cadena concangilones, que transporta la mezcla al silode almacenaje. El elevador está dotado de unsistema de calefacción (circuito concalefacción de aceite) y tiene en la partesuperior una tolva anti-segregación concompuerta accionada por temporizadores, yun dispositivo que abre la compuerta en elcaso de que la tolva se llene. La tolva anti-segregación descarga en un silo de

almacenamiento que permite alojar de 55 a60 toneladas de material usualmente.

- Cabina de controlEn ella se ubica todo el control eléctrico y demando de la planta asfáltica. A continuaciónse indican sólo aquellos dispositivos queintervienen en la dosificación y control deproducción de mezclas asfálticas.

* Indicador del porcentaje develocidad de cada una de las cintas ubicadasdebajo de las tolvas de áridos, con sucorrespondiente mando de arranque y paraday de variación de velocidad. Existen cuatroindicadores (uno para cada tolva de áridovirgen) y uno adicional (para la tolva dematerial reciclado).

* Computadora de control, pantalla yteclado de entrada de datos.

La función de la computadora es calcular lacantidad de asfalto, filler y otros aditivos,para una proporción de áridos que se estámidiendo constantemente. Los datos para elfuncionamiento automático que se introducenmediante el teclado de entrada son lossiguientes: porcentaje de asfalto, pesoespecífico del asfalto, porcentaje de filler,porcentaje de aditivo, porcentaje de humedaddel total de áridos virgen, porcentaje dehumedad del material reciclado; demora dearranque y demora de parada.

Estos dos últimos datos sirven para elarranque y la parada introduciendo el tiempoque debe transcurrir, en el arranque, desdeque la báscula de la cinta comienza a pesaráridos hasta que se abre la válvula de asfalto,y en la parada, desde que deja de pesaráridos, hasta que corta la válvula de asfalto.


Capítulo I - 251

La computadora recibe como información deldispositivo de pesaje el peso instantáneo delos áridos (medidos en ton/hora); como loque se pesa son los áridos húmedos, ellamisma se encarga de reducirlo a peso seco,acorde a la humedad que se le dio como datode entrada. Con el peso seco de áridos comoinformación la computadora se encarga dedosificar la correspondiente cantidad deasfalto, filler y aditivos en base a losporcentajes que fueron entregados comodatos de entrada. Una pantalla se encarga deproporcionar la información del procesoproductivo informando sobre la produccióninstantánea en ton/horas y sobre laproducción total acumulada en toneladas.

* El pupitre de mando del quemadorincluye y registra: el termómetro de mezclacon selector de temperatura defuncionamiento, el termómetro de gases conselector de temperatura y sistema deseguridad, un registrador gráfico detemperaturas de mezcla y el mando de lasválvulas de fuel-oil con accionador manualautomático. Para el funcionamiento se eligela temperatura de mezcla que se fija a travésdel selector.

* El pupitre de mando del asfalto: secomanda a partir de un selector la inyeccióndel asfalto al tambor o el retorno del asfaltoal tanque (by-pass) y con otra llave secomanda el aumento o disminución de laapertura de la válvula dosificadora delasfalto.

* El pupitre de mando de filler yaditivos también se ubica en la cabina decontrol.

Calibración

1) La primera operación consiste en laverificación de la fidelidad del dispositivo depesaje. Para ello basta con hacer circular lacinta transportadora en vacío y hacer actuarun sistema de pesas que se tiene para talefecto, que crea una carga sobre la célula depor ejemplo 69,4 ton/hora. Dado queconviene hacer actuar las pesas en formacontinua durante un período de tiempo, sepueden adoptar por ejemplo 6 minutos, conlo que la producción acumulada debería serde 6.940 Kg. De no obtenerse dicho registro,se calibra la misma mediante tornillos queposee para tales fines, llevándola al valorindicado. 2) Se procede a la determinación delas curvas de calibración: ton/hora-porcentajede velocidad para cada tolva individual. Laabertura de la compuerta de salida se fija apriori, cuidando que por lo menos sea eltriple del tamaño máximo en cada caso. Estatarea es simple ya que la pantalla indica laproducción horaria en forma instantánea ycontinua. Para una mayor confiabilidad,pueden verificarse los pesos con la báscula deobra, lo cual es facilitado por el by-pass quese dispone antes de ingresar los áridos altambor. 3) Prefijada la producción totalhoraria, se calcula el aporte de cada árido enfunción de la fórmula de mezcla. Entrandocon el mismo a la curva de calibración seobtiene el porcentaje de velocidadcorrespondiente. 4) Calibración del cementoasfáltico: como el sistema de inyección delasfalto es comandado por la computadora enfunción del peso seco de áridos, lo que sehace es verificar que para una determinadacantidad de agregados, la entrega de asfaltoes la correcta, procediéndose del siguientemodo: a) se baja la pesa patrón, situación quesimulará un pasaje de áridos sobre la cinta, b)se le da al control de datos el porcentajedeseado de cemento asfáltico, c) mediante la


Capítulo I - 252

llave selectora de tres vías (ubicada detrás delcaudalímetro) se deriva el asfalto a unrecipiente adecuado, d) se pesa el asfaltoobtenido en la cantidad de tiempo de pruebay se la relaciona al valor indicado en lapantalla y al valor teórico de los agregados.5) Calibración del filler: el proceso es similaral anterior, una vez pesado el filler derivadose calcula el porcentaje de filler referido a100% de agregados.

Recomendaciones:- Un aspecto importante a considerar es labúsqueda de la adecuada combinacióncombustible-aire en el quemador, de modoque la llama sea efectiva y no degrade alasfalto. Generalmente las plantas con tamborsecador-mezclador tienen para lograr talesefectos, unas aletas en las toberas de aire, lascuales variando su posición permiten lograrel efecto mencionado.- Debe prestarse especial atención a laubicación del punto de inyección del asfalto;el mismo debe estar ubicado a una distanciatal de la boca de salida que permita unadecuado mezclado, pero no tanto quepermita que al asfalto lo afecte la llama delsecador.- Por la carencia de silos en caliente y por elsistema de dosificación de estas plantas, esfundamental un correcto aporte de las tolvasde alimentación en frío; incidiendo en ello: a)la dispersión granulométrica de losmateriales, b) la uniformidad de la humedadde los mismos, c) una correcta calibración.Los puntos a) y b) conllevan a la necesidadde un correcto tratamiento en la formación delos acopios y en la extracción de material delos mismos, además de contar con materialesque no presenten excesiva dispersióngranulométrica. Dado que la humedad de losáridos se ingresa como dato a la

computadora, resulta importante que lamisma sea representativa del material que seestá procesando.- Por último debe tenerse en cuenta que dadala evolución tecnológica, la calidad delproducto procesado está íntimamente ligadoa la fiabilidad de los circuitos electrónicos,por lo que se deberá prestar una especialatención a la verificación periódica de laveracidad de las distintas informaciones.

Distribución y compactación de la mezclaasfáltica

Es fundamental que la terminadora odistribuidora funcione correctamente. Todaslas terminadoras modernas autopropulsadasconsisten en dos unidades principales, launidad tractora y la unidad alisadora flotante.

La mayoría de los puntos que debencontrolarse involucran las partes que trabajano partes movibles de la terminadora, talescomo: las orugas, la barra compactadora, losvibradores, la plancha, los sinfinesdistribuidores, el motor regulador, elembrague y el transportador a tablitas(alimentador) en la tolva.

Al finalizar cada jornada de trabajo, se debeproceder a una limpieza general de ladistribuidora; deben pulverizarse con undestilado de petróleo la tolva autovaciante,los alimentadores, los tornillos distribuidores,la barra compactadora y la plancha, a fin delograr un arranque suave el próximo día.

La unidad tractora debe ejercer una traccióncontinua y suave sobre los brazos de tracciónde la plancha; debe controlarse el reguladordel motor para que opere adecuadamente. Enlas máquinas con neumáticos se debe


Capítulo I - 253

controlar la presión de aire de las cubiertas yen las montadas sobre orugas, las mismasdeben estar ajustadas pero no tirantes.

Los sinfines distribuidores están montadossobre la unidad tractora; las compuertas decontrol de flujo (en la parte trasera de latolva) pueden ser manipuladas para graduarel paso del material hacia los sinfinesdistribuidores. Los controles del alimentadordeben ajustarse junto con las compuertas dela tolva, para que el alimentador mantenga unespesor constante de material en frente delsinfin. Una variación en el nivel del materialen los sinfines distribuidores, cambiaría elbalance de fuerzas que actúan sobre laplancha, provocando que la misma cambie deelevación y se produzca una onda en lasuperficie del pavimento.

La unidad alisadora va compensandoautomáticamente las irregularidades de lasuperficie dentro de la distancia que abarca laterminadora. A medida que la unidad tractoratira a la plancha sobre el material, éstabuscará el nivel flotando hacia arriba o abajo,hasta el espesor requerido conforme al ajustedel ángulo de ataque de la plancha, por mediode los controles de espesor. Debido a que laplancha está continuamente tratando demantener a todas las fuerzas en equilibrio, esfundamental ajustar correctamente lascompuertas de control de flujo, tener elalimentador de tablitas operandouniformemente, mantener una alturauniforme del material en el frente de laplancha y no descontrolarla. La planchapuede estar equipada con barras de apisonarubicadas a lo largo del borde de guía; conunidades vibratorias montadas en el marco oen la plancha; o con una combinación debarras y vibradores.

En la década del '50 se utilizaba un aparatode control de plancha operado manualmente,a fin de asegurar una superficie lisa delpavimento. El sistema de control automáticoha ido evolucionando, llegándose al uso desensores electrónicos que controlan lapendiente longitudinal y transversal.

En pequeñas obras de pavimentación resultaa veces más conveniente y económico usaruna terminadora remolcada. Las terminadorasremolcadas se unen a la parte trasera de uncamión volcador que transporta la mezclaasfáltica desde la planta. El material sedeposita en la tolva de la terminadora y caedirectamente a la base. A medida que elcamión se mueve hacia adelante, el materiales golpeado hacia abajo por medio de unahoja, una cuchilla, o por la plancha y esalisado por ésta o por rodillos. Muchasterminadoras remolcadas tienen planchaflotante; la terminadora debe cargarse a unavelocidad uniforme para un ajustedeterminado de la plancha, si la velocidad deremolque varía, la distribución variará suespesor.

En lo que concierne a la compactación de lamezcla, los equipos recomendadosuniversalmente son: los rodillos tandem deacero, neumáticos y vibratorios.

Las aplanadoras tandem con rodillo de acero,usadas en pavimentos asfálticos varían desde2,7 ton hasta más de 13,0 ton, variando losdiámetros de los rodillos desde 100 a 150 cm;se recomienda generalmente un peso mínimode 9,0 ton y cuanto mayor sea el diámetro delcilindro, menor será la tendencia a hundirseen la mezcla. Es recomendable el uso de estaaplanadora tandem con ruedas de acero parael rodillado inicial y de terminación.


Capítulo I - 254

Las principales ventajas del uso de rodillosneumáticos son: el amasado durante elproceso de compactación y la presión deinflado variables que permite modificar lapresión de contacto.

Los factores que intervienen para su mayor omenor eficiencia son: tamaño de lascubiertas, número de telas, carga sobre larueda, presión de inflado de la cubierta. Elrango de la presión y área de contacto debenser el criterio principal para clasificar losrodillos neumáticos a usar.

Estos rangos varían con el tamaño y el tipode cubierta, carga de rueda y presión deinflado.

Los rodillos vibratorios, adecuadamenteusados, tienen la capacidad para compactarlas mezclas asfálticas en capas de mayorespesor y a más altas densidades, con elmismo número de pasadas, o en menorcantidad de pasadas que el total combinadode rodillo liso metálico y rodillo neumático;para usarlo adecuadamente se deben tenerbien claros los factores básicos queinfluencian la compactación vibratoria. Parapavimentación de calles, caminos yaeropuertos se recomiendan rodillosvibratorios de 6,0 a 15,5 ton.

Las vibraciones se generan por pesosexcéntricos sobre ejes rotat ivosindependientes, cuya velocidad de rotacióndetermina la frecuencia. El peso delexcéntrico, su distancia desde el eje y el pesodel cilindro determinan la amplitud nominaldel cilindro de la aplanadora. Algunosequipos tienen frecuencia fija y amplitudesvariables, otros tienen la frecuencia y laamplitud variables. En capas finas y mezclas

trabajables se consiguen los mejoresresultados con alta frecuencia y bajaamplitud; se requiere una alta frecuenciacuando se desea reducir la separación delimpacto y así evitar las ondulaciones sobre lasuperficie.

El grado y espesor de compactacióndependen de un número de factores, siendolos principales el peso total que acciona sobreel cilindro, la frecuencia y amplitud de lasvibraciones del compactador y laspropiedades físicas de la mezcla asfáltica.

Otros factores influyentes son el área ydimensiones de la superficie de contacto delos cilindros de la aplanadora y la velocidadde trabajo de la misma.

Debido a la complejidad de estas relacionesno puede predecirse cuál es la combinacióncorrecta; el criterio a aplicar será fruto de laexperiencia y resultados de pruebas reales enobra. Dentro de los rangos recomendados porel fabricante, se deben ajustar lascombinaciones que mejor resultadospermitan obtener "in situ".

En lo que concierne al transporte de lamezcla asfáltica desde la planta hasta la obra,los camiones utilizados deben estar enperfectas condiciones mecánicas y lassuperficies que están en contacto con lamezcla deben estar limpias y lisas, sinabolladuras, agujeros o grietas. Para pintar lacaja de los camiones puede usarse unasolución ligera de agua y cal o una soluciónde jabón o detergente; posteriormente alpintado o pulverizado, la caja de loscamiones debe ser drenada; no debenutilizarse derivados del petróleo parapintarlas.


Capítulo I - 255

Los camiones de transporte deben controlarsepara asegurar que no se produzca un contactodirecto entre la estructura del camión y laterminadora, y que la caja del camión nohunda la terminadora durante la operación devuelco; si se registraran estas condiciones elresultado sería un pavimento rugoso.

Antes de que comience el proceso decompactación deben estar disponibles lasherramientas manuales adecuadas, con sucorrespondiente equipo de limpieza ycalentamiento (rastrillos, palas, raspadores,pisones manuales, pequeños compactadoresvibrantes mecánicos, herramientas para elcorte y pintado de juntas, reglas, planchaalisadora, tirantes y tacos para soportar laplancha de la terminadora al comenzar lasoperaciones, etc).

Es fundamental un balance adecuado entre lacapacidad de la planta, transporte disponible(número y capacidad de los camiones),equipo de distribución y equipo decompactación.

Una obra satisfactoria requiere unacooperación estrecha entre los inspectores deplanta y de pavimentación. Familiarizándosecon las operaciones de planta, el supervisorde la pavimentación, puede determinar másfácilmente sin son necesarios cambios en laplanta para mejorar la mezcla. Yfamiliarizándose con las operaciones de lapavimentación, el supervisor de planta puededeterminar más fácilmente qué cambios sonrequeridos para mejorar la producción.

Debe tomarse regularmente la temperatura dela mezcla, si la misma cae fuera de los límiteso tolerancias especificadas, debe notificarseal técnico de planta para que pueda hacerse la

corrección.

Algunas indicaciones en las mezclasasfálticas en caliente detectables fácilmentey que pueden requerir una acción correctiva,son:a) humo azul, indica pastón sobrecalentadob) apariencia rígida indica mezcla fríac) mezcla aplastada en el camión, indicademasiado asfaltod) apariencia muy brillante, indica exceso deasfaltoe) apariencia opaca, seca, indica deficienciade asfaltof) vapor que se eleva, indica exceso dehumedad g) segregación, indica un manipuleoinadecuadoh) contaminación, indica presencia dekerosene, fuel-oil, aceite, o plástico, papel,basura en o sobre la mezcla

La mayoría de las mezclas se compactanfácilmente si se distribuyen y rodillan a unatemperatura que asegure una adecuadaviscosidad (consistencia) del asfalto. Elrodillado debe comenzar inmediatamentedespués de que el material ha sido distribuidopor la terminadora, teniendo cuidado de queel rodillo no produzca movimientos lateralesy tratando de evitar ondas en la superficie. Sidurante la construcción no se obtiene unadensidad satisfactoria, el tránsitoposteriormente provocaría el ahuellamientode la calzada. Los principales factores queinfluyen en una correcta compactación son :las propiedades de la mezcla, lasusceptibilidad térmica del asfalto, latemperatura de la mezcla, el estado de la basesobre la que se apoya la mezcla, el espesor dela capa, la contención lateral, el equipo decompactación, el modelo y procedimiento de


Capítulo I - 256

rodillado (usualmente nominado "patrón decompactación" y determinado in situ) y lascondiciones climáticas reinantes.

En la mezcla asfáltica, las partículas delagregado se orientan en posición por laacción de los vibradores o el pisón de laterminadora, alcanzando durante este procesoaproximadamente el 80% de su probabledensidad final.

Inmediatamente después de la distribución dela mezcla, los rodillos completan lacompactación hasta la densidad requerida.Para obtener los mejores resultados serecomienda la combinación de rodillos de

acero estáticos y rodillos neumáticos; rodillosvibrantes y estáticos de acero o rodillosvibrantes usados como estático y vibrante.

Las ruedas de las aplanadoras debenmantenerse húmedas durante lacompactación, con la cantidad de aguanecesaria y suficiente para impedir que lasruedas levanten el material.

Las aplanadoras deben moverse a unavelocidad uniforme y reducida. La velocidadde máxima eficiencia varía con el tipo deaplanadora y con el tipo de rodillado inicial,intermedio o final; las máximas velocidadespara las diferentes operaciones son:

TIPO PASADAINICIAL INTERMEDIA FINAL

APLANADORA LISADE ACERO, ESTÁTICA 3 km/h 5 km/h 5 km/h *

RODILLADONEUMÁTICO 5 km/h 5 km/h 8 km/h

RODILLOVIBRATORIO 4-5 km/h 4-5 km/h ___

* También puede utilizarse un rodillo vibrante en condición de estático.

Debe establecerse para cada caso un modelode rodillado o patrón de compactación queproducirá la cobertura más uniforme de latrocha a pavimentar.

En lo que concierne a las requisitos deaceptación, el Asphalt Institute recomiendaque la producción de mezcla asfáltica sedivida en partes, cada una igual a laproducción de un día o jornada de trabajo. Ladensidad promedio a exigir de cada parte,será determinada midiendo la densidadpromedio de seis probetas compactadas enlaboratorio con mezcla procesada en planta yrepresentan a muestras tomadas al azar de loscamiones que transportan mezcla a la obra.

El promedio de cinco determinaciones dedensidades de testigos de obra ejecutada,debe ser igual o mayor que el 96% delpromedio de densidades de las seis probetascompactadas en laboratorio con mezclaelaborada en planta, con ningunadeterminación individual menor que el 94%.Si se usa como valor comparativo el máximopeso específico teórico, el promedio de lasdensidades de obra debe ser igual o mayor al92% del máximo peso específico teórico yninguna determinación individual debe sermenor que el 90% de dicho valor. (VerDiseño de Pavimentos Flexibles, AcápiteMétodo del Asphalt Institute).


Capítulo I - 257

Teniendo en cuenta las altas temperaturasque regularmente imperan en el país, serecomienda exigir que el promedio de lasdensidades de obra sea mayor o igual al 97%del promedio de las seis probetascompactadas en laboratorio con mezclaprocesada en planta y que ningunadeterminación individual sea inferior al 95%;para el caso de utilizarse como valorcomparativo el máximo peso específicoteórico, correspondería un 93% y un 91%para promedio y determinacionesindividuales respectivamente.

La experiencia y la técnica indican que no esconveniente incrementar o reducir estoslímites, ni aceptar los valores obtenidosdentro de ciertos rangos que escapan a losespecificados, ni aplican multas cuando no sealcanzan dichos umbrales. A lo sumo sepuede admitir que una producción diaria queno alcance los valores exigidos por escasadiferencia, quede en condición de"observada" hasta la Recepción Final. No seprocederá a su pago hasta ese momento y sehará un seguimiento continuo de sucomportamiento a fin de denotar cualquieranomalía provocada por su falta dedensificación, se exigirá la remoción delmaterial que conforma la capa en la sección"observada" y la reconstrucción de la mismacumpliendo las condiciones exigidas, dichaoperación correrá a cuenta y riesgo de laempresa constructora.

A continuación se adjuntan los Cuadros I y IIdel Asphalt Institute, donde están reunidos enel primero los tipos de deficiencia, con susposibles causas, de las mezclas en plantaelaboradas en caliente y en el segundo seindican las posibles causas de imperfeccionesen los pavimentos terminados. Cabe aclarar

que toda deficiencia en el comportamiento deun concreto asfáltico debe ser analizada enforma integral, mediante toma de muestras decarpeta, base, subbase y subrasante, a fin dedeterminar su causa u origen y la forma desolucionar el problema. Se debe tambiénconstatar el diseño, a fin de verificar que lasfallas no son provocadas por unainsuficiencia estructural.

CONSIDERACIONES RELATIVAS AESTABILIZADOS GRANULARES

C C O N S I D E R A C I O N E SGENERALES

Se entiende por estabilización de suelos, alconjunto de procesos físicos, químicos yfísicos-químicos tendientes a modificar laspropiedades de los suelos, haciendo que elmaterial "suelo" sea adecuado para lautilización prevista, evitando así el uso deotros materiales no disponibles o máscostosos. Las propiedades que generalmenteinteresan mejorar son: cambios de volumenpor variación de humedad, comportamientobajo cargas, la impermeabilidad y lacompresibilidad.

De acuerdo a Winterkorn, los diferentes tiposde estabilizaciones son:1- Estabilización mecánica que involucra elmanipuleo y compactación de los suelos paraobtener su densificación.

2- Estabilización física, que pretende laobtención de una granulometría adecuada yasea mediante el agregado de materialesgranulares o cohesivos o ambos a la vez, alsuelo original.


Capítulo I - 258

POSIB

LES CA

USA

S DE D

EFICIEN

CIA

SAsfaltos de mala calidadÁridos demasiado húmedosSeparación deficiente entre acopiosMala regulación de compuertas aliment. áridosCapacidad secador insuficienteExceso pendiente del tambor secadorOperación deficiente del secadorIndicador temperatura mal calibradoTemperatura excesiva de áridosTamices desgastadosMal funcionamiento del cribadoMal funcionamiento de los rebosaderosTolvas comunicantesSegregación de áridos en las tolvasArrastre áridos por cribas sobrecargadasBalanzas áridos mal calibradosDeficiencia de pesadasAlimentación de filler no uniformeÁridos insuficientes en tolvas en calienteSecuencia de pesada incorrectaAsfalto insuficienteAsfalto en excesoMala distribución del asfalto sobre áridosBalanza asfalto mal calibradaMedidor del asfalto mal calibradoPastones demasiado grandes o pequeñosTiempo mezclado incorrectoPaletas mal ajustadas o desgastadasCompuerta de descarga defectuosaAlimentación de asfalto y áridos no sincronizCaidas ocasionales de polvo en las tolvasOperación irregular de la plantaToma de muestras defectuosas

Posibles Causas de D

eficiencias de las Mezclas en Planta

Efectuadas en C

aliente

AA

BB

AA

AB

CB

BA

CA

Contenido asfalto distinto de la fórm

ula de la obraA

AA

AA

AA

AA

BB

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BA

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Granulom

etría áridos distinta de la fórmula obra

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BB

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AExceso de finos en la m

ezclaA

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AA

Dificultad m

antener temperatura uniform

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BB

Pesadas de los camiones difieren de las de planta

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sfalto libre sobre la mezcla en el cam

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ezcla en el camión

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AA

AA

AA

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ridos gruesos no recubiertos con asfaltoA

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AA

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AB

AB

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AB

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ezcla en el camión no es uniform

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ezcla en el camión es m

uy rica de un ladoA

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La mezcla fluye en el cam

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BC

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ezcla demasiado m

arrón o grisB

BA

AA

AB

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Mezcla dem

asiado ricaA

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ezcla despide humos en el cam

iónA

AA

AA

AA

La mezcla despide vapor en el cam

iónA

AA

AA

ALa m

ezcla tiene aspecto mate en el cam

ión

Cuadro I

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TIPO

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Capítulo I - 259

POSI

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ICIE

NC

IAS

Riego de liga insuficiente o no uniformeRiego de liga o imprimación insuficientemente curadaMezcla excesivamente gruesaExceso de finos en la mezclaInsuficiente asfaltoExceso de asfaltoMezcla mal proporcionadaPastones deficientes en la cargaExceso de humedad en la mezclaMezcla demasiado caliente o quemadaMezcla demasiado fríaDeficiente operación de la distribuidoraDistribuidora de mezcla en malas condicionesCompactación inadecuadaCompactación en un momento inoportunoExceso de rodilladoMezcla compactada demasiado calienteMezcla compactada demasiado fríaEstacionamiento de la aplanadora sobre pavimento calienteAplanadora de peso excesivoVibración de la aplanadoraCapa de base inestableExceso de humedad en la subrasanteRiego de imprimación o de liga excesivaTerminado manual defectuoso tras la distribuidoraExceso de rastrilladoPersonal inexperto o descuidadoExcesiva segregación durante la colocaciónOperación defectuosa de compactaciónAvance demasiado rápido de la terminadoraMezcla extendida en capa muy gruesaMezcla demasiado caliente librada al tránsito

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ALI

ENTE


Capítulo I - 260

3- Estabilización físico-química, que serefiere al cambio de las propiedades de lossuelos por efectos físico-químicos desuperficie mediante la adición de cal,cementos o materiales impermeabilizantes.

En la terminología vial, suelen utilizarse lassiguientes denominaciones, para designar losdistintos tipos de estabilizaciones.

- Compactación especial- Estabilización granulométrica- Suelo - cal- Suelo - cemento- Suelo - betún- Estabilización con agentes químicos.

La compactación es indispensable en todoslos demás tipos de estabilizaciones de suelo.En la figura 84 se transcribe un diagrama delBureau of Public Roads, para ubicar enfunción de dos características (IP y P # No

200) del suelo disponible, el probable tipo deagente estabilizante que mejora suscondiciones.

En dicho diagrama se distinguen la siguienteszonas:

Un reducido porcentaje de pasa tamiz No 200y plasticidad casi nula, es el ámbito naturalpara el tratamiento del material con un agente

bituminoso o con materiales cohesivos de IPentre 8 y 15%. A medida que el suelo a tratarse torna más fino (mayor pasa tamiz No 200),pero continua con nula o reducida plasticidadrequiere un determinado tipo de asfaltodiluido o emulsión, en función de los tiemposde eliminación del solvente y de lasfacilidades de curado.

Se observa una zona perfectamente definida,donde una adecuada combinación de laspropiedades del suelo, hace que no requieranningún tipo de tratamiento (loams, sand-clays).

La zona central es el ámbito adecuado para laestabilización con cemento portland donde sulimitación en lo que concierne a plasticidad(aproximadamente de 16 a 18%) correspondea una limitación práctica o constructiva, porla dificultad que se presenta en el mezcladopor medios mecánicos.

El resto del diagrama corresponde al ámbitonatural de la cal, donde los suelos finos yplásticos, es decir de mala calidad, venmejoradas sus propiedades merced a laadición de dicho agente estabilizante.

A continuación se indica en forma sinópticapara cada tipo de estabilización el efectoproducido:

TIPO ESTABILIZACIÓN PRODUCEMecánica Proceso de compactación DensificaciónFísica Granulométrica Fricción y/o cohesión

Suelo-betún Cohesión e impermeabilizaciónFísico-química Suelo-cal Intercambio iónico yQuímica Suelo-cemento cementación


Capítulo I - 261


Capítulo I - 262

A continuación, se hará referencia a laestabilización granulométrica, que tantadifusión tiene en el país. Un sueloestabilizado puede utilizarse como unrevestimiento que soporta directamente losefectos del tránsito (caminos enripiados),como bases de tratamientos bituminosossuperficiales o como bases de pavimentos.

En todos los casos se tratará de una mezclabien graduada de pedregullo o grava, arena,limo y arcilla. En la mezcla, las partículasmás gruesas (Retiene tamiz No 10; de 25 a2mm) suministran fricción y resistencia alimpacto; las intermedias el acuñamiento de laestructura y las más finas el sostén dedelgadas películas de agua, que desarrollaránuna fuerte cohesión.

Las condiciones que debe cumplir unestabilizado granulométrico, se refieren a:

C Granulometría

C Plasticidad

C Calidad de los materialesconstitutivos de la mezcla

- Condiciones de granulometríaPor razones constructivas y de lisurasuperficial, el tamaño máximo del materialestará comprendido entre 1/3 y 1/4 delespesor de la capa.

El porcentaje de la fracción pasante por eltamiz No 200, no debe exceder de las 2/3partes de la fracción pasante por el tamiz No

40.

P # No 200 # 2/3P # No 40

Las curvas granulométricas generalmenteespecificadas, responden a las clásicas deFuller, es decir corresponden a las de máximacompacidad. Como regla general, espreferible que la gramulometría de la mezclaresponda a una curva regular aún cuando estécercana a una de las límites a cualquier otraque juegue entre ambos límites o presenteirregularidades.

Las funciones que debe desempeñar unrevestimiento estabilizado (caminoenripiado), son diferentes a las quecorresponden a una base, ya sea detratamientos bituminosos o cubierta de ciertoespesor. En el primer caso debe actuar comosuperficie de rodamiento expuestadirectamente a la acción combinada del climay del tránsito. consecuentemente lascondiciones granulométricas y de plasticidadadecuadas a uno y otro caso serán diferentes.

En el caso que el establilizado granular actúecomo revestimiento, necesitará las siguientescaracterísticas:

C Estabilidad

C Resistencia al efecto abrasivo deltránsito

C Propiedades que impidan lapenetración en gran parte de las aguasde lluvia y la pérdida de humedad sinexcesivo desecamiento.

En el caso en que el estabilizado granularactúe como base, recubierto por untratamiento bituminoso o cubierta de ciertoespesor, necesita únicamente estabilidad, yaque la cubierta impermeable impide lapenetración del agua de las lluvias y evita la


Capítulo I - 263

evaporación, además de absorber el desgastedel tránsito.

La especificación AASHTO M-147 establecelas condiciones granulométricas para capa derevestimiento, bases y subbases, tendiendo adar un carácter menos arcilloso a las dosúltimas.

Dicha especificación se refiere a mezclas dediferentes materiales: piedra partida, grava,escoria, arena, arcilla, etc., que deben estar

excentos de materia orgánica u otrasimpurezas. El material retenido en el tamizNo 10 deberá ser durable (no desintegrarse enciclos alternados de humedecimiento ysecado; de congelamiento y deshielo) y teneruna resistencia al desgaste (ensayo "LosAngeles") menor o igual a 50%. Con caráctergeneral se exige:

LL # 25%; IP # 6%; P # No 200 # 2/3 P # No 40

Se especifican las siguientes granulometrías:

% que PasaTAMIZ A B C D E F2" 100 100 - - - -1" - 75-95 100 100 100 1003/8" 30-65 40-75 50-85 60-100 - -No 4 25-55 30-60 35-65 50-85 55-100 70-100No 10 15-40 20-45 25-50 40-70 40-70 55-100No 40 8-20 15-30 15-30 25-45 20-50 30-70No 200 2-8 5-20 5-15 5-20 6-20 8-25

Estas curvas granulométricas son lasindicadas para bases y subbases; siendoúnicamente las tipo C, D, E, y F las indicadaspara superficie de rodamiento. Cuando estassuperficies de rodamiento deben permanecerpor varios años sin recubrimiento bituminosoo cualquier otro tipo de impermeabilizante,se especifica un mínimo de 8% pasante por eltamiz No 200, un LL # 35% y un IP entre 4y 9%.

- Condiciones de plasticidad

Así como el escalonamiento granulométrico

indica si la distribución de las partículas es laadecuada para obtener una satisfactoriaestabilidad mecánica, el Indice de Plasticidadde la mezcla de materiales que conforman unrevestimiento o una base indica si esaestabilidad será temporal o permanente antela acción de la humedad. El I.P. estáinfluenciado por la mayor o menor presenciade arcilla, por lo que la cantidad de lluviaanual en la región y la diferencia de alturaentre la rasante y el máximo nivel de la napafreática deben considerarse; ante estascircunstancias se recomiendan los siguientesvalores a adoptar:


Capítulo I - 264

ZONA LLUVIA INDICE DE PLASTICIDAD(mm/año) BASE S. DE RODAM.

Muy húmeda > 1000 < 2 3 - 5Medianamente húmeda 700-1000 2 - 4 5 - 8Seca < 700 4 - 6 8 - 12

El criterio aplicado es el de adoptar I.P másbajos, cuanto mayores sean las posibilidadesde acceso de la humedad.

- Calidad de los materiales constitutivos de lamezcla.

Los materiales pétreos constitutivos de lamezcla deben tener granos duros y resistentesa la acción de los agentes climáticos. Se lesexige un desgaste "Los Angeles" # 50%. Sedebe evitar el empleo de materiales elásticoso esponjosos, ya que impedirían la obtenciónde densidades altas y permanentes, así comotambién la utilización de materiales conpropiedades capilares perjudiciales, ya quetraerían aparejada la expansión de la arcillade la mezcla.

Estos efectos desfavorables son generalmenteprovocados por la presencia de micas,diatomeas y sustancias orgánicas, cuyapresencia se denota por altos valores del LL,por lo que es conveniente acotarlo a valoresinferiores de los que resultan de la siguienterelación.

LL # 1.6 IP + 14

C ESTUDIO DE LAS MEZCLAS DEM A T E R I A L E S P A R A U NESTABILIZADO GRANULAR

La cantidad de materiales a que deberecurrirse para obtener una mezclaestabilizada dentro de las condiciones

establecidas, difícilmente pasa de cuatromateriales y excepcionalmente de tres.

El caso típico y más general es que se cuentecon tres materiales diferentes, a saber:1- El suelo que se va a estabilizar, que puedetener cantidades variables de agregadogrueso, fino, limo y arcilla.2- Un agregado grueso, que también puedecontener agregado fino, limo y arcilla.3- Un suelo fino, cohesivo, mezcla de limo yarcilla y que igualmente puede conteneragregados grueso y fino.

El problema que se presenta es el dedeterminar las proporciones en que deben sermezclados dichos materiales, cuyasgranulometrías y demás condiciones seconocen de antemano, para obtener elestabilizado que se ha especificado.

Analíticamente se podrá hallar un número deecuaciones igual al número de incógnitasrepresentadas por las proporciones de cadauno de los materiales intervinientes, deacuerdo con los datos correspondientes a lamezcla, para cumplir con las condicionesgranulométr icas exigidas. Esteprocedimiento obliga a calcular variossistemas de ecuaciones, hasta dar con el quecumplimente las exigencias especificadas. Sibien en la era de la computación suresolución mediante un programa adecuado,insumiría un tiempo ínfimo, se considera deinterés describir algunos métodos gráficos.


Capítulo I - 265

-Método del triángulo equilátero. Estemétodo tiene el inconveniente de considerarel cumplimiento de las condicionesgranulométricas en tres tamices (por ejemplo:Agregado grueso P # 1" - R # No 4;Agregado fino P # No 4 - R # No 200 y sueloP # No 200), por lo que puede suceder que nose satisfagan las que corresponden a otrostamices. Sobre los lados del triángulo seconstruyen escalas para medir ya sea

proporciones de agregados y suelo oproporciones de materiales, siguiendo unsentido de rotación determinado, para el casolas escalas aumentan en sentido antihorario(figura 85).

A continuación se indican las granulometrásde los materiales: Grava (A), arena (B) ysuelo (C), como así también los límitesespecificados a complementar:

TAMIZ 1" 3/4" 3/8" No 4 No 10 No 40 No 200Límites 100 - 85/50 65/35 50/25 30/10 15/2Grava (A) 100 86 34 15 6 4 0Arena (B) 100 100 93 81 58 8 2Suelo © 100 100 100 100 98 90 27

Cada material (A, B o C) tiene un ciertoporcentaje de agregado grueso de agregadofino y de pasante por el tamiz No 200. Paradeterminar estas cantidades se necesitacalcular la cantidad comprendida entretamices (se eligen los seleccionados para lasescalas) y se obtiene por diferencia entre losporcentajes que pasan. Así por ejemplo elmaterial B tiene

81% pasante por el tamiz No 4 y 2% pasantepor el tamiz No 200, por lo que la cantidadcomprendida entre estos tamices será:

81% - 2% = 79%

Siguiendo este criterio se construyó la tablaque a continuación se indica:

Comprendido ComprendidoMaterial entre 1" y No 4 entre No 4 y No 200 Pasa No 200A 100-15 = 85 15-0 = 15 0B 100-81 = 19 81 -2 = 79 2C 100-100 = 0 100-27 = 73 27

Con los valores de la tabla se puedenrepresentar los materiales en el triángulo (A,B,

C), así como también los límitesespecificados:

A. Grueso 100-35=65 (P # 1" - R # No 4)100 - 65 = 35

A. Fino 35 - 2 = 33 (P # No 4 - R # No 200)65 - 15 = 50

Suelo 2 (P # No 200) 15


Capítulo I - 266


Capítulo I - 267

Se unen los puntos A, B y C por medio derectas, así como también se determina elcontorno (cuadrilátero) de los límitesespecificados.

Evidentemente las mezclas de estos tresmateriales que cumplan con las exigenciasgranulométricas especificadas estaránrepresentadas por los puntos comunesexistentes en el contorno de condiciones degranulometría (cuadrilátero) y el triánguloABC de materiales (figura 86).

De acuerdo a lo expresado los porcentajes demateriales A, B y C de la mezclarepresentada por un punto D, pueden serobtenidos de la siguiente forma.

Uniendo un vértice cualquiera del triángulode materiales (ABC) con el punto D seprolonga dicha recta hasta cortar al ladoopuesto.

Por ejemplo se une el punto A con D y seprolonga la recta AD hasta cortar al segmentoBC en el punto E.

Los porcentajes de los materiales se calculancon los siguientes fórmulas:

Del gráfico se obtiene:

DE = 8.5 cm;AE = 13.6 cm;AD = 5.15cmEC = 2.55 cm;BC = 4.5 cm;EB = 1.9 cm

Con los valores obtenidos se construye elsiguiente cuadro.

TAMIZ 1" 3/4" 3/8" No. 4 No. 10 No. 40 No. 200A (62.5%) 625 537 212 94 37 25 0B (21.5%) 215 215 200 174 125 17 4C (16.0) 160 160 160 160 157 144 43

Total 100 912 572 428 319 186 47Especificaciones 100 -- 85 - 50 65 - 35 50 - 25 30 - 10 15 - 2


Capítulo I - 268


Capítulo I - 269

Como se observa los resultados obtenidoscumplen con los requisitos granulométricosespecificados. A continuación se haránalgunas consideraciones para facilitar lacompresión del método.

Se considera a los materiales como fuerzasactuando en sentido perpendicular al planodel dibujo. La equilibrante de las tres fuerzastienen su punto de aplicación en D y un valorigual a 100.

En el plano perpendicular al dibujo y quepasa por ADE, se toman los momentos de lasfuerzas con respecto al punto E, resultando:

La sumatoria de las fuerzas actuantes en elplano ADE debe ser igual a cero, resultando:

En el plano perpendicular al dibujo y quepasa por BEC, tomando momentos conrespecto a C, resulta:

En el mismo plano, tomando momentos

respecto al punto B, se obtiene:

Para verificar que las fórmulas son lascorrectas su suma debe ser igual a 100.

A + B + C = 100


Capítulo I - 270

C Condiciones de plasticidad

Todas las mezclas posibles de los materialesA, B y C que lleguen a cumplimentar lascondiciones de granulometría, pueden darlugar a la obtención de IP inadecuados.Mientras no se trate de mezclas muy plásticasse utilizará el siguiente procedimiento,aplicando una fórmula que da resultadosadmisible para la práctica.

X, Y, Z serán los porcentajes de losmateriales A, B y C en la mezcla.

FA, FB, FC Los porcentajes de losmateriales A, B y C que pasanpor el tamiz No 40.

IA, IB, IC Los IP de los materiales A, By C.

El I.P. de la mezcla será:


Capítulo I - 271

Siendo Z = 1 - X - Y, remplazando en lafórmula anterior se obtiene una expresión dela forma:

Y = m X + n

Donde m = f1 ( I ) y n = f2 ( I ), es decir quetanto el coeficiente angular de la recta (m),como el término independiente (n), variaránal variar el IP de la mezcla.

Dando valores enteros al IP ( I ) se obtendráuna familia de rectas, donde cada una de lascuales corresponderá a un valor determinadode ese índice. Estas rectas no seránconcurrentes ni paralelas; mediante unsencillo programa de computación secalculan los valores de m y ncorrespondientes a cada valor seleccionadopara I, siendo:

En la figura 87 se han representado paravalores de IP ( I ) comprendidos entre 4 y 7.

C Costos de las mezclas

Sean PA, PB y PC los costos de una tonelada

de cada uno de los tres materiales una vezcolocados en el camino (extracción,acondicionamiento, carga, transporte,descarga y distribución); X, Y, Z son losproporciones en que entran en mezcla. Elcosto de una tonelada de mezcla extendida enel camino será:

C = X PA + Y PB + Z PC

Siendo Z = 1 - X - Y, se llega a laexpresión:

que es la ecuación de una recta de coeficienteangular constante; haciendo variar el costo Cde la mezcla, se obtendrá una serie de rectasparalelas, cada una para un costo ( C ), que sedibujan en el gráfico de materiales (figura 87)con una orientación casi normal a la base deltriángulo correspondiente al material suelo (P# No 200).

- Método de los cuadrados.Se desarrollará mediante un ejemplo ya quese facilita así su comprensión.

Se dan los límites especificados para unamezcla de piedra y arena fina, y lasgranulometrías de los correspondientesmateriales. Se desea calcular lasproporciones de la mezcla que dé unagraduación que se aproxime al medio de loslímites especificados.

% P

Tamices 3/4" ½" 3/8" Nº 4 Nº 8 Nº 30 Nº 100 Nº 200

Límites 100 80/100 70/90 50/70 35/50 18/29 8/16 4/10

A. Grueso 100 87 75 58 35 17 8 2

A. Fina 100 100 100 100 100 80 53 40


Capítulo I - 272


Capítulo I - 273

Para cada componente se requiere para surepresentación un cuadrado (en papelmilimetrado) de 10cm por 10 cm. En el ejevertical derecho se registran los porcentajesque pasan por cada uno de los tamices (figura88) para cada material. A continuación setraza una recta que une el origen del ejehorizontal (graduado de 0 a 100) con el puntoque representa a cada tamiz, previamentemarcado en el eje vertical derecho.

Una ordenada de este gráfico, levantada porun punto cualquiera del eje horizontal hastauna línea de tamiz, da el porcentaje que pasapor ese tamiz si se toma el porcentaje dematerial indicado en el eje horizontal.

El segmento comprendido entre la línea detamiz hasta la recta a 45o , da el porcentaje dematerial retenido en el tamiz considerado,para un porcentaje de material que es elindicado en el eje horizontal.

El segmento comprendido entre dos líneas detamiz, es el porcentaje retenido entre esos dostamices, para el porcentaje de materialindicado en el eje horizontal. Aclarado elsignificado de cada segmento, elprocedimiento para calcular los porcentajesen mezcla, es el siguiente:

Se toma, por ejemplo, el tamiz No 30, para lagranulometría deseada se requiere un 23%que pase ese tamiz. Si se toma un 25% deagregado fino, se tendrá un 20% pasando eltamiz No 30; como complemento se tendrá un75% de agregado grueso, que da un 12% deP # No 30. La suma de ambos porcentajessupera el valor requerido ( 32% > 23%) porlo que para el próximo tanteo se debe reducirla cantidad de finos.

Adoptando una combinación 20 - 80, seobtiene todavía un valor superior al 23% (nohabiendo necesidad de sumar, ya quemediante una regla milimetrada se llevan lossegmentos uno a continuación de otro).

Probando con la combinación 13-87, seobtiene un P # No 30 = 25% para la mezcla,valor próximo al deseado. Con dichosporcentajes (13% de arena y 87% deagregado) se deben verificar todos lostamices.

En este ejemplo (2 materiales), de los tressegmentos definidos (porciento que pasa,porciento retenido y porciento comprendido),solamente se ha utilizado el primero; en casosde mezclas de 4 o 5 materiales se ve lanecesidad de usar a los tres. Demás estádecir que todas las relaciones planteadas sebasan en las propiedades de los triángulossemejantes.

Método de la línea de tamiz

Para facilitar la explicación de este método,se mostrará como se resuelve ladeterminación de las proporciones en unamezcla mediante su aplicación. Asumiendoque tanto los materiales como los límitesespecificados, son los utilizados para laaplicación del método de los cuadrados,sería:

% P

Tamices 3/4" ½" 3/8" Nº 4 Nº 8 Nº30

Nº100

Nº200

Límites 100 80 /100

70 /90

50 /70

35 /50

18 /29

8 /16

4 /10

A. Grueso 100 87 75 58 35 17 8 2A. Fina 100 100 100 100 100 80 53 40


Capítulo I - 274


Capítulo I - 275

En un papel milimetrado (10cm × 10cm) segrafica en el lado vertical derecho, una escalade 0 a 100 ( en la parte inferior y en suextremo superior respectivamente ). Sobreesta escala se marca la granulometría delagregado fino. En la ordenada del ladoizquierdo, se grafica una escala de igualmagnitud y sentido que la anterior, marcandosobre ella la granulometríadel agregadogrueso.

En el eje horizontal inferior, se grafica unaescala de 0 a 100, aumentando de izquierda aderecha y se indica sobre ella "Porciento definos".

En el eje horizontal superior, se grafica unaescala de 0 a 100, aumentando de derecha aizquierda y se indica sobre ella "Porciento degrueso".

Luego se unen con una recta punteada (figura89) los porcentajes que pasan por cadarespectivo tamiz y se marca con una líneallena en cada una de esta líneas rectas, loslímites especificados de la granulometría;estas líneas se llaman líneas de tamiz. Parahacer esto, se marca en cualquiera de las dosordenadas (escalas verticales) los límites queindica la especifición para ese tamiz, seproyectan horizontalmente esos puntos hastacortar a la línea punteada, los puntos asíobtenidos corresponden al extremo delsegmento lleno.

La intersección de cualquier línea verticalcon cada línea de tamiz define la graduaciónde la mezcla de agregados gruesos y finos,para la proporciones que se muestran en lasescalas horizontales (superior e inferior).

Así por ejemplo la línea vertical 87-13 (% de

gruesos y finos respectivamente), corta a lasdistintas líneas de tamiz en puntos queproyectados en la escala vertical dan losporcentajes correspondientes a la mezcla.

Habiendo marcado previamente con líneallena los límites de la especificación en cadatamiz, la elección de una determinada rectavertical debe hacerse de modo tal que corte atodos los segmentos llenos.

En el ejemplo se observa que los porcentajespueden variar desde 95-5 a 82-18, entrandoasí el resultado final dentro de laespecificación.

Dentro de los límites definidos se puedeelegir cualquier combinación. Desde elpunto de vista económico la elección tenderáa tomar el mayor porcentaje del materialmenos costoso. Dado que no es convenienteque la curva resultante de mezcla se ubiquemuy próxima a los límites especificados, serecomienda adoptar un coeficiente deseguridad que dependerá de la mayor omenor homogenidad del yacimiento quesuministra los agregados y delfuncionamiento de la planta tamizadora.

Asumiendo un coeficiente de seguridad de2%, los límites de las proporciones de mezclavariarán desde 93 - 7 hasta 84 - 16.

Este método permite fácilmente visualizar elcampo de variación de las proporciones de lamezcla y por lo tanto obtener lagranulometría de diferentes mezclas en formarápida.

La justificación teórica de este métodográfico no merece mayor explicación, ya quese basa pura y exclusivamente en laproporcionalidad entre triángulos semejantes.


Capítulo I - 276


Capítulo I - 277

A continuación se aplicará el métododescripto para determinar los porcentajes deuna mezcla asfáltica.

Suponiendo las tolvas de gruesos,intermedios y finos de una planta central ylos límites de las especificaciones que seindican.

% P

Tamices 3/4" ½" 3/8" Nº 4 Nº 8 Nº 30 Nº 100 Nº 200

Límites 100 80/100 70/90 50/70 35/50 18/29 8/16 4/10

A.Grueso 100 87 75 58 35 17 8 2

A. Fina 100 100 100 100 100 80 53 40

Sólo se detallarán los pasos a seguir y surepresentación gráfica. (figura 90)

1- En dos cuadrados (10 cm × 10 cm) depapel milimetrado adosados, semarcarán en las tres ordenadasescalas de 0 a 100 en sentidoascendente.

2- En el cuadrado de la derecha seubican en la forma ya indicada elmaterial fino y el agregadointermedio; trazándose luego laslíneas de tamiz (punteadas)

3- Se marcan con línea llena (sobre laspunteadas) los límites de lasespecificaciones.

4- Se selecciona una línea vertical quecorte a todos los segmentos llenos.

5- La intersección de la recta verticalcon cada línea de tamiz se proyectasobre la escala de los agregadosintermedios, los puntos resultantesrepresentan la granulometría de lamezcla intermedios - finos para una

proporción 60 - 40.

6- Se representan los gruesos en laordenada izquierda y se trazan laslíneas de tamiz, correspondientes alos gruesos y a la mezcla intermedios- finos.

7- Se marcan con línea llena los límitesde las especificaciones.

8- Se selecciona una línea vertical quecorte a todos los segmentos llenos.

9- Se proyectan sobre una escalavertical los puntos resultantes de laintersección de la recta vertical conlas líneas de tamiz obteniéndose así lagranulometría final de la mezcla degruesos - intermedios y finos.

Cabe hacer notar que sólo en el cuadrado dela izquierda la recta vertical debe cortar atodos los segmentos llenos pues de allí sale lagranulometría final. En el cuadrado de laderecha los segmentos llenos sólo sirven deguía.


Capítulo I - 278


Capítulo I - 279

De acuerdo a los resultados del gráfico lamezcla estará conformada por:GRÁFICO IZQUIERDO

8% GRUESO92% INTERMEDIO + FINO

GRÁFICO DERECHA60% INTERMEDIO40% FINO

O sea que las proporciones finales serán:A. GRUESO %8A. INTERMEDIO %55A. FINO %37

En la escala vertical de la izquierda se lee lagranulometría de la mezcla o bien se lacalcula analíticamente.

ANEXO: DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES


TRÁNSITOA continuación se hacen algunasconsideraciones a fin de ampliar los temastratados en el acápite relativo a tránsito.

Con respecto al exponente "n" de laexpresión utilizada para el cálculo de losfactores de equivalencia (F.E), el T.R.R.L.(Transport and Road Research Laboratory)recomienda n = 4,5. De acuerdo a las tablasoriginales del AASHO Road Test parapavimentos flexibles se indica:

PSIf SN n2.5 3.0-4.0 3.82.0 3.0-4.0 4.2

Siendo SN la capacidad estructural delpavimento y PSIf el Indice de ServiciabilidadFinal adoptado en el diseño.

J. Liddle, estudioso investigados del temarecomienda n = 4,5; aclarando que si bien ensus formulaciones se observa una diferencianotable en el valor de "n" cuando se trata decargas de elevada magnitud, dichaincongruencia se minimiza al compararla conel probable error que se comete en la

estimación del TMDA y su distribuciónvehicular donde generalmente se tomanreducidas muestras como representativas detodo el conjunto. Se propone la utilización dela siguiente expresión:

P: carga por eje simple en toneladas.

El criterio a aplicar para ejes tandem ha sidotambién un tema de estudio desarrollado porvarios investigadores e instituciones,pudiéndose citar:

T.R.R.L.1 repetición eje tandem (2P) = 2 repeticioneseje simple (P)

J. Liddle1 repetición eje tandem (2P) = 1.43repeticiones eje simple (P)

AASHTO1 repetición eje tandem (2P) = 1.38repeticiones eje simple (P)

ASPHALT INSTITUTE(variable en función de las cargas por eje)


Capítulo I - 280

P (carga poreje)

EJE TANDEM(2P) EJE SIMPLE (P)

12,000 lb 1 repetición 1.37 repeticiones14,500 lb 1 repetición 1.42 repeticiones18,000 lb 1 repetición 1.55 repeticiones20,500 lb 1 repetición 1.66 repeticiones

Se propone la utilización de la siguienterelación:1 repetición eje tandem (2 P) = 1,43repeticiones eje simple (P)

El criterio a aplicar para ejes triples puedebasarse en los estudios realizados por elI.P.R. (Brasil; Instituto de PesquisasRodoviarias) implementados con el objetivode establecer, reglamentar y fiscalizar loslímites máximos de cargas; según dichosestudios el efecto producido por un eje triplees similar al producido por dos aplicacionesde un eje tandem con una carga igual a losdos tercios de la carga del eje triple.

1 repetición de eje triple (W) = 2 repeticionesde eje tandem ( 2/3 W)

Según los estudios realizados por Tryebig yVon Quintus (Austin Research Engineers),quienes determinaron el factor deequivalencia de un eje triple en función de lastensiones de compresión a nivel desubrasante, corresponde:

Siendo W el peso del eje triple en libras.

De acuerdo al método de diseño AASHTO,para un PSIf = 2.5 corresponden para ejestandem y triple las siguientes cargas por eje,para un factor de equivalencia igual a uno.

EJE F.E. Carga por eje

TANDEM 1 2 Pµ 33.000 libras

TRIPLE 1 Wµ 48.000 libras

Dichos valores, así como la serie de Factoresde Equivalencia correspondiente a distintosintervalos de carga, se cumplen en formaaproximada para (adoptando n = 4.5):

EJE TANDEM:1 repetición eje tandem (2 P) = 1.43repeticiones eje simple (P)

EJE TRIPLE:1 repetición eje triple (W) = 1.21 repeticioneseje tandem (2W/3)1 repetición eje triple (W) = 1.73 repeticioneseje simple (W/3)

De aplicarse para diseño la metodologíaAASHTO (1993), en el Capítulo D se indicanlos F.E. para los distintos intervalos de carga,para diversos números estructurales, paraPSIf = 2.0; 2.5 y 3.0 y para ejes simples,tandem y triples.

A continuación se indican los valoresobtenidos de tablas (el intervalo correspondea los valores mínimos y máximos paradistinta capacidad estructural y PSIf variableentre 2.0 y 3.0) y los calculados de acuerdo alas expresiones sugeridas, para tres cargaspor eje


Capítulo I - 281

de distinta magnitud, para los tres tipos deejes (simple, tandem y triple)

TIPO DE EJES CARGA POR EJE(Kips) (ton)

FACTOR DE EQUIVALENCIAAASHTO POR CALCULO

SIMPLE

TANDEM

TRIPLE

121824

263442

384858

5.5821091182e+24

0.165 a 0.2961.000

2.39 a 3.71

0.322 a 0.5171.06 a 1.152.19 a 2.77

0.346 a 0.5770.976 a 1.152

2.06 a 2.29

1.66100360033e+28

C MÉTODO DE DISEÑO SHELL

STIFFNESS DE ASFALTOS Y MEZCLASASFÁLTICAS

El stiffness de una mezcla asfáltica puedevariar desde 105 hasta 5 × 1010N/m2 (1 a 5 *105 Kg/cm2). Los valores superiores ($107

N/m2) pueden determinarse para una mezclaasfáltica en particular mediante ensayosdinámicos o semi estáticos bajos diferentescondiciones de carga y temperatura. Lasmediciones dentro de este rango realizadas enlos Laboratorios Shell han demostrado que elmódulo de la mezcla dependefundamentalmente del stiffness del asfalto(con las características que éste presenta alintegrar la mezcla), y de las proporcionesvolumétricas de los agregados y de losvacíos.

De acuerdo a los resultados de los trabajosexperimentales efectuados sobre un grannúmero de mezclas asfálticas de diferentecomposición, se ha elaborado un nomograma(figura I) que permite estimar el stiffness de

la mezcla, para una dada concentraciónvolumétrica de los agregados y del asfalto ypara un determinado stiffness del asfalto.Este último parámetro se obtiene delnomograma de Van der Poel (figura II) apartir de los valores del tiempo de aplicaciónde la carga (t) y de la temperatura (T), paraun determinado tipo de asfalto, definido porsu Indice de Penetración (IP) y la temperaturaa la cual la penetración es 800 (T800pen).

En el caso de valores bajos del stiffness de lamezcla ( # 107 N/m2 ), de altas temperaturasy/o grandes tiempos de carga, el módulo de lamezcla no sólo depende de los parámetroscitados, sino también de la naturaleza (formay textura) y granulometría de los agregados,siendo su influencia considerable. Así comotambién los efectos que puede llegar a tenerel procedimiento empleado para el mezcladoy compactación de la mezcla.

En estas condiciones es recomendabledeterminar el stiffness de la mezcla mediantela realización de ensayos estáticos con cargauniaxial constante (ensayo "creep").


Capítulo I - 282


Capítulo I - 283


Capítulo I - 284

Para la determinación del stiffness del asfaltose utiliza como ya se indicara el nomogramade Van der Poel (figura II ), requiriéndosecuatro parámetros, dos de ellos dependientesdel asfalto de la mezcla y dos dependientesde las condiciones de servicio siendo:

C T800pen , la temperatura para la cual lapenetración es 800; para los grados deasfaltos empleados en la actividad vial, su valor es aproximadamente igual al del Punto de Ablandamiento (AASHTOT53-92).

C Indice de Penetración, se determinamediante el gráfico de la figura III, siendonecesario conocer los valores resultantes dedos o más ensayos de penetración realizadosa distintas temperaturas. O mediante elnomograma de Heukelom que se adjunta enel acápite Cementos Asfálticos (figura 8), delCapítulo Materiales, al final del Anexo deDiseño Estructural de Pavimentos.Considerando que durante el mezclado ydistribución de los materiales e inclusodurante su servicio el asfalto se endurece, noes correcto emplear las propiedades queposee el asfalto en el momento que esprovisto por los fabricantes. Sino que losensayos se deben efectuar sobre el asfaltorecuperado de la mezcla (AASHTO T 170) oen su defecto se pueden estimar laspropiedades del asfalto en esas condiciones.

A temperaturas normales y mediantecontroles adecuados durante el mezclado ydistribución el asfalto aumenta suconsistencia llegando a ser un grado másduro (un asfalto 80/100 se convierte en un60/70; un 60/70 en un 40/50; etc) y ademásse produce un reducido incremento en su I.P.El crecimiento del endurecimiento a través

del tiempo es difícil de estimar, ya que sonvarias las variables que entran en juego,pudiendo citarse el contenido de vacíos, laposición de la capa en el pavimento, lascondiciones ambientales, etc. En mezclasimpermeables el endurecimiento durante sucomportamiento en servicio es prácticamentedespreciable.

Factores dependientes de las condiciones deservicio:

C Temperatura

C Tiempo de carga, el tiempo de aplicaciónde las cargas debidas al tránsito se tomausualmente igual a 0,02 seg (Velocidad entre50-60 Km/hora)

RESISTENCIA A LA FATIGA DE LAMEZCLA

En el caso de estructuras asfálticas, deacuerdo a numerosas experiencias basadas enensayos de tensión controlada, se hacomprobado que pueden usarse repetidasaplicaciones de tensiones de magnitudconstante para predecir la resistencia a lafatiga de las capas asfálticas en la práctica.En la mayor parte de los materiales deconstrucción sus propiedades mecánicas sedefinen mediante el módulo de Young (E) yla resistencia o esfuerzo admisible,parámetros que se consideran constantes a losefectos prácticos.

En los casos de capas asfálticas suspropiedades mecánicas dependen de latemperatura (T) y de la duración del tiempode carga (t), por tratarse de materialesviscoelásticos; con lo que se quiere significarque tanto el módulo como la resistenciadependen de esos factores.


Capítulo I - 285


Capítulo I - 286


Capítulo I - 287

Tab

la V

II -

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---

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-90

-100

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ulg)

----

---

----

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0--

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0-10

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-65

45-7

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-80

2.36

mm

(No.

8)10

-40

15-4

520

-50

25-5

535

-65

1.18

mm

(No.

16)

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---

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---

----

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---

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50)

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3-18

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6-25

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Figu

ra V

I


Capítulo I - 288

Tabla V

II - 6 ME

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75-10075-100

75-100300µm

(No.50)

-------15-30

-------150µm

(No.100)

--------------

15-6575 µm

(No.200)

0-125-12

12-21Equivalente de arena (%

)30 m

in.30 m

in.30 m

in.Indice Plástico

NP

NP

NP

Figura VII


Capítulo I - 289

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A II

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122

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---

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-65

---

65--

-A

ceite

des

tilad

o po

r vol

umén

de

emul

sión

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Ensa

yos s

obre

el r

esid

uo d

e la

des

tilac

ión

Pene

traci

ón a

77º

F (2

5ºC

), 10

0 g,

5 s

100

200

100

200

100

200

100

200

100

200

4090

Duc

tilid

ad, 7

7ºF

(25º

C),

5 cm

/min

, cm

40--

-40

---

40--

-40

---

40--

-40

---

Solu

bilid

ad e

n tri

clor

oetil

eno,

%97

.5--

-97

.5--

-97

.5--

-97

.5--

-97

.5--

-97

.5--

-En

sayo

de

flota

ción

, 140

ºF (6

0ºC

),s--

---

---

---

-12

00--

---

---

---

---

---

---

-

Figu

ra V

III


Capítulo I - 290

TA

BL

A II-1 R

EQ

UE

RIM

IEN

TO

S Y A

PLIC

AC

ION

ES T

IPICA

SPA

RA

ASFA

LT

OS E

MU

LSIO

NA

DO

S

RO

TU

RA

ME

DIA

RO

TU

RA

LE

NT

ATipo........................................................................

HFM

S-1 H

FMS-2

HFM

S-2h H

FMS-2s

SS-1 SS-1h

Grado....................................................................

min

max

min

max

min

max

min

max

min

max

min

max

Ensayos sobre emulsiones:

Viscosidad Saybolt Furol a 77ºF (25ºC

),s20

100100

---100

---50

---20

10020

100V

iscosidad Saybolt Furol a 122ºF (50ºC),s

------

------

------

------

------

------

Estabilidad en el almacenam

iento, 24-H,%

---1

---1

---1

---1

---1

---1

Dem

ulsibilidad, 35 ml, 0.02 N

CaC

l , %---

------

------

------

------

------

---C

apacidad de recubrimiento y resistencia al agua

Recubrim

iento, agregado secobueno

buenobueno

buenobueno

buenobueno

Recubrim

iento, después de rociadoregular

regularregular

regularregular

regularregular

Recubrim

iento, agregado húmedo

regularregular

regularregular

regularregular

regular

Recubrim

iento, después de rociadoregular

regularregular

regularregular

regularregular

Mezcla con cem

ento, %---

------

------

------

------

2.0---

2.0

Tamizado, %

---0.10

---0.10

---0.10

---0.10

---0.10

---0.10

Residuo por destilación, %

55---

65---

65---

65---

57---

57---

Aceite destilado por volum

én de emulsión

------

------

------

17

------

------

Ensayos sobre el residuo de la destilaciónPenetración a 77ºF (25ºC

), 100 g, 5 s100

200100

20040

90200

---100

20040

90D

uctilidad, 77ºF (25ºC), 5 cm

/min, cm

40---

40---

40---

40---

40---

40---

Solubilidad en tricloroetileno, %97.5

---97.5

---97.5

---97.5

---97.5

---97.5

---Ensayo de flotación, 140ºF (60ºC

),s1200

---1200

---1200

---1200

------

------

---

Figura VIII


Capítulo I - 291

TA

BL

A II-2 R

EQ

UE

RIM

IEN

TO

S Y A

PLIC

AC

ION

ES T

IPICA

SPA

RA

ASFA

LT

OS E

MU

LSIO

NA

DO

S (CA

TIO

NIC

AS)

Tipo........................................................................R

OT

UR

A R

APID

AR

OT

UR

A M

ED

IAR

OT

UR

A L

EN

TA

Grado....................................................................

CR

S-1 C

RS-2

CM

S-2 C

MS-2h

CSS-1

CSS-1h

min

max

min

max

min

max

min

max

min

max

min

max

Ensayos sobre emulsiones:


),s20

10020

100


),s20

100100

40050

45050

450---

------

---

Estabilidad en el almacenam

iento, 24-H,%

---1

---1

---1

---1

---1

---1

Ensayo de clasificaciónpasa

pasapasa

pasa

Capacidad de recubrim

iento y resistencia al agua

Recubrim

iento, agregado seco---

------

buenobueno

buenobueno

------

------

---

Recubrim

iento, después de rociado---

------

regularregular

regularregular

------

------

---

Recubrim

iento, agregado húmedo

------

---regular

regularregular

regular---

------

------

Recubrim

iento, después de rociado---

------

regularregular

regularregular

------

------

---

Ensayo de carga de partículapositivo

positivopositivo

positivopositivo

positivopositivo

positivopositivo

positivopositivo

positivo

Tamizado, %

---0.10

---0.10

---0.10

---0.10

---0.10

---0.10

Mezcla con cem

ento, %---

------

------

------

2.0---

2.0---

2.0

Destilación

------

------

------

------

------

------

Aceite destilado por volum

en de emulsión, %

---3

---3

---12

------

------

---

Residuo, %

60---

65---

65---

65---

57---

57

Ensayos sobre el residuo de la destilación

Penetración a 77ºF (25ºC), 100 g, 5 s

100250

100250

100250

40250

100250

4090

Ductilidad, 77ºF (25ºC

), 5 cm/m

in, cm40

---40

---40

---40

---40

---40

---

Solubilidad en tricloroetileno, %97.5

---97.5

---97.5

---97.5

---97.5

---97.5

---

Figura IX


Capítulo I - 292

TA

BL

A 2.1 - C

OM

POSIC

ION

DE

LA

ME

ZC

LA

ASFA

LT

ICA

(AST

M D

3515)

MEZC

LAS D

ENSA

SD

ESIGN

AC

ION

DE M

EZCLA

Y TA

MA

ÑO

NO

MIN

AL D

E LOS A

GR

EGA

DO

S

Tamices

2 pulg.1 1/2 pulg.

1 pulg.3/4 pulg.

1/2 pulg.3/8 pulg.

No.4 (4.75 m

m)

No.8

No.16 (1.18 m

m)

(50 mm

)(37.5 m

m)

(25.0 mm

)(19.0 m

m)

(12.5 mm

)(9.5 m

m)

Arena asfalto

(2.36 mm

)C

arpeta asfálticaG

ranulometria del agregado total (grueso+fino+filler si es requerido) %

en peso2 1/2 pulg. (63 m

m)

100----

--------

--------

--------

----2 pulg. (50 m

m)

90 a 100100

--------

--------

--------

----1 1/2 pulg. (37.5m

m)

----90 a 100

100----

--------

--------

----1 pulg. (25.0 m

m)

60 a 80----

90 a 100100

--------

--------

----3/4 pulg. (19.0 m

m)

----56 a 80

----90 a 100

100----

--------

----1/2 pulg. (12.55 m

m)

35 a 65----

56 a 80 ----

90 a 100100

--------

----3/8 pulg. (9.5 m

m)

--------

----56 a 80

----90 a 100

100----

----N

o.4 (4.75 mm

)17 a 47

23 a 5329 a 59

35 a 6544 a 74

55 a 8580 a 100

----100

No.8 (2.36 m

m)

10 a 3615 a 41

19 a 4523 a 49

28 a 5832 a 67

65 a 100----

95 a 100N

o.16 (1.18 mm

)----

--------

--------

----40 a 80

----85 a 100

No.30 (600µm

)----

--------

--------

----25 a 65

----70 a 95

No. 50 (300µm

)3 a 15

4 a 165 a 17

5 a 195 a 21

7 a 237 a 40

----45 a 75

No.100 (150µm

)----

--------

--------

----3 a 20

----20 a 40

No.200 (75µm

)0 a 5

0 a 61 a 7

2 a 82 a 10

2 a 102 a 10

----9 a 20

Asfalto, %

en peso sobre el total de la mezcla

2 a 73 a 8

3 a 94 a 10

4 a 115 a 12

6 a 127 a 12

8 a12Tam

año sugerido del agregado (Tabla II-4 del SS-1)3 y 57

4 y 675 y 7

67 o 687 y 78

8o 4 y 68

o 57o 6 y 8Figura X


Capítulo I - 293

TA

BL

A II

-11

- CR

ITE

RIO

SU

GE

RID

O P

AR

A V

AL

OR

ES

LIM

ITE

S

CR

ITE

RIO

DE

DIS

EÑ

O M

AR

SHA

LL

Trá

nsito

L

ivia

no

Med

iano

P

esad

oM

étod

o M

arsh

all

C

arpe

ta y

bas

e

Car

peta

y b

ase

C

arpe

ta y

bas

eM

in.

Max

.M

in.

Max

.M

in.

Max

.C

ompa

ctac

ión,

Núm

ero

de g

olpe

s por

car

a35

3550

5075

75Es

tabi

lidad

, N33

3653

3880

06

(lb

.)(7

50)

----

-(1

200)

----

-(1

800)

----

-Fl

uenc

ia, 0

.25m

m (0

.01

pulg

)8

188

168

14%

de

vací

os d

e ai

re3

53

53

5%

de

vací

os d

el

agre

gado

min

eral

VE

R T

AB

LA

II-1

2%

de

vací

os ll

enad

os c

on70

8065

7865

75as

falto

.M

étod

o H

veem

Val

or e

stab

ilóm

etro

30--

---

35--

---

37--

---

Hin

cham

ient

o, m

m.

----

-0.

762

----

-0.

762

----

-0.

762

(p

ulg)

----

-(0

.030

)--

---

(0.0

30)

----

-(0

.030

)%

de

vací

os d

e ai

re4

----

-4

----

-4

----

-

FIG

UR

A X

I


Capítulo I - 294

TABLA II-12 - VACIOS MINIMOS DEL AGREGADO(VMA) EN PORCIENTO

Tamaño máximo nominal VMA mínimo, % Vacíos de aire de diseño, %

Pulg. mm 3.0 4.0 5.0No.16 1.18 21.5 22.5 23.5No.8 2.36 19.0 20.0 21.0No.4 4.75 16.0 17.0 18.03/8" 9.5 14.0 15.0 16.01/2" 12.5 13.0 14.0 15.03/4" 19.0 12.0 13.0 14.01.0 25.0 11.0 12.0 13.01.5 37.5 10.0 11.0 12.02.0 50.0 9.5 10.5 11.52.5 63.0 9.0 10.0 11.0

FIGURA XII


Capítulo I - 295

Para distinguir los materiales bituminosos delos materiales elásticos convencionales, se hadefinido su módulo de rigidez o stiffness,siendo la resistencia representada por latensión admisible (gfat). Como en cualquiertipo de diseño estructural, es necesariohabiendo usado el módulo para calcular lastensiones críticas, verificar si exceden lastensiones admisibles a fin de prevenir lasfracturas.

En las capas asfálticas se considera que elcriterio predominante es la rotura por fatiga(gadm), es decir la tensión admisible bajocondiciones de repetidas aplicaciones decarga menores que la tensión de rotura parauna aplicación.

En la figura IV se muestra un nomogramaque permite calcular la tensión admisible(gfat) en base al stiffness de la mezcla (Sm) ya su composición (Vb), para distintosnúmeros de repetidas aplicaciones detensiones de magnitud constante.

En la figura V se muestra una relación típicaentre tensiones admisibles y stiffness de lamezcla obtenidas del nomograma anteriorpara diversas expectativas de vida útil de unamezcla asfáltica.

C MÉTODO DEL ASPHALTINSTITUTE

FUENTE: A BASIC ASPHALTEMULSIÓN MANUAL (A.A.)

C Granulometría y características deagregados para mezclas emulsionadasdensamente graduadas. (Tabla VII -5), figura VI.

C Mezclas de arena-emulsión (TablaVII-6), figura VII.

C Exigencias especificadas paradistintos tipos de emulsiones (TablaII-1), figura VIII.

C Exigencias especificadas paradistintos tipos de emulsionescatiónicas (Tabla II-2), figura IX.

FUENTE: SOILS MANUAL (MS-10)

C Método de muestreo

FUENTE: MIXS DESIGNS METHODS(MS-2)

C Composición de la mezcla asfáltica(Tabla 2-1), figura X.

FUENTE: SPECIFICATION SERIES No 1(SS-1)

C Criterio sugerido para valores límites,método Marshall y método Hveem(Tabla II - 11) figura XI.

C Mínimos vacíos del agregadomineral, en base al TMN y al % devacíos de aire (Tabla II-12) figuraXII.

ANEXO

Método del Asphalt InstituteFUENTE: Soils Manual (MS-10). Muestreodel suelo de subrasante. En dicho Manual seincluyen los tres sistemas de clasificación desuelos comúnmente utilizados a saber:

1- Clasificación AASHTO (HRB)2- Clasificación unificada (Casagrande)3- Clasificación pedológica (Departamentode Agricultura y Servicio de Conservación deSuelos, de EE.UU.)

Así como también la descripción de loscuatro principales métodos de ensayos


Capítulo I - 296

utilizados para seleccionar el espesor delpavimento requerido:

1- CBR (ASTM D 1883)2- Plato de carga (ASTM D 1195)3- Valor de Resistencia R (AASHTO T190;ASTM D 2844)4- Módulo Resiliente (Asphalt Institute)

Se aclara explícitamente que el ingenieroproyectista debe ajustar los métodos básicosdescriptos a las condiciones inherentes alclima, tránsito y otros factores relativos alproblema específico del diseño.

Destaca la importancia del uso de fotografíasaéreas para la localización del trazado,drenaje, estudio de suelos y diseño,dedicándole al tema un extenso capítulo.

La preparación del perfil del suelo se basafundamentalmente en muestras extraídas alazar (random sampling plans) y garantizandosu representatividad. En el Apéndice B delmanual se describe en detalle la metodologíaa seguir, acompañando a las tablas denúmeros "random" un ejemplo aclaratorio.

Como primera etapa se debe dividir al tramoen secciones que registren un determinadotipo de suelo, posteriormente se determinarápara cada sección el promedio de la máximadistancia deseada entre las muestras a extraery analizar y se dividirá la longitud de lasección por esta distancia promedio,obteniéndose así el número de muestras porsección. De acuerdo a la metodología que sedescribe en el Manual y en base al anchototal del pavimento propuesto y a los valoresindicados en las columnas A, B y C de lastablas de números "random", se calcula paracada estación de muestreo su progresiva y sudistancia a la línea central del trazado(derecha o izquierda o sobre el eje).

C REFUERZO DE PAVIMENTOS

FLEXIBLES

MÉTODOS DE DISEÑO DE REFUERZO

1- Métodos basados en criterios de reducciónde deflexiones.

- Radio de Curvatura.

El radio de curvatura de la elástica dedeflexión es de fundamental importancia enel estudio y evaluación de un pavimentoexistente, ya que está íntimamente ligado a lamagnitud de la deformación lineal que sufrenlas capas asfálticas al flexionar bajo el efectode las cargas y consecuentemente en eldesarrollo de la fisuración en forma de pielde cocodrilo.

Existen distintos métodos para obtener losvalores de esas deformadas, como asítambién de plantear la ecuación que mejor larepresente.

Un análisis de los distintos procedimientos,llevó al Dr. Celestino L. Ruiz (Argentina) aproponer la metodología que a continuaciónse describe.

Para fines prácticos el criterio más simple ysuficientemente exacto, es el que se basa enque la línea de deflexiones recuperablesBenkelman (en función de la distancia al ejede carga), se aproxima a una parábola hastauna distancia mayor de 25 cm.

Luego la línea de deflexiones sufre unainflexión, tendiendo asintóticamente hacia lahorizontal, como se muestra en la figura XIII.La curvatura de la parábola queda definidapor su parámetro, que en la zona de máximacurvatura se confunde prácticamente con elradio del arco del círculo osculador en dichopunto, es decir bajo el eje de carga a distancianula.


Capítulo I - 297

Considerando un punto de la línea dedeflexión, a la distancia en abscisas de 25cmy ordenada igual a la diferencia de lasdeflexiones a distancia cero (bajo eje decarga), y 25cm, el parámetro de la parábola(radio de curvatura Rc) estará dado por lafórmula:

Donde:Rc = radio de curvatura en metros.

Do y D25 = deflexión recuperable Benkelmanen el eje vertical de la carga y a 25 cm del ejede carga (en 1/100 mm).

10 = coeficiente por diferencia de unidades.

Esta metodología solamente obliga aacompañar la determinación de ladeformación recuperable Benkelman con laregistrada simultáneamente con otra reglacuyo contacto se ubique a 25cm del primero.Se recomienda la medición simultánea de Doy D25, ya que la medida sucesiva con una solaregla o el desplazamiento del eje de cargaexactamente 25cm, estarán sujetas a mayorprobabilidad de error.

Si bien este criterio puede presentarobjeciones, es el que permite con elinstrumental común (Regla Benkelman) lamedida más simple del Rc. En la práctica su

exactitud es suficiente ya que lo que interesaes el orden del radio de curvatura de ladeformada, pudiendo variar entre 40m avalores algo superiores a 400m en losdistintas estructuras viales, rango muysuperior a las diferencias que podríanregistrar sus respectivas deflexiones.

-Casos en que el Rc define elcomportamiento estructural de un pavimento.

En la práctica, cuando se debe estimar lacapacidad estructural de un pavimento sueleobservarse el desarrollo de fisuración enforma de piel de cocodrilo aún condeflexiones tolerables. Este fenómenogeneralmente se debe a la presencia de unacapa débil subyacente a la asfáltica y serefleja en radios de curvatura de la línea dedeflexión reducidos. Ello se debe a que laes t ructura to ta l puede defenderadecuadamente a la fundación, pero dado quela base no presta suficiente apoyo a las capasasfálticas, las mismas no pueden resistir losesfuerzos de tracción al flexionar bajo cargasrepetidas. Este tipo de situación se presentageneralmente con Rc de 80m a 100m omenores.

Se ha observado experimentalmente quebases no asfálticas que se han comportadosatisfactoriamente bajo cierto flujo detránsito, han dado origen a una zona débil enla parte superficial después de colocarsecarpetas de rodamiento impermeables.


Capítulo I - 298


Capítulo I - 299

Estas últimas cortan el plano de evaporacióny de comunicación de la base con laatmósfera, permitiendo la condensación deagua vapor y reteniendo el agua líquida.

Esta condición inicial es reforzada por laentrada de agua a través de la fisuración quecomienza a generarse, su desplazamientodebajo de la carpeta y la formación de finospor abrasión húmeda cuando la naturaleza delmaterial lo permite, ocasionan gradualmentefallas de mayor envergadura.

Con todo lo manifestado se quiere destacarque la magnitud de la deflexión recuperableBenkelman no tiene carácter significativo porsí sola.

Los reducidos radios de curvatura se deben aldesarrollo de una zona blanda o débil debajode la capa asfáltica, es decir en un reducidoespesor de la base en su parte superior,aunque el resto de ella y las capassubyacentes posean la capacidad estructuralrequerida para que las deflexiones delconjunto sean relativamente tolerables.

La deficiencia del apoyo de la parte superiorde la base es generada por distintas causas,siendo ellas las que determinan el criterio aaplicar para solucionar el problema.

A continuación se indica como proceder antealgunos casos.

1- No existe degradación en la basegranular pero si un exceso dehumedad por excesiva permeabilidadde la carpeta.

Corresponde mejorar el sistema dedrenaje de la base y sellar la carpetapara garantizar su impermeabilidad.

2- El material de la base en su partesuperior se presenta degradado y conelevado porcentaje de finos y/oplasticidad de los mismos.

Si se tratara de bases cementadasfinas, se observa un estadopulverulento con o sin excesivahumedad.

La solución es escarificar la carpeta yel espesor degradado de base yreconstruir base y carpeta de espesoradecuado a las características de laobra existente.

O el bacheo previo de las zonas másdeterioradas y la construcción de unrefuerzo de concreto asfáltico enespesor suficiente para aumentar elradio de curvatura de la línea dedeflexión hasta valores tolerables.

C 700-MATERIALES

Sección 702 - ASFALTOS

702.01 Cementos asfálticos. Laespecificación M-20 de AASHTO definecinco tipos de cementos asfálticos, según surango de penetración; siendo: CA (40-50);CA(60-70); CA(85-100); CA(120-150) yCA(200-300) (Fig. 6).

Los ensayos requeridos, así como la técnicaa aplicar para el muestreo, se definen en lassiguientes normas:


Capítulo I - 300

NO REFERENCIA

T 40 MUESTREOT 49 PENETRACIÓNT 44 SOLUBILIDAD EN TRICLORO ETILENOT 51 DUCTILIDAD T 48 PUNTO DE INFLAMACIÓNT 179 ENSAYO DE PÉRDIDA EN PELÍCULA DELGADAT 102 ENSAYO DE LA MANCHA (OLIENSIS)

La especificación M 226 cubre a todos loscementos asfálticos graduándolos por suviscosidad a 60oC. Se presentan tres tablas;en las número 1 y 2 la clasificación se haceen base a la viscosidad a 60oC, efectuadasobre el asfalto original (AC-2.5 correspondea viscosidad = 250 poises a 60o C; AC-5.0 aviscosidad = 500 poises, etc.).

La tabla 3 responde a los resultados de losensayos de viscosidad efectuados sobre elcemento asfáltico sometido a pérdida porcalentamiento (residuo del ensayo de películadelgada rotativa), siendo el AR-10 uncemento asfáltico que después de haber sidosometido al ensayo de pérdida en películadelgada rotativa, arrojó un resultado deviscosidad de 1000 poises ( a 60o C).

En la tabla 1 y 2, los valores de viscosidadindicados, pueden variar en ± 20%; en latabla 3 dichos valores pueden variar en ±25%.

Los valores tabulados en 1 y 2 (cementoasfáltico original) se diferencian en que loscorrespondientes a la tabla 2 registran unaviscosidad superior (a 135oC), como asítambién una mayor penetración, incluyendoademás un nuevo grupo (AC-30) laclasificación de la tabla 2.

Los ensayos que se especifican, son ademásde los citados para la M-20, los que acontinuación se indican:

NÚMERO REFERENCIA

T 202 VISCOSIDAD A 60OCT 201 VISCOSIDAD A 135OCT 240 PELÍCULA DELGADA ROTATIVA

Ensayos complementarios:

Si bien las especificaciones de los cementosasfálticos exigidas por pliego incluyen unaserie de ensayos, que en una primerainstancia garantizan la calidad del material,no siempre ponen en evidencia propiedadesde los mismos que pesan sobre decisiones atomar tanto en la etapa del proyecto, como enla etapa constructiva.

Una propiedad fundamental en los asfaltos,tanto durante su comportamiento en serviciocomo durante la elaboración y compactaciónde una mezcla en caliente, es el cambio quese produce en sus características por el efectode la temperatura, es decir su susceptibilidadtérmica.

Los métodos generalmente utilizados paradefinir dicha susceptibilidad se basan en losefectos que producen las variaciones detemperatura sobre la consistencia del asfalto(penetración y viscosidad).

Surgen así como ensayos complementarios ladeterminación de penetraciones a distintastemperaturas (15 °C; 20 °C; 25 °C y 30 °C),viscosidades (a 60 °C y a 135 °C) y el ensayode Punto de Ablandamiento (AASHTO T 53-92).


Capítulo I - 301

ESP

EC

IFIC

AC

ION

ES

PAR

A C

EM

EN

TO

S A

SFÁ

LT

ICO

S

GR

AD

O D

E P

EN

ET

RA

CIÓ

N

40 -

5060

- 70

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FIG

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A 6


Capítulo I - 302

Mediante el resultado de estos ensayos sepueden calcular índices que para undeterminado asfalto describen el cambio deconsistencia con el cambio de la temperatura.

Así el Indice de Penetración (Pfeiffer y VanDoormaal) requiere la determinación de porlo menos dos penetraciones a distintastemperaturas o de una penetración y delPunto de Ablandamiento (considerando quela penetración a esa temperatura es de 800(0.1mm)).

Los asfaltos que se usan generalmente enpavimentos tienen Indices que varíanentre (-1.0) y (+1.0), siendo los altos valoresnegativos indicadores de grandes cambios enla consistencia por variaciones de latemperatura (alta susceptibilidad térmica).

En la Fig. 7 se muestra el nomogramautilizado para calcular el Índice dePenetración, mediante la recta obtenida enbase a dos o tres penetraciones a distintastemperaturas y el Punto de ablandamiento.Mediante el trazado de una paralela a dicharecta, desde el punto fijo marcado en elnomograma (A), hasta la escala del Índice dePenetración, se obtiene el valor de dichoÍndice.

La susceptibilidad térmica de los asfaltos,también se expresa mediante Número dePenetración-Viscosidad (Mc Leod), queresponde a la siguiente relación:

PVN= -1.5 (L - log Visc. 1350 C) / (L - M)

siendo:L= 3.4843 - [0.8411 x (log Pen 250 C - 1)]M= 2.9031 - [0.6741 x (log Pen 250 C - 1)]

Viscosidad en centistokesPenetración en 0.1 mmDe acuerdo a las recomendaciones dadas porMc Leod, los valores aconsejables oscilan enun rango de -1.5 a 0.0.

Se recomienda que estos ensayos se efectúenno solo sobre el asfalto original, sino tambiénsobre el bitumen después de haber sidosometido a pérdida por calentamiento enpelícula delgada (o en película fina rotativa),ya que la alteración que sufren los asfaltosdurante el mezclado en planta y sucolocación y compactación en obra, seconsidera que es similar a la que provoca lapérdida por calentamiento en laboratorio.

A fin de caracterizar a los asfaltos fuedesarrollado el Bitumen Test Date Chart(B.T.D.C.) por Heukelom en los laboratoriosde Shell en Holanda, que permite proceder aidentificar distintos tipos de asfalto, mediantela representación gráfica de ensayos normales(Penetración, Punto de Ablandamiento,Viscosidades). Al graficar estos datos en unnomograma conformado por una escalahorinzontal de temperatura y dos escalasverticales de penetración y viscosidad, seobtienen distintas representaciones segúnsean las características del asfalto.

Se individualizan así tres tipos de asfalto quedemuestran un comportamiento distinto:1-. Asfaltos de distinta procedencia, con bajocontenido de parafinas, denominados "ClaseS". Los valores experimentales (penetración,viscosidad, punto de ablandamiento)volcados en el gráfico permiten obtener unalínea recta. Trazando una paralela a la mismadesde el punto fijo marcado en el nomogramahasta la escala del Indice de penetración(I.P.) se estima dicho Indice.


Capítulo I - 303


Capítulo I - 304

En la figura 8 se presentan tres asfaltos dedistinto origen, pero de igual penetración a25oC (P = 90(0,1mm)). Las distintaspendientes de las rectas indican marcadasdiferencias en su susceptibilidad térmica ypor ende en sus Indices de Penetración, quevarían de -1,0 a +1,0.

2-. Asfaltos con alto contenido de parafina,denominados "Clase W". Al serrepresentados en el nomograma los valoresexperimentales de los ensayos (Fig. 9) no seobtiene una línea recta, sino dos líneasprácticamente paralelas. Si al asfaltoparafínico se le extrae la parafina larepresentación gráfica en el nomograma pasaa ser una recta. La zona de transición (zonarayada en el nomograma) corresponde adiferentes estados de cristalización ysolubilidad de las parafinas. A bajastemperaturas no hay diferencias entre elcomportamiento de los asfaltos con y sinparafina, ya que ésta se encuentracristalizada. A altas temperaturas cuando laparafina está fundida, su presencia se denotaen forma marcada.

3-. Asfaltos soplados, denominados "ClaseB". Al ser representados en el nomograma(Fig. 10) se obtienen dos líneas rectas condistinta pendiente. A elevadas temperaturasdicha pendiente es similar a la de los asfaltosdel mismo origen pero sin soplar; mientrasque a menores temperaturas la pendiente dela recta se reduce.

L a r e p r e s e n t a c i ó n g r á f i c a d e lcomportamiento de los asfaltos en losnomogramas B.T.D.C., permite además dedefinir su susceptibilidad térmica mediante elIndice de Penetración, seleccionar lastemperaturas de mezclado y de compactaciónadecuadas para llevar a cabo en laboratorio ladosificación Marshall.

De acuerdo a la Norma AASHTO T245-93 ya la ASTM D1559, la aplicación del métodoMarshall en laboratorio involucra que laviscosidad del asfalto en el momento delmezclado debe estar comprendida entre 170± 20 centistokes y para la compactación entre280 ± 30 centistokes. Procediéndose de estamanera los resultados obtenidos pordiferentes laboratorios serán máshomogéneos y por ende comparables porhaberse uniformado la consistencia delasfalto en los respectivos ensayos (Fig.8), Tmpara 1.7 poises, Tc para 2.8 poises.

El Asphalt Institute recomienda que para laejecución de la mezcla en obra, dada lamayor eficiencia del sistema de mezclado, seadopte una viscosidad comprendida entre 150y 300 centistokes; en lo que concierne a laviscosidad adecuada para la compactación enobra, no puede ser establecida de antemano,ya que la temperatura será función de variasvariables (equipo de compactación,condiciones ambientales; trabajabilidad de lamezcla, etc), por lo que usualmente se ladetermina mediante tramos experimentales alinicio de la construcción de las capasasfálticas. Siendo los asfaltos materialesvisco-elásticos su comportamiento reológicodependerá de la temperatura y del tiempo deaplicación de la carga. A altas temperaturasy tiempos prolongados de aplicación de lascargas se comportan como líquidos viscosos,mientras que a bajas temperaturas y cortostiempos de aplicación de las cargas, secomportan como sólidos elásticos. Lascondiciones que prevalecen durante elperíodo de servicio son intermedias, siendosu comportamiento complejo (visco elástico).


Capítulo I - 305


Capítulo I - 306


Capítulo I - 307


Capítulo I - 308

A fin de definir las propiedades mecánicas delos asfaltos, Van der Poel introdujo elconcepto de Stiffness o módulo de rigidez,por analogía con el módulo elástico de lossólidos; como consecuencia de suspropiedades visco elásticas, el stiffnessdeberá establecerse para una determinadatemperatura (T) y tiempo de carga (t).

Van der Poel desarrolló un nomograma (Fig11) mediante el cual es posible calcular elstiffness para un amplio rango detemperaturas y de tiempos de cargas,conociendo el Indice de Penetración delasfalto y su Punto de Ablandamiento -Heukelom reemplazo a la temperatura delPunto de Ablandamiento por la temperaturaa la cual la penetración es 800 (0.1mm),considerando que los resultados así obtenidoseran más satisfactorios.

Igualmente Van der Poel demostró que elmódulo de rigidez de una mezcla asfálticaestá estrechamente relacionado con elstiffness del asfalto y la concentración envolumen de los áridos que conforman lamezcla. Siendo:Sb = Stiffness o módulo de rigidez del bitumenSm = Módulo de rigidez de la mezcla Cv = Concentración en volumenVg = % volumen de áridosVb = % volumen de bitumenV.M.A = % Vacíos Agregado Mineralv = % vacíos de la mezcla asfáltica

El módulo de rigidez de la mezcla asfáltica sepuede calcular mediante la siguienteexpresión:

Sm y Sb están expresados en N/m2. Laexpresión indicada es válida para mezclasdensas (V = 3%), para mezclas con mayorvolumen de vacíos se debe hacer la siguientecorrección:

Para facilitar el cálculo del módulo de lamezcla (Sm) se dispone del nomograma quese muestra en la Fig.12.

Considerando que durante el mezclado,distribución y compactación de la mezcla, elasfalto incrementa su consistencia, para elcálculo del stiffness del asfalto en la mezclase requiere conocer el Indice de Penetracióny la temperatura a la cual la penetración es800 (0.1mm) del asfalto recuperado de lamezcla una vez colocada y compactada obien determinar esas características en elresiduo del ensayo de pérdida porcalentamiento en película delgada (o enpelícula fina rotativa).

De ahí la necesidad de analizar lasusceptibilidad térmica (o el Indice dePenetración) del asfalto original y del asfaltodespués de ser sometido a pérdida porcalentamiento.

En la primera condición además de definirsesi se trata de un bitumen "Clase S", sedeterminan las temperaturas de mezclado yde compactación (que corresponden aviscosidad de 170±20 centistokes y 280±30centistokes respectivamente) y se analiza si eltipo o grado del cemento asfáltico analizadoes el adecuado para cada circunstancia enparticular.


Capítulo I - 309


Capítulo I - 310

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Capítulo I - 311

En la segunda condición, además deverificarse que las alteraciones producidas enel bitumen caen dentro de las admisibles(especificación M226 tabla 3), el análisis desu susceptibilidad térmica y la determinaciónde su Indice de Penetración permitenvalorizar el stiffness del bitumen y por endeel de la mezcla en servicio.

En general los asfaltos utilizados enpavimentos deben ser suficientementeblandos a bajas temperaturas como paraevitar el fisuramiento transversal porcontracción térmica y a su vez deben teneruna consistencia adecuada a altastemperaturas como para reducir a un mínimoadmisible las deformaciones plásticas(ahuellamiento) provocadas por la acción deltránsito. Mc Leod propone una racional ysencilla metodología para la elección delgrado del cemento asfáltico a utilizar en lamezcla, basándose la misma en lastemperaturas mínimas y máximas medias delpavimento y la categoría del tránsito. Sinentrar en el detalle de dicha metodología,para asfaltos normales (Clase "S" ) sonválidas las siguientes consideraciones,teniendo en cuenta que para la actividad vial,el rango de variación estará entre -1.0 y +1.0:

Los asfaltos de elevada susceptibilidadtérmica (valores de I.P. cercanos a -1.0)resultan muy rígidos a bajas temperaturas(elevado módulo Sb y rotura tipo frágil); encambio a altas temperaturas su módulo (Sb)decrece marcadamente reduciéndose por lotanto su capacidad de resistir sindeformaciones permanentes la acción de lascargas pesadas y lentas (ahuellamiento).

En los asfaltos de susceptibilidad media(valor de I.P. cercanos a 0.0) y baja (valorescercanos a +1.0) los fenómenos mencionadosprovocados por las características del asfaltoa la mezcla, reducen significativamente susefectos, tanto a bajas como a elevadas

temperaturas. Resultando así los de medianasusceptibilidad aconsejables para tránsitomediano y los asfaltos de baja susceptibilidadmás adecuados para tránsito pesado.

Cabe aclarar que las operaciones demezclado y compactación de la mezcla seven favorecidas en obra - en forma másacentuada cuando se trata de climas fríos - enel caso de asfaltos de alta susceptibilidad, porla reducción de las respectivas temperaturaspara determinados valores de viscosidad.

Del análisis del ábaco de la Fig. 8, surge quelas temperaturas en laboratorio para laconformación de probetas serían para losasfaltos representados:

IP Tm (170cst)Tc (280cts)

- 1,0 133oC - 125oC

0,0 153oC - 144oC+1,0 176oC - 165oC

Mediante la determinación del I.P. además deestablecerse las temperaturas de mezclado ycompactación de laboratorio, se detecta lapresencia de parafina o si se trata de asfaltossoplados, mediante el mismos se puedeestimar la mayor o menor susceptibilidad delasfalto. La determinación del I.P. sobre elasfalto después de ser sometido a pérdida enpelícula delgada, también es necesario. Dichovalor será el representativo de sucomportamiento en servicio, por lo que esimprescindible para obtener el stiffness delbitumen sin el cual no se puede valorar elmódulo ó stiffness de la mezcla asfáltica.


Capítulo I - 312

2-DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS


Con fines puramente prácticos lospavimentos se dividen en flexibles y rígidos.Si bien no es sencillo hacer unadiferenciación precisa en cuan rígido puedeser un pavimento flexible o que tan flexiblepuede ser un pavimento rígido, su uso ha sidoya tan generalizado que se consideraconveniente mantenerlo. Consecuentementese considerarán pavimentos rígidos aquellosconformados por una losa de concretohidráulico (hormigón), en cualquier otrocaso se considerarán flexibles.

Los factores que definen el espesor de la losason fundamentalmente el nivel de carga queha de soportar, las presiones de inflado, elmódulo de reacción de los suelos de apoyo ylas características mecánicas del concretohidráulico que conforme la losa.

Cuando la capa de suelo que actuará comosubrasante presente característicasaceptables, la losa de concreto apoyarádirectamente sobre ella; en caso contrario serequerirá la construcción de una capaintermedia que se denominará subbase. Lacalidad de los suelos o materialessubyacentes a la losa no juegan un papelpreponderante en lo que a característicasmecánicas se refiere, ya que la capacidadestructural requerida está básicamenteaportada por la losa de concreto.

En general los pavimentos rígidos se diseñan

basándose en las ecuaciones de Westergaard;en este capítulo no se hará un análisisexhaustivo de los criterios en que se basaronlas distintas metodologías de diseño deespesores de las losas o de lasconsideraciones estructurales que definen lasnormas para el diseño de los distintos tiposde juntas o su espaciamiento; se tratará condetalles y amplitud la metodología a aplicarpara definir un espesor suficiente de concretohidráulico de una calidad tal, que losreducidos esfuerzos transmitidos a laterracería (subrasante) o subbase seancompatibles con la calidad de ellas.

C FUNCIÓN DE LA SUBBASE

Los pavimentos de hormigón tienen altarigidez, por lo tanto no requieren unasubbrasante de gran resistencia, pero sí unacapa de apoyo que les brinde un soporterazonablemente uniforme. Antiguamente laslosas se colocaban directamente sobre elmaterial de traza (subrasante), sin tener encuenta el tipo de suelo que se tratara (arena,limos o arcillas).

El incremento del tránsito de vehículospesados, así como la aparición de aeronavesde mayor tamaño, pusieron en evidencia lanecesidad de un apoyo apropiado para laslosas de concreto, a los efectos de mejorar superformance durante el período de vidaestimado en el proyecto.

En la actualidad, cuando la subrasante nocumpla con los características requeridas se


Capítulo I - 313

recurre a la construcción de una subbase. Lasfunciones de las subbases en el diseño de lospavimentos de hormigón son:

C Evitar el bombeoC Proporcionar un apoyo uniforme a la losaC Reducir a un mínimo la acción de las

heladasC Controlar los altos cambios volumétricos

de los suelos de subrasante (o terracerias)C Incrementar la capacidad portante de la

capa subyacente a la losa.

El bombeo se define como la eyecciónforzada de una mezcla de partículas finas desuelo y agua por las juntas, grietas y bordesdel pavimento; si esta eyección continúapuede formarse un vacío debajo de la losadando como resultado una pérdida de soportey eventualmente la falla del pavimento, conrotura de la losa bajo carga, por falta desustentación (figura 91)

Para que se produzca el bombeo se necesitala recurrencia de tres factores:

C Subrasante con suelos que puedan entraren suspensión.

C Agua libre en la interfase losa-subrasanteC Frecuentes y pesadas cargas por eje

La secuencia del fenómeno sería: La cargadel tránsito pasa por una grieta o junta de lalosa (que previamente permitió la entrada deagua), esta desciende y transmite presión almaterial subyacente. Estando el suelosaturado, a esta presión la absorberá el aguaque tratará de escapar por la grieta o junta.Si el agua está en condiciones de levantar laspartículas finas del suelo saldrá con ellas ensuspensión generando gradualmente un vacíobajo la losa que tiende a agravar el fenómeno.Después de pasar la carga, la losa se recupera

y vuelve a su posición; este desplazamientoproduce succión bajo la losa que ayuda almovimiento del agua. Este efecto provoca laformación de lodo o suspensión de laspartículas del suelo en el agua con lo que elfenómeno se acentúa y sigue evolucionando.

Para que se produzca el bombeo, el materialsubyacente a la losa debe ser muy fino(arcilloso, arcillo limoso, limoso); aunquecon frecuencia también se observa enmateriales granulares cuando no han sidosuficientemente compactados un tipo de fallasimilar, producido por la densificaciónadicional de las cargas del tránsito y queconlleva a similares efectos destructivos, sintratarse de bombeo.

Las investigaciones realizadas handemostrado que los efectos de bombeo (en lorelativo a cargas) pueden registrarse cuandoel flujo de tránsito diario supera los 300 o400 vehículos o cuando el número decamiones pesados excede de 100 por día.

Los requisitos mínimos para el material desubbase son: tamaño máximo igual a 1/3 delespesor de la subbase, LL#25%, IP#6,0% yP# No200#15%. Si bien estas condicionesson necesarias, no son suficientes ya que lagranulometría del material se debe ajustar aalguna de las gradaciones especificadas enAASHTO M 147 (A, B, C, D, E, F) a fin deobtenerse un soporte uniforme. Es importanteen obra que, una vez definida y aprobada lacurva granulométrica de trabajo se definanlas desviaciones admisibles (tolerancias de 3a 5% en más o en menos) y se exija alcontratista su cumplimiento.


Capítulo I - 314


Capítulo I - 315

A continuación se mencionan, a títuloinformativo, mezclas que han tenido un buencomportamiento, aún estando cercanas a lazona de riesgo de acuerdo a lasespecificaciones indicadas. Las mismasfueron construidas en regiones excentas decongelamiento.

Mezclas de arena y grava de río, con tamañomáximo de 1" y fracción pasante por el tamizNo 200 menor o igual al 15%.

Materiales de trituración, bien graduados,con tamaño máximo de 1 1/2" y con 25%como máximo de material pasante por eltamiz No 200.

Mezclas de arena y limo, con 17 a 20% defracción pasante por el tamiz No 200.

Es común que en muchas ocasiones, a fin dereducir costos se utilicen subbases degranulometría uniforme no graduada, a fin deaprovechar las fuentes cercanas, habiéndoseobtenido un comportamiento satisfactoriocon:

Arena de médano o de otros bancos, con unafracción pasante por el tamiz No 200 menordel 10%.

Mezcla de arena y grava, con tamañomáximo de 1" y un contenido de la fracciónpasante por el tamiz No 200, que oscila entreel 5 y 10%.

Grava proveniente de bancos, con tamañomáximo de 1 1/2" y de 6 a 8% pasante por eltamiz No200.

Mezclas de arena y conchilla en lugarescercanos a la costa marítima.

Subbases con granulometría abierta puedensufrir la contaminación de los finosprovenientes de la subrasante, cuando seregistren en dicha capa. La penetración delos finos puede llegar a causar seriosproblemas, por lo que es recomendable que elmaterial de la subbase garantice cierta acciónde filtro (inecuaciones planteadas por elCuerpo de Ingenieros de los EE.UU. paraprevenir la infiltración y garantizar lacapacidad drenante). En caso de no podercumplirse dichas condiciones, se deberáconstruir una capa delgada de granulometríaintermedia para impedir la contaminación delmaterial fino que perjudicaría al de la capa desubbase.

Los cambios volumétricos provocados porvariación del contenido de agua en el terrenosubyacente a la losa hacen que se pierda unapoyo uniforme. La susceptibilidad a laexpansión debe controlarse incluso en losmateriales de terracería, ya que si estossufren importantes cambios volumétricos setendrán deformaciones a nivel de subbase,que traerán aparejadas la consabida pérdidade apoyo, aunque tanto la subrasante, comola subbase no registren sensibilidad a laacción del agua. En los casos en que no sedisponga de otros materiales más apropiadosse deberá recurrir a la corrección oestabilización de los existentes (suelocorregido o tratado con cal o tratado concemento, según corresponda) a fin de reducirsu expansión y darle condiciones dedurabilidad a sus características mecánicas yfísicas. El problema del congelamiento noserá tratado dadas las característicasclimáticas reinantes en el país.

En el supuesto caso que el diseño de unpavimento rígido requiera una subbase para


Capítulo I - 316

prevenir alguno de los problemas planteados,siendo el bombeo generalmente el quepredomina en todos los casos, se procederá aseleccionar el material que conformará dichacapa y que deberá cumplir con losrequerimientos ya indicados. Es fundamentalgarantizar que en obra, mediante un procesode compactación adecuado, se alcance ladensidad especificada. Las subbasesgranulares que no están correctamentecompactadas, están expuestas a unadensificación adicional, provocada por laacción del tránsito pesado en servicio, que laslleva a tener un insatisfactoriocomportamiento.

Investigaciones realizadas en los laboratoriosde la Portland Cement Association,corroboradas por los resultados obtenidos enel AASHO Road Test, dieron como válidaslas siguientes pautas:

C Los pavimentos destinados a servir aun tránsito pesado, requierensubbases perfectamente densificadasque no corran riesgo de sufrir unacompactación adicional en servicio.En la figura 92 se indica para unasubbase conformada con grava yarena, para distintos niveles decompactación y repeticiones de cargaaplicada, la densificación adicional(en mm) que se obtuvo.

C Subbases de reducido espesor (de 10a 15 cm) conllevan a una menordensificación adicional, que aquellasde mayor espesor.En la figura 93 se indica parasubbases conformadas con grava yarena, de distintos espesores, ladensificación adicional (cm) obtenidapara las repeticiones de carga

aplicada (nivel de compactación:100% AASHTO T99).

C Subbases de distintos espesores nomodifican substancialmente lapresión vertical ejercida sobre lasubrasante.

En la figura 94 se observa que las presionesverticales medidas (lb/pulg2), prácticamenteno varían para espesores comprendidos entre3 y 12 pulgadas, tanto en la zona centralcomo en la zona de borde.

Ensayos adicionales, realizados a posteriorpor la Portland Cement Association,demostraron que tratando con cemento losmateriales granulares para subbases, segarantizaba que no habría una densificaciónadicional en servicio provocada por lascargas pesadas. La línea horizontal superiorde la figura 92 corresponde a una mezcla dearena y grava tratada con 4% de cemento.

Considerando la construcción de una subbasepara prevenir el fenómeno de bombeo,adicionalmente se obtiene un beneficiomarginal que consiste en el aporte estructuralque brinda la subbase. Siendo el módulo dereacción (k) uno de los factores de diseño, sila subbase está conformada por materialgranular no tratado, para distintos módulos dela subrasante y distintos espesores de subbasese obtuvieron mediante el análisis desistemas de dos capas (Burmister), losvalores que se indican. Ensayos de carga deplaca, realizados sobre losas a escala natural,demostraron que dichos valores si bien sonconservativos pueden considerarseaceptables.


Capítulo I - 317


Capítulo I - 318


Capítulo I - 319

Influencia de subbases no tratadas sobre los valores de k (Kg/cm3)Valor de k Valor de k sobre la subbase de espesorde subrasante 10 cm 15cm 22.5 cm 30 cm1.4 1.8 2.1 2.4 3.12.8 3.6 3.9 4.4 5.35.5 6.1 6.4 7.5 8.98.3 8.9 9.1 10.3 11.9

Se observa que si bien se registran aumentosen los valores de k, la magnitud de losmismos no darán como respuesta unadisminución en el espesor de la losa.

En cambio, subbases tratados con cementoincrementan los valores de k en forma tal quelos espesores de losa pueden llegar areducirse de 2.5 a 5 cm (de 1 a 2 pulgadas),espec ia lmente para los d i señoscorrespondientes a flujo de cargas de granmagnitud. Considerando una subrasante conun módulo k = 2.8 kg/cm3 (100 pci), distintosespesores de subbases tratadas con cemento,registraron los valores de k que se indican.

Valores de k medidos sobre subbases tratadascon cemento

Subrasante, valor k = 2.8 kg/cm3

Espesor de subbase Valor k (kg/cm3)10 cm 8.312.5 cm 12.515 cm 15.217.5 cm 16.6

En la figura 95 se transcriben curvascorrespondientes a distintos módulos desubrasante, que permiten obtener paravariados espesores de subbases tratados concemento, los valores de k correspondientes asubbase.

Los valores tanto de tabla, como de gráficos,están basados en ensayos de placa y análisisde sistema de dos capas.

Otro de los beneficios que brindan las basestratadas con cemento, consiste en el aumentode la transferencia de carga por las juntasdesprovistas de pasadores. Investigacionesrealizadas por la Portland CementAssociation, han registrado la mayoreficiencia de la transferencia de las cargaspor las juntas, en losas de hormigón apoyadassobre subbases tratadas con cemento, que enaquéllas no tratadas.

Para un abertura de junta de 0.9 mm, lascargas fueron aplicadas en cada uno de loslados simulando al movimiento de vehículosque la cruzaban a una velocidad de 48 km/h(30 mph). Como "eficiencia" se utilizó ladefinición del Bureau of Public Road, esdecir la relación de la deflexión de la losadescargada y la deflexión promedio de losacargada y descargada, expresándose comoporciento. La figura 96 muestra los efectosdel tipo de subbase (grava y tratada concemento) y los porcentajes de eficienciaestimados para repeticiones de cargacrecientes.

Sobre las subbases tratadas la pérdida deeficiencia fue marcadamente menor (despuésde un millón de repeticiones, permaneció en


Capítulo I - 320


Capítulo I - 321

un nivel superior al 50%) y su evoluciónmucho más lenta.

Si bien las condiciones de laboratorio en quefueron efectuadas las pruebas, no reproducenexactamente las de obra, el comportamientorelativo indica que la ejecución de unasubbase tratada provee una más efectivacapacidad de transferencia de carga duranteun mayor período de tiempo, que una subbasede grava.

En zonas donde los materiales para subbaseson escasos y costosos, ya que a menudodeben ser transportados desde largasdistancias, si los materiales del lugar o depréstamos cercanos, cumplen con losrequisitos que a posteriori se indican, puedenser tratados con cemento a fin de mejorar suscaracterísticas y poder conformar subbasesaceptables.

Los suelos para subbases tratados concemento, deberán cumplir las siguientescondiciones:

Tamaño máximo 1"P # No 200 # 35%IP # 10%Suelos aptos, según la clasificación HRB(AASHTO) A-1, A-2, A-3.

El contenido de cemento se determinamediante los ensayos de humedecimiento ysecado y de congelamiento y deshielo (aúncuando la región no registre un climariguroso), y el criterio para las pérdidas depeso establecido por la Portland CementAssociation. Pudiéndose aplicar otrosmétodos de dosificación que proporcionenuna calidad equivalente.

Las ventajas constructivas del empleo desubbases de suelo tratado con cemento sonlas siguientes:

C Menos afectadas por el clima(situación que interesa al contratistaya que puede obtener una buenaplataforma de trabajo, a pesar de laslluvias).

C Temporada de construcción máslarga.

C Se obtienen pavimentos consuperficies de mayor lisura para elrodamiento.

C Mayor estabilidad de los moldes.

C Estabilidad satisfactoria parapavimentadoras de moldesdeslizantes.


- Características de la subrasante- Tránsito- Módulo de resistencia a la tensión enflexión del hormigón.

CARACTERÍSTICAS DE LA SUBRASANTELa acción de la subrasante sobre las losas quesobre ella se apoyan, puede ser de carácteractivo o pasivo. Será activa cuando se ejerzaen virtud de los cambios volumétricos queexperimenta el material que conforma lasubrasante y será pasiva cuando se manifiestaen razón de las reacciones inducidas en ellapor las deformaciones o movimientos de lalosa, en este caso la fuerza que la subrasanteejerza contra la losa se manifestará comopresión vertical o en forma de resistencia a la


Capítulo I - 322

fricción. La formación de grietas y otrostipos de falla que a veces aparecen en elhormigón, son provocadas en granproporción por las características físicas delos suelos de subrasante y/o terracería.Siendo los suelos susceptibles de variar devolumen por variación de su contenido dehumedad generalmente los responsables dedicho deterioro. El hinchamiento de lasarcillas produce deformaciones en lasuperficie del pavimento y su contracciónprovoca el agrietamiento de la calzada. Sibien las arcillas secas y compactadas tienenun alto valor portante, cuando en servicioestán expuestas a perder dichas condicionespor el aumento de humedad, sucomportamiento cambia radicalmente.Siendo la variación de humedad másacentuada en las zonas de bordes y lascorrespondientes a juntas, que en el centro dela calzada, los cambios de volumen no sonuniformes en todo el ancho de la subrante ypor ende tampoco lo es el valor soporte de lamisma. Esta característica hace que lossuelos arcillosos se llamen inestables encontraposición de las arenas y gravas que sonconsideradas estables, ya que experimentanun reducido o nulo cambio de volumencuando varía su contenido de agua.

El fenómeno de bombeo fue ya tratado en elacápite que versa sobre las funciones de lasubbase.

A fin de evitar la acción desfavorable de lossuelos expansivos la experiencia y la técnicaindican el empleo de alguno de los siguientesmétodos correctivos.

1) Adición de cemento al suelo paraconformar una capa de suelo-cemento o deun suelo modificado por incorporación de

cemento.

2) Adición de materiales granulares al suelo,conformando una capa estabilizadagranulométricamente.

3) Colocación de una capa de sueloseleccionado (selecto) de reducidos cambiosvolumétricos o de material granular, sobre lossuelos existentes.

El primer método considera el tratamientocon cemento bajo dos criterios, dependiendosu elección de la naturaleza del suelo y de lasconsideraciones económicas. Lamodificación del suelo por incorporación decemento implica adicionarle la cantidadnecesaria para cambiar las características delsuelo, sin pretender llegar al grado deendurecimiento (cementación) característicodel suelo-cemento.

Generalmente se recomienda que eltratamiento del suelo llegue hasta 15 cm deprofundidad, salvo cuando los suelos seanaltamente expansivos, en cuyo caso serequieren por lo menos 25 cm.

El espesor de la capa conformada con unestabilizado granulométrico depende del tipode materiales que se utilicen. Cuando se tratade materiales densamente graduadosapoyados sobre un suelo previamentecompactado con un porcentaje de humedadque reduzca a un mínimo el hinchamiento, seconsidera suficiente un espesor de 15 a 23cm. Para consideraciones de apoyo similaresy mezclas granulares de textura abierta serecomiendan espesores de 15 a 30 cm. Losmayores espesores se aplicarán en los casosde suelo que registren un marcadohinchamiento ( $ 4,0 %).


Capítulo I - 323

Como ya se ha indicado, la acción de lasubrasante sobre la losa se ejerce también enforma pasiva. Una de las formas en que semanifiesta consiste en la reacción queprovoca en ella la flexión de la losa poracción de las cargas y está medida por elgrado de resistencia del material de lasubrasante a ser comprimido, bajo la acciónde la presión transmitida al suelo por laflexión de la losa. Esta capacidad portante sedenomina "módulo de reacción de lasubrasante" (k), y se expresa en términos deunidad de presión por unidad de penetración(kg/cm3 o pci); su valor se determinadirectamente sobre la subrasante, medianteel ensayo de plato de carga. Los datos decarga (reducidos aumentos sucesivos) y depenetración se vuelcan en un diagrama,estableciéndose como valor de k, el cocientede la carga y la penetración (deflexión odeformación), para una penetración de 0.13cm. Salvo que la curva de carga-deformación(penetración) indique que la carga requeridapara esa penetración sea superior a lacapacidad del suelo, en cuyo caso seseleccionará una deformación de menormagnitud.

El valor numérico del módulo k de lasubrasante depende de las característicasfísicas de los materiales que la conforman,del contenido de humedad y de su grado decompactación.

Pueden obtenerse valores aproximados de kde la tabla que se adjunta en figura 97, dondepara cada tipo de suelo (clasificación HBR)se establece su descripción y en formaestimativa los valores de k (kg/cm3) y de VS(%).

En la figura 98 se transcriben,

relacionándolos entre sí, los valores de R(estabilidad de Hveem), de VS (%) y elmódulo de reacción k (Kg/cm3), paradiferentes tipos de suelos clasificados segúnel Sistema Unificado de Casagrande.

Cabe aclarar que en ambos casos los valor dek no pueden tomarse cuantitativamente al piede la letra, ya que responden a estimacionesque sirven cualitativamente como indicadoresde una tendencia.

Como ya se mencionara generalmente lospavimentos rígidos se construyen apoyandosobre una subbase, cuya capa subyacente(subrasante) registra un módulo de reacciónk, que se ha calculado o estimado. El efectode la subbase debe tomarse en cuenta, si esposible haciendo pruebas de placa sobre ellay en su defecto corrigiendo el valor de kcorrespondiente a la subrasante, de acuerdo alespesor de la subbase y al material que laconforma (acápite: Función de la subbase);con dicho valor se debe entrar en los gráficosde diseño para dimensionar las losas(P.C.A.).

Cuando se mejora la subrasante en la formadescripta precedentemente, también se debetener en cuenta un incremento en el valor dek. Cabe aclarar que difícilmente se tendráuna economía en el costo de la obra cuandose recurra a la construcción de una subbase oal mejoramiento de la subrasante con elexclusivo objeto de elevar el valor de k y porende reducir el espesor de la losa,. pero estasituación no obsta para que dicha economíase compute como tal, cuando cualquiera delas dos alternativas se impongantécnicamente, ya sea para corregir suelosexpansivos o para prever fenómenos debombeo.


Capítulo I - 324

TA

BL

A X

V Valores aproxim

adas de k y CBR para los grupos de suelos de la clasificación de la Adm

inistración de Caminos Públicos de E.U

.A.

DE

SCR

IPCIO

N D

E L

OS SU

EL

OS

Grupo

k (kg/cm3)

CB

R - %

Mezcla de grava, arena y arcilla bien graduada. Ligante excelente...

A-1

10.80-18.9038-80

ó superioró superior

Mezcla de arena y arcilla. Ligante excelente...

A-1

6.80-15.5019-60

Gravas con m

aterial fino; gravas limosas; m

exclas de grava, arena y arcillaA

-28.10-18.90

27-80pobrem

ente graduadas. Friables. Ligante pobre...ó superior

ó superiorG

ravas bien graduadas; mezclas de grava y arena; arenas.

A-3

8.90-18.9030-80

Material fino escaso o nulo...

ó superioró superior

Suelos limosos con pequeñas cantidades de m

aterial grueso y de arcillas plásticas...A

-42.70-8.10

3-27Suelos lim

osos pobremente graduados que contienen m

ica y diatomea y

A-5

1.40-4.700-8

presentan propiedades elásticas...Suelos arcillosos con cantidades m

oderadas a despreciables de material grueso.

Com

prende suelos limo arcillosos inórganicos, suelos com

puestos de arena,A

-61.40-6.10

0-17lim

o y arcilla y suelos areno arcillosos...Suelos de arcillas elásticas con cantidades m

oderadas a despreciables de material

grueso. En general pobremente graduados y con contenido orgánico u otros

A-7

1.40-6.100-17

FIGU

RA

97


Capítulo I - 325


Capítulo I - 326

TRÁNSITOEl método de diseño propuesto por laPortland Cement Association exige conocerla distribución de las cargas del tránsito, paraejes simples y ejes tandem y sus respectivasmagnitudes (en toneladas). Como para elcaso de pavimentos flexibles, se deberáconocer tanto el flujo de tránsito actual, comolas repeticiones que se esperan para cada unade las cargas registradas dentro de la vida útildel pavimento. Esta información depende dela estimación del tránsito que se hayaefectuado y de la predicción de sucrecimiento futuro. Consecuentemente losdatos requeridos son:

- Cargas por eje simple

Tasa anual de crecimientoNúmero de ejes simples para el año base(habilitación)

Número de repeticiones de ejes simplesdurante la vida útil del pavimento (parámetrode diseño)

- Cargas por eje tandem

Tasa anual de crecimientoNúmero de ejes tandem para el año base(habilitación)Número de repeticiones de ejes tandemdurante la vida útil del pavimento (parámetrode diseño)

El método de diseño de la P.C.A. recomiendaque las cargas del tránsito se afecten por unfactor de seguridad, cuyo valor es de 1.2 paracarreteras importantes con tránsito pesado yde 1.1 para carreteras sujetas a volúmenesmedios de vehículos pesados.

Para caminos y calles con reducido o nulovolumen de dicho tipo de vehículo, no sehará ningún ajuste por seguridad.

Así por ejemplo para n=30 años yconsiderando una carretera de tránsito pesado(factor de seguridad = 1.2) para los ejessimples se deberá conocer cuántos serán losejes de un determinado peso que solicitarána la calzada durante ese período. Siendo:

CARGA(ton)

CARGA X Fs(ton)

REPETICIONESDIARIAS

(Año base)

REPETICIONESPARA n= 30 años

13 15.6 1 10,950 (14,800)12 14.4 1 10,950 (14,800)11 13.2 2 21,900 (29,600)10 12 2 21,900 (29,600)9 10.8 3 32,850 (44,400)8 9.6 5 54,750 (74,000)

Si se hubiera previsto una tasa de crecimiento anual del 2.0%, las repeticiones para n = 30


Capítulo I - 327

años corresponderían los valores indicadosentre paréntesis. De igual manera se debeproceder para calcular las repeticionesprevistas para ejes tandem.

MÓDULO DE RESISTENCIA A LATENSIÓN EN FLEXIÓN DEL HORMIGÓN

Las características del concreto intervienenen los gráficos de diseño a través de latensión de rotura por flexión (Ff), que puedeobtenerse experimentalmente ensayando unaviga standard conformada con los materialesy la dosificación que se utilizará en obra.

Con demasiada frecuencia se la define enfunción de la resistencia del concreto a lacompresión simple (Fc) después de 28 días decurado, siendo la correlación másgeneralizada:

0.10 Fc # Ff # 0.17 Fc

No se recomienda la utilización de estacorrelación, ya que el tipo de cemento que seuse y la naturaleza de los agregados influyenconsiderablemente, restándole certeza a lamisma. Salvo que mediante trabajossimilares en una misma zona, se puedagarantizar que mediante ensayos realizados(flexión y compresión simple) se ha obtenidouna cierta correlación valedera. De usarsecemento de igual procedencia y agregadosdel lugar, similares a los ya empleados, elnivel de seguridad de la correlación obtenidaadquiere otros matices.

Mientras que el valor de Ff (tambiénnominado MR) corresponde a la condición derotura el valor que aparece en los gráficos dediseño es el de trabajo, con un factor deseguridad de 1,75 a 2,00 respecto al de

rotura. Para el caso de carreteras se aceptaque la carga está aplicada sobre la junta,entre losas, y que éstas están provistas de loselementos adecuados para transmitir cargas alas losas adyacentes.

Cuando el esfuerzo de trabajo admisible noexcede del 50% del módulo de rotura (Ff), elhormigón podrá estar sometido a un númeroilimitado de esfuerzos repetidos, sin que seproduzcan fallas por fatiga. Cuando larelación entre el esfuerzo de trabajo y elmódulo de rotura (Ff) supera al 50%, serecurre a tablas o a curvas de fatiga delhormigón sometido a tensión de flexión(figuras 99 y 100). Se observa que para unarelación de 0,51 la carga correspondientepuede actuar 400.000 veces antes de producirla falla; mientras que una carga actuante queconduzca a una relación de 0,80 solamentepodrá aplicarse 120 veces antes de causar larotura de la losa.

C MÉTODOS DE DISEÑO

PORTLAND CEMENT ASSOCIATION(P.C.A.)

De acuerdo al método propuesto por laP.C.A. deberá comenzarse por evaluar larelación de resistencias de trabajo y de rotura(esfuerzo actuante y tensión de rotura porflexión). Para lo cual deberá conocerse elmódulo de rotura en el proyecto y deberácalcularse en base a los parámetros de diseño(cargas por eje, módulo de reacción k) y a unespesor de losa asumido, el esfuerzo actuanteo tensión de trabajo.

Con los valores obtenidos para las distintascargas por eje, se obtienen de tabla o de lacurva de fatiga (figuras 99 y 100) el número


Capítulo I - 328

de repeticiones permisibles o admisibles.

En base al número de repeticiones esperados(resultantes del análisis de tránsito) yadmisibles se calcula el porcentaje utilizadode la capacidad total del pavimento, queindica lo que contribuye cada una de lascargas que circularán en el pavimento a lafalla final. La sumatoria de los porcentajescorrespondientes a las distintas cargas es elporcentaje utilizado de la capacidad total. Elvalor óptimo sería 100% (idealmentecorrecto, técnica y económicamenteinobjetable), pero la P.C.A. permite hastavalores que no excedan del 125%.Lógicamente que el valor aceptabledependerá de la importancia de la carretera,el futuro posible crecimiento del tránsito, etc.

A continuación se desarrollará un ejemplopara facilitar la comprensión del método,para lo cual se hará uso de los gráficos dediseño, que se adjuntan en la figura 101 (ejessimples) y en la figura 102 (ejes tandem)propuestos por la P.C.A. Dichos gráficos sonlos que se encuentran en la bibliografía deuso generalizado para el diseño depavimentos rígidos según el método de laP.C.A., siendo los valores en decimalesresultantes de la conversión del sistema deunidades inglesas al sistema métrico.

- Parámetros de diseño

Módulo de reacción k = 3,9 kg/cm3

Análisis de tránsito

EJES SIMPLES PREVISTOSCarga (ton) Repeticiones previstas para diseño13.6 3,10012.7 3,10011.8 15,00010.9 13,10010.0 18,1009.6 13,700

EJES TANDEM PREVISTOSCarga (ton) Repeticiones previstas para

diseño24.5 3,10023.6 3,10022.6 30,30021.8 30,36020.8 48,14020.0 24,00019.0 18,00018.1 6,000


Capítulo I - 329

Tabla de Correlación entre la Relación de Resistencias de un pavimento rígido carretero y el número de repeticiones

de la carga correspondiente que se puede soportar sin falla.

Relación de Número permisible Relación de Número permisibleResistencias de repeticiones Resistencias de repeticiones

0.51 400,000 0.69 2,5000.52 300,000 0.70 2,0000.53 240,000 0.71 1,5000.54 180,000 0.72 1,1000.55 130,000 0.73 8500.56 100,000 0.74 6500.57 75,000 0.75 4900.58 57,000 0.76 3600.59 42,000 0.77 2700.60 32,000 0.78 2100.61 24,000 0.79 1600.62 18,000 0.80 1200.63 14,000 0.81 900.64 11,000 0.82 700.65 8,000 0.83 500.66 6,000 0.84 400.67 4,500 0.85 300.68 3,500

FIGURA 99


Capítulo I - 330


Capítulo I - 331


Capítulo I - 332


Capítulo I - 333

Módulo de resistencia a la tensión en flexióndel concreto a usar en las losas 49.6 Kg/cm2

Espesor de losa asumido 21.5 cm

Con los parámetros de diseño indicados y elespesor de losa asumido (D = 21.5cm), seprocederá a aplicar la metodología de laP.C.A., para lo cual es conveniente diagramarun cuadro como el que se adjunta en la figura103.

En la primera columna se transcriben lascargas (para ejes simples y tandem) previstaspara diseño. En la columna siguiente secalculan dichas cargas afectadas por elcoeficiente de seguridad adoptado (se supuso1.2).

A continuación y mediante el gráfico dediseño de la figura 101 (ejes simples),entrando con las diferentes cargas por eje,conociendo k (3.9 kg/cm3) y en base alespesor de losa asumido (21.5 cm) se obtienepara cada carga por eje el valor del esfuerzoactuante. Los distintos valores obtenidos, quecorresponden a los esfuerzos que el tránsitoaplica a la losa (tensión de trabajo) seregistran en la tercer columna.

Habiendo considerado como factor de diseñouna tensión de rotura a la flexión de 49.6kg/cm2, se calcula la relación (R) entre elesfuerzo actuante y el esfuerzo disponible,valor que se transcribe a la cuarta columna.Con dicha relación de resistencia (R) y latabla de la figura 99 o la curva de fatiga(figura 100) se determina el número derepeticiones permisibles o admisibles paracada carga, es decir el número deaplicaciones que el pavimento puede soportarsin que se provoque la falla. Dichos valores

se registran en la quinta columna.

En la columna siguiente (sexta) se anotan lasrepeticiones previstas para cada carga.

Dividiendo los valores de la columna sextapor los valores transcriptos en la columnaquinta y expresando el cociente como unporcentaje, se obtiene el consumo a la fatigadel pavimento proyectado, nominadoporcentaje utilizado de la capacidad total delpavimento. Se observa que en aquellos casosen que la carga es suficientemente baja comopara que pueda repetirse cualquier númerode veces sin fallar, se acepta que tales cargasno repercuten en la capacidad del pavimento(R#0.50).

Se aplica la misma metodología para ejestandem

De acuerdo al % total de utilización obtenido(69%), habría que repetir el cálculoutilizando un espesor de losa inferior alasumido. O considerar una tensión de roturaa la flexión de menor magnitud, queequivaldría a un concreto de menorresistencia y por ende de menor costo.

El método descripto requiere un análisis detránsito fehaciente y una extrapolación decrecimiento futuro certera. No debe pensarsepor eso que el método carece de sentidopráctico ya que es dable suponer que parauna carretera que por su nivel de tránsito yde servicio requiera un pavimento dehormigón, es casi inconcebible que no secuente con un análisis de tránsito completo yconfiable.

Igualmente, en base a fórmulas que tienen uncarácter semi-empírico y toman en cuenta


Capítulo I - 334

información referente a comportamiento deobras en servicio, G. Pickett desarrolló unprocedimiento de diseño (adoptado por laP.C.A.) para aquellos casos en que se carezcade un análisis de tránsito fehaciente.

Como parámetro de diseño se requiere en lorelativo a tránsito la carga que se consideramás pesada, para un eje simple de ruedasduales. En la figura 104 se proporciona elgráfico de diseño para el cálculo del espesordel pavimento, que tiene en cuenta laexistencia de los elementos adecuados paratransmitir la carga entre losas adyacentes.Para la utilización del gráfico se deberámultiplicar por 1.2 la carga correspondienteal eje dual más pesado que se prevea (factorde seguridad) y se deberá dividir el módulode resistencia a la tensión en flexión delconcreto por 2, para obtener un valor detrabajo (esfuerzo actuante) que permita unnúmero de repeticiones de carga ilimitado.Los valores de carga graficados (de 2.70 tona 10.90 ton) corresponden a la carga deruedas duales (dobles) del eje consideradocomo de máximo peso.

Para el cálculo del espesor de losa se trazauna horizontal por el valor de la tensión derotura a la flexión dividido por dos(corresponde así a las tensión de trabajo paraun número de aplicaciones ilimitadas), hastacortar la recta correspondiente de la carga derueda doble. A partir de ese punto se trazauna vertical hasta el módulo de reacción ( k) adoptado para diseño. Desde este nuevopunto, mediante una horizontal se determinael espesor de la losa requerido.

MÉTODO AASHTO

FACTORES DE DISEÑO

C Módulo de reacción efectivo de lasubrasante

Dado que el valor de k efectivo depende dediferentes factores ajenos al módulo dereacción de la subrasante en sí, el primer pasoconsiste en identificar la combinación de losfactores a considerar a fin de poder estimarmediante la tabla que se adjunta (figura 105)el módulo de reacción efectivo.

Los factores a considerar son:a) Tipo de subbase: diferentes tipos desubbase tienen distintos módulos elásticos(ESB), consecuentemente se debe considerarsu efecto, así como la variación del mismo enlas distintas estaciones del año.b) Espesor de subbase (en pulgadas): elespesor de subbase que corresponda a cadatipo de subbase se debe estimar, a fin depoder hacer una evaluación económica dedistintas alternativas para diferentesespesores y tipos.c) Pérdida de soporte (LS): este factor tieneen cuenta la potencial pérdida portante de lasubbase (erosión y/o movimientosdiferenciales del suelo). En caso de suelosexpansivos (arcillas muy activas), los valoresde LS considerados son de 2,0 a 3,0(subrasante).

A continuación se indican valores de LS paradistintos tipos de materiales.


Capítulo I - 335

D

ISE

ÑO

DE

PA

VIM

EN

TO

S R

IGID

OS

(P.C

.A.)

EJE

S SI

MPL

ES

CA

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AC

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x F

sES

FUER

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TER

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ZAD

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E(to

n)(to

n)(k

g/cm

²)PE

RM

ISIB

LES

PREV

ISTA

SLA

CA

PAC

IDA

D T

OTA

L13

.616

.326

.00.

5230

0,00

03,

100

112

.715

.225

.00.

5140

0,00

03,

100

111

.814

.223

.3<0

.50

Ilim

itada

s--

----

--0

10.9

13.1

----

----

---

Ilim

itada

s--

----

--0

10.0

12.0

----

----

---

Ilim

itada

s--

----

--0

9.6

11.5

----

----

---

Ilim

itada

s--

----

--0

EJE

S T

AN

DE

M24

.529

.429

.30.

5942

,000

3,10

07

23.6

28.3

28.2

0.57

75,0

003,

100

422

.627

.227

.40.

5513

0,00

030

,360

2321

.826

.126

.60.

5418

0,00

030

,360

1720

.825

.025

.60.

5230

0,00

048

,140

1620

.024

.024

.5<0

.50

Ilim

itada

s--

----

--0

19.0

22.8

----

----

---

Ilim

itada

s--

----

--0

18.1

21.8

----

----

---

Ilim

itada

s--

----

--0

S

= 6

9%FI

GU

RA

103


Capítulo I - 336


Capítulo I - 337

TABLA PARA ESTIMAR EL MODULO DE REACCION EFECTIVO DE LA RASANTE

SUBBASE: TIPO__________________________ PROFUNDIDAD DE MANTOESPESOR (pulg)_________________ ROCOSO (pies)__________________PERDIDA DE SOPORTE____________ ESPESOR PROYECTADO

DE LOSA (pulg)___________________

(1) (2) (3) (4) (5) (6)Módulo de la Módulo de la Valor de k (pci) Valor de k (pci) Deterioro

subrasante subbase compuesto sobre manto relativo.MES M (psi) E (psi) (Figura 106) rocoso. µ

(Figura 107) (Figura 108)

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRESumatorio Sm =

Promedio: m = Sm /h = ___________________Módulo de reacción efectivo, k (pci) =________________Corregido por pérdida de soporte: k (pci) =____________

FIGURA 105


Capítulo I - 338

TIPO DE MATERIAL LSBase granular tratada con cemento 0.0 a 1.0E = 1.000.000 a 2.000.000 psiMezclas de agregado cemento 0.0 a 1.0E = 500.000 a 1.000.000 psiEstabilizados con cal 1.0 a 3.0E = 20.000 a 70.000 psiMateriales granulares sin tratar 1.0 a 3.0E = 15.000 a 45.000 psiMateriales de subbrasante ( naturales) 2.0 a 3.0E = 3.000 a 40.000 psi

d) Fundación en roca (en pies): Si debajo dela subrasante, a una profundidad menor de 10pies, existiera un macizo rocoso su influenciadebe ser considerada para esa sección,aunque la longitud que abarque del tramo nosea realmente significativa.

Para cada combinación de estos factores quevan a ser evaluados, se requiere preparar lascorrespondientes tablas de valores y calcularel módulo de reacción efectivo para cada unade ellas.

El segundo paso consiste en estimar losmódulos resilientes de la subrante en lasdistintas estaciones (o meses) del año(columna 2 de la tabla de la figura 105).

En el tercer paso se analizarán lascaracterísticas mecánicas de los distintostipos de subbase proyectados, a fin de evaluarsus módulos (ESB) en las distintas épocas delaño (columna 3). Así por ejemplo para unmaterial tratado con cemento (insensible a laacción del agua) bastará con asignarle unvalor constante para cada estación.

En el cuarto paso corresponde estimar elmódulo compuesto para cada estación(columna 4) asumiendo una profundidad de

subrasante semi-infinita. Mediante la cartaque se indica en la figura 106 y entrando conel espesor de la subbase (DSB) en base a losmódulos de la subrasante y de la subbase(MR y ESB respectivamente) se determina elmódulo compuesto k 4 (pci). Si la losaapoyara directamente sobre la subrasante, elmódulo de reacción compuesto de subrasantese define mediante la siguiente expresiónteórica.

k = MR/ 19,4

MR = módulo resiliente de la subrasantek = valor resultante del ensayo de plato decarga

En el quinto paso se considera el efecto defundación en roca; este paso se excluye en elcaso que el manto rocoso se ubique a unaprofundidad mayor de 10 pies. Mediante lacarta que se transcribe en la figura 107 secalcula el módulo modificado por presenciade una fundación rocosa. Entrando con elmódulo de la subrasante y en base a laprofundidad del manto rocoso y al módulocompuesto ( k 4 ) estimado, se determina elmódulo modificado (columna 5).


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Capítulo I - 341

En el sexto paso, estimando un espesor delosa requerido y en base a la carta de la figura108, entrando con el valor de k compuesto(pci) y el espesor de losa estimado se obtieneel valor del deterioro relativo (Ur) para cadaestación (columna 6).

El séptimo paso consiste en dividir lasumatoria de los deterioros relativos por elnúmero de estaciones (o meses segúncorrespondiera).

El módulo de reacción efectivo de lasubrasante es el valor que corresponde a esepromedio y al espesor de losa estimado, quese obtiene de la figura 108.

El último paso en el proceso consiste unajustar el módulo obtenido teniendo encuenta una potencial pérdida de soporte de lasubbase.

Mediante el gráfico de la figura 109 en baseal módulo efectivo y al valor de LS, sedetermina el módulo de reacción efectivo dela subrasante corregido por una potencialpérdida de soporte.

C Análisis de tránsito

Valen todas las consideraciones hechas sobreeste tema, en el capítulo que versa sobreDiseño de Pavimentos Flexibles; MétodoAASHTO.

Los factores de equivalencia para ejessimples, tandem y triple, para espesores delosa de 6 a 14 pulgadas y PSI final de 2,0; 2,5y 3,0, se encuentran indicados para diversosrangos de carga en las tablas D-10 a D-18(AASHTO Guide for Design of PavementStructures, 1993).

C Nivel de confiabilidad

Vale todo lo indicado para pavimentosflexibles poniéndose especial énfasis endestacar que para elevados volúmenes detránsito, se recomiendan altos niveles deconfiabilidad. En la tabla siguiente seindican los rangos de confiabilidad ( R )sugeridos para distintos tipos de carreteras,clasificadas según su funcionalidad.

Clasificaciónfuncional

Niveles de confiabilidadrecomendados (R)

Urbanas Rurales

Interestatales 85 - 99,9 85 - 99,9

Arteriasprincipales

80 - 99 75 - 95

Colectoras 80 - 95 75 - 95

Locales 50 - 80 50 - 80

Para la desviación standard (So) serecomienda adoptar un valor comprendidoentre 0.30 y 0.40, de querer estimarlo para lascondiciones del proyecto obligaría a analizarlas posibles variaciones de todos los factoresde diseño. Igualmente se sugiere analizarcualitativamente las condiciones locales, paraestimar su valor.

C Pérdida de serviciabilidad () PSI)

Siendo )PSI, la diferencia entre laserviciabilidad inicial y la serviciabilidad enel momento en que se requiera unarehabilitación, se recomienda para el PSIi=4.5y para el PSIf=2.5, considerando quegeneralmente un pavimento rígido se


Capítulo I - 342

construye cuando el flujo de tránsito eselevado, tanto en frecuencia como enintensidad ()PSI=2.0).

A los efectos de aclarar el conceptofundamental de serviciabilidad que utiliza elmétodo de Diseño AASHTO para cualquiertipo de pavimento, se recomienda leer yanalizar dicho tema en el AASHTO Guidefor Desing of Pavement Structures (1993), yaque se requeriría desarrollar un extenso textopara su completo entendimiento. Dicha guíade diseño se adjuntará a los tomos queconforman el manual, por lo que estará avuestra disposición.

En forma suscinta se tratará de explicar quéfactores se tienen en cuenta para fijar laserviciabilidad inicial y final.

El índice de serviciabilidad inicial (PSIi)surgió de los tramos experimentales delAASHO Road Test, resultando 4,2 parapavimentos flexibles y 4,5 para pavimentosrígidos.

El índice de serviciabilidad final correspondeal índice más bajo tolerable antes deprocederse a una rehabilitación oreconstrucción. Sugiriéndose un PSIf $ 2.5para carreteras principales o autopistas yPSIf=2.0 para carreteras solicitadas por unmenor volumen de tránsito.

C Módulo elástico del concretohidraúlico (Ec).

Tanto para el concreto como para aquellasbases conformadas con un alto contenido decemento, resulta dificultoso determinar sumódulo mediante ensayos de laboratorio detracción indirecta. El módulo elástico deestos materiales se puede estimar mediante lasiguiente expresión, recomendada por laAmerican Concrete Institute:

Ec = 57.000 (f'c) 0.5

Siendo:

Ec = módulo elástico del concreto (en psi)

f'c = tensión a la compresión del concreto(en psi), de acuerdo a la Norma AASHTOT22.

C Módulo de rotura del concreto (S'c)

El módulo de rotura (tensión de flexión) delconcreto se requiere solamente para el diseñode los pavimentos rígidos. El módulorequerido corresponde al promedio de valores(obtenidos después de 28 días de curado)resultantes de la aplicación del ensayoAASHTO T 97.

Considerando la introducción del nivel deconfiabilidad en el método de diseño, serecomienda enfáticamente que no se utilicecomo factor de diseño el valor del móduloexigido en las especificaciones deconstrucción normales dado que representa aun valor reducido y donde sólo un pequeñoporcentaje de la distribución caería pordebajo del mismo.


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Si se desea utilizar dicho valor (Sc), se ledebe hacer un ajuste, basado en la desviaciónstandard del módulo (SDS) y en el porciento(PS) de la distribución de tensiones, que seconsidere que normalmente pueden caerdebajo del valor especificado, siendo:

S'c ( promedio ) = Sc + Z ( SDS )

Donde:S'c = promedio estimado del valor delmódulo de rotura ( en psi )Sc = módulo de rotura ( en psi ) según lasespecificaciones de construcciónSDS = desviación standard estimada delmódulo de rotura ( en psi ).Z = variación normal standard.

Siendo:

Z PS*0.841 20%1.037 15%1.282 10%1.645 5%2.327 1%

* Número de testigos permitidos ( en % ) quepueden registrar una resistencia menor a laespecificada.

C Coeficiente de transferencia de carga

Este coeficiente (J) tiene en cuenta lacapacidad del pavimento de concreto paratransferir (distribuir) las cargas a través dediscontinuidades, tales como las juntas ogrietas. Para pavimentos proyectados conjuntas que no incluyan elementos detransferencia de carga (pasadores, barras), elvalor de J recomendado es de 3.8 a 4.4. Si secolocan en las juntas los elementos detransferencia de carga o se refuerza el espesorde la losa en el área de juntas, se recomiendaJ = 3.2.

C Coeficiente de drenaje (CD).

En la tabla que se adjunta, se dan los valoresde CD recomendados, dependiendo de lacalidad del sistema de drenaje proyectado ydel tiempo, durante un año, en que laestructura del pavimento está expuesta aniveles de humedad cercanos a la saturación.Esta condición lógicamente dependerá delpromedio de lluvias anuales y de lascondiciones de drenaje prevalencientes.

Valores Recomendados para el Coeficientede Drenaje, CD, para el Diseño de PavimentosRígidos

Porcentaje de tiempo, durante un año, en que la estructura del pavimento está expuesta aniveles de humedad cercanos a la saturación

Calidad del Drenaje Menor que 1% 1-5% 5- 25% Mayor que 25%

ExcelenteBuena

RegularPobre

Muy mala

1.25-1.201.20-1.151.15-1.101.10-1.001.00-0.90

1.20-1.151.15-1.101.10-1.001.00-0.900.90-0.80

1.15-1.101.10-1.001.00-0.900.90-0.800.80-0.70

1.101.000.900.800.70

Una vez definidos los parámetros de diseño indicados, mediante el nomograma y/o la


Capítulo I - 346

ecuación, que se presentan en la figura 110(parte 1 y 2) se estima el espesor de losarequerido.

Para las condiciones reales existentes en elpaís es posible sugerir valores para algunasde las variables incluidas en el NuevoMétodo AASHTO (1986-1993), pero para lamayoría de ellas se deben adoptar valoresacordes a las características del proyecto enestudio.

Nivel de confiabilidad: en base a laclasificación funcional de la carretera y segúnse trate de urbanas o rurales, podrá variar de50% a 99.9%. Para arterias principales serecomienda asumir R entre 85 y 90%. Paracalzadas de bajo volumen de tránsito serecomienda R= 50% (N8.2 < 1.0 x 106 ejes).Para la desviación standard (So) variablesentre 0.30 y 0.40 para pavimentos rígidos, serecomienda adoptar un valor intermedio(So=0.35).

Coeficiente de drenaje: su valor dependerá delas condiciones del sistema de drenajeproyectado (calidad del drenaje) y de lascaracterísticas hidrológicas y pluviométricasdel lugar. Si bien el sistema de drenajepudiera ser idealmente perfecto,considerando la posible falta demantenimiento, se lo debe clasificar comobueno o regular.

Teniendo en cuenta las altas precipitacionesanuales, se debe considerar que es posibleque la estructura del pavimento permanezcade un 5% a un 25% del año, expuesta aniveles de humedad cercanos a la saturación,consecuentemente se podría asumir Cd=1.00.

Coeficiente de transferencia de cargas:considerando que se construirán las juntastransversales (de expansión y decontracción), las de construcción y las dearticulación, no sólo munidas de loselementos de transferencia requeridos(pasadores, barras, etc.) sino tambiénespaciadas o ubicadas donde corresponda, serecomienda adoptar para el coeficiente detransferencia de carga (J) un valor de 3.2.

Pérdida de soporte: este valor es requeridopara el cálculo del módulo de reacciónefectivo de la subrasante. Su estimación tieneen cuenta la pérdida del valor portante de lasubbase (ya sea por erosión y/odeformaciones diferenciales del suelo) o suinexistencia; pudiendo variar desde 0.0 (basegranular tratada con cemento, límite inferior)a 3.0 (suelos naturales, expansivos, límitesuperior).

Se sugiere asumir LS= 1.0, que correspondeal rango superior de materiales tratados concemento y al inferior de estabilizados con caly materiales granulares sin tratar.

EJEMPLO ILUSTRATIVO

C Período de diseño: se asume una vidaútil de n = 30 años.

C Tránsito: en base al TMDA estimadopara el año de habilitación de la obra,al porcentaje y configuración decamiones y al resultado de los censosde carga por eje, en función de lastablas de AASHTO (para PSIt = 2.5 yun espesor de losa de 9 pulgadas,


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tablas D13, D14 y D15) se calcula el númerode ejes equivalentes a 8.2 toneladas, quesolicitarán a la calzada en ambos sentidosdurante el primer año del período de diseño.

Considerando dos carriles uno en cadasentido y un factor direccional DD = 50%,para una tasa de crecimiento anual constantede i = 2% anual, resulta el tránsito de diseño:

Siendo 197.200 el número de ejesequivalentes a 8.2 ton que solicitaran a lacalzada en ambos sentidos durante el primeraño del período de diseño.

C ConfiabilidadSe adopta R = 90% y So = 0,35

C Pérdida de serviciabilidad

) PSI = PSIi - PSIt = 4.5 - 2.5 = 2.0

C Coeficiente de drenaje (Cd).Se asume una calidad de drenajebuena, y un % de tiempo durante unaño, en que la estructura delpavimento está expuesta a niveles dehumedad cercanos a la saturación,comprondido entre 5 y 25%, por loque se adopta Cd = 1.00.

C Coeficiente de transferencia de carga(J).Considerando que en las juntas secolocarán los elementos detransferencia requeridos se adoptaJ=3.2.

C Módulo de rotura del concreto (S'c).Considerando el promedio de losresultados obtenidos en ensayos de

rotura a la flexión (28 días), se estimaS'c = 580 psi.

C Caracterización de los materiales.Módulo elástico del concretohidráulico:Ec = 4,000,000 psi.

C Módulo elástico de la subbasegranular:ESB = 16,000 psi (período húmedo)25,000 psi (período seco)

C Módulo resiliente de la subrasante:MR = 5,000 psi (período húmedo) = 6,500 psi (período seco)

C Clima: 5.5 meses lluviosos de mayo amediados de octubre; 6.5 mesessecos, desde mediados de octubre aabril inclusive.

- Estimación del módulo de reacciónefectivo de la subrasante.

Subbase tipo granularEspesor de subbase = 6"Profundidad de macizo rocoso > 20 piesPérdida de soporte = 1.0Espesor de losa asumido = 9 pulgadas


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MES MR(psi) ESB Valor compuesto de k Valor de k porDeterioro relativo(psi) (en pci) (figura 106) macizo rocoso ur (figura 108)

Enero 6500 25.000 400 - 0.70Febrero 6500 25.000 400 - 0.70Marzo 6500 25.000 400 - 0.70Abril 6500 25.000 400 - 0.70Mayo 5000 16.000 270 - 0.80Junio 5000 16.000 270 - 0.80Julio 5000 16.000 270 - 0.80Agosto 5000 16.000 270 - 0.80Septiembre 5000 16.000 270 - 0.80Octubre 5000 16.000 270 - 0.80Noviembre 6500 25.000 400 - 0.70Diciembre 6.500 25.000 400 - 0.70

3ur = 9.00

Módulo de reacción efectivo k (pci) = 350Corregido por pérdida de soporte (LS = 1),k=102 pci

- Diseño del espesor de losa.Parámetros de diseño:

C Módulo elástico del concreto Ec = 4× 106 psi

C Módulo de reacción efectivo = 102pci

C Módulo de rotura a la flexiónpromedio: 580 psi

C Coeficiente de transferencia de cargaJ=3.2

C Coeficiente de drenaje Cd = 1.0C Pérdida de serviciabilidad )PSI = 2.0C Nivel de confiabilidad R = 90%C Desviación standard So = 0.35C W18 = 4.0 × 106 ejes de 8.2 ton.

Resultando de la aplicación del gráfico dediseño (figura 110, parte 1 y 2), un espesor delosa de 9.5 pulgadas.

A continuación se procederá a aplicar laMetodología de la P.C.A. para los mismosparámetros de diseño utilizados para el

Método AASHTO.

- CBR subrasante = 4.0% k = 3.5 kg/cm3

- Espesor de subbase granular = 15cm

VALOR kSUBRASANTE

SUBBASE NOTRATADAeSB = 15cm

2.8 kg/cm3 3.9 kg/cm3

5.5 kg/cm3 6.4 kg/cm3

Interpolando se obtiene sobre la subbase k=4.5 kg/cm3 valor que se utilizará comoparámetro de diseño.

- Tránsito

Para el ejemplo se asumió: 197.200 ejesequivalentes a 8.2 ton que solicitarán a lacalzada, en ambos sentidos, durante el primeraño del período de diseño, una tasa decrecimiento anual del 2.0% y un período dediseño n= 30 años.

Consecuentemente el número de ejes de 8.2ton que solicitarán a la calzada por día y por


Capítulo I - 351

trocha será de 270 ejes durante el primer año. A fin de asumir un tránsito similar para esteejemplo, se supone que ese total de ejesdiarios equivalentes a 8.2 ton (270 ejes)estaría conformado por:

EJES SIMPLESPESO

FACTOR DEEQUIVALENCIA

e= 9" NÚMERO de ejes por día TOTAL

(8.2 ton)

16 kips (7.3 ton) 0.604 112 67.618 kips (8.2) 1 61 6120 kips (9.1) 1.57 49 76.9

EJES TANDEM28 kips (12.7 ton) 0.85 41 34.930 kips (13.6 ton) 1.14 26 29.6

E = 270 ejes

Para la aplicación de la Metodología de la P.C.A. correspondería:EJES SIMPLES Fg = 1.2 TPDA/2 REPETICIONES

n = 30 años; i = 2%7.3 ton 8.8 ton 112 16584238.2 ton 9.8 ton 61 9032489.1 ton 10.9 ton 49 725.56

EJES TANDEM12.7 ton 15.2 ton 41 60710113.6 ton 16.3 ton 26 348991

Dichos valores (de carga por ejemultiplicados por el Fs y número derepeticiones) serán los utilizados para diseño.

- Módulo de resistencia a la tensión enflexión del concreto a usar en las losas41kg/cm2 (–580 psi).

Con los parámetros de diseño indicados yasumiendo un espesor de losa de 20cm,aplicando los ábacos de las figuras 101 y 102se obtiene:


Capítulo I - 352

EJES SIMPLES ESFUERZOACTUANTE R REPETICIONES PERMISIBLES

PREVISTAS

% UTILIZADO DELA CAPACIDAD

TOTAL+ 18KG/cm2 + 0.50 4 1660000 -

18kg/cm2 + 0.50 4 900000 -20kg/cm2 + 0.50 4 730000 -

EJES TANDEM18kg/cm2 + 0.50 4 610000 -19kg/cm2 + 0.50 4 380000 -

Los resultados obtenidos llevan a pensar que un espesor de losa de 17.5cm podría sersatisfactorio, resultando:

EJES SIMPLES19.0 kg/cm2 + 0.50 4 1660000 -21.0 kg/cm2 0.51 400000 900000 225%23.0 kg/cm2 0.52 100000 730000 730%

No habiendo necesidad de proseguir elcálculo pues ya se consumió la capacidadtotal de la estructura, por lo que se adoptaríaun espesor de losa de 20cm.

Dada la complejidad que en la practicaconlleva aplicar la Metodología AASHTO,fundamentalmente por toda la informaciónrequerida de antemano, se sugiere laaplicación y uso del Método de la PortlandCement Association, siendo innegable laautoridad técnica y científica de estaInstitución en materia de pavimentos rígidos,no sólo por las relevantes investigaciones queviene desarrollando desde su creación, sinotambién por el análisis y discusión de cuantoestudio se ha efectuado sobre este tema.

C DISEÑO DE JUNTAS

En los pavimentos rígidos las juntas puedendividirse en cuatro tipos principales; siendosu función controlar los esfuerzos inducidos

por los cambios de volumen que sufre elconcreto.

C Juntas de contracciónC Juntas de expansión o dilataciónC Juntas de construcciónC Juntas de articulación o de alabeo

Las juntas de contracción se disponen paraaliviar los esfuerzos de tensión causados porlas contracciones del concreto.

Las juntas de dilatación se disponen parapermitir que las losas se expandan una contraotra sin destruirse, ni deteriorarse.

Las juntas de construcción corresponden a lasinterrupciones de las operaciones de colado ydeben garantizar la continuidad estructural.

Las juntas de alabeo o de articulación tienencomo función evitar los agrietamientos a lolargo del eje central del pavimento o en las


Capítulo I - 353

líneas de unión de las diferentes hileras delosas, que se producirían al elevarse susbordes cuando la losa está bajo carga.

Las juntas suelen hacerse o bien aserrando oranurando el concreto, pero garantizando lacontinuidad a través de la junta por apoyo deconcreto contra concreto o provocando unaranura que se rellena con algún materialapropiado o estableciendo la continuidad aambos lados de la ranura con barras de aceroliso (pasajuntas) o corrugado (barras desujeción) según corresponda.

En la figura 111 se reproducen los tipos dejuntas más comunes en carreteras.

Las juntas de contracción (a) y (b) sediferencian en que en la tipo (a) se haformado la ranura de modo incompleto,sellando con un material plástico adecuado laoquedad o hendidura que se produce; lagrieta se propagará por sí sola posteriormentea partir de la ranura formada. En la junta tipo(b) dos losas quedan unidas a tope y sueventual separación se combate mediante elmaterial plástico que rellena la ranurasuperior, que se realiza mediante un cortemás ancho y por lo tanto suministrando unmejor factor de forma al material sellador.Se recomienda que en todas las juntas decontracción se coloquen pasajuntas lisoslubricados a fin que las losas puedancontraerse sin generar fuerzas que lasagrieten.

Las juntas típicas de expansión estánrepresentadas por (c) y (d). La (c) presenta unpasajunta o clavija con casquillo que permiteel movimiento relativo que se generará pordilatación. La junta (d) se construyeaumentando el espesor de la losa en el bordecomo para crear una protección adicional.

La junta (e) corresponde a un ejemplo típicode una junta de construcción machihembrada,se coloca una barra de sujeción corrugadapara ayudar a la transmisión de los esfuerzos.Este tipo de junta también suele usarse comojunta de alabeo.

La junta (f) corresponde a una junta dearticulación o de alabeo, también se le colocauna barra corrugada de sujeción.

Las juntas suelen denominarse longitudinaleso transversales, según el sentido en que esténdirigidas con respecto al eje del camino.

Se recomienda que las juntas transversales sedispongan de modo que dividan al pavimentoen losas de un largo tal, que eviten en formarazonable el potencial agrietamientointermedio. Una manera de lograrlosatisfactoriamente y a un costo relativamentemoderado es mediante la colocación dejuntas de expansión a intervalos largos y dejuntas de contracción intermedias del tipo deranura simulada superior. Las longitudes delas losas entre separación de juntas será, deacuerdo al tipo de agregado grueso queconforme el concreto, el siguiente:

TIPO DE AGREGADO GRUESO SEPARACIÓN DE JUNTASGranito triturado 7.50 mCalcáreo triturado 6.00 mGrava calcárea 6.00 mGrava silícea 4.50 mGrava de tamaño < 2 cm 4.50 mEscoria 4.50 m


Capítulo I - 354


Capítulo I - 355

Las juntas de expansión se colocaránindefectiblemente en los cruces con otrascalzadas de hormigón y a una distanciacomprendida entre 180 m y 200 m comoseparación máxima donde no existanintersecciones. La distancia intermedia entrejuntas de dilatación se dividirá en intervalosde aproximadamente 6,00 m por juntas decontracción. Estas juntas pueden construirsedisponiendo una ranura en la parte superiorde la losa (de una profundidad de 1/4 delespesor del pavimento) y sellándolas con unrelleno bituminoso apropiado para evitar lainfiltración de materiales inertes o insertandoun relleno premoldeado delgado en la ranuraprovocada en la losa.

Si bien algunos estudios y trabajoselaborados concienzudamente recomiendanuna separación menor entre las juntas dedilatación, tanto las experiencias de obra,como las observaciones y seguimiento de lasmismas, realizados en muchos Estados deU.S.A., sobre un considerable número dekilómetros de pavimentos de diferentesedades, indican que la separaciónrecomendada no causará efectos excesivosde compresión en las losas, si se evita lainfiltración de materiales inertes en las juntastransversales y a éstas se las espacia aintervalos tales que eviten el agrietamientointermedio. Un análisis teórico de lasituación confirma esta conclusión; en unestudio integral se ha considerado el efectode: a) el fragüe de la losa después que elhormigón se ha colocado; b) el cambiosubsiguiente de la longitud, resultante de unaumento en la humedad y temperatura,superior al que existía en el momento de lacolocación; c) escurrimiento o deformaciónplástica y d) la fricción de la subrasante, lasconclusiones resultantes indican que aún en

el caso que fuesen omitidas todas las juntasde expansión, los esfuerzos de compresióndebidos a esa restricción no excederán del50% de la resistencia a la compresión delhormigón, teniendo un especial cuidado deevitar la infiltración de suelo para que puedaefectuarse el aumento en longitud de la losa.Se considera que cualquier esfuerzo decompresión inferior al 50% del de rotura esbeneficioso, puesto que las fallasestructurales del pavimento, casi siemprecomienzan en las losas por efecto de tracción,y los esfuerzos de compresión deberánproducirse antes que los esfuerzos de tracciónresultantes puedan aparecer. Además estacompresión en las losas mantiene las juntasde contracción apretadamente cerradas, demodo que su eficacia para la transferencia delas cargas es segura.

La P.C.A. señala que excepto en lasintersecciones y estructuras, no es necesarioproporcionar juntas de expansión en unconcreto, cuando:

a) el pavimento se construye conmateriales que tienen característicasde expansión normales.

b) el pavimento se construye durante losperíodos del año en que lastemperaturas ambientes están porencima de la temperatura decongelación.

c) el pavimento se divide en tramosrelativamente cortos con las juntas decontracción, con espacios como paraprevenir la formación de fisurasintermedias.

d) las juntas de contracción están sujetasa un mantenimiento adecuado paraprevenir la infiltración de materialmás o menos incompresible.


Capítulo I - 356

Si bien se transcriben consideracionesdiversas respecto al tema, las mismas seincluyen con el objeto de evidenciar ladisparidad de criterios que existen alrespecto.

Se recomienda que para las juntas deexpansión se emplee un tipo de relleno debajo costo y que no pueda ser expulsado porla presión. Se han obtenido muy buenosresultados con materiales bituminosos,corcho, caucho, corcho-caucho mezclado,materiales impregnados con asfalto, madera,fibra tratada y muchos otros, no dejando deaparecer en el comercio en forma incesante,varias clases de rellenos tanto aceptables,como inadecuados.

El uso de pasajuntas o barras de sujeciónlisas es imprescindible en las juntas deexpansión, pero a veces suelen suprimirse enlas juntas de contracción cuando suespaciamiento es menor de 6,00m; salvo quese trate de zonas en que las condiciones deservicio sean particularmente severas.

En la tabla de la figura 112 se agrupan losrequerimientos mínimos recomendados por elInstituto Mejicano del Cemento y delConcreto para la colocación de pasajuntas ydispositivos de transmisión de carga enpavimentos de distintos espesores, para trestipos de acero y diversos anchos de banda decirculación. El dispositivo típico es unavarilla lisa, de sección circular, de acero. Labarra de sujeción corrugada no se diseñacomo un dispositivo de transmisión de carga,ya que se coloca para resistir las fuerzas detensión que se generan por las restriccionesde fricción que existen entre la losa y lasubbase. Cuando estos elementos seannecesarios su espaciamiento debe respetar

también lo indicado en tabla.

Otros estudios difieren de lo indicado, ya querecomiendan barras circulares lisas (parapasajuntas), de 19 mm de diámetro, de 45 a60 cm de longitud y separadas cada 30 cm(espaciamiento marcadamente menor que elque se indica en tabla). Varias institucionespuntualizan que en las juntas transversales decontracción, del tipo de ranura simulada, nose requiere ningún dispositivo para transferirlas cargas, con una disposición de juntasespaciadas en menos de 6.00m. Cuando elpavimento está en compresión, las juntas decontracción se mantienen apretadamenteunidas, situación que garantiza latransferencia de las cargas a través de lascaras irregulares del hormigón debajo de laranura. Durante el período en que elpavimento se contrae, este tipo de juntasespaciadas como se ha recomendado, seabren en una magnitud tan reducida que lascaras irregulares del hormigón, debajo de laranura, todavía proporcionan una adecuadatransferencia de cargas.

Las barras pasadores deben pintarse yrecubrirse con aceite espeso a fin de evitar laadherencia; en las juntas de expansión, cadapasador estará provisto de un casquete deajuste adecuado y que proporcionará (en elextremo pintado y aceitado de la barra) unespacio igual al ancho de la junta dedilatación. Durante las operaciones dehormigonado todas las barras pasadoresdeben ser mantenidas paralelas al eje delpavimento y a su superficie.


Capítulo I - 357

Esp

acia

mie

nto

reco

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dado

par

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spos

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tran

smis

ión

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Tota

lAn

cho

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anda

tota

lAn

cho

de b

anda

(kg/

cm²)

(cm

)(c

m)

3 m

3.30

m3.

60m

cm3

m3.

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Capítulo I - 358

Esto puede obtenerse mediante el uso de unsostén para los pasadores que consiste enpiezas transversales y longitudinalesconectadas y dispuestas para mantener a cadapasador en su posición correcta. El sosténdeberá tener una rigidez suficiente parapermitir el montaje de los pasadores en élantes de colocarse sobre la subbase (osubrasante). Usualmente, el diseño máseconómico incluye el uso de pasadores en lasjuntas de expansión transversales y en las deconstrucción. Sin embargo, cuando porcualquier razón se deba evitar su uso, la losadel pavimento (en esas juntas) debe serreforzada de manera que resulteestructuralmente adecuada, mediante unmayor espesor; el empalme de este espesor,al requerido en el resto de la losa debe sergradual; muchos estudios sugieren que latransición se efectúe en una distancia deaproximadamente 3,00 m.

Por último en las figuras 113 y 114 semuestran dos gráficos confeccionados paradistintos tipos de acero (común y de altolímite de fluencia), que permiten calcular enfunción del espesor del pavimento, paradistintos diámetros de las barras, laseparación requerida.

De acuerdo a todo lo manifestado sobre estetema (Diseño de Juntas), así como tambiénlos comentarios que a posteriori setranscriben alusivos a las tendenciasreferentes a los pavimentos de hormigón enel continente europeo, demuestran ladiversidad de criterios que aun actualmenteestán en juego.

Consecuentemente resulta difícil establecer eltipo de junta y la separación ideal, para lascondiciones existentes en el país. En forma

general se podría recomendar lo siguiente:Juntas transversales: a) de expansión cada180 a 200m como separación máxima dondeno existan intersecciones y b) de contraccióncada 4.50 a 7.50m según el tipo de agregadogrueso que conforme el concreto (escoria,distintos tipos de grava, calcáreo triturado,granito triturado). Las juntas de construccióny de alabeo se ejecutarán dondecorrespondan.

Todas las juntas se construirán acorde a loindicado en la figura 111, juntas comunes enpavimentos rígidos.

A continuación se harán algunasconsideraciones sobre el uso de armadura enlos pavimentos de hormigón.

Cuando se la emplea, el hierro que laconforma tiene como misión mantenerestrechamente unidos los bordes de lasgrietas que eventualmente pudieran formarse.No se la utiliza ni para aumentar la capacidadportante, ni para impedir los agrietamientos.

Para aumentar la resistencia, el hierro deberíacolocarse en dos capas, una cerca de lasuperficie y la otra del fondo, ya que losesfuerzos de tracción máximos puedenproducirse tanto en el fondo como en la partesuperior de la losa. Y además deberíacolocarse en una cantidad tan grande quenunca ha sido considerada factible en el casoque se requiriera para aumentarapreciablemente la resistencia estructural delpavimento. Una mayor capacidad portantepuede obtenerse más económicamente con unaumento en el espesor del hormigón que conel hierro.


Capítulo I - 359


Capítulo I - 360


Capítulo I - 361

La armadura no evitará que el pavimento dehormigón se agriete, la función del hierro esmantener las grietas unidas una vez que ellasse forman, de no producirse las grietas es ungasto superfluo pues el hierro se desperdicia.

Si las juntas transversales se espacianadecuadamente de modo que no se generengrietas intermedias, la armadura puedesuprimirse.

El acero distribuido no contribuye a laresistencia a la flexión de la losa, sinembargo al conservar fuertemente unidas lasgrietas mantiene la resistencia al corte de lalosa y por ende su capacidad para soportarcargas. Estas propiedades se reducen si sepermite que las grietas se abran. El refuerzodistribuido o armadura se usa en forma deuna malla de alambre soldado o barrasentrelazadas, conteniendo en ambos casostantos elementos longitudinales comotransversales.

Varios organismos de carreteras utilizandiferentes medidas y espaciamientos de loselementos de la malla de refuerzo, con elobjeto de amoldarse a los requerimientosrelativos al área de acero necesaria a lo largoy ancho de la losa. La cantidad de acerorequerida en un caso dado, se calcula en lasuposición de que debe ser suficientementeresistente para tensar ambos extremos de lalosa sobre la subrasante hacia su centro. Esta hipótesis conduce a la siguienteecuación, que permite calcular la cantidad deacero en pulg2/pie de ancho de losa:

Siendo:

A = cantidad de acero transversal (pul 2/piede ancho de losa).

L = longitud de losa entre juntas (pies)

Cf = coeficiente de fricción entre losa ysubrasante (se suele adoptar Cf = 1,5).

W = peso de losa por pie cuadrado desuperficie de pavimento (libras).

fs = esfuerzo de trabajo en el acero (lb/pulg2).

Generalmente el área transversal de acerolongitudinal varía de 0,1 a 0,2% del áreatransversal de la losa; los pesos requeridostípicamente fluctúan de cerca de 55 a 80libras por 100 pie2 de superficie depavimento.

Posteriormente a la segunda guerra mundialse desarrolló un alto interés sobre laposibilidad de construir pavimentoscontinuamente reforzados sin juntas.

La cantidad requerida de acero de refuerzolongitudinal en esta clase de pavimento noestá en proporción directa a la longitud de lalosa.

Observaciones realizadas en largas losasreforzadas en forma continua (longitud de 1milla o más), indican que sólo 400 ó 500 piesdel pavimento en cada extremo está sometidoa movimiento longitudinal, estando el tramocentral restringido por completo.

Los movimientos estacionales que seregistraron en los extremos de la losaresultaron de menos de 2 pulgadas,independientemente de la longitud de la losa. La experiencia indica que la cantidad óptima


Capítulo I - 362

de acero de refuerzo es la que resulta de unespaciamiento de grietas de 3 a 10 pies.

Los intervalos de las grietas en esta escala seproducen generalmente con una cantidad deacero que fluctúa de 0.5 a 0.7% del áreatransversal de la losa.

El espesor de losa recomendado varía de 6 a9 pulgadas, dependiendo de las condicionesdel tránsito.

Muchas instituciones y organismos dedicadosa la investigación de este tema, opinan que elespesor de los pavimentos continuamentereforzados debería ser el mismo que el de lospavimentos comunes de concreto.

En el refuerzo continuo se utilizageneralmente la malla de alambre soldado; elespaciamiento de los alambres longitudinalesno debe ser menor de 4 pulgadas ni mayor de12 pulgadas; el espaciamiento de losalambres transversales no debe exceder de 24pulgadas; el espacio entre el refuerzo y lasorillas de la losa no debe ser menor de 2pulgadas, ni mayor de 6 pulgadas.

C FALLAS MÁS COMUNES EN LOSPAVIMENTOS RÍGIDOS

Las fallas en los pavimentos rígidos puedendeberse a deficiencias de la propia losa o a uninadecuado comportamiento estructural delconjunto losa, subbase, subrasante, terracería.

En el primer caso se involucran aquellasdefectos del concreto propiamente dicho talescomo la utilización de materiales y agregadosinadecuados, desintegración por reacción delos agregados con los álcalis del cemento,problemas derivados del uso de sales para

proteger al concreto de fríos intensos, etc, ypor otro lado defectos de construcción o deinsuficiencia estructural en la losa, talescomo una inapropiada colocación o unadotación insuficiente de los elementos detransmisión de carga, insuficiente resistenciaante las restricciones de fricción impuestas alos movimientos de la losa por la subbase,alabeo de las losas o mal comportamiento delas juntas de contracción y expansión, etc.

Siendo la otra causa principal de falla lavinculada con toda la estructura, se involucraen las mismas las fallas por bombeo, larotura de bordes o esquinas, la falta de apoyorequerida, etc.

Frecuentemente y tal como ocurre en lospavimentos flexibles, las fallas son generadaspor una combinación de causas, por lo que laestimación de un diagnóstico y la correccióndel problema no es sencillo.

El uso de agregados inapropiados, noduraderos, se refleja en la aparición degrietas, que se inician como fisurasincipientes, muy próximas y se desarrollangeneralmente en torno a las juntas o a losbordes de la losa; el fenómeno es progresivoy suele terminar con la desintegración totalde la losa.

Otros factores que causan la desintegracióndel concreto son: el uso de agregados con unexcesivo contenido de finos, procesar unamezcla demasiado húmeda, etc.

Durante el período de curado, los concretossuelen sufrir agrietamientos excesivos porcontracción, apareciendo grietas cortas ydistribuidas al azar, tanto longitudinal comotransversalmente.


Capítulo I - 363

Los agrietamientos provocados por trabajodefectuoso de los pasajuntas, se debengeneralmente a que dichos elementos quedanmal lubricados y no permiten el movimientopara el que fueron diseñados; elespaciamiento excesivo entre ellos tambiénpuede ser efecto de problemas. Otro defectocomún por mal funcionamiento de juntas, setiene cuando éstas faltan o se espaciandemasiado a lo largo de un tramo importante.

El concreto generará por agrietamiento suspropias juntas de contracción y expansión,pero estas grietas se disponen irregularmente,dando al pavimento una aparienciadeteriorada, que generalmente nocorresponde a una deficiencia estructural, enel sentido de que las grietas formadas liberanlos esfuerzos y trabajan en un inicio, comoverdaderas juntas.

A largo plazo, el comportamiento no será tansatisfactorio, pues las grietas naturalescarecen de todo tratamiento y de los rellenosplásticos apropiados, de modo que en ellas elconcreto se va disgregando, pulverizando yejerciendo una acción autoabrasiva, quepuede llegar a agrandar las grietas más alláde lo conveniente, pudiendo así generarse elfenómeno de bombeo.

En los bordes de la losa pueden desarrollarseagrietamientos paralelos al borde cuando elmaterial de los hombros genera importantesrestricciones al movimiento de las losas porfricción, problema que se presentacomúnmente cuando dicho material esarenoso.

El fenómeno de bombeo, relacionado con lascaracterísticas de la subbase o subrasante yaha sido tratado.

Este tipo de fenómeno conduce a ladestrucción de la losa, especialmente en lazona de esquina.

Los movimientos del terreno de cimentacióno de espesores importantes de material deterracería compresible, conducen aagrietamientos de las losas cuando losasentamientos diferenciales generados sonimportantes, generalmente se producen ensecciones cortas y ocurren con rapidez.

Comunmente las grietas que aparecen porestas causas no llegan a plantear grandesdeficiencias en el comportamiento delpavimento, especialmente si se van sellandoen forma apropiada apenas se producen.

A continuación se describen los distintos ymás comunes tipos de falla de los pavimentosrígidos, así como su mecanismo y las causasposibles que las generaron.


Capítulo I - 364

FALLAS PAVIMENTOS RÍGIDOS

MANIFESTACIÓN MECANISMO Y CAUSAS POSIBLESDEFORMACIONES

Escalón en coincidencia con juntastransversales o longitudinales.

Asentamiento o levantamiento diferencial de losa.

Sobreelevación abrupta, de granmagnitud, generalmente en juntastransversales.

Dilatación excesiva de las losas unida a espesor insuficiente dejuntas o presencia de material incompresible en las mismas oincorrecta ubicación de juntas de dilatación.

Asentamiento, relativamente extenso. Asentamiento diferencial por consolidación del terraplén ocapas estructurales.

FISURACIONES

Fisuración transversal Excesiva distancia entre juntas de contracción o demora en suaserrado o insuficiencia de apoyo de las losas en proximidad dejuntas debido a "bombeo" o contracciones e hinchamientos de lasubrasante.

Fisuración transversal con algunasfisuras longitudinales entre juntas yfisuras transversales.

Excesiva repetición de cargas pesadas sobre las losas coninsuficiencia de apoyo debido a "bombeo".

Fisuración longitudinal Asentamiento lateral del terraplén o contracciones ehinchamientos de la subrasante o contracciones y expansionesde la losa unidas a juntas transversales en malas condiciones oincorrecta ubicación de juntas longitudinales.

Fisuración diagonal o de esquina Insuficiente resistencia del hormigón o insuficiencia de apoyode las losas en proximidades de la esquina debido a bombeo.

Fisuración generalizada, en forma demalla, irregular.

Evolución final de situaciones anteriores por insuficiencia deresistencia del hormigón o insuficiencia de apoyo de las losasdebido a "bombeo".

Fisuración superficial muy finaformando malla de reticulado pequeño.

Capa superficial débil (por inadecuada terminaciónconstructiva).

DESINTEGRACIONES

Desintegración de bordes de losa encorrespondencia de juntas o grietas.

Capa superficial débil en correspondencia de junta (porinadecuada terminación constructiva) o dilatación excesiva delas losas unida a espesor insuficiente de juntas o presencia dematerial incompresible en las mismas o falta de alineación debarras de unión.

Desintegración superficial. Capa superficial débil (por inadecuada terminaciónconstructiva) o desintegración de partículas de agregado oefecto de congelamiento y deshielo.


Capítulo I - 365

C REFUERZO DE PAVIMENTOSRÍGIDOS

Antes de desarrollar el tema enunciado, sehará un breve comentario sobre la evaluaciónde los pavimentos rígidos.

En lo que concierne al estado de la condiciónsuperficial de las losas que lo componen, enla actualidad puede hacerse mediante equiposespecializados (rugosímetros, perfilómetros,etc.) y a través de relevamientos en los que seregistre fisuración y grietas (ubicación,magnitud y frecuencia), existencia de baches(ubicación, magnitud y frecuencia), estado dej un ta s , cond ic ión de hombr os ,funcionamiento del sistema de drenaje y todaaquella otra información que puedaconsiderarse útil para conocer el estado delpavimento. En lo que respecta a suevaluación estructural interesa elcomportamiento y valorización del conjuntoy de sus componentes: losa, subbase,subrasante, material de terracería y enocasiones hasta el terreno de apoyosubyacente.

Los procedimientos generalmente utilizadosen pavimentos rígidos, se describen en formasomera a continuación.

C Deflectometría: mediante la mediciónde deflexiones con la reglaBenkelman se pretende establecer elnivel de deformaciones elásticas queindique la necesidad de ejecutar unrefuerzo o reconstrucción.

C Ensayos de placa: realizados sobre lasuperficie del pavimento, permitenobtener la siguiente información:relación deformación / tiempo;

presión / deformación; presión /deformación con descarga, etc. Laforma y tendencia de las curvasresultantes, así como la magnitud delos valores obtenidos, proporcionanvaliosa información sobre elcomportamiento mecánico delpavimento.

C Repeticiones de cargas: mediantedispositivos especialmente diseñadospara efectuar distintas mediciones yubicados sobre el tramo en estudio(secciones de pruebas), se registranlos efectos provocados por la accióndel tránsito real.

C Pruebas de carácter destructivo:mediante la extracción de testigos deconcreto y muestras representativasde subbase y subrasante, se efectúansobre las mismas los clásicos ensayosrequeridos para estimar suscaracterísticas físicas, volumétricasy/o mecánicas.

Cuando de acuerdo a la evaluaciónestructural realizada, surja la necesidad de laconstrucción de un refuerzo, se deberáejecutar un espesor adicional que podrá estarconformado por concreto asfáltico o porconcreto hidráulico.

- Refuerzo de concreto asfáltico

El espesor requerido de concreto asfáltico(er),se calcula mediante la siguiente expresión:

er = 2.5 ( F hr - he )

Siendo:hr = el espesor requerido de hormigón


Capítulo I - 366

para t ene r un buencomportamiento durante elperíodo de vida estimado(cm).

he = el espesor de losa existente (cm).F = un factor empírico, variable entre 0.7

y 1.0; depende de las característicasdel suelo de apoyo de las losas,pudiéndose relacionar con el módulode reacción de la subrasante.

Cuando el pavimento existente está integradopor una subbase tratada con cemento, el valorresultante de la expresión indicada (er) sedebe dividir por 1.5. Vale decir quepreviamente a la construcción del refuerzo sedebe efectuar un acondicionamiento integraldel pavimento existente.

- Refuerzo de concreto hidráulico

Pueden presentarse tres casos de acuerdo altipo de nexo que se cree entre el pavimento

existente y el refuerzo a construir.

C Nexo parcial

Se considera esta condición cuando entre lasdos losas no existe ningún elemento deseparación es decir que el refuerzo descansadirectamente sobre la losa existente. Elcálculo del espesor de refuerzo se lleva acabo mediante la siguiente fórmula:

er = espesor de concreto hidráulicorequerido (cm).

hr = espesor requerido de hormigón, paragarantizar un buen comportamientoen servicio considerando la subbase ysubrasante existentes (cm).

he = espesor del pavimento existente (cm).C = coeficiente que depende del estado

del pavimento existente.

Valor de C Condición existente1.0 Buenas condiciones0.75 Grietas en las esquinas de las losas; no muestra

falla progresivas o recientes.0.35 Malas condiciones, abundante agrietamiento.

C Nexo confiable y completo

Este tipo de unión se logra mediante unacuidadosa preparación del pavimentoexistente y la colocación de una capa de ligaefectiva entre ambos pavimentos.

Esta capa puede ser de lechada de cemento ode resinas epóxicas. El espesor de refuerzose calcula mediante la siguiente expresión:

er = hr - he

C Falta de nexo

Corresponde al caso que entre las dos losasse coloca un elemento que rompe lacontinuidad (riego asfáltico, lámina deplástico, capa granular, capa asfáltica). Estasolución se adopta cuando se requiere unalteo o el pavimento existente se presenta enmuy malas condiciones; la fórmula de cálculo


Capítulo I - 367

indicada es:

Los factores que la integran ya han sidodefinidos.

El refuerzo con nexo completo se recomiendapara aquellos casos donde el pavimentoexistente registra una buena condiciónestructural o donde hayan sido previamenterestaurado los defectos que se registraran.

En los casos en que interviene el factor C(nexo parcial o nulo), se incrementa el valordel mismo si se procede a reparar las losasdañadas y/o a su reemplazo en el caso demayor nivel de degradación. Esta alternativano sólo reduce el espesor del refuerzo aconstruir, sino que también mejora elcomportamiento futuro del pavimentoreforzado. Particularmente en lospavimentos con nexo completo o parcial, sedeben tomar las precauciones del caso paraque no se reflejen en el refuerzo las juntas ygrietas existentes en el pavimento en servicio.La reflexión de las juntas suele impedirseubicando las juntas del refuerzo coincidentescon las existentes. Cuando la separación delas juntas del pavimento en servicio no es laadecuada, por requerirse otras adicionales, enlos pavimentos con nexo parcial o completo,se recomienda que las juntas a construirinteresen al espesor total del pavimentoreforzado.

La reflexión de las grietas existentes en elpavimento en servicio constituye unproblema más serio; precediéndose al selladode las mismas con materiales plásticos o elempleo de refuerzos sin nexos de unión,

reducen el problema sin llegar a solucionarlo.La reflexión de juntas y grietas se torna másproblemática cuando se construye unrefuerzo de concreto asfáltico. La utilizaciónde geotextiles especiales en la interfase,alivian la situación pero no eliminan elproblema, además de complicar el procesoconstructivo y encarecer la obra. Debeconsiderarse que la reflexión tanto de juntascomo de grietas en el refuerzo no significanuna deficiencia estructural en el pavimento,siempre y cuando se controle adecuadamentela evolución del agrietamiento.

Los refuerzos constituídos por mezclasasfálticas generalmente se recomiendan paraaquellos casos en que el pavimento dehormigón existente no presenta un nivel dedegradación avanzada; si bien es posiblecalcular el espesor requerido mediante laexpresión indicada, la capacidad estructuraldel refuerzo pasa a tener carácter secundarioya que el espesor de mezcla asfáltica acolocar se encuentra gobernado generalmentepor el proceso de reflexión de las juntas ofisuras existentes en el pavimento arehabilitar. El problema a solucionar seencuentra controlado por la necesidad deevitar o al menos retardar la aparición defisuras, que reproduzcan las juntas o grietasdel pavimento subyacente.

Mediante la interposición de capas granulareso tratamientos bituminosos, rotura de losas,colocación de geotextiles, no se ha logradohasta el momento resultados satisfactoriosconcluyentes que permitan contar con unasolución definitiva del problema.

La práctica usual consiste en colocar mezclaasfáltica de refuerzo en espesoresconsiderables.


Capítulo I - 368

El Asphalt Institute recomienda en generalespesores de 18 a 25 cm.

Para el caso general de rehabilitación depavimentos rígidos, previo a la colocación decualquier tipo de refuerzo (hormigón omezcla asfáltica), deben solucionarsepreviamente eventuales problemas deinsuficiencia de apoyo de las losas existentes,debidos a posibles efectos de bombeo; en estecaso será necesario prever una adecuadainyección de cemento asfáltico o de barrocemento por debajo del pavimento existente.

Por último cabe mencionar que para el casoque el pavimento existente presente unagrietamiento totalmente generalizado puederesultar conveniente provocar la rotura de laslosas, subdividiéndolas en trozos menores yen esta condición dimensionar el espesor delrefuerzo, considerando su funcionamientocomo el de un pavimento flexible, en el quela calzada de hormigón, reducida a trozosmás pequeños, actúa a modo de subbase.

C EJEMPLOS ILUSTRATIVOS:DISEÑO DE ESPESORES DEREFUERZO

- Refuerzo de concreto asfáltico

El espesor requerido se calcula mediante larelación:

er = 2.5 (Fhr - he)

Se asume que las losas existentes apoyansobre una base granular, y que el módulo dereacción (k) refleja una mediana capacidadportante y un apoyo uniforme, por lo que seadopta F = 0.85.

Siendo el espesor de la losa existente de15cm y no presentando una degradaciónavanzada se preve su acondicionamientointegral antes de proceder a la construccióndel espesor de refuerzo.

Para el diseño de un pavimento de hormigónnuevo, de acuerdo a los parámetros quecorresponden para el proyecto, se requiere unespesor de losa de hr = 24cm.

Consecuentemente el espesor de refuerzo deconcreto asfáltico, resultaría er = 13.5cm.

- Refuerzo con concreto hidraúlico

C Nexo confiable y completo

El espesor requerido se calcula mediante laexpresión:

er = hr - he

Asumiendo una losa existente de 18 cm deespesor y un espesor requerido para el nuevopavimento de 27cm, de acuerdo a losparámetros de diseño del proyecto el espesorde refuerzo de hormigón a construir será de9cm.

P r e v i a m e n t e s e p r o c e d e r á a lacondicionamiento del pavimento existente ya la colocación de una capa de liga efectivaentre ambos pavimentos.

C Nexo parcial

El cálculo del espesor de refuerzo delpavimento a construir se lleva a cabomediante la siguiente relación:


Capítulo I - 369

Asumiendo que el espesor de la losa existentees de 18cm y que de acuerdo a la evaluaciónde estado el pavimento registra grietas en lasesquinas de las losas, pero no muestra fallasen franca evolución, se adopta C = 0.70. Deacuerdo a los parámetros de diseño serequiriría para el período de vida útilproyectado un espesor de losa de 22cm, porlo que el espesor de refuerzo será deer=13cm.

Como en los casos anteriores previamente seprocederá al acondicionamiento delpavimento existente. En caso que dichasoperaciones mejoraran marcadamente elestado de las losas existentes, el factor Cpodría llegar a un valor igual a la unidad, porlo que el espesor de refuerzo se reduciría a8cm.

C Falta de nexo

Considerando que el pavimento existente seencuentra afectado por un alto nivel dedeterioro, se ha proyectado la colocación deun elemento que rompa la continuidad, por loque la fórmula de cálculo será:

Dada las malas condiciones que refleja elpavimento existente, se adopta C = 0.35.

Siendo el espesor de la losa original de 18cm, y el espesor determinado por cálculopara el nuevo pavimento de 20cm, el refuerzoa construir será de 17cm.

C DISEÑO DE CAMINOS DE BAJO

VOLUMEN DE TRÁNSITO(AASHTO, 1993)

Valen todas las consideraciones generaleshechas para pavimentos flexibles, en lorelativo a nivel de confiabilidad. Recomendándose R = 50%, salvo que elnivel de servicio del proyecto indique unaposible mayor demanda de tránsito o laimportancia potencial del corredor ocualquier otro factor que haga suponer unincremento marcado en el espectro de cargasno considerado en el diseño, en cuyo caso serecomienda que el proyectista evalúe lascircunstancias y adopte un nivel comprendidoentre 60 y 80%.

En las tablas que se muestran en las figuras115, 116, 117 y 118, se indican los espesoresde losa que pueden usarse para diseño decaminos de bajo volumen de tránsito, cuandono se cuente con mayor información referentea los parámetros de diseño.

En dichas tablas se ha considerado un nivelde confiabilidad de 50% y de 75% y paraambos casos la existencia o la carencia deuna subbase granular. Como parapavimentos flexibles de bajo volumen detránsito el Indice de Serviciabilidad terminalse adoptó de PSIt=1.5.

A continuación se indican los valoresasumidos para la preparación de las tablas,dado que los espesores de losa resultantespueden ser aplicados a las distintas regiones


Capítulo I - 370

Catálogo de diseño de pavimento rígido para caminos debajo volúmen de tránsito: Mínimos espesores de losas de hormigón

recomendadas (en pulgadas), para tres categorías de tránsito y cinco niveles de calidad de suelo de subrasante.

Nivel de confiabilidad: 50%Sin subbase granular

Elemento de transferencia de carga NO SISoporte de borde No Si No Si

S'c (psi) 600 700 600 700 600 700 600 700Calidad relativa delsuelo de subrasante Tránsito bajoMuy buena y buena 5.5 5 5 5 5.25 5 5 5Regular 5.5 5 5.25 5 5.25 5 5 5Mala 5.5 5.25 5.25 5 5.5 5 5 5

Tránsito medianoMuy buena y buena 6.25 5.75 5.75 5.25 6 5.5 5.5 5Regular 6.25 5.75 5.75 5.25 6 5.5 5.5 5Mala 6.25 5.75 5.75 5.25 6 5.5 5.5 5

Tránsito pesadoMuy buena y buena 7 6.25 6.25 5.25 6.5 6 5.75 5.25Regular 7 6.25 6.25 5.25 6.5 6 5 5.5Mala 7 6.5 6.5 6 6.5 6 5 5.5

FIGURA 115


Capítulo I - 371

Catálogo de diseño de pavimento rígido para caminos debajo volúmen de tránsito: Mínimos espesores de losas de hormigón

recomendadas (en pulgadas), para tres categorías de tránsito y cinco niveles de calidad de suelo de subrasante.

Nivel de confiabilidad: 50%Con subbase granular

Elemento de transferencia de carga NO SISoporte de borde No Si No Si

S'c (psi) 600 700 600 700 600 700 600 700Calidad relativa delsuelo de subrasante Tránsito bajoMuy buena y buena 5 5 5 5 5 5 5 5Regular 5.25 5 5 5 5 5 5 5Mala 5.25 5 5 5 5 5 5 5

Tránsito medianoMuy buena y buena 5.75 5.25 5.25 5 5.5 5 5 5Regular 5.75 5.25 5.5 5 5.5 5 5 5Mala 6 5.5 5.5 5 5.75 5.25 5 5

Tránsito pesadoMuy buena y buena 6.5 6 6 5.5 6 5.5 5.25 5Regular 6.5 6 6 5.5 6 5.5 5.5 5Mala 6.75 6 6 5.5 6.25 5.75 5.5 5

FIGURA 116


Capítulo I - 372

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17


Capítulo I - 373

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A 1

18


Capítulo I - 374

climáticas de EE.UU. (I,II, III, IV, V, VI),valen también para las característicasambientales del país (Región I; subrasanteembebida o húmeda 7.5 meses, subrasanteseca: 4.5 meses; no existe congelamiento).Condiciones asumidas:

1- Cuando se proyecta una subbase, la mismaestará conformada por material granular debuena calidad, siendo su espesor variable de4 a 6 pulgadas.

2- El promedio del módulo de rotura delconcreto(S'c) se asumió de 600 a 700 psi.

3- Para el módulo elástico del concreto (Ec)se adoptó 5,000,000 psi.

4- Se adoptó un coeficiente de drenajeCd=1.00

5- Los niveles de tránsito de ejesequivalentes a 18 kip (ESAL) son:

Alto 700.000 a 1.000.000Mediano 400.000 a 600.000Bajo 50.000 a 300.000

6- Las rangos correspondientes a la calidaddel suelo y su módulo efectivo de reacción(k) son:

Muy bueno > 550 pciBueno 400-550 pciRegular 250-350 pciPobre 150-250 pciMuy malo < 150 pciDiseño de caminos de bajo volumen detránsito (AASHTO)

C EJEMPLO ILUSTRATIVO:PAVIMENTOS RÍGIDOS

Asumiendo una subrasante de buencomportamiento (k comprendido entre 400 y550 pci), un nivel de tránsito alto (N8.2 =800,000 ejes de 8.2 toneladas), un módulo derotura a la flexión S'c = 620 psi, un móduloelástico del concreto Ec = 5,000,000 psi, uncoeficiente de drenaje Cd = 1.0, la noexistencia de subbase, la colocación dedispositivos de transferencia de carga en lasjuntas, y hombros no pavimentados, deacuerdo al catálogo presentado por AASHTOpara el diseño de pavimentos rígidos de bajovolumen de tránsito, que es aplicable a lasseis regiones climáticas definidas paraEE.UU. (y por lo tanto incluye a la Región I,con características climáticas similares parael país), se obtiene para R = 50%, un espesorde losa de 6.5 pulgadas y para R = 75%, unespesor de losa de 7 pulgadas. Aplicando elgráfico de diseño (figura 110, parte 1 y 2) yutilizando los parámetros indicados seobtienen espesores de losa similares a losconsignados.

C C O N S I D E R A C I O N E SG E N E R A L E S S O B R E L ADOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN

El hormigón para pavimentos estará sujeto enforma constante a esfuerzos de flexión otracción. Aún cuando la resistencia a lacompresión refleja también en general laresistencia a la tracción, no existe unarelación satisfactoria o explícita entre ambas,y se ha hecho casi universal la práctica deensayar los hormigones para pavimentos aesfuerzos de tracción por flexión.

Además los hormigones para pavimentos


Capítulo I - 375

deben ser trabajables, proyectados en formaeconómica, durables a la acción del tránsitoy resistentes a los agentes atmosféricos.Consecuentemente, aún cuando paradeterminados agregados, la resistenciadeseada obtenida del ensayo de vigas a laflexión, conduzca de inmediato a la relaciónagua-cemento conveniente, la mezcla debesatisfacer aún otras condiciones. A estascondiciones adicionales de trabajabilidad,economía y durabilidad, se les debe sumar la

conveniencia de reducir la contracción y lacapacidad de absorción de agua situación quehace necesario un ajuste en las cantidadesrelativas de cemento, arena y agregadogrueso. Estando estos ajustes, a su vez,estrechamente vinculadas con lascaracterísticas de los agregados.

C Relación agua-cementoSe la puede expresar de tres maneras distintassiendo:

Relaciones agua-cemento equivalentes*Litros de agua por Relación agua-cemento Relación agua-cementobolsa de 50 kg en volúmenes absolutos en peso

16 1,008 0,3218 1,134 0,3620 1,260 0,4022 1,386 0,4424 1,512 0,4826 1,638 0,5228 1,764 0,5630 1,890 0,6032 2,016 0,6434 2,142 0,6836 2,268 0,72

* Peso específico absoluto adoptado para elcemento 3.15

La influencia de la relación agua-cementosobre la resistencia y la trabajabilidad delhormigón está bien definida. Abramsdemostró que, a igualdad de las demáscondiciones, la relación agua-cemento eradeterminante en la resistencia de probetascilíndricas a la compresión a los 28 días.Feret desarrolló la teoría de que la resistenciadel hormigón dependía de la relación entre elcemento y los vacíos de aire más el agua. Al

computarse el agua, se debe incrementar sucantidad para compensar la absorción,especialmente si se trata de agregadosporosos.

La mezcla de agua y cemento conforma lapasta que combinada con la arena, constituyeel mortero. Siempre debe haber suficientecantidad de agua como para hidratar elcemento de la pasta y además la necesariapara humedecer o lubricar los agregados. Porlo tanto, de acuerdo a la ley relación agua-cemento, la resistencia del hormigón depende


Capítulo I - 376

en gran parte de la consistencia de la pasta ydel mortero.

La pasta debe tener la consistencia adecuadapara que pueda recubrir cada partícula dearena y el mortero producido deberá llenarlos vacíos del agregado grueso, adhiréndoseal mismo, y contribuyendo además a latrabajabilidad del hormigón resultante.Generalmente se procesa un exceso de pastaque separa los granos de arena y un exceso demortero que aumenta la separación entre laspartículas del agregado grueso, tales excesosse traducen sólo en un aumento del costo sinla correspondiente mejora en la resistencia.

Abrams ha expresado a la ley general quevincula la resistencia con la relación agua-cemento mediante la relación:

Siendo:

R: la resistencia a la compresión a los 28 díasx: la relación entre los volúmenes del agua ydel cemento suelto.

A,B: constantes que dependen de lascondiciones particulares de los agregadosempleados.

Estas condiciones son reflejo de lagranulometría y del tipo de los agregados.Consecuentemente, salvo que los agregadospermanezcan absolutamente invariables, larelación agua cemento por sí sola no essuficiente para determinar la resistencia.

En la práctica los valores extremos para larelación agua-cemento, midiendo este último

en volumen suelto, son 0,50 y 1,10aproximadamente. Dependiendo lasrelaciones intermedias de las exigencias deconsistencia y de la granulometría y tipo delos agregados utilizados. Los valores límitesindicados, corresponden a una variación entre16 y 37 litros por bolsa de cemento de 50 Kg.En la construcción de losas con hormigónvibrado se pueden utilizar hormigones mássecos, con una mayor proporción deagregados gruesos y la consiguienteeconomía de cemento.

La resistencia mínima a la compresióngeneralmente establecida en lasespecificaciones está comprendida entre 210y 250 kg/cm2 a los 28 días, y el módulomínimo de rotura a la flexión estácomprendido entre 35 y 53 kg/cm2 a los 7 y28 días respectivamente.

La experiencia y la técnica indican que sedetermine la relación agua-cemento, teniendoen cuenta la resistencia requerida y el gradode exposición a que estará sometido elhormigón, haciéndose notar que es posibleobtener elevadas resistencias, si el hormigónestá expuesto suficientemente al contacto delaire. Los valores que se puedan proponersiempre corresponden a un período de curadomínimo y definido, si las relaciones decurado son menos favorables, se recomiendanvalores más bajos que los propuetos para larelación agua-cemento. Se asume ademásque los espacios entre las partículas de losagregados están completamente llenos con lapasta de cemento.

Para facilitar la colocación del hormigón, serequiere el uso de una cantidad de aguasuficiente como para que el mortero que loconforma disponga de una consistencia semi-


Capítulo I - 377

plástica, sea tenaz y saturado de agua, siendoesta cantidad de agua más que suficiente paraque el cemento desarrolle sus propiedades.Un exceso de agua en un hormigónsobresaturado aumenta el volumen de la masay por su elevada tensión superficial toma laforma de glóbulos que se distribuyen en todoel mortero, acumulándose debajo de laspartículas de la arena y piedra y barras.Como finalmente este exceso de agua sepierde por evaporación, deja un considerablevolumen de vacíos que afectan en formamarcada la resistencia y el grado deseguridad del hormigón.

Lyse preconiza el uso de la relación cemento-agua en peso (c/W). Según este investigadorla resistencia a la compresión (R) estaríadefinida por la siguiente relación:

En la que A y B son constantescorrespondientes a las condiciones de trabajo.Dado que el valor W está fijando por laconsistencia que se desea obtener con losagregados dados, resulta:

R = A + Kc

La fluctuación de los contenidos de cemento(c), para un contenido fijo de agua estádeterminado por los valores de c/W, quevarían generalmente entre 1.5 y 2.5.

Determinando la resistencia para doscontenidos extremos de cemento, se obtienela recta representativa de la relación entre Ry c para los agregados considerados.

C Trabajabilidad

Es la propiedad del hormigón relacionadacon la mayor o menor facilidad con que elmismo puede ser manipulado, colocado overtido dentro de los encofrados o moldes.Una mezcla de consistencia plástica,corresponde a un hormigón recién preparado,que fluye lentamente sin disgregarse y sinproducir segregación, siendo evidente que latrabajabilidad aumenta con el contenido deagua. Esta propiedad se determinacomunmente mediante el ensayo deasentamiento (AASHTO T 119).

En el caso de hormigones de bajoasentamiento los agregados están, en granmedida en contacto unos con otros dejandoimportantes volúmenes de aire atrapado quedebe ser eliminado; este inconveniente seresuelve mediante la vibración. Siendo laresistencia a la compresión del hormigóninversamente proporcional a la relación devacíos, se debe evitar un alto volumen de aireatrapado dentro de la mezcla en estadofresco.

En un principio se recomendaba una s e n t a m i e n t o m u y r e d u c i d o(aproximadamente 2 cm) para hormigones depavimento con terminación mecánicastandard. Posteriormente se incrementódicho límite (de 5 a 7 cm) ya que unaconsistencia más plástica elimina con másseguridad la formación de vacíos o panalesen las losas. Cuando se trata de hormigónvibrado normalmente se reduce elasentamiento (de 2.5 a 3.8 cm), dicho valorcontempla por un lado la resistencia debida asu mayor consistencia, y por otro elimina laformación de vacíos residuales o panales allograrse una mayor trabajabilidad.


Capítulo I - 378

Las referencia sobre la consistencia de lasmezclas se basan generalmente en los valoresobtenidos en los ensayos de asentamiento

(Norma AASHTO T 119); los valoresrecomendados para distintos tipos deestructura se indican a continuación.

ASENTAMIENTOS RECOMENDADOS PARA DISTINTOS TIPOS DEESTRUCTURAS

ESTRUCTURASASENTAMIENTO EN CENTÍMETROS

MÁXIMO MÍNIMO

Muros y zapatas de fundación con armaduras 13 5

Muros de subestructuras, fundaciones sin armadura, ycampanas para aire comprimido 10 2

Losas, vigas y muros con armaduras 15 7

Columnas de edificios 15 7

Pavimentos 7 5

Construcciones pesadas, hormigón en grandes masas 7 2

NOTA: Los valores de los asentamientosexpresados en centímetros de la tabla, debenser reducidos aproximadamente en un tercio,cuando se empleen vibradores de altafrecuencia.

Se recomienda usar el asentamiento más bajocompatible con una apropiada colocación,tanto por la calidad del hormigón como por laeconomía que se obtiene. Generalmente parapavimentos en que el tamaño máximo delagregado sea de 2"se recomienda unasentamiento entre 5 y 7,5 cm.

Ni el ensayo de asentamiento, ni el de lamesa de fluencia (usado menoscorrientemente), dan valores absolutos parala trabajabilidad de hormigones conformadoscon diferentes agregados. Un asentamiento

de 3cm en un hormigón conformado conpiedra triturada de 8cm de tamaño máximo,no significa la misma trabajabilidad que sidicho asentamiento se obtiene en unhormigón de grava de 2 cm de tamañomáximo. Pero para un mismo tipo deagregado grueso, el asentamiento mide latrabajabilidad, especialmente si se mantieneconstante la relación arena-cemento.

El hormigón para pavimentos debe tener lasuficiente fluidez que le permita llenar todoslos ángulos del molde, pero también serhomogéneo o uniforme en su calidad. Laspartículas de distinto tamaño de losagregados deben estar convenientementedistribuídas dentro de la masa. La apariciónde huecos o panales al retirar los moldesindica falta de trabajabilidad. Los modernos


Capítulo I - 379

equipos para distribución y terminado de laslosas y en particular las terminadorasvibratorias permiten el uso de hormigonesconsiderablemente más consistentes que losque se empleaban antiguamente. En igualdadde otra condiciones, una mayor consistenciagarantiza un hormigón más resistente. Eltérmino "mezcla árida o seca" se aplica a unamezcla difícil de trabajar y de la queseguramente resultará un hormigón poroso.

Un hormigón preparado con piedra partidaresultará menos trabajable que otroequivalente preparado con grava redondeda.Para un mismo agregado el aumento de aguay/o de pasta de cemento aumenta latabajabilidad. Si los métodos de medida noson precisos un mayor contenido de aguainfluirá desfavorablemente sobre laresistencia final y un incremento en lacantidad relativa de pasta aumentarámarcadamente los costos.

El hormigón fresco debe ser trabajable engrado conveniente, ni muy húmedo, ni conexceso de cemento. La consistencia y lacantidad relativa de mortero son tambiénfactores importantes de considerar, siendo eltipo y la granulometría del agregado gruesocondicionante de los mismos.

El aumento de la temperatura del aire si bienreduce la trabajabilidad apresura el fragüeinicial y final del hormigón. Actualmente secuenta con numerosos productos comercialesque aceleran el fragüe, siendo de usocorriente el cloruro de calcio, que se adicionaal agua en forma de solución.

C Agregados para hormigón y sugranulometría

Tanto para el agregado pétreo grueso, comopara el agregado fino, se estipulan lasespecificaciones correspondientes a sucontrol de calidad en el acápite relativo aAgregados del Capítulo referente aMateriales.

El conocimiento de la granulometría delagregado pétreo total es imprescindible yaque afecta la trabajabilidad, la superficie totalde las partículas, el agua necesaria y suspropios vacíos, influyendo por lo tanto en elcosto de manipulación y en el de la cantidadde cemento a emplear. Mediante los límitesestablecidos por especificaciones al módulode fineza se mantiene razonablementeconstante la granulometría de los finos.

La principal función del agregado grueso esla de reducir costos, ya que por su presenciadisminuye la cantidad de mortero y por endela de cemento. Algunas características de losagregados, tales como su textura superficialy su composición mineral, influyen sobre laresistencia a la flexión, como consecuenciade una mayor o menor adherencia con elmortero.

Para similares condiciones e igual contenidode cemento, la resistencia a la compresión yflexión de los hormigones son mayores amedida que aumentan el tamaño máximo delagregado grueso, que para el caso depavimentos deberá ser compatible con elespesor de la losa y con los métodos yequipos usados para la colocación yterminado. La granulometría de losdiferentes tamaños del agregadogeneralmente responderán a la relación:


Capítulo I - 380

Siendo:D = tamaño máximo del agregadop = porcentaje que pasa por un tamiz detamaño d.

d = tamaño del tamiz para el que sedetermina el porcentaje (p).

A continuación se indican para distintos tiposde estructuras los tamaños máximosrecomendables según sea la dimensiónmínima de la sección.

TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO RECOMENDADO PARA DISTINTOS TIPOS DE ESTRUCTURAS

Dimensión mínima de lasección en centímetros

Tamaño máximo del agregado, en pulgadasMuros, vigas, columnas

con armaduras Muros sin armaduras Losas muy armadas Losas sin armar ó pocoarmadas

6 - 1315 - 2830 - 74

76 ó mas

1/2 - 3/43/4 - 1 1/21 1/2 - 31 1/2 - 3

3/41 1/2

36

3/4 - 11 1/2

1 1/2 - 31 1/2 - 3

3/4 - 1 1/21 1/2 - 3

33 - 6

NOTA: Los tamaños maximos del agregado de la presente tabla, son los correspondientes atamices de aberturas cuadradas.

Una vez seleccionado el tamaño máximo delagregado, de acuerdo al tipo de estructura deque se trate se estimará un valor aproximadode asentamiento, con dichos factores se

establecerá el contenido unitario de agua(litros /m3 de hormigón) de acuerdo a losvalores que se indican a continuación.

CONTENIDO UNITARIO APROXIMADO DE AGUA PARA DISTINTOS ASENTAMIENTOS Y TAMAÑOS MÁXIMOS DEL AGREGADO GRUESO

Asentamientos(cm)

Contenido unitario de agua (litros/m3 de hormigón) para los tamaños máximosde agregados que se indican a continuación.

3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2" 2" 3" 6"HORMIGÓN NORMAL

2 a 57 a 1015 a 18

208228243

198218228

183203213

178193203

163178188

153168178

144158168

124139149

Aire naturalmente incorporado en unhormigón normal, % en volumen 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2

HORMIGÓN CON AIRE INTENCIONALMENTE INCORPORADO2 a 5

7 a 1015 a 18

183203213

178193203

163178188

153168178

144158168

134149158

124139149

109119129

Aire total incorporado, (promedio), %contenido en volumen 8 7 6 5 4.5 4 3.5 3

Estas cantidades de agua de mezclado son las que deben emplearse para calcular el


Capítulo I - 381

contenido unitario de cemento de lospastones de prueba de ensayos.

Se trata de valores máximos para agregadosgruesos de partículas angulosas, graduadasdentro de los límites establecidos en lasespecificaciones corrientes. Si se requiereaumentar el contenido de agua, respecto allímite que se indica, el contenido unitario decemento, estimado a partir de las cantidadesindicadas en el cuadro, deberá ser aumentadocon el objeto de mantener la razónagua/cemento deseada, excepto queresultados de ensayos de resistenciarealizados en el laboratorio indiquen locontrario.

Si la cantidad de agua requerida es menorque la indicada, el contenido unitario decemento estimado a partir de las cantidadesestablecidas no debe ser reducido exceptoindicación en sentido contrario de losensayos de resistencia realizados enlaboratorio.

En base a ensayos de laboratorio realizadosen Argentina (LEMIT), con cementosfabricado en la Provincia de Bs. As., se

obtuvieron las curvas promedios que setranscriben en la Figura 119. Para distintasrelaciones de agua/cemento en peso, aigualdad de las otras variables, se determinóla resistencia a la compresión sobre probetascilíndricas después de un curado de 28 díasen laboratorio. Se conformaron las probetascon cemento normal y con cemento de altaresistencia inicial.

A continuación se indican las resistencias a lacompresión medias obtenidas para distintasrelaciones de agua-cemento, sobre probetasde hormigón normal y de hormigón con aireincorporado. En las primeras el % envolumen de aire naturalmente incorporadovaría de 0.2 a 3%; en las segundas el % envolumen del aire total (incorporado y natural)varía de 3.0 a 8.0%. Para una razón agua-cemento constante la resistencia se reduce amedida que el % de aire aumenta. Paracontenidos de aire mayores a los indicados,las resistencias serán proporcionalmenteinferiores a las que se informan. Lasresistencias se determinaron sobre probetascilíndricas de 15cm de diámetro y 30cm dealtura siendo curadas en cámara húmedadurante 28 días, de acuerdo a las condicionesnormalizadas.

RESISTENCIAS DE ROTURA A COMPRESIÓN DE HORMIGÓN, PARA DISTINTASRAZONES DE AGUA/CEMENTO

Razón AGUA/CEMENTO en pesoResistencia probable a compresión (Kg/cm2), a la edad de 28 días

Hormigón normal Hormigón con aire incorporado0.360.440.530.620.710.80

422352282225176141

348282225180141150


Capítulo I - 382


Capítulo I - 383

En la figura 120, se muestran los resultadosobtenidos sobre una serie de mezclasprocesadas en laboratorio con los materialesde obra, a fin de conocer las propiedades delhormigón resultante. Se observa que tanto elcontenido unitario de agua y de cemento,como el contenido de agregados (arena yagregado grueso) se van modificando acordea los resultados obtenidos en las primerasseries. Una vez alcanzado el asentamientodeseado se trata de lograr la resistenciaespecificada con el menor porcentajes decemento que satisfaga los requerimientosexigidos.

Demás está decir que el uso de cualquierprocedimiento que pueda utilizarse para eldiseño de una mezcla dada tiene por objetivodeterminar la combinación más práctica yeconómica de materiales que puedan producirun concreto manejable, que tenga laspropiedades deseadas de durabilidad yresistencia, cuando haya fraguado. Enlaboratorio se dosificarán y ensayarándiversas series de mezclas diseñadas para unaresistencia a la flexión dada o para unaresistencia a la compresión especificada opara ambas y para la consistencia deseada.Generalmente se deben hacer algunos ajustesen la mezcla seleccionada en base a lascondiciones de campo, a fin de garantizar unconcreto de calidad y proporcioneseconómicas satisfactorias. Además de loscomponentes básicos que conforman unamezcla de concreto, es bastante usual laincorporación de aditivos para obtenerpropiedades específicas. Sólo unos pocos deestos aditivos son de importancia en laconstrucción de carreteras, destacándoseaquellos agentes portadores de aire: resinasde madera natural, grasas, diversoshidrocarburos sulfonados y los aceites.

Algunos de estos agentes son insolubles enagua y deben tratarse antes de que se puedanemplear como aditivos. La Norma ASTMC233 da un programa de pruebas para laevaluación de los materiales que podríanservir como agentes que arrastran aire, laASTM C 260 contiene una especificacióntentativa para estos materiales.

Otros aditivo de antiguo y generalizado usoes el cloruro de calcio, que se empleacomúnmente como un agente acelerador, yaque disminuye el tiempo de endurecimientodel cemento y por lo tanto ayuda aincrementar la rápida resistencia de la mezclade concreto. La cantidad de cloruro de calciose limita, por lo común a menos del 2% delpeso del cemento standard. Otras ventajasque se le atribuyen a este aditivo son: unmejor curado del concreto al reducir lapérdida de humedad durante el primerperíodo de hidratación, ligeros incrementosen la resistencia última del concreto, mejorala manejabilidad de la mezcla plástica,incrementa la resistencia a la abrasión ydisminuye la contracción. Un exceso decloruro de calcio puede reducirmarcadamente la durabilidad del concreto.

En algunas ocasiones se llegan a emplearcomo aditivos en el concreto, algunosmateriales pulverizados, como tierra dediatomeas, piedra pómez, cenizas ligeras ycal hidratada, principalmente como agentespara aumentar la trabajabilidad del concreto.Estudios realizados han verificado que el usode cenizas ligeras presentan varias ventajas:una mejor protección contra la reacciónalcalina de agregados y un incremento en lamanejabilidad y resistencia del concreto.


Capítulo I - 384

Serie tipica mínim

a de mezclas que deben ensayarse para establecer

las propiedades del hormigón preparado con los m

ateriales de obra.

Mezcla

Razón agua/cem

entoC

ontenido unitarioC

ontenido unitario C

ontenido deA

sentamiento

% R

esistencia de roturaTrabajabilidad

Nº

en pesode agua lit/m

³de cem

ento Kg/m

³ agregados en kg/m

³de aire

a la edad de 28 dias Kg/cm

²A

renaA

gregado Grueso

cmC

ompresión

FlexiónSegragación

Varilleo

Terminación

10.50

158318

7051150

2.54.5

24639

Ninguna

Buena

Buena

20.50

168340

6651150

8.04.5

24639

Ninguna

ExcelenteExcelente

30.50

16533

6351190

6.04.5

24639

Ninguna

ExcelenteM

uy Buena

40.44

165374

6001190

7.54.5

28242

Ninguna

ExcelenteExcelente

50.53

165312

6501190

7.04.5

22537

Ninguna

ExcelenteM

uy Buena

60.62

165268

6501190

7.54.5

18332

Ninguna

ExcelenteB

uena

Mezcla N

º1 - De bajo asentam

ientoM

ezcla Nº2 - D

emasiado arenosa. En m

ezcla nº3 aumentar al agregado grueso

y reducir la cantidad de agua.M

ezcla Nº3 - Trabajabilidad satisfactoria.

FIGU

RA

120


Capítulo I - 385

El concreto con aire incorporado registra unapequeña cantidad de aire atrapado, en formade reducidas burbujas inconexas, que estándistribuidas de manera uniforme por toda lamasa. La cantidad de aire deseado es del 4 al8% de la mezcla total. La principal ventajaque se obtiene de la inclusión de tal cantidadde aire en la mezcla, es que se incrementa sudurabilidad, aún en los casos que se utilicensales para el control del hielo. Dichas salescon frecuencia dan por resultado que lasuperficie de concreto se descascaregradualmente.

Las mezclas de concreto con aire incorporadotiene mayor resistencia a la acción de lossulfatos y a los ciclos de congelamiento ydeshielo, tienen un alto grado detrabajabilidad en comparación con mezclasregulares similares, presentando en generalmuy poca tendencia a la segregación. Estasmezclas se diseñan también mediantepastones de prueba en laboratorio, esnecesario determinar y controlar la cantidadde aire que realmente se encuentraincorporado a la mezcla (Métodogravimétrico AASHTO T 121 y método depresión AASHTO T 152).

La preparación de la mezcla de hormigón enplanta central desplazó totalmente a losantiguos procedimientos, transportándose lamisma en camiones que cuentan o no conagitadores o en mezcladoras móviles. Son deuso común actualmente las plantas dedosificación y mezclado portátiles yautomáticas. Este tipo de planta resulta elcomplemento ideal para la pavimentadora demoldes deslizantes, ya que permiten producirel gran volumen de hormigón necesario parasatisfacer el movimiento continuo de avancede la pavimentadora. Un mínimo de

interrupciones en el mismo brinda una mayorlisura y mejor calidad de rodamiento alpavimento terminado.

La mezcla ejecutada en planta central parapavimentos ofrece varias ventajas, tanto parael contratista como para el camino en sí:

- El costo de instalación de una planta centrales generalmente menor o igual que el de laplanta dosificadora convencional que seutilizaba antiguamente.- Se utilizan menos unidades de transporte(cada una transporta de 4.5 a 6m3 por viaje).- Son necesarias menos operaciones, con elconsiguiente menor costo por manipuleo y/omantenimiento.- Menos congestión en el lugar de lapavimentación, no hay camiones proveedoresde agua, mangueras, etc.- Una única planta puede alimentarsimultáneamente diversos frentes de trabajo.- Con un sólo lugar de control, la calidad yuniformidad del hormigón son máximos.

Mediante equipos apropiados de distribucióny la incorporación de aire a la mezcla, secomprobó que el hormigón de planta centralpodía ser transportado en camiones noagitadores. Con hormigón de bajoasentamiento y con aire incorporado, lamezcla transportada no sufre efectosdesfavorables en lo que concierne a lafacilidad de colocación y terminación, ni enla calidad del hormigón.

La operación de terminado mecánico de lasuperficie del hormigón recién colocado seefectuó durante muchos años mediante unfratás longitudinal. Actualmente lacombinación fratás terminadora hadesplazado al fratás longitudinal. Debido a


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su gran distancia entre ruedas y a lasuspensión independiente tanto de su reglaoscilante posterior como de la placaalisadora, esta máquina ha mejorado la lisurade los pavimentos de hormigón en gradonotable.

El desarrollo de la moderna pavimentadorade moldes deslizantes constituyó uno de losadelantos más grandes en equipos en lahistoria del pavimento de hormigón. Sinmoldes e incorporando todas las funciones deun tren de pavimentación múltiple(distribución, vibrado, compactación yterminación) una pavimentadora de moldesdeslizantes, puede ejecutar pavimentos a unavelocidad de entre 2.40 y 3.30 m por minutobajo el control de un solo operario y unareducida cuadrilla, muchas vecesprescindible. A continuación se transcribe enforma panorámica las últimas tendenciasreferentes a pavimentos de hormigón en elcontinente europeo; a fin de informar sobrelos diversos enfoques que se aplican en losdistintos países demostrándose así una vezmás la diversidad de criterios que aún estánen juego, no sólo en el continente americano,sino también en el Viejo Mundo.

En los últimos años los pavimentos rígidoshan despertado un creciente interés,principalmente en los países europeos, pordiversos motivos algunos de los cualesresponden a la evolución relativa de losprecios del asfalto versus los del cemento, alos progresos registrados en los métodos yequipos de construcción, a la economía deenergía y de materiales y a los menorescostos resultantes para los usuarios. Otrarazón fundamental es la importanciacreciente que se asigna al problema de laconservación y a la construcción de refuerzos

y rehabilitación de pavimentos existentes,trabajos éstos que hacen que la preferenciapor el hormigón sea cada vez mayor, por susreducidos costos de mantenimiento.

En lo relativo a los métodos de diseño lamayoría de los países europeos tienenestablecidas sus propias normas, basándosefundamentalmente en el comportamiento delos pavimentos en las reales condiciones deservicio, complementado con investigacionesdestinadas a ajustar los métodos existentes alas condiciones locales.

Las estructuras más empleadas consisten enlosas de hormigón simple de 4 a 6 m delongitud, cuando las juntas están provistas depasadores. Si no se colocan dichoselementos, existe la tendencia de reducir lalongitud de las losas a valores comprendidosentre 3.50 y 4.50m (caso de algunasautopistas españolas), generalmente las losasno suelen tener una longitud superior a 25veces el espesor del pavimento. Las juntassin pasadores siguen siendo un motivo depreocupación cuando el flujo de tránsito espesado e intenso.

El tipo más utilizado es el de los pavimentosde hormigón simple. En algunos países,destacándose Bélgica, para tránsito pesado seconstruyen los pavimentos con armaduracontinua; llamando la atención que las ofertasde licitación para este tipo de pavimento seaproximan a las de los pavimentos dehormigón simple, con juntas provistas depasadores. Tanto en España, como enInglaterra y Francia se registra cada vez másun empleo marcado de este tipo depavimento.

El uso del hormigon pretensado descolló en


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Holanda con la contrucción del Aeropuertode Schiphol (Amsterdam), al que se hadesignado como de "conservación nula"(construido en 1966).

Se utilizó para áreas críticas de cargasestáticas muy pesadas, sometidas a derramesde combustible y a las elevadas temperaturasde los gases provenientes de los motores dereacción. Las losas tienen un espesor de 0.18m, un ancho de 7.50 m y un longitud variableentre 30 y 120m; están postesadaslongitudinalmente mediante 7 alambres ytransversalmente mediante barras corrugadas.

Otro material que está teniendo granaceptación es el hormigón de fibra de acero,aunque su empleo es limitado debido a sualto costo.

En Francia, se está empleado cada vez más elpavimento denominado de losa gruesa.Siendo el espesor de la losa menor que elespesor combinado del pavimento y la basetratada con cemento de las estructurasfrancesas tradicionales, su costo resultainferior. Otro tipo de estructura que se estáaplicando mucho en varios países europeos,es el hormigón compactado con rodillo, seconforma con un contenido de ligante deaproximadamente 13% respecto al peso secodel agregado, sustituyéndose hasta un 40%por cenizas volantes, su contenido de agua esreducido, alcanzando una resistencia próximaa la del hormigón vibrado. Puede elaborarseen una planta continua, colocarse en obra conterminadoras o motoniveladoras ycompactarse con rodillos. Una vezcompactado y cubierto con un tratamientosuperficial convencional puede librarse altránsito.

Sobre el diseño de juntas en lo relativo a ladotación de pasadores y al sellado, aúnexisten diferencias de criterio; en variospaíses europeos se está analizando elestablecer un umbral a partir del cual lospasadores se requieran por especificaciónpara la transferencia de cargas. En Austria,Inglaterra, Bélgica, Suiza, las juntas decontracción se construyen con pasadores porexigencias de sus especificaciones; enFrancia, Italia, España, Checoslovaquia seconstruyen juntas transversales oblicuas sinpasadores. Mediante juntas oblicuas osesgadas se logra que las cargas rodantes decada eje crucen por la junta individualmente,con los que se reduce la deformación y elesfuerzo en las juntas. En las juntas sinpasadores, la transferencia de cargasmediante la superposición de los áridos entrelosas contiguas empeora a temperaturasmoderadas y bajas, la acción repetida deltráfico pesado conlleva a importantesdeflexiones en las juntas, si las losas no estánbien apoyadas. El agua que penetra porbordes y juntas puede provocar erosión en labase de apoyo y evolucionar con elescalonamiento del pavimento en las juntas,agravado por el bombeo inducido por eltráfico. Las bajas temperaturas reinantes enel continente europeo, asociadas a lamagnitud de las cargas circulantes (enalgunos países de Europa, las máximascargas legales por eje simple llegan a 13.0tone ladas ) , cons t i tuyen fac to resdesfavorables que práct icamenteimposibilitan lograr una buena transferenciasi se prescinde de los pasadores o barras deunión. Dicha situación ha sido y sigue siendomotivo de rigurosos estudios, tanto enensayos de modelos reducidos como entramos experimentales.


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Los constructores europeos de terminadorasde encofrados deslizantes, han desarrolladosdispositivos para la instalación de pasadoresen el hormigón fresco que no afectan ni laregularidad superficial, ni el rendimiento enla pavimentación.

Las juntas aserradas o ranuradas se sellangeneralmente, aunque la vida útil de losproductos de sellado rara vez supera los cincoaños. En muchos, países europeos se prestaespecial atención a la relación ancho-profundidad de la ranura de sellado para elcontrol de las deformaciones del producto desellado. Se requieren investigaciones ymétodos de ensayo de productos de sellado,ya que pese a la incesante aparición deproductos nuevos en el mercado en generalson inadecuados, tanto respecto a su calidadcomo al comportamiento a largo plazo.

En lo que concierne a las subbases estáncomúnmente conformadas con materialesgranulares tratados con cemento. Lautilización de cenizas volantes en las capasestabilizadas está difundiéndose cada vezmás por su excelente comportamiento, ya queaportan un aumento a largo plazo de laresistencia mecánica y además implican unahorro en el contenido de cemento. EnFrancia y España, para carreteras de tránsitopesado, a fin de evitar la erosión y el bombeose utilizan subbases de hormigón pobrepuestas en obra con terminadoras de moldesdeslizantes.

La textura superficial es un aspecto quedespierta mucho interés en Europa,especialmente en autopistas y carreteras dealta velocidad por lo que se especifica unamacrotextura adecuada a fin de garantizaruna resistencia al deslizamiento segura con el

pavimento mojado. La textura tradicional delhormigón obtenida por cepillado fuesustituída en muchos países por un estriadotransversal o longitudinal del hormigónfresco; un ranurado transversal facilita unarápida evacuación lateral del agua bajo losreumáticos reduciendo las distancias defrenado. Sin embargo las texturas profundasincrementan el nivel de ruido de rodaduraafectando la comodidad del usuario y de losresidentes en áreas próximas a la vía.

Investigaciones llevadas a cabo en Inglaterray en Bélgica, han llevado a solucionesaceptables en lo relativo a dimensiones yespaciamiento de las ranuras. En España seefectúa un texturizado longitudinal mediantecepillos de púas de plástico y de acero,siendo la profundidad inicial de la textura de1,5 mm (método del parche de arena). Se hamejorado así la resistencia al deslizamiento,tanto en lo que se refiere a la reducción deaccidentes con pavimento mojado, como alos coeficientes de medida registrados,generando además un nivel de ruidoadmisible.

Finalmente, aunque lo usual sea el empleo deagregados de calidad en la fabricación delhormigón, se siguen aplicando materialeslocales de inferior calidad, desechos yhormigón reciclado a partir de antiguospavimentos (hormigón demolido). Hasta nohace mucho, el agregado grueso así obtenidoera reutilizado como subbase de hormigónpobre, pero actualmente al materialmachacado se lo utiliza para nuevospavimentos, adicionándole entre un 15% y un20% de arena natural. Esta solución se aplicasólo en aquellos casos en que el costo de losáridos sea demasiado elevado.


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C HORMIGÓN COMPACTADO ARODILLO

El hormigón seco compactado con rodillo esun material que podría ubicarse entre lagrava-cemento y los hormigones vibradosque se utilizan normalmente en pavimentos.Su puesta en obra es similar a una gravacemento, mientras que por su contenido decemento y las resistencias que con él seobtienen, se asemeja a un hormigón vibradonormal. Su elaboración puede hacerse enplantas continuas o en centrales discontinuasde hormigón. Resulta muy importante elaspecto de su puesta en obra, ya que serequiere únicamente maquinaria para gravacemento o concreto asfáltico, que sueleencontrarse normalmente en cualquierempresa constructora de carreteras, sinnecesidad de recurrir a equipos especialespara la construcción de pavimentos dehormigón, sea de moldes fijos o deslizantes.

El contenido de cemento es similar al de unhormigón vibrado y el contenido de agua essimilar al de una grava-cemento. Oscila máso menos entre 4.5 y 6.5% del peso total delos materiales secos, con lo cual la relaciónagua-cemento tiende a límites muy bajos,comprendidos entre 0.33 y 0.38.

Una característica importante que se le exigea este material es que tenga una capacidadsoporte inmediata, es decir que el esqueletode los áridos que lo conforman tenga unacapacidad resistente de por sí, de manera quesea capaz de soportar de inmediato la accióndel tránsito. Esta característica ha permitidosu empleo como refuerzo de una carreteraexistente en la que no hay posibilidad dedesvío de tránsito.

Actualmente se utiliza en su conformación,como conglomenante, una mezcla decemento y cenizas volantes, obteniéndose unexcelente comportamiento en servicio y unanotable economía. A continuación seindicarán las ventajas e inconvenientes delhormigón compactado a rodillo.

Ventajas: 1) menor consumo energético, alno hacer uso de ligantes asfálticos y al noprecisar una maquinaria especial para supuesta en obra. 2) Por su reducida relaciónagua-cemento, la retracción por pérdida dehumedad es prácticamente nula, casi toda elagua se utiliza en la hidratación del cemento,no habiendo exceso que se elimine porevaporación. 3) No se requiere la ejecuciónde juntas ya que por su reducida retracción sepuede dejar que el material se fisureespontáneamente (últimamente, por estética,se está comenzando a aserrar juntas en elmismo). 4) Se logra una mayor economíaque con otras alternativas.

Inconvenientes: 1) La regularidad superficial(en caso de ejecutarse con motoniveladora)resulta un poco deficiente, situación queobliga a construir encima una capa derodadura a fin de absorber talesirregularidades.

Durante su ejecución se debe efectuar uncontrol cuidadoso a fin que los contenidos deagua y cemento sean los adecuados y semantengan constantes, ya que el material esmuy sensible a las variaciones de dichoselementos, también se debe vigilarcuidadosamente la compactación.

El control de la resistencia se realiza portracción indirecta (ensayo brasilero), ya quees un material que trabaja a la flexión; la


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confección de probetas prismáticas paraflexotracción es difícil de lograr.

Teniendo en cuenta que se densificamediante compactación superficial, es muyimportante que tenga un apoyo uniforme yresistente que no ceda al ser compactado yprovoque una compactación deficiente de lascapas inferiores del hormigón seco, que sonlas que tienen la misión resistente mayor.Con tránsito ligero, se ha llegado a compactaren una capa, siempre que el terreno de apoyotenga un CBR $ 10%. Para tránsito medio sehan usado como capa de apoyo gravas biengraduadas y para tránsito pesado gravas-cenizas. Cuando se ha dejado que se fisureespontáneamente, las grietas han aparecido adistancias muy variables (entre 20 y 40 m).Últimamente se está comenzando a aserrarjuntas a distancias entre 15 y 20 m, a unaprofundidad de 1/5 del espesor. Pudiéndoseesperar hasta una semana para aserrar estasjuntas, sin que pase absolutamente nada.Debe tenerse una especial precaución en elcaso de las juntas de construcción, cuyosbordes deben quedar bien verticales. Paratránsito de baja velocidad (< 40 Km/h) latextura adecuada del hormigón seco se logramediante fratasado mecánico. Para tránsitosuperiores y mayor velocidad, se recubre conun tratamiento bituminoso o se ejecuta unacarpeta de concreto asfáltico de 4 á 5 cm si laregularidad obtenida es muy mala. Losmateriales que se utilizan para suc o n s t r u c c i ó n s o n : a g r e g a d o s ,conglomerantes, agua y aditivos.

Agregados: su tamaño máximo es de 14 a 20mm; con tamaños mayores es difícil que lasuperficie quede cerrada. Se han llegado autilizar agregados de 38mm, peroposteriormente se debió extender una lechada

sobre el pavimento y ejecutar un fratasadomecánico para cerrar los posibles huecos quepudieran quedar. También es perjudicial unexceso de finos, que dificultan una correctacompactación. Se debe tratar que la curvadel material quede comprendida dentro de loshusos granulométricos recomendados;indicándose fraccionarlo en dos tamaños, porejemplo arena de 0 a 5 mm y fracción gruesade 5 mm a 20mm. Si se desea utilizar cantorodado (por menor costo) por lo menos el65% del total del agregado debe ser productode trituración, a fin de garantizar unesqueleto granular que permita el librado altránsito en forma inmediata. Lasespecificaciones francesas indican comoexigencia que la capacidad soporte sea $65%; para verificarlo se conforma unaprobeta acorde a la norma de ensayo del CBRe inmediatamente (sin embeber) se somete apenetración con la prensa CBR. Se aseguraasí que antes que el conglomerante hayacomenzado a desarrollar su resistencia, elesqueleto granular tenga una capacidadportante suficiente para soportar el pasoinmediato del tránsito.

Los conglomerantes utilizados son elcemento portland o una mezcla de cemento yde cenizas con proporciones que alcanzan a60% de cemento y 40% de cenizas.Generalmente el mezclado se efectúa en lapropia planta central del amasado delmaterial, en vez de utilizar un conglomeranteque se haya obtenido por molienda enfábrica. Esta forma de operar tiene una seriede ventajas: el material es controlado máscuidadosamente y por lo tanto se garantizanlas proporciones en mezcla; dado que enplanta se debe contar con un silosuplementario para el almacenamiento de lascenizas, si las mismas llegan húmedas,


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formando grumos, se deben someter a unaespecie de molienda en la propia planta.

Siendo el hormigón seco un material muysensible a la variaciones de humedad, el aguaa incorporar debe ser próxima a la óptimaobtenida en el ensayo Proctor modificado(AASHTO T 180). Dadas las variacionesque se pueden presentar en obra, se debeestudiar en laboratorio previamente, lainfluencia simultánea que puede tener en elmaterial un descenso de densidad y unavariación de humedad. A título indicativo seinforma que por experiencias realizadas se hacomprobado que con un descenso del 5% enla densidad, la resistencia desciende en un25%, y con un descenso del 3% (97%densidad exigida en obra), el descenso deresistencia es del 15%; de acuerdo a loindicado se debe controlar cuidadosamente lacompactación obtenida en obra.Considerando que en planta se puedenconstatar variaciones de humedad del ordende un 0,8% y que además habrá pérdidas dehumedad por el transporte (dependiendo de ladistancia y el clima) que se pueden estimaren 0,5%, resulta conveniente realizar unestudio previo de laboratorio, con probetascompactadas al 97% de densidad y haciendovariar la humedad (por ejemplo la óptimamenos el 1% y la óptima más 0,5%).Mediante el análisis de las resistenciasobtenidas, se ajustará tanto la granulometríacomo el contenido de conglomerante, en basea los factores indicados. En cuanto a laelaboración de la mezcla, se han utilizadotanto centrales discontinuas de hormigón,como centrales continuas de grava cemento.En este último caso, es conveniente que lascentrales dispongan de un control de cementopor peso, ya que se ha comprobado quecuando el control es volumétrico, las

variaciones que se producen en la mezcla sonbastante importantes.

Dado que el transporte suele efectuarse concamiones volcadores y siendo necesariomantener el contenido de agua dentro de loslímites fijados, se recomienda cubrir contoldos o lonas estos camiones para proteger almaterial de la desecación. Para el extendidodel material se han utilizado motoniveladoraso terminadoras. En el primer caso larugosidad superficial no resulta demasiadobuena, por lo que se debe prever un sobreespesor para efectuar un perfilado finoposterior. Con la terminadora de grava-cemento o de concreto asfáltico se obtienendos ventajas: una mejor regularidad delmaterial y una mejor compactación. Para lacompactación se debe exigir como mínimoun 97% del Proctor modificado, y si esposible alcanzar el 100%. Dado que enocasiones esto es bastante difícil de lograr,conviene efectuar como se indicara estudiosen laboratorio con probetas compactadas al97% del Proctor modificado.

El equipo de compactación de obra sueleconsistir en un rodillo vibrante pesado y uncompactador neumático; las pasadas son elorden de 15 a 20 para el primero y de 10 a 12para el segundo. Siendo el orden de lasoperaciones el siguiente; después delextendido, se efectúan primero unas pasadasdel rodillo vibrante funcionando comoestático (con los elementos vibratoriosdetenidos), para obtener una compactacióninicial del 95%. En el caso que se hayaextendido con motoniveladora deberáefectuarse un perfilado fino de la superficie yluego proseguir con la compactación hasta ladensidad especificada. En todo momento sedebe efectuar un control de las densidades


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que se van obteniendo, ya sea por el métodode la arena o por métodos nucleares. Paraobtener una buena compactación de losbordes laterales, se debe disponer siempre deuna contención lateral adecuada a fin deevitar la descompactación de los mismos. Enel caso de trabajar en semi anchos, en laprimera banda que se extiende se deja uncordón central sin compactar (de 40 a 50 cm)y al extender la segunda banda, se compactaeste cordón central simultáneamente con elsegundo semi ancho. Dada la importanciaque tiene la posible pérdida de humedaddurante el proceso constructivo, se debe regarprimero la superficie de apoyo y una vez quela capa ha dido compactada se debe mantenerhumectada su superficie hasta que sedistribuya el producto de curado; comotambién se deben evitar los excesos dehumedad, se recomienda suspender suejecución cuando llueve.

Como riego de curado, el mismo día de lapuesta en obra o a la mañama siguiente sepuede efectuar un riego con emulsiónbituminosa con un pH lo más elevado posibley en una cantidad del orden de 600 gr/m2.Para que el tránsito no la arranque se sueleextender arena (tamaño comprendido entre 2y 6mm) en una proporción del orden de 4 a7 l/m2.

Dentro de los aditivos utilizados para elhormigón seco se destacan los plastificantespara reducir el contenido de agua y por endeaumentar la resistencia y los retardadores defragüe o en algunos casos algun producto quecumple las dos funciones (plastificante yretardador). Mediante los retardadores defragüe se evita tener un plazo muy breve detrabajabilidad del material de forma quecualquier eventualidad en la obra no haga que

se tenga una gran cantidad de material que nopueda ser compactado debido a que haempezado a fraguar. En el caso de trabajaren semianchos, el cordón central se ejecutadurante la construcción de la primera banday se compacta posteriormente (durante laejecución de la segunda banda); cuando setrabaje en el ancho completo y se debaefectuar un perfilado fino con lamotoniveladora para dejar al material en cota,el material removido supone un volumenbastante importante y a fin de aprovecharloes conveniente que no haya comenzado afraguar, por tales motivos es recomendableque el lapso mínimo de trabajabilidad seincremente.

En refuerzos ejecutados sin tránsito,trabajando en ancho completo sin tener queefectuar un perfilado posterior, se estima unlapso mínimo de trabajabilidad de 6 horas.

En el caso de refuerzo bajo tránsito y cuandolas condiciones de acceso a la obra sondifíciles, se exige un lapso mayor llegándoseen algunos casos a 12 horas.

Estos lapsos se determinan mediante ensayos,midiendo la velocidad del paso deultrasonido a través de probetas de hormigónseco que han sido compactadas con aditivosretardadores, de acuerdo a la variación delpaso de ultrasonido se determina el lapso detrabajabilidad del material.


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3-CAMINOS NO PAVIMENTADOS


De acuerdo con ley de Vías de ComunicaciónTerrestre, Decreto No 173 - Artículo 1o, elSistema Vial del País está integrado por cincocategorías de Carreteras. Si bien es ciertoque para las categorías inferiores puedesuponerse que comprende únicamente a loscaminos no pavimentados, no es menos ciertoque ello induce erróneamente a considerarcomo tales a aquellas rutas que por otrasrazones, la mayoría de las veces económicaso falta de adecuada planificación, no hantenido el privilegio de su calzadapavimentada aún cuando este tipo de mejoraresulte impostergable.

Del mismo modo, se puede considerar enforma inequívoca que la longitud de lascarreteras no pavimentadas es la de mayorimportancia del país, puesto que forman partede su propia evolución y desarrollo y elprimer nexo de vinculación entre poblacionesy áreas productivas, lo que crea la necesidadde contar en forma económica y rápida de unmedio de vinculación, o sea un camino nopavimentado, y luego en el futuro sustituirlo,por otro ya pavimentado o pavimentar elexistente adecuándolo geométricamente enforma conveniente para satisfacer a unusuario más exigente.

Resultando en consecuencia, que se cuentacon una red de carreteras no pavimentadas enla que se incluyen distintas categorías decaminos como son, los vecinales, acceso,penetración y por lo dicho anteriormente,

también carreteras secundarias y tramosprincipales que necesitan de algún tipo demejora.

Debido a la magnitud que adquieren lascarreteras no pavimentadas ya sea por sulongitud como por ser el factor primario dedesarrollo del país, es que requierenprecisamente por sus condiciones especialesde economía, la mayor eficiencia técnica.

Tratándose de una autopista, el trabajo dellocalizador, del proyectista y del constructorse facilita por la amplia fuente de recursoscon que se cuenta para estas obras; pero laconstrucción de un camino no pavimentado,para el cual se dispone de muy limitadosmedios económicos, requiere soluciones deverdadero ingenio; gran esmero en su trazo,amplios conocimientos técnicos y muchaexperiencia. Su tránsito es escaso y no sejustifica una gran inversión y sin embargo,con muy poco gasto, hay que asegurar eltránsito en todas las épocas del año. Siendomayores las dificultades por vencer ymayores también los puntos de vista queconsiderar, se requieren en consecuenciaesfuerzo y empeño especiales, para sulocalización, proyecto y construcción. Uncamino no pavimentado es un clásicoproblema de ingeniería, en el que numerosascondiciones y requisitos deben resolverse conla mínima erogación.

- Tipo de tránsito. La clase de vehículosque transitan por los caminos nopavimentados varía según el tipo de caminode que se trate. Así para un camino turístico


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que conduzca, por ejemplo, a unas ruinasarqueológicas, tendremos que la casitotalidad del tránsito será de automóviles depasajeros; por el contrario en un caminominero, la mayoría de los vehículos seráncamiones de carga; los caminos de lasregiones agrícolas de los grandes sistemas deriego tienen un tránsito compuesto en sumayor parte de camiones de carga, siendo elresto camiones ligeros tipos pick-up yvehículos de pasajeros.

- Clasificación del tránsito.- Según su tipode tránsito variará el porcentaje de vehículosde pasajeros y el de comerciales, o entérminos corrientes, de automóviles ycamiones. Así por ejemplo, un caminoturístico tendrá una composición vehicularmayoritaria del tipo liviano,autos, camionetasy un camino minero lo será del tipo pesado(camiones).

Previamente a la construcción del camino esdifícil fijar con certeza el tipo de tránsito quetendrá; pero algo de experiencia y unaobservación cuidadosa de la región por lo quehace a su población, capacidad económica,etc., permitirá calificar el tránsito conporcentajes muy aproximados a la realidad.

La clasificación del tránsito puede ser unfactor de importancia en el proyecto, ya quepor afectar a la velocidad influye en lase s p e c i f i c a c i o n e s g e o m é t r i c a s yconsecuentemente en el costo.

- Velocidad.- La velocidad es un factordeterminante del proyecto y de ella dependelas especificaciones geométricas.

Debe entenderse por velocidad, para fines deproyecto, la máxima rapidez que puede

mantenerse más o menos uniformemente enel camino o tramos de caminos, dentro de laseguridad y durante períodos de pocotránsito.

Nunca debe tomarse por tal la que podríaalcanzar un conductor excepcionalmentehábil o atrevido.

Es fácil de comprender que la velocidad es elfactor que determina el costo del camino yque para obtener costos mínimos debelimitarse la velocidad, que afecta a lapendiente, curvatura, visibilidad, ancho de lacorona, etc.

Para caminos no pavimentados, la velocidadde proyecto máxima admisible debe ser de 60kph, únicamente aplicable en las regionesllanas agrícolas o casos semejantes. Fuera dedichos casos excepcionales, la mayoría estarácomprendida entre 40 y 50 kilómetros porhora para terreno plano y ondulado y aunmenor en zona montañosa, 30 Km/h.

En el Capítulo correspondiente a las normasgeométricas para el diseño de caminos nopavimentados se establece la posibilidad deadoptar un standard más bajo de diseño enrelación a los caminos principalespavimentados y, como consecuencia,conseguir un costo de construcciónrelativamente bajo.

Aún cuando no es el único parámetro aconsiderar, el significado práctico de lapresentación y uso de normas geométricaspara estos caminos, es la disminución delvalor de la velocidad de proyecto de talmanera que permita la construcción decaminos de bajo costo pero con el adecuadonivel de seguridad.


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Se tendrá presente no obstante, que el caminodebe ofrecer al usuario la posibilidad de sumejora futura conforme el tránsito lorequiera, y por ello es de la mayorimportancia que se lo tenga en consideraciónen la etapa de su planificación yconstrucción, previendo un ancho deplataforma del movimiento de tierrasuficiente para que en el futuro se lo puedapavimentar sin disminuir peligrosamente elancho de los hombros, característica que seobserva frecuentemente en las rutasprincipales.

Del mismo modo, debe evaluarseconvenientemente la posibilidad de prever elfuturo alargue de las estructuras de drenaje enmodo particular las alcantarillas, y el anchode la infraestructura de los puentes, paraevitar el efecto de estrangulamiento que hande presentar los hombros al procederse a lapavimentación de la calzada, siendo una malapráctica muy extendida, no adecuar estasestructuras por los inconvenientes al usuarioy razones de índole económicas.

Para la construcción de caminos nopavimentados en general se dispone delimitados recursos, por lo que se requiere unacorrecta elección de su trazado, ampliosconocimientos técnicos y mucha experiencia.Dado que el flujo de tránsito comúnmente esescaso, no se justifica una gran inversión,pero sin embargo con un bajo costo se debetratar de asegurar el tránsito en todas lasépocas del año. Tanto su localización,proyecto y construcción dependen denumerosas condiciones y requisitos, quedeben resolverse con la mínima erogación.

El acceso a la propiedad rural y el acceso alas fuentes de producción de los recursos

naturales, sólo puede ser factible mediante laconstrucción de caminos por lo que se hacenecesario el desarrollo y la aplicación de latecnología para el mejoramiento de loscaminos no pavimentados.

Entendiéndose que dicho desarrollo referidoal camino natural o camino de tierra, debeabarcar su mejoramiento, su conservación ysu construcción.

En el aspecto relativo a su conservación sedeben buscar soluciones asociadas amejoramientos progresivos, que debido a losbajos recursos usuales se deben estudiarracionalmente de acuerdo al conocimientoreal de los medios locales disponibles, de losmateriales, de los suelos, del clima y de todoslos factores que condicionan la existencia deestos caminos.

La base fundamental para solucionar este tipode problema es el conocimiento del perfil delsuelo de la traza existente y el relevamientode los materiales de buena calidadcircundantes, cuyo acarreo no signifique unelevado costo. En zonas donde los recursosnaturales disponibles no presenten losmínimos requerimientos de calidad y lassituaciones que deban resolverse lo ameriten,se recurrirá a distintos tipos deestabilizaciones. Considerando unasuperficie de rodamiento ya existente, unsuelo que ya está disponible, habrá que hacerde él su mejor uso, su más racionalutilización; no emplear criterios equivocadosque llevarán a enfoques erróneos,materializados en inversiones no rentables,que no traerían aparejadas ningún beneficiopara los usuarios.

En el caso particular de los caminos no


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pavimentados, cuya transitabilidad se debagarantizar durante todo el año, juega un papelpreponderante el funcionamiento correcto delsistema de drenaje.

En lo que concierne al drenaje superficial, lasprincipales obras para la protección delcamino son:

a) Un adecuado bombeo de la superficie, quedependerá no solo de las precipitaciones, sinodel tipo de superficie del camino. Además unreducido bombeo no permite el rápido yeficiente escurrimiento de las aguassuperficiales y un bombeo exagerado provocaque los conductores prefieran la bandacentral para circular, en lugar de conservar sucarril como corresponde.b) Cunetas, su forma depende de la cantidadde agua que escurra y del ancho del caminoy sus dimensiones dependen del volumen deescurrimiento.c) Contracunetas, evitan los deslaves en loscortes.d) Canales, para impedir que el agua llegue alcamino y lo dañe; se deben construir losuficientemente alejados del camino para queno haya saturación.e) Bordos de tierra o zampeados, paraencauzar el agua y construir un menornúmero de alcantarillas de escaso caudal obien porque la lámina de agua es muyextensa y sin cauce definido.

Las alcantarillas y puentes se ubicarán en loscruces de agua a fin que el paso de losvehículos pueda ser permanente. En muchoscasos se utilizarán vados en lugar de puentespara los caminos cuya transitabilidad no seapermanente (ver Tomo 6-Capítulo VI).

Si bien para las caminos pavimentados es

fundamental el funcionamiento correcto delsistema de drenaje, para los no pavimentadosdirectamente constituye la vida del camino.

El mantenimiento de este tipo de caminosdebe ser constante y sin que se produzcaninterrupciones. La principal operaciónconsiste en pasar la motoniveladora, demanera que la calzada se mantenga perfiladay se eliminen las depresiones que retienen elagua siendo a veces necesarios ligerosescarificados y reperfilados. El uso de lasmotoniveladoras es poco provechoso si elmaterial que conforma la calzada no registracierto grado de humedad, cuando se trata deun sand-clay o de un suelo sin tratar. Detiempo en tiempo debe adicionarse nuevomaterial, siendo también necesario efectuarun bacheo constante. Dada la diversidad yfrecuencia de operaciones, a las que seagrega el acondicionamiento sistemático delos elementos de drenaje (bombeo medianteel perfilado, reconformación de cunetas,contracunetas y canales, limpieza dealcantarillas, etc), la aplicación de un sistemade conservación mediante cuadrillas obrigadas permanentes para una longituddefinida es preferible a cualquier otro.

Una condición desfavorable que se presentamuy frecuentemente en las calzadasenripiadas o de pedregullo fino, es laformación de ondulaciones transversales enel material de la superficie (promedio entrecresta y cresta aproximadamente 75 cm,profundidad inferior a 5 cm). Alcanzan aveces todo el ancho de la calzada,aumentando con el paso del tránsito. Eltratamiento necesario consiste en frecuentesperfilados y rastreados. La única forma deimpedir que las ondulaciones se vuelvan máspronunciadas es una conservación efectiva.


Capítulo I - 397

En un camino enripiado es un error creer queel perfilar y rastrear en tiempo seco no resultabeneficioso. Las ondulaciones rítmicas notienden a desarrollarse rápidamente, si sobrela calzada se mantiene en constantemovimiento una delgada capa de materialsuelto con suficiente porcentaje de partículasangulares.

C DISEÑO DE CAMINOS NOPAVIMENTADOS

Se considerarán tres tipos de camino:1- Camino de tierra2- Camino de subbase

3- Camino de base

En los caminos de tierra, su capacidad decarga estará dada en función del CBR dediseño de la subbrasante compactada; en loscaminos de subbase, el espesor de la mismavariará en función de CBR de diseño de lasubrasante compactada y en los caminos debase, el paquete estructural está constituídopor una capa de base de 15cm de espesor yuna subbase de material seleccionado (oselecto) cuyo espesor variará en función delCBR de diseño de la subrasante compactada.

1- Camino de tierra

Los valores correspondientes a la capacidadde carga de los caminos de tierra en funcióndel CBR de diseño de la subrasante, son losque a continuación se indican.

ANCHO DELCAMINO (m)

NUMERO DETROCHAS

CBR DE DISEÑO DE LA SUBRASANTE (%) 7.0 - 7.5 8.0 - 8.5 > 10.0

4 1 3500 6700 240006 2 7000 13400 48000

Capacidad de carga en caminos de subrasantecompactada (número de repeticiones de ejestandard de 8.2 ton). Los valores de CBRindicados deben obtenerse por lo menos en elrango de variación de un porcentaje dehumedad del 6%. Las característicasespecificadas para el suelo son:

LL # 40%IP # 10%

El suelo local se debe compactar en sus 20cm superiores, de acuerdo al tipo de materialque se trate, recomendándose los siguienteniveles de compactación.

GRADOS DE COMPACTACIÓN COMO PORCENTAJE DEL MÁXIMO REQUERIDO (AASHTO T 180)

CLASE DE CAMINOTIPO DE SUELO SEGUN CLASIFICACIÓN AASHTO (HRB)

A-1 A-3 A 2-4 A 2-6

A 2-7A-4, A-5

A-6A 7-6 (5)

A-7-6 (6)A-7-6 (20)

DE BASE 0.97 0.97 0.95 0.93 0.92 0.9DE SUBBASE Y DE TIERRA 95% 95% 93% 91% 90% 89%


Capítulo I - 398

A continuación se indican algunasrecomendaciones referentes a este tema:

- En el caso de subrasantes en corte, lapreparación consistirá generalmente en unacapa de 15 cm. de profundidad con elpropósito de obtener una adecuadahomogeneidad y resistencia.

- Cuando el nivel de la superficie del camino

sobre la subrasante natural sea de 60 cm. encaminos de base y de 45 cm. en caminos desubbase no habrá necesidad de compactar lasubrasante natural.

- En caso de relleno, cada capa debajo de labase y/o subbase será compactada según losrequisitos ya indicados y el espesor máximoque tendrá cada capa se determinará según lodetallado a continuación.

ESPESOR MÁXIMO DE LAS CAPAS DE RELLENO DESPUÉS DE LACOMPACTACIÓN (En centímetros)

CLASE DECAMINO

TIPO DE SUELO SEGUN CLASIFICACIÓN AASHTO (HRB)A-1 A-3 A-2-4-A-2-5 A-2-6-A-7-6

BASE 20 30 15 15DE SUBBASEDE TIERRA 30 40 25 20

2- Camino de subbase

El diagrama que se adjunta en la figura 121es el que se utiliza para el diseño de caminosde subbase. Se aplica para caminos de 6 mde ancho (48,000 repeticiones de carga enambas direcciones) y de 4m de ancho (24,000repeticiones), considerando un eje standardde 8.2 ton. Se deben tener en cuenta lassiguientes recomendaciones:

- Sobre una subrasante cuyo CBR de diseñosea $ 15% no habrá necesidad de construiruna capa de subbase, siendo suficiente que secompacte un espesor de 20 cm en la formaindicada.

- Cuando se registren subrasantes cuyo CBRde diseño sea < 3%, deberán ser removidas y

reemplazadas por un material de mejorcalidad o mejoradas mediante el tratamientoque corresponda a ese tipo de suelo.

- La densidad a exigir en obra a la capa desubbase será el 96% de la densidad obtenidamediante el AASHTO T 180.

3- Caminos de base

El diagrama de la figura 122 se aplica para eldiseño de caminos de base, para 200,000repeticiones (ambas direcciones) del ejestandard de 8.2 ton. En este caso el espesorde la capa de base tiene un valor constante yel espesor de la capa de material seleccionadovaría en función del CBR de diseño de lasubrasante.


Capítulo I - 399


Capítulo I - 400


Capítulo I - 401

Se deben tener en cuenta las siguientescondiciones:

- Sobre una subrasante cuyo CBR de diseñosea $ 15% no habrá necesidad de construir lacapa de material seleccionado.

- Sobre una subrasante cuyo CBR de diseñosea $ 25%, el espesor de la base se podráreducir a 12.5cm.

- Cuando se registren subrasantes cuyo CBRde diseño sea # 3%, se aplicará igual criterioque para caminos de subbase (remoción otratamiento mejorativo).

- La compactación a exigir en obra para lacapa base será por lo menos $ 98% de ladensidad máxima correspondiente alAASHTO T180 y para la capa de sueloseleccionado será por lo menos $ 95% delAASHTO T 180.

Con respecto a las características mecánicas,para caminos de base la capa de base deberáregistrar un CBR $ 60% (embebido) dentrode un rango de humedad mayor del 3% y lacapa de suelo seleccionado deberá registrarun CBR $ 12% (embebido) dentro de unrango de humedad mayor del 3%. Paracaminos de subbase el CBR requerido es $20% (embebido) y dentro de un rango dehumedad del 3%.

C EJEMPLO ILUSTRATIVO:CAMINOS NO PAVIMENTADOS

En lo relativo a diseño de caminosnominados de tierras, de subbase y de base, acontinuación se da un ejemplo ilustrativopara cada caso.

1- Camino de tierra

Se asume que el tramo en estudio registraráun número de aplicaciones de carga deaproximadamente 7000 ejes equivalentes a8.2 ton, antes de ser rehabilitado; el ancho delcamino es de 6m por lo que correspondeconsiderar dos trochas.

De acuerdo a la tabla que se adjunta paracaminos de tierra, el CBR de la subrasanteque servirá como superficie de rodamientodebe ser de aproximadamente 7%, valor quese debe obtener sobre probetas cuyo rango devariación de humedad oscilará en un 6%.

2- Camino de subbase

Asumiendo un tramo de 6m de ancho (2trochas), solicitado por 24.000 repeticionesde carga equivalentes a 8,2ton en cadasentido antes de ser rehabilitado, y un CBRde la subrasante de 8%, de acuerdo al gráficode diseño (figura 121) se debería construiruna capa de rodamiento (subbase) de 15cm,cuyo CBR deberá ser mayor o igual a 20%,dentro de un rango de humedad del 3%.

3- Caminos de base

Considerando un número de aplicaciones deejes equivalentes a 8.2ton de 100,000 ejes portrocha, un CBR de subrasante mayor o iguala 5%, para una capa de rodamiento (base) de15 cm de espesor y CBR $ 60% se deberáconstruir una subbase de 30cm, conformadacon un material cuyo CBR debe ser mayor oigual a 12%.

Los valores soportes consignados (60% y12%) deben registrarse dentro de un rango dehumedad mayor al 3%.


Capítulo I - 402

C T R A N S I T A B I L I D A DPERMANENTE EN CAMINOS DETIERRA

La intransitabilidad de los caminos de tierrao calzadas naturales durante parte del año sedebe generalmente a factores climáticos nomanejables (precipitaciones y condiciones desecado).

Cuando dichos caminos están conformadospor suelos arcillosos o limosos su capacidadportante decrece marcadamente cuando sucontenido de humedad aumenta, llegando aser nula cuando alcanzan la condición desaturados.

Una solución adecuada para evitar unatransitabilidad condicional, debe prever comomínimo:

a) un bajo costo inicialb) una conservación de bajo costoc) transitabilidad bajo cualquier condiciónclimática

La transitabilidad de los caminos de tierraestá íntimamente vinculada al régimen delluvias y a la mayor o menor capacidad desecado de los suelos, ya sea por drenaje o porevaporación, dependiendo también del tipode suelo, de las exigencias del tránsito, de laseveridad del clima y de las característicasdel drenaje.

Generalmente en las zonas dedicadas a laagricultura, el suelo que las caracteriza yhace más productiva dicha actividad no es elapropiado desde el punto de vista vial.

Un relieve plano provoca un deficientedrenaje de las aguas superficiales. Las

precipitaciones concentradas en un períodode 7 a 8 meses constituyen un agravante delproblema. En zonas llanas es común que elcamino se construya sobre un terraplén,conformando una frontera hidraúlica entre lasdos zonas adyacentes a la obra. Un drenajeeficiente del camino obliga a un correctodesagüe y además no debe generarmodificaciones importantes en elescurrimiento superficial pre existente.

Los fenómenos erosivos del agua deben sertenidos en cuenta; un reducido tamaño de laspartículas de suelo (arcillas y limo), asociadoa una falta de control de la erosión traencomo consecuencia la colmatación de lasobras de drenaje, reduciendo la velocidad delagua y provocando la sedimentación de laspartículas. Incrementándose así los costos demantenimiento de cunetas, canales y obras dearte.

Los principales factores que influyendesfavorablemente en las calzadas naturalesson las cargas pesadas y la acción del agua.

En el caso de caminos rurales, generalmentela producción se transporta en camiones oacoplados remolcados por tractores de usoagrícola. Las mejoras que se efectúen alcamino traerán aparejadas el uso de un mediode transporte más eficiente, más económicoy generalmente con un aumento considerablede su carga por eje. Huelga mencionar quedichas mejoras implican una disminución enlos costos de transporte y en los tiempos deviaje, garantizan un transporte continuo delos productos perecederos, incrementan laseguridad del usuario, además de influirfavorablemente en las conductas sociales yen otros factores externos a la infraestructuravial (innovaciones tecnológicas, fomento de


Capítulo I - 403

la producción, nivel remunerativo de laproducción, etc).

Los parámetros de deterioro que usualmentese registran en las calzadas naturales son:ahuellamiento, baches, corrugaciones (crestasparalelas entre sí y perpendiculares al eje delcamino) y erosión, que genera surcosperpendiculares al eje y colmatación de lascunetas.

Siendo las causas que originan dichas fallaslas solicitaciones del tránsito, materiales demala calidad, técnicas constructivasinadecuadas, falta de conservación o bien lacombinación de alguna de ellas.

Considerando que las calzadas naturales ocaminos de tierra registran un escaso flujo detránsito, los métodos de diseño usualmentedesarrollados para calzadas pavimentadas nobrindan una solución satisfactoria pese a locual, se consideró oportuno y de interésincluirlos en la sección anterior (Diseño decaminos no pavimentados, 1- Caminos detierra). Las deformaciones plásticas de lasuperficie de rodamiento provocadas por eltránsito y la acción del clima, se toleran hastaun cierto límite (ahuellamiento); se admitetambién que se forme polvo, situación queobliga a reducir la velocidad de circulación;la pérdida de materiales de la superficie porla acción erosiva de los agentes climáticos, eltránsito y las propias operaciones demantenimiento es un hecho usual. Todasestas consideraciones llevan a pensar que laponderación del tránsito como equivalente ensu efecto destructivo (concepto clásico paradiseño de pavimentos) no resulta suficientepara diseñar un camino precario. Es decir,aún cuando se proyecte una subbase de unestabilizado adecuado, teniendo esta capa el

carácter de superficie de rodamiento, suespesor será función del tipo de subrasante,de las cargas del tránsito, del nivel de rigidezque sea capaz de alcanzar el estabilizado, desus características y comportamiento frente ala erosión, de los deterioros generados por eluso y del tipo de mantenimiento a aplicar.

El nivel de rigidez a lograr en la capa queactuará como superficie de rodamiento debeestar limitado tanto en lo relativo a su valorinferior, ya que se tratará de evitar excesivasdeformaciones permanentes, como en sunivel superior, ya que la capa superior debepermitir la regularización de la superficie derodamiento mediante operaciones deperfilado efectuadas mediante cuchillas orastras. Estas tareas requieren que el materialconstitutivo pueda ser arrancado,desmenuzado, trasladado y reincorporado a laestructura con una mínima compactación,para poder rellenarse depresiones y quitar lassobre elevaciones generadas por lasdeformaciones plásticas.

El empleo de agregados con un tamañomáximo inferior a un centímetro, tiende aevitar que al ser despedidos por la acción deltránsito, causen daño a personas o al propiovehículo o a otro vehículo que se cruce. Elhecho de utilizar agregados no muy gruesosfacilita las tareas de conservación ya que nose generan estrías por arrastre durante lasoperaciones y además se evita un desgasteprematuro de los equipos de mantenimiento.

A fin de evitar, reducir o controlar la acciónerosiva, se debe hacer una selecciónadecuada del tamaño, forma y pesoespecífico de las partículas que conforman elrecubrimiento, a fin de poder retener en suposición a las mismas. Las pendientes


Capítulo I - 404

transversales reducidas disminuyen lavelocidad del agua y se limita de esta formael arrastre de los materiales finos a loscostados adyacentes. La retención de losfinos, puede incrementarse con laincorporación en la superficie de arenasangulares de alto peso específico, como lasescoria de acería o arenas de trituraciónbasálticas que proveen de marcados efectoslimitantes al proceso de erosión.

El diseño de las mejoras a proyectar debetener en cuenta el equipo efectivamentedisponible en el área en que se materializaránlos trabajos. Como ya se manifestara alinicio de este capítulo (Diseño de caminos nopavimentados) las razones económicas son detal peso que convierten a los procesosconstructivos en un factor preponderante enla selección de la solución técnica a aplicar.

La construcción por etapas resulta muchasveces una solución óptima, tratando siemprede realizar construcciones sucesivas sinperder lo ya ejecutado, ya que quedaformando parte de la estructura de mayorcalidad, más aún si es factible el reciclado demateriales estabilizados y/o la adición decorrectores o mejoradores si se requiriera.

Suponiendo mejoras sucesivas para el casode suelos plásticos, como primera etapa sepodrá prever su estabilización o correccióncon cal, luego el reciclado de parte de estacapa y la adición de arena, obteniéndose asíun notable aumento en su capacidad portante.Se llega así a una capa de superficie apta pararecubrir con riegos o sellos asfálticos,actuando el estabilizado como capaestructural de un pavimento clásico. En loque concierne al diseño geométrico si setratara de un camino de 4,00m de ancho, se

estabilizará una sola trocha con sobreanchosa distancia pre establecidas y demarcadas,que permitirán la espera cuando no se puedanefectuar cruces o sobrepasos. Se ampliará elcamino a dos trochas cuando las condicioneseconómicas y la demanda del tránsito lojustifiquen. No se debe perder de vista que loque se está tratando de solucionar es elproblema de la transitabilidad condicional decalzadas naturales.

En la sección siguiente se tratarán lasposibles mejoras progresivas a realizarsemediante distintos tipos de estabilizados.

C MEJORAS PROGRESIVAS

En lo que corresponde a las mejorasprogresivas de un camino de tierra, parallegar a soluciones más adecuadas, se citan acontinuación varias alternativas que, como yase indicara, su empleo dependerá de lascondiciones locales.

1- Caminos de "sand - clay"

Desde hace muchas décadas se reconoce laconveniencia de usar ciertas mezclasnaturales o artificiales de arena y arcilla paraconstruir caminos rurales o vecinales, a losque no se les aplicará ningún tipo derevestimiento. La construcción exige laadecuada selección de los materialesconstitutivos y la mezcla de los mismos encondiciones favorables de humedad. Así seejecutaron grandes longitudes de rutas nopavimentadas en EE.UU. y latinoaméricamediante:

a- Subrasantes arenosas tratadas conarcilla

b- Subrasante arcillosas tratadas con


Capítulo I - 405

arenac- Subrasantes ordinarias tratadas con

mezclas naturales de arena y arcillad- Subrasante ordinarias tratadas con

aplicaciones separadas de arena yarcilla

Además de un correcto sistema de drenaje serequiere un cuidadoso perfilado de lasubrasante, una íntima mezcla de losmateriales, una humedad adecuada y una

compactación suficiente. Estas capas seconstruyen generalmente de un espesor de 20cm o más, siendo las más convenientescuando se carece de agregados pétreosgruesos y el camino no amerita una mayorinversión, ubicándose los componentes delsand-clay en la zona. La cantidadconveniente de arcilla a adicionar es larequerida para llenar los vacíos de la arena(aproximadamente un tercio en volumen).Las proporciones recomendadas, se indican acontinuación:

CLASE A B CArena 65-80 50-70 55-80Limo 5-15 10-20 10-20Arcilla % arena 9-18 15-25 10-25R # No 60 45-60 30-45 15-30

La arena aquí referida, se define como unmaterial duro, generalmente silíceo, que pasapor el tamiz No 10 y es retenido por el No

200. Se entiende por arcilla, el materialseparado por decantación en el agua, queposee propiedades plásticas o adhesivas; porlimo se hace referencia al material fino einerte. Denominándose "material grueso" alconstituído por partículas duras, retenidas porel tamiz No 10. Un 10% o más de estematerial en la mezcla total favorece ladurabilidad de la misma.

Una arcilla con un contenido de humedadentre el LL y LP suministra adhesivida ycohesión, variando estos valores en razóninversa del contenido de humedad. Entiempo seco la integridad de la mezcla semantiene, pero cuando la arcilla alcanza suLL, su característica adhesiva se vuelvedespreciable. Para zonas secas o semiáridasse recomienda un IP entre 9 y 15%, enregiones medianamente húmedas de 4 a 8%

y en zonas muy húmedas un IP # 3%, dichosvalores se refieren al mortero de suelo yarcilla.

La mayoría de las arenas tienen de 30 á 35%de vacíos, pero el limo los llena parcialmente,reduciendo así la cantidad requerida dearcilla.

2- Caminos estabilizados

Se denominan "caminos estabilizados" o"calzadas de suelo estabilizado", aquellasconstruídas con grava relativamente fina,arena gruesa, pedregullo de roca fino o gravatriturada y un mortero de suelo como ligante.Generalmente el tamaño máximo es de unapulgada. La mezcla se mantiene unida por latrabazón y la fricción interna de losagregados y la acción cohesiva y adhesiva deuna arcilla conveniente, con un contenido dehumedad adecuado. En condicionesfavorables se obtienen calzadas muy estables.


Capítulo I - 406

De acuerdo a las especificaciones dadas porAASHTO (M-147) las granulometríasnominadas C, D, E y F son las indicadas paralos estabilizados granulométricos, cuandodeben funcionar como capa de rodadura.Siendo sus características físicas:

LL # 35%4% # IP # 9%

Mínimo P # No 200 = 8%

3- Estabilización con cal

Mediante diferentes reacciones físicoquímicas la cal modifica las propiedades delos suelos, influyendo particularmente en sugranulometría, plasticidad, cambios devolumen, sensibilidad al agua, presión dehinchamiento, permeabilidad, densidad,humedad de compactación, trabajabilidadconstructiva, resistencia y durabilidad enservicio. Con reducidos porcentajes de cal selogran los cambios favorables indicados.

Al adicionarle cal a un suelo decaracterísticas plásticas, es decir los de peorcalidad vial, no se pretende generar una granrigidez, no se pretende cementar, sinoobtener un material de mejor calidad,manejable desde el punto de vista vial, quepueda admitir algún grado de conservación alo largo del tiempo, después de las lluvias ydespués de períodos de sequía prolongados,que pueda servir para ser reaprovechado a lolargo de retratamientos sucesivos y constituirasí bases o subbases para un futuropavimento. En pocas palabras lo que sequiere significar es que aquellos suelos másdeleznables, de peor condición vial, de másdifícil tratamiento,lo más plásticos, los másexpansivos, los que forman barro, los que

después de una lluvia tardan días en secarse,pueden ser corregidos con cantidades de calmuy económicas, obteniéndose buenassuperficies de rodaduras mediante métodosconstructivos que no resultan críticos nidemasiados costosos.

4- Estabilización con cemento

Se entiende por suelos tratados con cementoa una mezcla íntima de suelo pulverizado,cemento y agua. Dentro de los suelostratados con cemento se debe considerar alsuelo modificado por cemento; que siendouna mezcla íntima similar a la anterior, lacantidad de cemento es más reducida, por loque se obtiene una mezcla no endurecida osemi endurecida. La cantidad a utilizar semide por los cambios de las constantesfísicas, cambios en el valor portante, en lacapacidad de cambios volumétricos del sueloo en alguna otra característica como laimpermeabilidad.

El suelo - cemento es el material endurecidode una mezcla íntima de suelo pulverizado,cemento y agua, compactada antes de lahidratación del cemento. El contenido decemento hidraúlico requerido se estableceprimordialmente midiendo la durabilidad ysecundariamente la resistencia a lacompresión de las mezclas.

Considerando que algunos caminos nopavimentados estan sujetos a tránsito de altafrecuencia y magnitud, sin llegar ajustificarse una estructura pavimentada,puede ser económicamente rentable laconstrucción de reducidos espesores (de 10 a12 cm) de suelo-cemento en algunos casoscurados con riegos bituminosos o con unaimprimación reforzada.


Capítulo I - 407

Dado que es fundamental la influencia de lapulverización de los suelos en la elaboraciónde las mezclas tratadas con cementos (seexige que por lo menos el 80% pase por eltamiz No 4), se suele expresar que sonposibles de tratar con cementos todosaquellos suelos que económicamente seanpulverizables. Debiéndose tener en cuentaademás que los que son de difícilpulverización, como los arcillosos, tampocoson aptos para ser tratados con cemento, nodesde el punto de vista técnico, sino desde elpunto de vista económico, ya que requeriríanuna cantidad elevada de cemento.

En lo que concierne a suelos modificados concemento, con algunas diferencias, su acciónes similar a la de la cal.

A continuación se muestran los cambios queexperimenta un suelo A-6 (12); con 3% decemento en volumen (aproximadamente45Kg de cemento por m3) se reduce suplasticidad a la mitad y con un 6% se vuelveno plástico. También cambia sugranulometría, ya que parte de lo que eslimo-arcilla se transforma en arena.Mediante el tratamiento con cemento, elsuelo mejora las condiciones detransitabilidad de las calzadas constituidaspor ellos. Así como un suelo arcilloso delgrupo A-6 mejora sus características, lomismo acurre con suelos limosos, donde untratamiento similar con cemento, podría sertan efectivo como el se acaba de indicar.

CONSTANTES FÍSICAS Y GRANULOMETRÍA DE UN SUELO A-6 (12) MODIFICADO POR CEMENTO

Volumen 3% 6% 9%% CEMENTO EN Peso 0 2.96 5.97% 9.02%LL 38 36 34 34LP 24 29 33 NPIP 14 7 1 NP

L de CONTRACCIÓN 20 21 26 29

ARENA GRUESA (%) 2 1 4 6(de 2.0 a 0.25mm)ARENA FINA (%) 15 15 26 28(0.25 a 0.05mm)LIMO Y ARCILLA 84 84 70 66(< 0.05 mm)DENSIDAD 1560 1520 1536 1584(Kg/m3)

Suelo-cemento pulverizado, luego de 7 díasde curado húmedo, compactación AASHTOT 99.

Como resumen de todo lo que se acaba demanifestar, se llegaría a la conclusión de que

existen variadas soluciones para los caminosno pavimentados, estando estas solucionescondicionadas al factor tránsito. Las distintasalternativas pueden ser desde unaconservación eficiente a un sand-clay, a unrecubrimiento con suelos aptos, a un


Capítulo I - 408

estabilizado granulométrico, al tratamientocon cal cuando los suelos sean del tipoarcilloso, al tratamiento de los suelosarcillosos de bajo índice de plasticidad olimosos con cemento en cantidadesreducidas, es decir suelos modificados concemento y en los casos en que el tránsito lollegara a justificar, algunas capas de suelo-cemento, de reducido espesor, curadomediante riegos bituminosos o unaimprimación reforzada.

5. Estabilización con materiales asfálticos

Los productos asfálticos resultan demasiadoviscosos para ser incorporados directamentea un suelo, por tal motivo deben usarsecalentados, emulsificados en agua(emulsiones) o rebajados con un solvente,generalmente volátil. Las emulsiones y losasfaltos diluidos son los productos másutilizados para estabilizaciones de suelos.

Los asfaltos diluídos o rebajados más usualesson los de curado medio y lento, aunque enarenas se han también aplicado de curadorápido, obteniéndose un resultadosatisfactorio.

Las emulsiones que generalmente se empleanson las de rotura media y lenta; siendo lasemulsiones suspensiones muy finas departículas de asfalto en agua, el asfalto se ligacon el suelo cuando la emulsión se rompe (ocoagula). Si la rotura ocurre en forma casiinmediata, se tendrá una penetración escasae inadecuada.

Prácticamente casi todos los tipos de sueloresponden a la estabilización con asfalto,pero los mejores resultados se obtienen conarena y gravas arenosas, materiales a los que

el bitumen les proporciona cohesión eimpermeabilidad.

Para las características de los materiales atratar se establecen las siguientes pautas:

- El tamaño máximo de las partículas debeser menor que un tercio del espesorcompactado.

- Más del 50% del material debe pasar por eltamiz No 4 y más del 35% debe pasar por eltamiz No 40.

- El material retenido en la malla No 200 debeestar comprendido entre 10 y 50%.

- El límite líquido debe ser menor a 40%.

- El índice plástico debe ser menor a 18%.

En arenas muy limpias puede haberproblemas de falta de adherencia entre elbitumen y los materiales silíceos, lo que serefleja en el desprendimiento del asfalto y porende la desaparición de sus efectosbeneficiosos. Los suelos húmedos puedenpresentar el problema de que al añadir máslíquido, durante el proceso constructivo,lleguen a una consistencia tal que sea muydifícil compactarlos. En el caso de arenasmuy limpias que se presenten húmedas, conun P # 200 mayor al 3%, una pre-estabilización con 2% de cal puede darbuenos resulstados para mejorar aladherencia arena-asfalto.

Tanto el contenido de sales, como el demateria orgánica perjudica la adherenciaentre el suelo y el bitumen.

Los efectos estabilizantes del asfalto se


Capítulo I - 409

registran a través de dos mecanismos. Elprimero consiste en una liga entre laspartículas del suelo, a través del asfalto,situación que se refleja en la cohesión delconjunto, el segundo consiste en laprotección del suelo contra la acción delagua. El primer mecanismo es importantesobre todo en suelos granulares, mientras queel segundo resulta beneficioso en sueloscohesivos.

A continuación se tratarán algunos temas deinterés sobre las principales propiedades delos suelos estabilizados con asfalto y de losdiferentes factores que influyen en suvariación.

C Peso volumétrico seco

En la figura 123 se muestra la variación delpeso volumétrico seco de las mezclas paradistintos porcentajes de asfalto rebajado.

En la parte (a) de la figura 123 se observacomo en términos generales, el asfaltorebajado adicionado hace disminuir el pesovolumétrico seco al que puede llegarse. Estadisminución no cobra demasiadaimportancia, ya que mediante laestabilización se produce un mejoramiento enlas propiedades mecánicas y/o en laresistencia ante la acción del agua, quecompensan con holgura la menor densidad.La parte (b), de la misma figura, demuestraque la adición del asfalto y los líquidos que loacompañan reduce la necesidad de agua parala compactación.

La adición del asfalto en forma de asfaltorebajado o diluido, conlleva una proporciónde solventes volátiles que es importante en elcomportamiento de la mezcla obtenida.

Cuanto mayor sea el contenido de bitumen,menor será la pérdida de resistencia porsaturación, respecto al suelo no tratado; porotra parte cuando los solventes superanciertos porcentajes, las resistencia de lamezcla, así como su peso volumétrico seco,disminuyen. Para cada uno de los conceptosindicados, existen contenidos óptimos desolventes, valores que no deben excederse afin de no disminuir la resistencia más de lodeseable.

En la figura 124 se resume gráficamente loarriba indicado. Debe tenerse en cuenta quetanto las emulsiones como los asfaltosdiluidos, aportan agua y solventes que seañaden a la fracción líquida yconsecuentemnete incrementan la humedadde la mezcla, debiéndose tal situaciónconsiderarse a los efectos de lacompactación.

La figura 125 muestra curvas típicas decompactación en laboratorio (AASHTOT180) para varios tipos de suelos finosestabilizados con los porcentajes de asfaltorebajado o diluido que se indican, de curadomedio. El contenido de agua con que seelaboró la mezcla, se refiere al total de la faselíquida.

C Resistencia

En la figura 126 se observa la influencia delcontenido de solventes en los asfaltosdiluidos sobre la resistencia a la compresiónsimple de las mezclas obtenidas. Respecto alcontenido de residuo asfáltico propiamentedicho, puede decirse en términos generales,que cuanto mayor sea, mejor será elcomportamiento de la mezcla obtenida,dentro de los límites prácticos. Este


Capítulo I - 410

mejoramiento no se refiere necesariamente alas mismas propiedades; en suelos finos elaumento del contenido de bitumen no influyeen la resistencia a la compresión simple(figura 126). Así en un suelo limo arcilloso,tratado con emulsión asfáltica, si se mide laresistencia a la compresión simple paradistintos porcentajes de emulsión, después decurada la mezcla, la misma se mantieneprácticamente constante. No ocurre lomismo en suelos de naturaleza friccional, enlos que se observa un incremento de laresistencia cuando el contenido de asfaltoaumenta hasta cierto límite, ya que si esteúltimo crece demasiado, la resistencia sereduce. Además en los suelos finos, elcontenido de asfalto influye notablemente sise analiza el comportamiento de la mezclaante la acción del agua. En la figura 126 seobserva el crecimiento de la resistencia paramayores contenidos de asfalto, sobre mezclarehumedecidas. Esto no quiere significar quese deba incrementar el contenido de asfaltoen forma indiscriminada en los suelos finos,ya que dicho aumento desmedido (porsolvente de los diluidos o por agua de lasemulsiones) traería aparejado una mezclaplástica, y poco resistente.

En la figura 127 se muestra la influencia deltiempo de mezclado del suelo asfalto, sobrela resistencia a la comprensión simple de lamezcla. Se i lustran resis tenciasinmediatamente después de curada la mezclay después de un rehumedicimiento; se tratade un suelo limo arcilloso tratado con 5% deasfalato diluido. También se presentan datosde esa misma mezcla, a la que se adicionó2% de pentóxido de fósforo, cuyo efecto enla resistencia es notable en ambos casos.

El tiempo de curado de las mezclas también

influyen en sus resistencias; cuanto mayorsea ese tiempo y mas elevada la temperaturadel curado, en el caso de emplearse asfaltosdiluidos, mayor será la perdida de solventes.También se cumple que cuanto mayor sea elperíodo de rehumedecimiento a que sesomete la mezcla de suelo-asfalto, mayor serála cantidad de agua embebida. La resistenciade un suelo asfalto resultará inversamenteproporcional al contenido de solventes en elmomento de efectuarse la prueba, de modoque cuanto más solventes se pierdan, mayorserá la resistencia obtenida en el ensayo.

C Valor Soporte

El valor de esta propiedad tiene importanciapráctica en las mezclas de suelo-asfalto, elVS de las mismas aumenta con el contenidode asfalto hasta un cierto límite y luegodecrece. Dado que generalmente se buscancontenidos de asfalto relativamente altos, afin de lograr mezclas que resistanconvenientemente la acción de agua, se debecompatibilizar el porcentaje de bitumen aadicionar de modo que se alcancen nivelesrazonables en ambos casos (resistenciaadecuada y una estabilidad suficiente ante laacción del agua). En laboratorio, se realizanpruebas VS sobre probetas previamentesometidas a un período de inmersión.

En la figura 128 se observa la variación delVS con el contenido de bitumen para mezclasensayadas después de un período normal decurado y para mezclas sometidas previamentea un baño de inmersión ( no se especifica eltiempo de embebimiento).


Capítulo I - 411


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Capítulo I - 415

C Estabilidad en Presencia de Agua

La caracteristíca indicada es la que se buscacuando se estabiliza con asfalto a los suelosfinos de naturaleza cohesiva. Como ya semanifestara, cuando aumenta el contenido deasfalto, se incrementa también la estabilidadde la mezcla ante la acción del agua, hasta unnivel en que los solventes del asfalto diluidohacen crecer en demasía la fase líquida de lamezcla y la tornan excesivamente plástica ypoco resistente. Este nivel o grado representaun límite que no se debe sobrepasar, ya quelo que se gana en estabilidad frente a laacción del agua, se pierde en resistencia.

En la figura 129 se pueden estimar losporcentajes de asfalto tentativo para laestabilización de distintos tipos de suelo, enbase a la fracción pasante por el tamiz No

200.

La secuencia constructiva de una capa desuelo-asfalto comprende las siguientesetapas:

- Pulverización del suelo.- Adición del agua necesaria para unmezclado apropiado.- Adición del producto asfáltico y mezcla conel suelo.- Aereación para llegar a un contenido desolventes apropiado para la compactación. - Compactación .- Acabado.- Aereación y curado.

Siendo las operaciones de mezclado y laetapa de reducción de solventes los pasosmás delicados.

En suelos arcillosos un alto contenido de

solventes favorece el mezclado y lacompactación, por lo que se requiere unperíodo de aereación después de compactar lacapa. Cuando se utilizan emulsiones, a finque se produzca la eliminación de la fracciónlíquida, es conveniente la colocación decapas de reducido espesor.

Dado que no existe una metodologíapreestablecida para el diseño de esta mezclas,el proyectista debe actuar de acuerdo a suexperiencia y en base a los tipos de prueba delaboratorio que considere convenientes parael caso, ya que las mezclas de suelo asfaltopueden responder como se indicara aobjetivos diferentes.

Puede pretenderse lograr la resistenciamáxima, en suelos no cohesivos, la quedeberá alcanzarse empleando el contenidoóptimo de asfalto o puede tenerse comoobjetivo dar al suelo estabilidad ante laacción del agua, situación frecuente en sueloscohesivos o en suelos friccionales con unafracción fina importante, en cuyo caso loscontenidos de bitumen podrán ser más altos,pero previendo que no excedan al límite quecompromete la resistencia de la mezcla.

La selección del tipo y cantidad de asfalto sedebe hacer mediante ensayos de laboratorioque determinen y comparen características deresistencia y de estabilidad ante la acción delagua.

C DISEÑO DE CAMINOS DE BAJOVOLUMEN DE TRÁNSITO(MÉTODO AASHTO, 1993)

Los requerimientos para el diseño son:

1- Predicción del tránsito futuro, en W18.


Capítulo I - 416

2- Duración de las estaciones anuales.3- Módulo resiliente estacional del suelo desubrasante.4- Módulo elástico (EBS en psi) de la capa debase conformada por agregados.5- Módulo elástico (ESB en psi) de la capa desubbase conformada por agregados.6- Pérdida de serviciabilidad consideradapara el diseño ()PSI)7- Ahuellamiento admisible (RD enpulgadas) en la capa superficial.8- Pérdida de agregados (GL en pulgadas) enla capa superficial.

Estos requerimientos de diseño, sonutilizados en conjunción con la tabla y losnomogramas de diseño que se adjuntan en lasfiguras 130, 131 y 132.

Un ejemplo del procedimiento a seguir sedesarrolla a continuación, pudiéndoseobservar en la figura 133 los resultadosobtenidos en las distintas etapas del diseño:

Etapa 1: Seleccionar cuatro valores diferentespara el espesor de la base (DBS), quecorresponderán a probables soluciones. Paracada una de ellas se preparará una tablasimilar a la que se adjunta (figura 130 y 133),ubicando el espesor (DBS) que corresponda acada alternativa donde se indica (en elejemplo 8 pulgadas).

Planilla para computar el total del deteriorodel camino (criterios de serviciabilidad yahuellamiento) basado en el espesor de labase.

ESPESOR BASE DBS (pulgadas) Criterio de Serviciabilidad)PSI = _____

Criterio de ahuellamientoRD (pulgadas)____

(1)Estación

(Condición deHumedad de la

Subrasante)

(2) Módulo

Resiliente dela Subrasante

MR(psi)

(3)Módulo

Elástico deBase EBS

(psi)

(4)Tránsito

Proyectado(ESAL) 18

kip(W18)

(5)Tránsito

Admisible(ESAL)18 kip

(W18) PSI

(6)DeterioroEstacional

W18

(W18)PSI

(7)T'ránsito

Admisible(ESAL)

(W18) Ahuell.

(8)Deterior

EstacionalW18

(W18)Ahuell.

Invierno(Congelamiento)

PrimaveraDeshielo

(Saturada)Primavera/otoño

(húmeda)Verano(Seco)

Tránsito Total = Deterioro Total = Deterioro Total =

FIGURA 130

Etapa 2: En base a los parámetros de diseñoque se adopten )PSI y RD se termina dellenar el bloque superior (3.0 y 2.5 pulgadasrespectivamente).

Etapa 3: Se transcriben los módulos

resilientes de subrasante (MR) apropiadospara cada estación (columna 2), así comotambién los módulos correspondientes a labase (EBS, en psi, columna 3). Los módulosde base pueden ser proporcionales a losmódulos resilientes de la subrasante en las


Capítulo I - 417

distintas estaciones. En el ejemplo se utilizóun módulo constante (30,000 psi) ya queparte del espesor de la base se consideróconformando un espesor de subbase que porlo tanto reduce los efectos provenientes de lamayor o menor humedad de la subrasante.

Etapa 4: En la columna 4 se registran los ejesequivaletes a 18 kip (ESAL) distribuídos porestación. De acuerdo a la duración de lasmismas se ditribuyen proporcionalmente paracada una. Si existiera en algún tramo unperíodo crítico de restricción, se distribuye elnúmero total de ejes equivalentes entre lasestaciones en que el tránsito de camiones está

permitido (En el ejemplo, se asumió unaduración de 2.5 meses, 1.5 mes; 4 meses y 4meses para un total de 21,000 ejesequivalentes).

Etapa 5: Mediante el nomograma de la figura131 se estima el número de ejes admisiblespara cada estación acorde a la pérdidad deserviciabilidad adoptada. Dichos valores seregistran en la columna (5). Si el módulo dela subrasante (durante el período decongelamiento) fuera tal que el valorresultante superara los límites delnomograma, se asume en la práctica un valorde 500,000 ejes de 18.

ESPESOR BASE DBS (pulgadas) 8

Criterio de Serviciabilidad Criterio deahuellamiento )PSI = 3.0 RD (pulgadas) 2.5

(1)Estación

(Condición deHúmedad de la

Subrasante)

(2) Módulo

Resilientede la

Subrasante MR(psi)

(3)MóduloElásticode BaseEBS (psi)

(4)Tránsito

Proyectado (ESAL)

18 kip(W18)

(5)Tránsito

Admisible(ESAL)18 kip

(W18) PSI

(6)DeterioroEstacional

W18

(W18)PSI

(7)T'ránsito

Admisible(ESAL)

(W18) Ahuell.

(8)Deterior

EstacionalW18

(W18)Ahuell.

Invierno(Congelamiento)

20000 30000 4400 400000 0.01 13000 0.03

PrimaveraDeshielo

(Saturada)

1,500 30,000 2600 4900 0.53 8400 0.31

Primavera/Otoño

(Húmeda)

3300 30000 7000 8400 0.83 20000 0.35

Verano(Seco)

4,900 30000 7000 16000 0.44 29000 0.24

Tránsito Total = 21,000 Deterior Total = 1.81 Deterioro Total = 0.93

Figura 133

Etapa 6: Mediante el nomograma de la figura132 se estima el número de ejes admisiblespara cada estación, de acuerdo alahuellamiento máximo permitido. Aplicandoigual criterio que en la etapa anterior, si por

altos valores de MR se superan los valoreslímites del nomograma, se asumen 500.000ejes de 18 kip. Dichos valores se registran enla columna 7.


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Etapa 7: Se calcula para cada estación eldeterioro en base a la pérdida deserviciabilidad (columna 6, PSI) y al criteriode ahuellamiento (columna 8, RD),dividiendo el número de ejes estimado para elproyecto por el número de ejes admisiblespara cada caso.

Etapa 8: Se calcula el total de deterioro enbase a ambos criterios, sumando loscorrespondientes a las distintas estaciones.

Asi para las cuatro alternativas de diseño(base granular de distintos espesores) sepreparará un gráfico en que se registraránambos deterioros totales versus espesor debase (figura 134).

Se adoptará el espesor (ĖBS) que correspondaa un deterioro total igual a 1.00.

En el ejemplo corresponde un valorresultante de ĖBS = 10 pulgadas, siendo elcriterio de serviciabilidad el que gobierna lasituación.

Etapa 9: El valor obtenido será el de diseño sila pérdida de grava es insignificante. En elcaso que correspondiera tenerla en cuenta, seajusta el espesor obtenido mediante lasiguiente relación:

DBS = ĖBS + (0.5 * GL)

Siendo:GL: el total de pérdida de grava estimadodurante el período de diseño (en pulgadas)

Si fuera GL – 2 pulgadas, resultaría

DBS = 10" + (0.5 * 2") = 11"

Etapa 10: En el último paso se debe convertirparte del espesor de base a un espesorequivalente de material de subbase.

Mediante el nomograma de la figura 135 seselecciona primeramente el espesor de basedeseado (6 pulgadas en el ejemplo), con elmódulo elástico de la subbase (ESB = 15,000psi) y la reducción en el espesor de la base(11" - 6" = 5"), acorde al módulo de la base(EBS = 30,000 psi) se calcula el espesorrequerido para la subbase (8 pulgadas).

En la figura 136 se presenta para la Región Ide Ee Uu (clima similar al del país 7.5 meseshúmedos y 4.5 meses secos), el diseño decaminos no pavimentados, de bajo volumende tránsito y distintos tipos de suelo desubrasante. Los niveles de tránsito seclasifican en:

Alto 60,000 a 100,000 ejes equivalentes a18 kip

Medio 30,000 a 60,000

Bajo 10,000 a 30,000

Los valores que se consignan corresponden aespesores de base, para cuyo módulo seasumió EBS = 30.000 psi, independientementede la calidad del suelo de subrasante. Estevalor debe ser el usado en la figura 135 paraobtener el espesor de subbase, para cuyomódulo (ESB) se adoptará un valor intermedioentre el de la base y el de la subrasante.


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FIGURA 136VALORES RECOMENDADOS PARA ESPESORES DE BASE (en pulgadas)

Calidad de Nivel de Regiónsubrasante tránsito IMuy buena Alto 8*

Medio 6Bajo 4

Buena Alto 11Medio 8Bajo 4

Regular Alto 13Medio 11Bajo 6

Pobre Alto **Medio **Bajo 9

Muy mala Alto **Medio **Bajo 11

* Espesor requerido en pulgadas** Se recomienda un diseño de pavimento de más alto nivel.

ANEXO: DISEÑO DE CAMINOS NO PAVIMENTADOS

C MEJORAS PROGRESIVAS:ESTABILIZACIÓN DE SUELOSCON CAL

Cal Hidratada. Cal para corrección oestabilización de suelos.

Se denomina cal aérea a la que se endurece alaire mediante un proceso de desecación,c r i s t a l i z a c i ó n y c a r b o n a t a c i ó n ;denominándose cal hidráulica a aquella cuyoscomponentes hidraulizantes aseguran suendurecimiento bajo el agua.

Siendo el Indice de hidraulicidad ( i ) la

relación en peso entre los componenteshidraulizantes (sílice, alúmina y óxido dehierro) y el CaO:

i = SiO2 + Al2O3 + Fe2O3CaO

Según Vicat en las cales aéreas i < 0.10 y enlas cales hidraúlicas varía de 0.10 a 0.50.Tanto las cales aéreas como las hidraúlicas,son del tipo hidratado (hidróxido de calcio, ohidróxido de calcio y magnesio), o nohidratadas, cal viva o quicklime (óxido decalcio o de magnesio, o combinaciones deambos).


Capítulo I - 424

Para la estabilización de suelos con cal, lostipos más empleados son la cal aéreahidratada y la cal hidraúlica hidratada cuyacomercialización en forma de polvo envasadoen bolsas facilita su manipulación ytransporte, existiendo también la posibilidadde su venta a granel; la cal viva (nohidratada) se comercializa en terrones,estando limitado su uso por los riesgos quepresenta su manipuleo, ya que por su intensaavidez de agua produce efectos cáusticos.

En general las cales aéreas hidratadasproducen con menor porcentaje de cal elmismo efecto que las cales hidraúlicashidratadas, situación que implica unaeconomía en su utilización.

En la práctica vial se deben distinguir dostipos de tratamientos con cal:

1-. Tratamiento de materiales granulares(capa base), que generalmente registran unafracción P#No 40 < 50%, se les adiciona del2% al 4% de cal referido a su peso seco, afin de mejorar la calidad del binder cuandocorresponda.2-. Mejoramiento de subrasante, capa derecubrimiento o subbase, cuando se trata desuelos arcillosos. Los porcentajes de cal aadicionar varían del 2% al 8% según de quetipo de tratamiento se trate, distinguiéndoseen este caso dos clases de interacción suelo-cal.

2-a Corrección del suelo con cal: loscambios de propiedades se producenrápidamente y conducen a un materialde mejor calidad vial que el original;el fenómeno se traduce en undesplazamiento de la curvagranulométrica hacia el lado grueso yen una reducción de la sensibilidad al

agua que se refleja en menorescambios de volumen por la variacióndel contenido de humedad. Losporcentajes de cal requeridos paraesta corrección del suelo oscilan entreun 2% y un 4% referido a peso delsuelo seco.2-b Estabilización del suelo con cal:se requiere un mayor porcentaje decal que para el caso anterior (del 4%al 8%) . Se desarrollan fuerzas decohesión generadas por un proceso decementación, que une a las partículasdando origen a una matriz cuando elsuelo ha sido compactado. Estamatriz confiere a la capa una menordeformabilidad bajo cargas que elsuelo sin estabilizar en condicionessimilares. Estos cambios sedesarrollan gradualmente en funcióndel tiempo, siendo altamentefavorecidos por la compactación y uncurado húmedo; simultáneamente enpresencia de altas temperaturas laevolución del fenómeno es másrápida. Un mayor grado depulverización del suelo coadyuva aacelerar el proceso. En igualdad deotros factores el desarrollo de laacción cementante dependefundamentalmente de la naturalezamineralógica de las fraccionesarcillosas presentes en cada suelo.

La experiencia, la técnica y la práctica vial ensí, indican que la adición de un reducidoporcentaje de cal aumenta la trabajabilidad oposibilidad de mezclado efectivo en suelosaltamente plásticos, siendo su efecto sobre laresistencia prácticamente nulo. Cantidadesadicionales de cal aumentan su capacidadportante; es decir que en una primera


Capítulo I - 425

instancia se debe satisfacer la afinidad delsuelo por la cal y que la reacción cementanterequerida para producir un aumento deresistencia no se produce hasta que no sesatisfaga dicha afinidad.

La evolución de este proceso es fácilmentecomprobable mediante ensayos de probetas ala compresión inconfinada, conformadas porsuelo arcilloso con distintos porcentajes decal, compactadas y curadas previamente a serensayadas.

Desde el punto de vista de la corrección oestabilización de un suelo se denomina CalUtil Vial (C.U.V.) a la cal que de origen oliberada es capaz de reaccionar física yquímicamente con el suelo, produciendocambios en sus propiedades y cementaciónentre las partículas que conforman suestructura. Se deduce así que ladeterminación de la C.U.V., por cualquierprocedimiento o ensayo, permitirácorrelacionar las dosificaciones de suelo-calde acuerdo a sus respectivos % de C.U.V., yasea expresado en hidróxido de calcio (Ca(OH)2) o en óxido de calcio (OCa).

Los efectos de la cal en las características delos suelos se indican a continuación:

C Influye sobre la granulometría delsuelo.

C Modifica las constantes físicas delsuelo.

C Reduce el hinchamiento volumétricode los suelos.

C Actúa sobre el peso por unidad devolumen (densidad) de los suelos ysobre su humedad óptima (seincrementa).

C Incrementa la resistencia del suelo.C Modifica el nivel del acidez del

suelo.

En este último fenómeno se basa el criterioaplicado para definir el porcentaje de calnecesario y suficiente para estabilizar undeterminado tipo de suelo (pH $ 12,30;AASHTO M 216).

Al incorporarse cal a un suelo arcilloso, seproduce la sustitución del ión H por el iónCa, modificándose el pH del suelo, ya que decondición ácida pasa a ser netamentealcalino.

Sabido es que cuando hay un predominio delión H, la dispersión es de carácter ácido; si laconcentración de iones H y (OH) es similarse obtiene un estado neutro (pHµ7,0) ycuando existe una combinación de sales,especialmente de Ca, Mg y Na, se genera enla dispersión del suelo un predominio deiones (OH) con respecto a los H, resultandoasí la dispersión de carácter alcalino. Encualquiera de estos casos la relación se mideen término de concentración de iones H y seexpresa logarítmicamente en valores de pH,que es el logaritmo de la recíproca del valorde la concentración del hidrógeno, en iones(H).

Para soluciones neutras o agua pura el valordel pH= 7,0; en suelos se encuentranusualmente los siguientes valores:


Capítulo I - 426

Condición pHMuy alcalino > 8.0Alcalino 7.4-8.0Neutro 6.6-7.3Ligeramente ácido 6.0-6.5Moderadamente ácido 5.5-5.9Fuertemente ácido 5.0-5.4Muy fuertemente ácido 4.3-4.9Extremadamente ácido <4.3

A los efectos de determinar el porcentajeóptimo de cal, se citan a continuaciónexperiencias llevadas a cabo por Chester McDowell ("Evaluation of soil-lime stabilizationMixtures; H.R. Record No 139; 1966), losresultados que permitieron llegar al ábacoque se adjunta (Fig. 13) provienen de ensayosde laboratorio y de observaciones y análisisefectuados sobre caminos en servicio, en elEstado de Texas, por un período superior alos 10 años, y su correspondiente correlación.Este ábaco figura también en la normaAASHTO T-220, que versa sobre ladeterminación de la resistencia a lacompresión inconfinada de mezclas de suelo-cal; dicho ábaco se utiliza para fijar elporcentaje de cal que debe emplearse alpreparar las probetas que a posteriori seensayarán a la compresión simple.

El suelo a utilizar se individualiza por suIndice Plástico y por el porcentaje que pasa eltamiz No 40, ambas determinaciones sedeben hacer por vía húmeda. El ábacomuestra distintas curvas que representandiversos porcentajes de cal, referido a pesode suelo seco.

En el diagrama se entra con el I.P. del sueloen la abscisa superior, se baja paralelamentea la curva más cercana hasta cortar con unahorizontal que proviene del porcentaje de la

fracción que pasa el tamiz No 40 del suelo.

Desde ese punto de intersección se levantauna vertical hacia arriba, donde se lee elporcentaje de cal requerido para laestabilización.

En el caso del ejemplo de la Figura 13, paraun suelo de IP = 39% (por vía húmeda) y unP#No 40 = 55% (por vía húmeda), elporcentaje de cal requerido para laestabilización de ese suelo es de 4.25%. Seobserva en el diagrama que cuanto mayor seala fracción pasante por el tamiz No 40 (suelomás fino), mayor será el porcentaje de calrequerido para similar plasticidad y cuantomayor sea el IP (arcilla de mayor actividad),mayor será la cantidad de cal requerida paraigual porcentaje de pasa tamiz No 40.

Cabe aclarar que este ábaco fue hecho paracales hidratadas con una fracción pasante porel tamiz No 200 $ 85% y con más de 90% dehidróxidos de Ca y/o Mg. Es lógico pensarque cales que no registren esa finura y/o esapureza (expresada como % C.U.V.),obligarán a la adición de un mayor porcentajede cal. Asumiendo igual nivel de fineza(P#No 200 $ 85%) y un % de (HO)2Ca del60%, correspondería adicionar un 6,4% decal para obtener efectos similares sobre elmismo suelo.


Capítulo I - 427


Capítulo I - 428

Lo manifestado significa que es necesariocorregir los porcentajes obtenidos del ábacoen base a las características del suelo, deacuerdo a las propiedades de la cal disponibleen cada caso.

Además la aplicación del ábaco implica quelas técnicas constructivas sean las correctas,es decir un adecuado proceso de distribucióny mezclado, pulverización del suelo hasta quemás del 60% pase por el tamiz No 4 y unacorrecta compactación, además de tomar losrecaudos necesarios para que no se produzcaun exceso de carbonatación; los porcentajesde cal obtenidos del ábaco, corregidos o no(según sea el % Ca (HO)< 90% o $ 90%)deben ser siempre ratificados medianteensayos de laboratorio, efectuados sobre elsuelo que se desea estabilizar y con distintosporcentajes de la cal a adicionar.

En la norma AASHTO T220 se indicaexplícitamente debajo del ábaco de la Figura13, que el porcentaje de cal obtenido es elque corresponde para la estabilización desubrasantes y capa de base cuando serequiere un efecto perdurable a través deltiempo.

Para un resultado temporal satisfactorioalcanza con el uso de un porcentaje reducidoa un valor tal como la mitad del resultante delábaco.

Cuando se utilizan los términos "efectosperdurables" o "resultado temporal" serefieren al fenómeno de cementación.

Cuando se seleccionan los porcentajesóptimos de cal a utilizar en obra, debe tenerseen cuenta que durante los procesosconstructivos siempre se pierde parte de la

misma, ya sea en la descarga, por acción delviento, por carbonatación en contacto con elaire, etc, por lo que es aconsejable utilizar enobra un pequeño porcentaje por arriba delvalor resultante de los ensayos.

C MEJORAS PROGRESIVAS:ESTABILIZACIÓN DE SUELOSCON CEMENTO

Dentro de los suelos tratados con cemento sepueden considerar:

1-. Suelo modificado por cemento, que es unamezcla íntima de suelo pulverizado, cementoy agua, generalmente no endurecida o semi-endurecida.

La cantidad de cemento requerida para lograruna modificación del suelo, puede medirsepor los cambios en las constantes físicas(I.P.), incrementos en el valor portante oreducción en los cambios volumétricos antela presencia de agua.

2-. El suelo-cemento, en cambio, es elmaterial endurecido que se obtiene cuandouna mezcla íntima de suelo pulverizado,cemento y agua es compactada previamentea la hidratación del cemento.

El porcentaje de cemento portland adecuadose establece en función de la durabilidad dela mezcla y secundariamente se determina suresistencia a la compresión simple.

La acción estabilizante del cemento sobre lossuelos es prácticamente similar a la de la cal,con la diferencia en que la cementación esmás activa y más rápida, tratándose de otrotipo de reacción.


Capítulo I - 429

La práctica vial ha demostrado que existentres principios fundamentales que se debenseguir en la elaboración del suelo cemento, afin de obtenerse un buen comportamiento enservicio, es decir una mezcla estable ydurable:

1-. Incorporación de la humedad óptima quecoincide con la que corresponde al suelo solocon igual energía de compactación; dichacantidad de agua es suficiente para hidratar alcemento y alcanzar la densidad máxima.2-. Compactación uniforme y a la máximadensidad, previamente a la hidratación delcemento.3-. Incorporación de la cantidad de cementosuficiente para que el porcentaje de pérdidaen peso, en los clásicos ensayos dedurabilidad sea inferior a los límitesestablecidos.4- Ensayos de compresión inconfinada (7días de curado)

El contenido de cemento se fijará mediantelos ensayos de durabilidad: ciclos dehumedecimiento y secado. Cabe aclarar queestos ensayos se realizan después de colocarlas probetas 7 días en cámara húmeda, es

decir a posteriori de hidratarse y endurecerseel cemento.

Los materiales que conforman la mezclacomo ya se indicara son:

Cemento Portland: puede emplearsecualquier tipo de cemento portland aprobado.Agua: Debe ser limpia y libre de cantidadesperjudiciales de álcalis , ácidos o materiaorgánica.Suelo: cualquier tipo de suelo; nonecesariamente deberán estar constituídospor agregados bien graduados, ya que laestabilidad se obtiene principalmente por lahidratación del cemento y no por la cohesióny fricción interna propia de los materiales.

A continuación se indican los contenidosnormales de cemento para suelos de distintosgrupos (clasificación HRB) valores que sedeben ratificar o rectificar mediante losensayos de durabilidad indicados, pero queen una primera instancia se pueden tomarpara estimaciones de costos y comoporcentajes iniciales en las pruebas delaboratorio.

LÍMITES NORMALES DE LOS CONTENIDOS DE CEMENTO EN LOS SUELOSGRUPO DE SUELO (HRB) % EN VOLUMEN % EN PESO

A1-a 5-7 3-5A1-b 7-9 5-8A2-4 7-10 5-9A2-5 7-10 5-9A2-6 7-10 5-9A2-7 7-10 5-9A3 8-12 7-11A4 8-12 7-12A5 8-12 8-13A6 10-14 9-15A7 10-14 10-16


Capítulo I - 430

En base a los valores ilustrativos que seindican, se procederá a efectuar el ensayo dedurabilidad por humedecimiento y secado deprobetas de suelo-cemento que previamentese habrán colocado 7 días en cámara húmeda.

El contenido de cemento será tal que lapérdida del peso del suelo-cemento no seasuperior a los límites que se indican paracada tipo de suelo:

SUELOS % DE PÉRDIDAA-1, A2-4, A2-5 y A-3 #14%A2-6, A2-7, A4 y A-5 #10%A-6 y A-7 #7%

Si bien son fundamentales las característicasmecánicas de la mezcla (resistencia a lacompresión), es fundamental también quedicha característica perdure durante sucomportamiento en servicio, por tal motivose procede a efectuar previamente el ensayode durabilidad indicado. La resistencia a lacompresión de suelo-cemento tiene unsignificado relativo; altas resistencias a lacompresión obtenidas con un suelo-cementono indican que sea apto para ser utilizado.

Se han obtenido mezclas que con 8% decemento (7 días de curado), acusaban unaRc=35Kg/cm2 y que, sometidas al ensayo depérdidas por humedecimiento y secado,

apenas soportaban hasta desintegrarsetotalmente uno ó dos ciclos; en cambio, otrostipos de suelos, con apenas una Rc=21Kg/cm2 podían soportar todos los ciclosacusando al final del ensayo una pérdida depeso menor que la establecida comoadmisible. Si bien existe una cierta relaciónentre la Rc y la durabilidad, se manifiestageneralmente en los suelos granulares (A-1,A-2, A-3), por lo que siempre se recomiendarecurrir a los ensayos de durabilidad, no sóloal de humedecimiento y secado sino tambiénal de congelación y deshielo (AASHTOT136), aunque en la región en que se debaemplear el suelo-cemento no se produzcanesas alternativas climáticas. En suelossalinos, la acción perniciosa de las sales sedetecta más fácilmente en los ensayos decongelamiento y deshielo.

En general se recomienda hacer ambosensayos a fin de estimar el contenidoapropiado de cemento, ya que los mismos nomiden solamente la durabilidad sino quemiden, escencialmente, la resistenciaestructural del material.

Durante el proceso constructivo se debe teneren cuenta la influencia de la densidad, de lahumedad de compactación, retardo de lacompactación y del grado de pulverizacióndel suelo, sobre la calidad del suelo-cemento.


Capítulo I - 431

ORDENAMIENTO E INSTRUCCIONES DE LOS TRABAJOSINHERENTES A ESTUDIOS Y PROYECTOS DE CAMINOS


Los procedimientos a ser seguidos en losdistintos trabajos que requiere el diseño de unproyecto de camino, después de efectuarselas etapas preliminares de ubicación generalde traza y estudios de factibilidad técnicoeconómica, comprenden tres elementosfundamentales:

1- Obras básicas2- Suelos, materiales, fundaciones ypavimento3- Puentes

Para la materialización de los elementos 1 y2 se requiere efectuar trabajos en campaña,en laboratorio y en gabinete de distintanaturaleza y con puntos comunes deintercambio de información.

El estudio y proyecto de puentes (3) es unelemento condicional que puede existir o noen cada proyecto.

El objetivo de un diseño es obtener un juegode documentos de proyecto que respondan alcriterio de diseño adoptado, que faciliten lalicitación y la posterior construcción de losdistintos elementos del mismo.

Si bien en este capítulo se tratará con mayordetalle el rubro relativo a suelos, materiales,fundaciones y pavimentos (2), se considerade utilidad mencionar las tareas queinvolucra el rubro obras básicas (1), pudiendoclasificarse las mismas en a) trabajos decampaña y b) trabajos de gabinete, como asítambién toda la documentación técnicarequerida para una correcta licitación y una

eficiente construcción.

1- a) Trabajos de campaña1-a-1- L e v a n t a m i e n t o s

planimétricos: comprendee s e n c i a l m e n t e d o soperaciones el alineamiento yla planimetría.

1-a-2 Levantamientos altimétricos:comprende la colocación depuntos fijos, su nivelación ycierres sobre puntos de cotaconocida; la nivelación deleje; el levantamiento deperfiles transversales y loslevantamientos requeridospara las obras de desagües.

1-a-3 L e v a n t a m i e n t o splania l t imét r icos paraintersecciones y cruces.

1-a-4 Estudios de napa freática yaguas superficiales.

1-b) Trabajos de gabinete1-b-1 Planos, el juego de planos a

ser presentado estaráintegrado por: carátula;planimetría general; perfilestipos de obra básica yestructura del pavimento*;planimetría de detalle; planosde intersecciones, diagramade movimiento de suelos;perfil de suelos*; planimetríageneral de yacimientos*;planos de yacimientos*;planos de detalle; perfilestransversales y perfiles dedesagüe; planos de traslado


Capítulo I - 432

de líneas aéreas (elcontenido de losplanos marcados (*)responderá a lasinstrucciones deEstudio de Suelos,M a t e r i a l e s ,F u n d a c i o n e s yPavimentos).

1-b-2 Informe de Ingeniería, estaráconformado por: informacióngenera l ; r e levamien toplanialtimétrico; suelos ymateriales*; pavimento*;obra básica; estudios ded r e n a j e ; t r á n s i t o ;intersecciones, estudios decostos; misceláneas (elcontenido de los informesmarcados(*) responderá a lasinstrucciones de Estudio deS u e l o s , M a t e r i a l e s ,Fundaciones y Pavimentos).

1-b-3 Especificaciones, cómputos ypresupuesto, estará integradopor: Memoria descriptiva;P l i e g o G e n e r a l yC o m p l e m e n t a r i o d ec o n d i c i o n e s ; P l i e g oC o m p l e m e n t a r i o d eEspecificaciones; Pliego deEspecificaciones Generales(mediante referencias);Cómputos métricos yPresupuesto.

Considerando que para cumplir con sufunción las inspecciones o supervisiones deobra, sólo cuentan con un instrumento legalque está constituido por la documentación delContrato (Condiciones y Especificaciones,

Cómputo métrico y Planos de Obra), huelgadecir la fundamental importancia que se ledebe dar a dichos documentos.

2 - S U E L O S , M A T E R I A L E S ,FUNDACIONES Y PAVIMENTOS

C Consideraciones Generales

El estudio de suelos, materiales, fundacionesy pavimentos comprende una investigaciónexhaustiva de suelos de subrasantes y capasinferiores, materiales de préstamos,agregados comerciales, fundaciones y todootro estudio requerido para el proyecto.

Las actividades a desarrollar son:a- Recopilación de las información

disponible sobre mapas de suelosexistentes, mapas geológicos,fotografías aéreas e informaciónproveniente de reparticiones viales delos suelos de la zona del proyecto.

b- Reconocimiento preliminar de lossuelos y materiales del proyecto.

c- Determinar el tipo y ubicación de lasperforaciones a efectuar.

d- Clasificar visualmente todos losmateriales provenientes de lasperforaciones.

e- Tomar muestras de materiales parae n s a y o s d e l a b o r a t o r i o(representativas y en cantidadsuficiente), de traza y de yacimientos.

f- Preparación de planillas de cadaperforación.

g- Desarrollar todos los ensayosrequeridos de campo y de laboratorio,sobre suelos, materiales y mezclas demateriales.

h- Efectuar los diseños de pavimentos,estudio de costos y seleccionar la


Capítulo I - 433

alternativa técnico-económicaóptima.

i- Analizar las especificacionescomplementarias que se considerennecesarias.

j- Si se requirieran estudiossuplementarios preparar un programaadicional para su ejecución.

k- Recopilación de toda la informaciónobtenida.

l- Preparación de láminas, planos yplanillas correspondientes a: ensayos,perfil edafológico, descripción yensayos de yacimientos, perfilesgeotécnicos para fundaciones,estudios adicionales realizados, etc.

Se destaca la importancia de que el estudiosomeramente indicado sea dirigido ysupervisado por un profes iona lexperimentado, ya que generalmente a lasnumerosas variables que entran en juego, seadiciona un reducido plazo de tiempo para suejecución. Se debe tener en cuenta que parauna de las primeras operaciones a realizar(estudio de suelos de traza), es necesariocontar con la planialtimetría del trazado.Situación que lleva a tener que esperar quelas brigadas o comisiones topográficas hayanterminado sus actividades (de campo y degabinete) y el ingeniero proyectista hayadefinido el perfil longitudinal de la rasante,acorde además a los estudios hidrológicos ehidráulicos efectuados por el profesionalespecializado en drenaje.

Los estudios de suelos, materiales,fundaciones y pavimentos comprendentrabajos de campaña, de laboratorio y degabinete. En dicho orden serán desarrolladosa continuación.

2-a) Trabajos de campañaDicha act ividad permit i ráconfeccionar el perfil de suelos de latraza, la investigación completa deyacimientos y agregados comercialesy los estudios de suelos parafundaciones.

2-a-1 Perfil de suelos y ensayos

Las perforaciones se realizarán a lo largo deleje del trazado con una separación máximade 300m en zonas de terraplén y de 200m enzonas de desmonte, debiéndose realizarperforaciones intermedias cuando en dosmuestras consecutivas se registren distintostipos de suelos. Las profundidades deperforación serán hasta la línea de desagüe ycomo mínimo de 1,50m, bajo el terrenonatural en zonas de terraplén y de 1,00m bajola línea de rasante estimada en zonas dedesmonte.

Se volcarán todos los datos y resultados deensayos a un plano en escala convenientepara representar el perfil edafológico de latraza, se indicará además la rasante y el fondode cuneta.

2-a-2 Investigación de yacimientos

Se tratará de localizar yacimientos dentro deuna distancia de acarreo reducida.

Las perforaciones para la investigación de losmateriales que conforman el yacimiento seefectuarán por lo menos cada 50m y enambas direcciones, debiéndose generalmenterealizar perforaciones para delimitar el área autilizar. La profundidad debe alcanzar por lomenos 0.30m bajo la cota inferior delmaterial en estudio.


Capítulo I - 434

Para cada yacimiento se debe describir laforma de extracción del material, lanecesidad de limpieza y desbosque delyacimiento, el volumen de destape, elvolumen aprovechable y la posibleutilización del material por sus característicasfísicas y de durabilidad. Debe considerarseademás el posible empleo del material dedestape para conformar el terraplénproyectado, siempre que resulteeconómicamente factible.

Los yacimientos seleccionados para suutilización deberán ser correctamenteubicados dentro de la propiedad, debiendoconsignarse en los planos correspondientes:C Nombre y domicilio del PropietarioC Superficie total del yacimientoC Destape promedio del yacimientoC Volumen de destapeC Espesor del manto aprovechable y

volumen del mismoC Desbosque y destronque si se

requiere efectuarC Distancia a la traza en estudioC Mojones colocados.

La planimetría general de los yacimientosdeberá indicar como mínimo el eje de latraza, los yacimientos factibles a utilizar en laobra, los caminos de acceso y la distanciahasta el eje del estudio.

2-a-3 Agregados comerciales

Los estudios sobre agregados comercialesincluirán la identificación, ubicación ycapacidad productiva de las canterascomerciales cercanas, juntamente con losresultados de los ensayos realizados sobremateriales representativos, producidos en lamisma cantera.

2-a-4 Estudio de fundaciones

Los ensayos relativos a los sueloscorrespondientes a estudios de fundacionesincluirán determinación de humedad natural,ensayo normal de penetración (S.P.T.),análisis mecánico, pesos especificos, límitesde Atterberg y Clasificación por el SistemaUnificado (ASTM-2487); siendo convenienteincluir otras características tales como color,presencia de materia orgánica, clasificaciónmineralógica y petrográfica y toda otraaquella propiedad que pudiera considerarsede interés. Si fuera necesario realizarensayos de corte directo, compresión simpleo triaxial se efectuarán sobre muestrasindisturbadas.

2-a-5 Otros estudios

Se deberá investigar otras condiciones queredundarán en beneficio del proyecto, talescomo: suelos colapsibles, expansivos,susceptibles de erosión, asentamientos,deslizamientos de taludes, provisión de aguaapta para la construcción, requerimientossobre estabilización de suelos, etc.

2-a-6 Programa suplementario deinvestigaciones

Considerando todo lo anteriormente indicadocomo un programa básico, podrá surgir lanecesidad de estudios adicionales para llegara un correcto diseño. En tal caso se deberápreparar un programa de trabajo que incluirála justificación de las tareas a realizar, suplaneamiento y la descripción detallada delas tareas de campo, laboratorio y gabineteque se adicionen.

Dicho programa suplementario podría


Capítulo I - 435

incluir:C Toma de muestras en calicatas y

ensayos.C Sondeos en cursos de agua y zonas

inundables.C Ensayos de carga.C Extracción de muestras para estudios

de consolidación.C Muestreo con extractor de muestras

especiales.C Perforaciones en roca y extracción de

testigos.C Estudios detallados sobre distintos

tipos de estabilizaciones.C Otros estudios.

A fin de complementar el texto relativo altrabajo en campaña, se harán algunasconsideraciones sobre tipos de perforaciones,antes de entrar en el tema relativo a trabajosde laboratorio.

2-a-7 Las perforaciones consistiránen pozos a cielo abierto,perforaciones a barreno osondeos. El tipo a utilizarserá el adecuado para obtenerlas muestras requeridas y laconfección de un perfil desuelos preciso.

- Pozos a cielo abierto (calicatas).

Serán generalmente de 1m × 2m, pudiéndoseexcavar a mano o a máquina. Normalmentese usan para investigar los suelos de la trazay materiales de yacimiento, donde laprofundidad del estudio se limita a 3,00m.Una de las paredes será lo más verticalposible para extraer las muestras. Terminadala excavación, las muestras de cada tipo dematerial que se presenten deben extraerse

mediante un corte uniforme de la caras delpozo y en el espesor total de cada capa. Lamuestra extraída se colocará cuidadosamentesobre una tela o bandeja garantizándose queno sea adulterada su representatividad porotros materiales (contaminación), se mezclaráadecuadamente antes de ser colocada enbolsas o sacos rotulados (número de muestra,tramo, sección, progresiva, profundidad,fecha, responsable del muestreo).

- Perforaciones a barreno

Serán de tipo rotativo (helicoidal) si se utilizael sistema mecánico, pudiendo tambiénusarse sistemas manuales.

Las perforaciones a barreno puedenreemplazar a las calicatas, debiendo ser eldiámetro mínimo del barreno de 15cm parasuelos y de 90cm para ripios u otrosmateriales gruesos.

Cuando se utilice perforación de tipohelicoidal el avance en profundidad se harámediante incrementos discontinuos de nomás de 1.00m. Al completarse cada descensoparcial, el barreno debe retirarse lenta ycuidadosamente, a fin de reducir la alteraciónde la muestra. Al ser retirado el barreno rozacontra la superficie lateral de la perforación,pudiendo arrastrar material de las distintascapas de la misma, por lo que se le deberaspar la periferia del material extraído antesde depositar la muestra sobre una tela obandeja para mezclarla, envasarla y rotularla.Las muestras se tomarán de los barrenos aintervalos que no excedan 50cm deprofundidad.

- Sondeos


Capítulo I - 436

Consistirán en perforaciones encamisadas ono encamisadas en suelos y en perforacionesde tipo rotatorio en rocas o materiales duros.

Se usarán para estudiar formaciones rocosas,desmontes profundos, fundaciones de puentesy terraplanes y toda otra condición de lossuelos que no pueda investigarseadecuadamente con los métodos yadescriptos. La selección y uso del equipoapropiado estará en relación con la condicióny tipo de materiales a investigar. Alcompletarse cada sondeo se registrará laaltura de la napa freática. En lugares dondeexistan suelos cohesivos o expansivos, debedejarse abierta y protegida por lo menos unaperforación, de forma tal que pueda medirsela profundidad de napa uno o dos díasdespués de completadas las perforaciones.

El diámetro mínimo interior de la perforación(encamisada o no mecanizada) será de 75mmpara suelos finos y arenas. Para ripios ymateriales gruesos, el diámetro mínimo serátal que evite la rotura de partículas, siendoconveniente que su dimensión seaaproximadamente 15mm más grande que elmayor diámetro de partículas.

Las muestras se tomarán a intervalos que noexcedan 1,50m de profundidad para suelosfinos y cada vez que haya un cambio deestrato.

Los ensayos de penetración se realizarán aintervalos preferentemente de 1,50m o cadavez que cambie el tipo de suelo. La energíade impacto se obtendrá con una masa de63,5Kg o de 70,0Kg de peso y 76cm o 70cmde caída libre respectivamente.

El ensayo normal de penetración (S.P.T.), se

realizará con el penetrómetro standard(diámetro exterior: 50,8mm y diámetrointerior: 35mm) y acorde a la norma deensayo correspondiente.

Cuando el penetrómetro se utilicesimultáneamente como toma muestras paraensayos mecánicos, sus característicasdeberán asegurar una disturbación mínima dela muestra; actualmente es muy empleado elpenetrómetro de punta intercambiable, segúnse lo utilice para suelos cohesivos blandos,medios o resistentes, arena, grava fina osuelos cohesivos muy duros.

Durante el curso de cada perforación sedeberá registrar el espesor y tipo de suelo delas distintas capas en toda la profundidad,clasificándose los suelos y materiales en elcampo por simple inspección visual,ratificándose o rectificándose dichaclasificación cuando se completen losensayos de laboratorio. La planilla de cadaperforación deberá contener los items que acontinuación se indican, además de toda otrainformación adicional que se considerenecesaria:

- Fecha de iniciación y terminación de laperforación.- Ubicación y tipo de perforación.- Planimetría y altimetría.- Cota de cada cambio de suelo o material- Profundidad de napa freática- Profundidad a que se tomaron las muestras.- Descripción y clasificación de lascondiciones y tipo de suelos o materialeshallados.- Número de golpes requeridos para cada30cm de penetración del encamisado (u otrasobservaciones sobre el descenso delencamisado).


Capítulo I - 437

- Número de golpes requeridos por cada30cm de penetración de la cuchara tomamuestras.

Debe destacarse una vez más que el muestreode los suelos y materiales es uno de losrubros más importantes en el estudio yproyecto de un camino, por este motivodeben tomarse todas las precaucionesposibles para obtener muestras apropiadas,representativas y en cantidad suficiente parapoder ser investigadas, además deidentificarlas claramente. La cantidad decada muestra disturbada será tal que permitala ejecución de todos los ensayos delaboratorio requeridos; las muestras paradeterminar su contenido de humedad natural,deberán colocarse en recipientes herméticos;las muestras no disturbadas o relativamenteindisturbadas deben obtenerse en tubosplásticos (P.V.C.) que serán sellados enambos extremos con parafina y tapados.

2-b) Trabajos de laboratorio

Se considera conveniente montar unlaboratorio en el lugar del proyecto, quecontará como mínimo con los equipos parareal izar los s iguientes ensayos:granulometría, límites de Attenberg, pesoespecífico y determinación de densidad " insitu". Los ensayo de equivalente de arena,Indice de lajosidad, durabilidad (desgaste LosAngeles y ciclos en SO4Na2), compactación,contenido de sales, absorción, CBR yensayos sobre mezclas de materiales, puedenrealizarse en el laboratorio de campaña o enun laboratorio central.

Los ensayos y clasificación de materialesdeben efectuarse de acuerdo a las normasvigentes en la D.G.C.

2-b-1) Materiales de la zona decamino

Todas las muestras obtenidas de la zona decamino deben ensayarse con el propósito deidentificarlas y clasificarlas, incluyendogranulometría, límites de Atterberg ycontenido de sales. Una vez completados losensayos los suelos deberán ser clasificadosnuevamente o agrupados en un menornúmero de grupos típicos, a fin de efectuarsobre ellos los ensayos de: peso específico,compactación y CBR y si fuera necesarioestablecer las necesidades de unaestabilización.

Los requerimientos de especificaciones paracompactación en obra, se dan en el Capítuloque versa sobre Materiales, acápite Suelos,Exigencias de compactación de subrasante;en las mismas se establecen los niveles decompactación a exigir, en base al tipo desuelo (clasificación HRB) y a su ubicación enprofundidad. En dichas condicionesvolumétricas se seleccionará el CBR dediseño.

De acuerdo al método de diseño que seutilice (Shell, Asphalt Institute, AASHTO ocualquier otro) se deberán seguir las pautasplanteadas en cada uno de ellos para elmuestreo y la determinación del CBR dediseño.

Se aconseja realizar un número suficiente dedeterminaciones de densidad natural (in situ)a fin de obtener información sobre el factorde compactación de los materiales que sepodrán usar conformando el terraplén.

2-b-2) Materiales de yacimientos


Capítulo I - 438

Deben ensayarse todas las muestrasprovenientes de yacimientos, efectuándoseademás aquellos ensayos que se considerannecesarios para definir adecuadamente lacalidad del material y su uso específico (capade subbase, base, tratamientos bituminosos,concretos asfálticos, hormigón, etc). Lacalidad de los agregados para laconformación de las distintas capas, seestablece en el Capítulo Materiales, acápiteAgregados.

2-b-3) Agregados comerciales

Los ensayos a realizar serán todos aquellosque permitan definir su uso específico. Lainformación deberá indicar para cada tamañogranulométrico los límites dentro de loscuales el productor o proveedor puedeproporcionar el material y mantenerlo entodo momento.

Tanto para los materiales de yacimientos (2-b-2) como para los agregados comerciales (2-b-3) de acuerdo al tipo de capa que seconsideren aptos para integrar, se efectuaránlos ensayos de calidad correspondientes,indicados en el Capítulo Materiales-AcápiteAgregados.

2-c) Trabajos de gabinete

Se deberán desarrollar variar alternativas dediseño estructural del pavimento, basadas enlos resultados obtenidos en la investigaciónrealizada sobre subrasante, materiales localesy comerciales, análisis de tránsito,condiciones ambientales, Normas yespecifícaciones en vigencia y acordes almétodo de diseño empleado.

Las distintas alternativas de diseño reflejarán

el uso más económico de los materialesdisponibles y deberán estar fundamentadas enun análisis que contenga una evaluación delos parámetros de diseño y la memoria decálculo empleada.

Los componentes del pavimento o capas seidentifican en general con los términos desubrasante, capa de recubrimiento, subbase,base y capa de rodamiento, pudiendoconsistir estos componentes en uno o mástipos de materiales o capas.

Una vez completados los estudios de diseño,se preparará un análisis de precios estimativopara cada item del pavimento, incluyendomejora de subrasante o capa derecubrimiento, si fueran requeridas.

En general para caminos de dos trochas sesuministran los costos para diseñosestructurales cuyo período de servicioalcance 10 y 20 años.

El análisis de costo debe incluir el costo totaldel pavimento, el costo total de cada capa yel costo promedio por kilómetro, dichoanálisis se debe incorporar al Informe deIngeniería.

Como así también se deben incluir lasdistintas estrategias de mantenimiento paracada alternativa de diseño y estimarse loscostos anuales de mantenimiento que lescorrespondan (de rutina y periódicos).Dentro de las alternativas de diseñotécnicamente comparables, es decir quepodrán tener un comportamiento similar enservicio durante la vida útil proyectada, seseleccionará aquélla que resulteeconómicamente óptima (menor costo de:construcción más costos de mantenimiento,


Capítulo I - 439

reducidos a Valor Presente).

Una vez seleccionado el diseño estructuraldel pavimento a licitar, se presentarán loscómputos métricos en planillas indicativasdel cálculo de cantidades de cada item deconstrucción y de los materiales necesarios.Como así también el costo de construcciónpor item, incluidos gastos generales ybeneficios.

En base a las necesidades específicas delproyecto se preparará el PliegoComplementario de Especificaciones y conrespecto a l P l iego Genera l deEspecificaciones será incorporado mediantereferencias. En lo que concierne al Informede Ingeniería, en el punto 1-b-2 (al inicio) seindica su contenido. Así como en el punto 1-b-1 se indican los planos a ser presentados.

ORDENAMIENTO E INSTRUCCIONES DE LOS TRABAJOS INHERENTES AESTUDIOS Y PROYECTOS DE REFUERZO O RECONSTRUCCIÓN DE

PAVIMENTOS


Asumiendo que tanto el sistema de drenaje,como la traza y pendientes de un camino seanlas adecuadas, el refuerzo o mejora de unpavimento existente podrá consistir en a)ensanche donde sea necesario, b) sellado defisuras y bacheo de áreas falladas y c)restitución de gálibo y recapado o refuerzocon mezcla asfáltica en caliente (concretoasfáltico).

El método de mejoramiento a emplear deberáseleccionarse en función de bases técnicas yeconómicas. El procedimiento para realizaresta selección debe responder en formageneral a los requerimientos que acontinuación se indican, debiéndose realizarademás todos los estudios adicionales que elingeniero proyectista considere necesarios, afin de conseguir la solución más efectiva.

2- INVESTIGACIONES SOBRE LA OBRAEXISTENTE

Dicha tarea consistirá en:

C Información sobre la historiaconstructiva del camino: proyecto delicitación, proyecto ejecutado,registros de control de obra,mantenimiento de rutina aplicado,mantenimiento periódico ejecutado,obras de mayor envergadura llevadasa cabo desde su habilitación.

C Análisis de tránsito desde suhabilitación.

C Cortes típicos de las estructuras delpavimento existente.

C Perfil longitudinal detallado de lasuperficie a lo largo del eje, basadoen cotas leídas cada 50m o menos.

C Secciones transversales de la zona decamino a intervalos de 100 a 250m,dependiendo de la topografía general.


Capítulo I - 440

C Secciones transversales delcoronamiento en áreas típicas queindiquen en escala adecuada lanatura leza genera l de lasdeformaciones del pavimento(ahuellamiento, asentamiento,levantamiento , corrugación,hundimiento acompañado dedesplazamiento) y las condiciones deestado de los hombros.

C Ubicación y tipos de fallasrepresentativas (indicando magnitudy frecuencia).

C Características climáticas de la zonay materiales disponibles.

C Todo otro tipo de información quepudiera ser requerida para desarrollarun programa adecuado de ensayos yestudios, a fin de llegar a un diseñoapropiado y determinar además losprocedimientos constructivos máseficientes.

3- ENSAYOS A REALIZAR

Una vez completada la investigación indicadaen el punto anterior (historia del camino,antecedentes, tránsito, evaluación de lacondición de estado superficial ,características ambientales, materialeslocales, etc), se preparará un programa deensayos de campo y de laboratorio a fin decontar con la información esencial paradiseñar las mejoras.

3-1- Ensayos de campo3-1-a Deflectometría

Cons is t i ra en una auscul t ac ión

deflectométrica, las mediciones mediante laregla Benkelman se efectuarán en la huellaexterior de la trocha más crítica o alternandoentre ambas trochas si el nivel de deteriororegistrado es similar en ambos carriles. Serealizará un promedio mínimo de cincomediciones por kilómetro, recomendándosetambién la determinación del radio decurvatura (Rc), a fin de conocer el radio delcírculo osculador de la parábola que integraparte de la deformada. La ubicación de cadamedición de deflexión será identificada ypintada sobre el pavimento.

3-1-b Pozos a cielo abierto o calicatas

Consistirán en excavaciones realizadas sobreel pavimento existente, donde se mediránespesores y se definirán los tipos de capasque componen la estructura, la humedad ydensidad "in situ" de la subrasante y de lascapas granulares, la condición de mayor omenor macro y micro fisuración en capascementadas, el estado de las interfases, etc.Se extraerán muetras representativas y encantidad suficiente para efectuar los ensayosde laboratorio que se requieran para losdistintos materiales.

Considerando el carácter destructivo de estaevaluación, se tratará de optimizar laubicación de las excavaciones, a fin que conel menor número se obtengan resultadosvalederos. Su frecuencia dependerá de lamayor o menor homogeneidad que presenteel tramo y su profundidad debe interesarcomo mínimo a 30cm de la subrasante, seubicarán sobre la huella externa.

Dado que los resultados obtenidos de losensayos a realizar sobre las distintas capas,deben ser representativos de todos las


Capítulo I - 441

variaciones que hubiera en las condicionesdel pavimento, ya sea que correspondan azonas con alto nivel de deterioro, como aáreas no falladas, se recomienda que en basea la deflectometría realizada y al cálculoestadístico efectuado con los valores medidos(Dm, Dc), se realicen las escavaciones enaquellos lugares en que la deflexióncaracterística calculada (Dc) coincida con ladeflexión medida, además de registrar el áreaun tipo de falla representativo (en magnitudy frecuencia) de la sección. Dichasescavaciones así ubicadas corresponden a laszonas más críticas. Un menor número deperforaciones se podrán ubicar en aquellaszonas donde la deflexión medida coincidecon la deflexión media calculada (Dm) o esmenor que ella; dicha condicióncorresponderá a una zona de regular a buencomportamiento. También deben ser objetode atención aquellos lugares en que los radiosde curvatura (Rc) de la deformada acusaronvalores menores a 80 o 100m, dichas zonasmerecen un estudio especial de la capasubyacente a las capas asfálticas.

3-2 Ensayos de laboratorio

Los ensayos a realizar sobre las muestrasextraídas consistirán en:

3-2-a Sobre suelos de subrante y capasgranulares:

Granulometría, límites de Atterberg,clasificación, determinación decontenido de sales, ensayos decompactación y determinación deCBR en las condiciones volumétricasque registraba el material "in situ".

3-2-b Sobre suelo-cal o suelo-cemento:

Las muestras extraídas del pavimentodeben ser taladradas o aserradas,siendo la dimensiones requeridas paratestigos cilíndricos de 0,10m dediámetro y 0,10m de altura y paracúbicos de 0,10m de lado, sobre estostestigos encabezados en ambosextremos se realizara el ensayo decompresión inconfinada, previamenteal ensayo se colocarán en un baño deinmersión durante cuatro horas. Dada la difícultad que presenta esteprocedimiento (generalmente laprobeta se desintegra o se rompedurante la operación de taladrado oaserrado), se indica que se haga unadescripción detallada de su aspecto(mayor o menor macro y microfisuración) y la determinación dedensidad de obra. De conocerse laprocedencia del suelo estabilizado yde poder contar con muestras delmismo, mediante la determinacióndel pH del suelo original y del suelotratado, es posible conocer elporcentaje existente ya sea de cal ode cemento.

3-2-c Sobre capas bituminosas

De tratarse de carpetas de rodamientoconformadas originalmente contratamiento bituminoso doble o triple(doble o triple sello), no se efectúageneralmente ningún tipo de ensayo,ya que las operaciones demantenimiento ejecutadas desde suhabilitación, enmascaran las realescaracterísticas del tratamientoejecutado originalmente. Deobservarse sólo reducidas áreasrecubiertas con mezcla colocada


Capítulo I - 442

durante las operaciones demantenimiento, se extraerá delas zonas no recubiertas unamuestra representativa deltratamiento existente sobre lamisma se efectuarán lossiguientes ensayos: extraccióndel bitumen, granulometría ycubicidad (o Indice de lalajosidad) del inerte.

En el caso de tratarse de mezclasasfálticas en caliente (concretosasfálticos), se deteminará sobre unamisma muestra su densidad "in situ"y su densidad máxima medida(ensayo Rice), a fin de calcular el %de vacíos. Posteriormente serealizará la extracción del bitumen yla granulometría de inerte, siendoconveniente que todos los ensayosmencionados se realicen sobre lamisma muestra y en el ordenindicado, se contará así con los datosnecesarios para calcular lascaracterísticas volumétricas delconcreto asfáltico existente (% Vb;%V; %Vagr; % VAM; %RBV). Dedisponerse del equipo ABSON,mediante la recuperación del bitumende mezcla, además de los datos yaconsignados se podrá conocertambién las características del asfaltode la mezcla en servicio.

En caso de proyectarse un reciclado(material removido más materialvirgen más asfalto con o sin adiciónde rejuvenecedores de acuerdo a lascaracterísticas que registre el bitumende la mezcla existente), esimprescindible la utilización del

equipo ABSON, a fin de determinarla cantidad, tipo y grado del bitumen(aditivado o no) a adicionar.

4- TRABAJOS DE GABINETE

4-1 Planos, tanto la presentación como elcontenido responderán en un todo alo indicado en 1-b-1.

4-2 Informe de Ingeniería, se seguirán loslineamientos indicados en 1-b-2,teniendo el texto referido a suelos ymateriales el siguiente ordenamiento.

C Consideraciones GeneralesC Descripción de los suelos de

subrasanteC Descripción de los materiales

locales y comerciales autilizar en las distintas capasde refuerzo

C Planillas de ensayos de suelosy materiales y ensayos sobremateriales estabilizados ycarpeta de rodamiento delp a v i m e n t o e x i s t e n t e ,acompañadas por las planillasde ubicación de lasperforaciones.

C Auscultación deflectométricaC Planilla resumen donde para

toda la sección (o tramo) seindica la evaluación de lacondición superficial (tipo defalla, frecuencia e intensidad),CBR de la subrasante,medidas de deflexiones yradios de curvatura, tránsitos o p o r t a d o d e s d e s uhabilitación y espesor yapor te es t ruc tura l (o


Capítulo I - 443

c a r a c t e r í s t i c a smecánicas) de lasdistintas capas quec o n f o r m a n e lpavimento existente(todo referido a lasp r o g r e s i v a s(correspondientes).

El capítulo relativo a Pavimentos tendrá elsiguiente ordenamiento:

C Consideraciones GeneralesC Criterio de diseño de espesores de

refuerzo aplicadoC Análisis del diseño resultante,

planillas, ábacos, gráficos, etc.relativos al mismo

C Descripción detallada de las capas derefuerzo.

C Análisis económico comparativo sihubiese varias alternativas de diseño

C Planilla resumen de costos (deltramo, de cada capa y promedio porkilómetro)

4-3- Especificaciones, cómputos ypresupuesto se seguirán loslineamientos expuestos en 1-b-3 y 2-c.

Cabe aclarar que cuando el tramo enestudio presenta características queobligan a subdividirlo en seccioneshomogéneas (similar comportamientoestructural, tránsito, CBR desubrasante y condición de estadosuperficial), cada sección requeriráun espesor de refuerzo distinto, comoasí también un reacondicionamientointegral propio, por lo que si bien lasespecificaciones, cómputos ypresupuesto se presentarán en formaglobal, en el Informe de Ingeniería setratará cada sección por separado, afin de justificar y describir el espesorde refuerzo adoptado para cada unade ellas.


Capítulo II - 1

CAPÍTULO II: MANTENIMIENTO DE CAMINOS

INTRODUCCIÓN

Cuando tengamos que referirnos a unacarretera, deberemos hacerlo imaginando nosolamente la superficie de una estructuraconstruida específicamente para elconfortable tránsito de los vehículos, sino enun grupo de características quedeliberadamente construidas forman unsistema armónico que exige ser conservadolo mas cercano posible a las condicionesoriginales de construcción para preservar deesa manera las inversiones hechas en laconstrucción de tales obras y que puedancumplir tal como se planeó, como laherramienta que lleve el desarrollo social yeconómico a los poblados comunicados porla Red Vial.

Lo anterior puede lograrse solamenteemprendiendo una serie de acciones decarácter particular normalmente denominadasactividades de obra mediante las cuales elorganismo encargado de la administraciónvial busca conseguir la Conservación de undeterminado nivel de servicio. Dicho nivel deservicio se expresa en términos de lascondiciones aceptables para los pavimentos,drenajes, etc., en función de las unidades detrabajo requeridas para un determinadoperiodo, la calidad define el nivel de serviciode mantenimiento a ser proporcionado,cuando el plan de mantenimiento requieremayores recursos que la capacidad financieradel ente responsable, el nivel de servicio demantenimiento aceptable debe ser ajustado através de la reducción de algunas normas decantidad.

ENFOQUE GENERAL

La problemática de la administración ogestión vial en los países de la regiónCentroamericana y del resto de AméricaLatina tiene características de fondo muysimilares. Los resultados del deterioroacelerado de las redes viales, altos costos deoperación del transporte terrestre einversiones de capital anticipadas pararehabilitar la infraestructura vial a un altocosto financiero, son aparentemente causadospor una organización inadecuada, falta derecursos económicos para realizar laactividad y bajos rendimientos de ejecuciónde las tareas de conservación.

En tal sentido es necesario detenerse yanalizar cual o cuales podrían ser los gruposde decisión que pudieran brindar un interésmás estable hacia la actividad deadministración o conservación vial.

A la luz de los hechos ocurridos y a losresultados obtenidos en otros paíseslatinoamericanos, conformados por unapoblación de similar idiosincrasia a la dellugar se deduce que el grupo de decisión quepuede brindar el mayor grado de interéspermanente a la problemática de laconservación vial es el sector privado, y porende el enfoque general del proceso para elmejoramiento constante de la vialidad debeorientarse hacia el logro de una participaciónactiva de este último grupo económico, nosólo en la parte de ejecución de las obras deconservación vial sino también en el procesode toma de decisiones.


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Para alcanzar este objetivo es necesariotomar en cuenta los siguientes parámetros:

a. Debe existir una decisión políticafirme, al más alto nivel del gobierno antes decontinuar el proceso, con una definición yaceptación clara de las metas a alcanzardentro de su período de administración.

b. La actividad de conservación yadministración vial debe convertirse en unmercado atractivo económicamente para elsector privado, con niveles de precios queaseguren el interés de parte de losinversionistas y con márgenes de utilidadrazonables.

c. Deben revisarse continuamente,según sea necesario, los procedimientos deadministración pública relativos a lacontratación y pago por ejecución de obras,en vista de que los atrasos en las inversionesde conservación pueden desestimular laparticipación privada (debido al costo deoportunidad del dinero) si la recuperación delcapital de trabajo no es ágil.

d. Es necesar io implementarpermanentemente medidas administrativas ylegales para permitir la formación, elcrecimiento y fortalecimiento de la oferta delsector privado, de manera que se logre unnivel de competencia adecuado que asegurela racionalización de precios para el Estado yuna participación amplia y distribuida en elmayor número de empresas posible paralograr con ello la integración de un grupogremial sólido que junto con la bancaprivada, comerciantes, productores,industriales y transportistas puedan mantenerel grado de interés hacia la vialidad en eltranscurso del tiempo. El restos que se

plantea, es lograr la permanencia de eseinterés aún durante los períodos de condiciónaceptable de la carretera.

e. El papel de la institucióngubernamental encargada de la vialidad delpaís debe mantenerse orientado hacia laslabores de planificación y controlprincipalmente, o en su caso, también conresponsabilidades de ejecución directa, en laejecución de actividades de emergencia oactividades cuyo volumen de trabajos es tanpequeño que movilizar una gran flota privadaresulta antieconómico, pero siempre bajo unadimensión manejable y eficiente; y en todacircunstancia en condiciones de estímuloprofesional y económico paralelas a las quebrinde el sector privado.

Esto implicará la maximización de losrecursos financieros que se obtengan (localesy externos) para mantener el programa, conla aplicación de algunos conceptos novedososdesde el punto de vista legal y de laadministración pública.

Debe considerarse oportunamente laaplicación del concepto de concesiones derehabilitación, operación y mantenimiento decaminos principales, ya que existenexperiencias muy positivas en las que elsector privado toma el riesgo de la inversión,bajo supervisión del Estado y que se derivanen ventajas muy convenientes para el Estadoentre las cuales podemos mencionar entreotras :

i..- Garantía de la Ejecución permanentede las Obras de Mantenimiento adecuadasdurante el período de la Concesión.ii.- Eliminación del alto Costo Financieroprovenientes actualmente de Inversiones de


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Capital anticipadas para la Rehabilitación dela Infraestructura vialiii.- Buena y permanente Calidad de losServicios y control de los costos de operacióndel transporte terrestre al conservarse en buenEstado las condiciones de transitabilidad.iv.- No hay endeudamiento del Estado.v.- El riesgo de la Inversión deja de serEstatal transfiriéndose al Sector Privado.vi.- Seguridad Vial para el TráficoUsuario

CONCEPTOS Y TÉRMINOS DE LACONSERVACIÓN VIAL

Conservación Vial : Amplio conjunto deactividades destinadas a asegurar elfuncionamiento adecuado, a largo plazo, deun camino o de una red de caminos, al menorcosto posible. Uno de los objetivosprimordiales de la conservación es evitar, almáximo posible, la pérdida innecesaria decapital ya invertido, mediante la protecciónfísica de la estructura básica y de lasuperficie del camino. La conservaciónprocura, específicamente, evitar ladestrucción de partes de la estructura de loscaminos y la necesidad de una posteriorrehabilitación o reconstrucción. Laconservación incluye actividades tales comoel mantenimiento (rutinario y periódico) y elrefuerzo de la superficie, incluido el agregadode capas adicionales sobre el camino, sinalterar la estructura existente.

Mantenimiento Rutinario : Reparaciónlocalizada de pequeños defectos en la calzaday el pavimento; nivelación de superficies sinpavimentar y bermas; mantenimiento regulardel drenaje, los taludes laterales, los bordes,los dispositivos para el control del tránsito y

otros elementos accesorios; limpieza de lafaja del derecho de vía, control del polvo y dela vegetación, limpieza y mantenimiento dezonas de descanso y aditamentos desegur idad . Cada ap l icac ión de lmantenimiento rutinario suele tener un costoque fluctúa entre menos de 300 dólares y másde 5,000 dólares por kilómetro. Según lascondiciones específicas de cada camino, debeaplicarse una o más veces al año.

Tratamiento de la superficie. Actividad deconservación de los caminos pavimentados,por la cual se procura restablecer algunascaracterísticas del pavimento, sin constituirseen un refuerzo estructural. Entre lascaracterísticas a mantener en buena formaestá la textura, que asegura la fricciónadecuada entre el vehículo y el camino. Encaminos asfálticos, se trata de mantener ladurabilidad de la mezcla asfáltica y prevenirel desarrollo prematuro de fisuras y grietas,que suelen ser provocadas por la oxidación yradiación solar. El tratamiento de lasuperficie normalmente no se aplica mientrasel pavimento esté en buen estado, nohabiendo alcanzado a llegar ni siquiera alestado regular. Algunas técnicas detratamiento de la superficie son : ranurado(Grooving), riego de neblina (Fog Seal),lechada asfáltica (Slurry Seal), sello (seal) ytratamiento superficial (Surface treatment).

Renovación de la superficie. En un caminosin pavimentar, se refiere a la reaplicación degrava. En caminos pavimentados significaagregar una o varias capas adicionales sobreel pavimento, sin alterar la estructurasubyacente. También incluye el reciclado delpavimento. El objetivo de la renovación de lasuperficie es preservar la calidad de rodadura,asegurar la integridad estructural del camino


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por un tiempo más prolongado y evitar sudestrucción. Los caminos pavimentadosnormalmente necesitan renovar su superficiecuando se encuentran en estado regular,debiendo iniciarse ese proceso, de todosmodos, antes de que lleguen a estar en malestado. Eso también es válido para caminosno pavimentados, salvo que estos tengan muypoco tránsito. La renovación de la superficiea veces recibe el nombre de MantenimientoPeriódico. El costo de cada renovación puedevariar entre menos de 8,000 dólares y mas de40,000 dólares por kilómetro.

Refuerzo de la superficie : Es una actividadsimilar a la renovación de la superficie, perocuyo objetivo específico consiste enaumentar la resistencia estructural delpavimento.

Mantenimiento Periódico : Esta expresiónpuede inducir a equívocos, porque todas lasactividades de conservación son periódicas,es decir, deben repetirse cada cierto tiempo.No obstante, suelen denominarse actividades“periódicas”, el tratamiento de la superficie yla renovación de la superficie.

Rehabilitación : Reparación selectiva yrefuerzo del pavimento o de la calzada,previa demolición parcial de la estructuraexistente. La rehabilitación se efectúa cuandoel camino se encuentra demasiadodeteriorado como para poder resistir unamayor cantidad de tránsito en el futuro,pudiendo incluir, además, algunosmejoramientos del drenaje. La Rehabilitacióntiene el objeto de restablecer la solidezestructural y la calidad de rodadura. El costode la Rehabilitación puede variar entre menosde 30,000 dólares por kilómetro en el caso decaminos sin pavimentar y mas de 200,000

dólares por kilómetro, si se trata de caminospavimentados. En el caso de estos últimos, elcosto es significativamente mas alto que el derenovación de superficie, sobre todo por elalto gasto que significa tener que demoler yreemplazar las partes dañadas de la estructuraexistente. En la mayoría de los casos, laRehabilitación es necesaria cuando no hahabido una conservación adecuada. Dentrode un esquema sano de conservación, laRehabi l i tación deber ía ser so loocasionalmente necesaria, como cuandodeben rehabilitarse las fracciones defectuosasde una obra nueva.

Fracción defectuosa. Pequeña porción deobra que no cumple con la calidad generalrequerida. Este defecto se produce por unafalta de homogeneidad en la ejecuciónconsiderada como normal. La fraccióndefectuosa puede hacer necesario un pequeñovolumen de trabajos de rehabilitación,incluso en un esquema sano de conservación.

Reconstrucción: Renovación completa de laestructura del camino, con previa demoliciónparcial o completa de la estructura existente,que generalmente se efectúa usando laexplanación y el alineamiento regulares delcamino. El objetivo de esta actividad esremediar las consecuencias provocadas por eldescuido prolongado, y se realiza cuando larehabilitación ya no es posible. Lareconstrucción puede tener dos causas : unadeficiente construcción, o bien, la ausenciade un esquema sano de conservación. Elcosto de reconstrucción de un camino varíaconsiderablemente entre alrededor de 45,000dólares y mas de 300,000 dólares porkilómetro.

Restauración. Conjunto de importantes


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trabajos de rehabilitación y reconstrucciónque se efectúen en un camino.

Mejoramiento. Mejoras de los caminosrelacionadas con el ancho, el alineamiento, lacurvatura o la pendiente longitudinal,incluidos los trabajos relacionados con larenovación de la superficie y larehabilitación. El objetivo de estas labores esincrementar la capacidad del camino y lavelocidad y seguridad de los vehículos quepor él transitan. Los trabajos demejoramiento no son considerados como unaactividad de conservación, excepto laoperación auxiliar de renovación de lasuperficie. El costo de esta actividad puedevariar considerablemente, según lacomplejidad de los mejoramientosgeométricos que se ejecuten.

Construcción nueva. Construcción de uncamino pavimentado, de grava o de tierra;aumento de los carriles, o construcción decalzadas nuevas adicionales, vías de servicio,vías de enlace a desnivel o autopistasdivididas en varios carriles. El costo de unaconstrucción nueva puede variar entre menosde 50,000 dólares por kilómetro, en el casode un camino de grava, y mas de un millónde dólares por kilómetro, cuando se trata deuna carretera de cuatro carriles con accesolimitado.

Mantenimiento diferido/Conservacióndiferida: Acciones de mantenimiento/conservación que, según criterios técnicos,deberían haberse ejecutado en el pasado, peroque por alguna razón no se han realizado.

Reparación de emergencia : Arreglossuperficiales que se ejecutan cuando elcamino esta intransitable o en pésimo estado,

como consecuencia del descuido prolongadoo de un desastre natural, por no disponerse delos recursos necesarios para reconstruírlo,que es lo que correspondería hacer.Normalmente no se remedian las fallasestructurales, pero se hace posible un flujovehicular regular durante un tiempo limitado.En el mejor de los casos, las reparaciones deemergencia dejan el camino en estadoregular.

Rugosidad : Rugosidad de una carretera, seentiende como la variación longitudinal de laaltura (Cota) de la superficie, a lo largo delcamino, que causa vibraciones en losvehículos que la transitan a una determinadavelocidad.

IRI : Los resultados de las mediciones derugosidad, se expresan en IRI, quecorresponde al (International RoughnessIndex), Indice de rugosidad Internacional,que se obtienen indirectamente de diversosequipos calibrados por procedimientosestándares, definidos en una experienciainternacional en Brasil en 1982.

Sector : La porción de la Red Oficial deCarreteras de Honduras definida por laDIRECCIÓN, que será atendida total oparcialmente mediante la ejecución de obraspor la modalidad de Contratación deEmpresas privadas, al cual corresponden unlistado de caminos y un mapa de ubicación.

Meta de Inversión Anual : El monto deinversión programada en forma anual en elsector para un determinado período, definidopor la Dirección.

Plan anual de Mantenimiento : (PAM) lascantidades de trabajo anual a nivel de


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actividad por camino que la SUPERVISIÓNpreparará y someterá a la Dirección previo alinicio de cada año y el cual será ejecutadoposteriormente por el contratista, debiendocumplir con la meta de inversión Anualestablecida.

Nivel de Inversión por Concepto :Significa el techo máximo estimado deinversión por tipo de concepto de obra porkilómetro de acuerdo a una tabulación en laque se le asigna un determinado monto derecursos financieros según la categoría de loscaminos.

Programa Anual de trabajo : Ladistribución en el año para la ejecución de lostrabajos, que debe preparar el contratista paracumplir con el plan anual de mantenimiento.

A continuación se detallan en forma someraaquellas actividades de mantenimientoinherentes al camino propiamente dicho.

- Mantenimiento rutinario

Bajo la denominación de mantenimientorutinario u obras de conservación de rutina seincluyen distintos trabajos a realizar en laruta que tienen en común la continuidad desu ejecución. Dichas operaciones se repitenuna o más veces todos los años; parte de lasmismas deben ejecutarse después dedeterminar su necesidad medianteinspecciones, mientras que en otros casos laperiodicidad de las tareas a realizar esprevisible.

Las actividades que conforman elmantenimiento de rutina requerido para uncierto sector de la calzada pueden dividirseen dos grandes categorías: la primera

relacionada con la serviciabilidadpropiamente dicha de la calzada, e incluye lastareas inherentes al sellado de fisuras ygrietas, acondicionamiento de juntas, bacheosuperficial y profundo, relleno deahuellamiento, corrección de rugosidad,reposición de material o balastado, perfiladoo conformación de la superficie derodamiento, etc., y otra no relacionada con suserviciabilidad propiamente dicha quecomprende las tareas relativas a limpieza yconservación de obras de drenaje,acondicionamiento de hombros y taludes,cortes de pastos y malezas en la zona decamino, mantenimiento de los bosquecillosexistentes, acondicionamiento de laseñalización vertical y de la demarcaciónhorizontal en centro y bordes de calzadas,mantenimiento de las barandas de defensa,remoción de derrumbes en la zona de caminoy desprendimiento del material que amenacedesprenderse, mantenimientos de puentes,etc.

- Mantenimientos periódico

El mantenimiento periódico comprendeaquellas operaciones que solamente serepiten una vez cada "n" años, pudiendocitarse los riegos asfálticos; sellos;tratamientos bituminosos superficiales;reconstrucción de superficies de rodamiento;escarificado, remoción y perfilado;reconstrucción de hombros; reparación depuentes; etc.

La frecuencia que corresponda a las distintasoperaciones, así como el tipo deacondicionamiento que se aplique a lacalzada variará según el tipo de capa derodamiento, el clima, la topografía, elvolumen de tránsito, las normas de diseño


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adoptadas y fundamentalmente de la mayor omenor eficiencia de las operaciones demantenimiento de rutina, que además detenerse que ejecutar correctamente, debenllevarse a cabo en el momento oportuno.

La conservación de rutina y el mantenimientoperiódico consisten en el conjunto deactividades requerido para resguardar alcamino en su condición o mantenerlo a undeterminado nivel, incluyendo aquellosprocesos tanto preventivos como correctivosque no involucren alteraciones mayores enlas estructura existente del pavimento ni ensu diseño original, o sea que no constituyanmejoras en sí mismas.

- Obras de mejoramiento

Cuando a las operaciones de conservación derutina y de mantenimiento periódico seadicionan trabajos de construcción, se defineuna tercera categoría de operacionesnominadas obras de mejoramiento, pudiendoconsistir las mismas en la ejecución de unespesor de refuerzo acompañado o no de unmejoramiento en el sistema de drenaje,rectificaciones del trazado, ensanche de lacalzada, tratamiento o pavimentación dehombro etc; este tipo de obra también sesuele denominar rehabilitación oreconstrucción.

En este caso la magnitud de la obradependerá en lo que respecta al mejoramientode la calzada del grado de severidad delclima, del tipo de superficie de rodamiento,de la frecuencia y oportunidad en que sehayan ejecutado las operaciones demantenimiento periódico y de rutina, delvolumen de tránsito que la solicitara y de laedad del pavimento.

- Construcción nueva

Identificados aquellos tramos que presentandeficiencias, en base a la evaluación de lascaracterísticas geométricas y al estadosuperficial y estructural de sus pavimentos, sedefinirán las mejoras a efectuarse.

En lo que concierne a las mejoras de tipogeométrico en el caso de calzadaspavimentadas, las mismas generalmentecorresponden a la corrección de algunascurvas o pendientes que se encuentran fuerade las normas vigentes y generando por lotanto un peligro para el usuario. En ciertoscasos las mejoras requeridas obligan amodificaciones parciales del trazado,situación que involucra una construcciónnueva. Dado que su consideración escapa alalcance del tema mantenimiento y ya ha sidotratado en el área que versa sobre diseño depavimentos, no se efectuará en este capítulosu análisis.

- Reparación de emergencia

Cuando se requiera algún tipo de actividadque sea necesario ejecutar en formainmediata para seguridad del usuario, paraevitar mayores deterioros de las obrasexistentes, para permitir la continuatransitabilidad de la calzada, etc, la misma seejecutará con la premura requerida, aunqueno esté incluida en el Plan de Tareas deMantenimiento.

Las operaciones de mantenimiento en generalse deben llevar a cabo en forma regular yespecialmente en el momento oportuno. Losbeneficios no sólo se reflejarán en un menorcosto de operación de los vehículos, sino queademás permitirán desplazar en el tiempo la


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necesidad de construir un espesor derefuerzo; no porque las operaciones demantenimiento incrementen de algunamanera la capacidad estructural delpavimento, sino porque al reducir lavelocidad de deterioro coadyuvan aincrementar y/o mantener su vida remanentedurante un período más prolongado.

La ejecución de las operaciones requeridas enel momento oportuno, es un factor decisivoen la protección de las carreteraspavimentadas frente a la penetración del agua(fisuras no selladas, baches abiertos,alcantarillas y cunetas que no han sidolimpiadas con regularidad o antes del períodolluvioso y por lo tanto no garantizan la rápidaevacuación del agua de lluvias, etc).

Un factor de perniciosa influencia en elcrecimiento inusitado del nivel de deterioro,lo constituye la excesiva y frecuentesobrecarga en los camiones. Tanto el controlde cargas por eje en las carreteras (censospunitorios) a fin de detectar y castigar a lostransportistas con cargas excedidas como lafiscalización de la importación de ciertostipos de camiones constituyen medioseficaces para solucionar o reducir elproblema y por lo tanto salvaguardar elpatrimonio vial.

Las obras viales y en especial los pavimentosse caracterizan por la heterogeneidad de losmateriales locales que se utilizan y por laacción directa del clima y del medioambiente, que se reflejan en condicionesparticulares de drenaje, profundidad de napafreática, existencia de infiltraciones,congelamiento y deshielo, copiosasprecipitaciones, etc. Si a estas variables,algunas no manejables por el proyectista, se

adiciona la complejidad que presenta elanálisis de la distribución de tensiones, laimperfecta definición de las condiciones deborde e interfase y las dificultades que sepresentan en la caracterización de losmateriales y en la predicción de la magnitudy frecuencia de las cargas del tránsito, sellega a la conclusión que para poderprogramar las operaciones de mantenimientorequeridas durante "n"años se deben adoptarhipótesis en extremo simplificadas, quemuchas veces no coinciden con elcomportamiento real del camino en servicio.Una manera de llegar a conclusionesrelativamente certeras, en lo que concierne alcomportamiento de las distintas estructurasviales durante su vida en servicio, se logramediante el seguimiento metódico de la redvial, con empleo de técnicas normalizadas yequipos de medición adecuados, quepermiten mediante el análisis global de losvalores resultantes detectar los primerossíntomas de fatiga, o una deficienciaestructural prematura o la necesidad derecurrir en forma urgente a un mantenimientopreventivo a fin de evitar mayores daños ocualquier otro tipo de diagnóstico queredundará, mediante el acondicionamiento orestauración de la falla, en uncomportamiento en servicio satisfactorio.Además de los beneficios indicados, elseguimiento actualizado del estado de la red,sistematizado en forma ordenada y confiableconstituye un apoyo experimental invalorablepara el conocimiento del comportamiento enservicio de los pavimentos, con relación a lascargas que lo solicitan.

De acuerdo a las curvas de deterioro que cadatipo de paquete estructural registre, para unclima, topografía y características desubrasante similares, se tendrá para distintos


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flujos de tránsito por lo menos una tendencia,situación que llevará a que la informaciónasumida para la simulación se acerque conmayor grado de certeza al comportamientoreal que tendrá el camino en servicio.

Actualmente al diseño estructural de unpavimento se le asigna un carácter dinámico,es decir que no está integrado solamente porla determinación de los espesores de lasdistintas capas que conforman el paqueteestructural, sino que debe complementarsecon la predicción de su performance, suposible deterioro y la correspondienteprogramación de las tareas de mantenimientoa ejecutar durante "n" años.

Corresponde por lo tanto analizar en la etapade proyecto, el comportamiento de variasalternativas de construcción inicial, como asítambién sus estrategias de mantenimientocorrespondientes, incluyendo el costo deoperación de los usuarios, planteo quepermitirá optimizar las inversiones totales deltransporte vial.

Dentro del conjunto de modelos matemáticosexistentes que permiten valorizar las distintasalternativas, se destaca el H.D.M. (HighwayDesign and Maintenance Model) auspiciadopor el Banco Mundial. Mediante suaplicación se simula el comportamiento de lacalzada frente a la acción combinada de lascargas y del medio ambiente, cuantificándoseel deterioro del pavimento, los costos demantenimiento y los costos de operación delusuario que serán función del nivel dedeterioro, año por año.

PLANIFICACIÓN DELMANTENIMIENTO DE CARRETERAS

La ejecución de las actividades deconservación de Caminos exigen la inversiónde continuas y considerables cantidades derecursos financieros, los cuales normalmenteno son abundantes, en tal sentido lasInstituciones encargadas de enfrentar estasresponsabilidades se ven en la necesidad deoptimizar los recursos disponibles y por talrazón se ven en la necesidad de buscarprocedimientos y metodologías que lespermitan hacer mas efectivos elenfrentamiento de sus obligaciones. Paralograr lo anteriormente apuntado, es de sumaimportancia disponer de los mecanismos quele permitan visualizar con anticipación lasnecesidades que deberán enfrentarse endeterminados períodos. Eso podrá obtenersede manera razonablemente segura utilizandolas herramientas de la planificación.

En la Planificación del mantenimiento decarreteras es sumamente indispensable laconsideración de algunas variables que enrazón de estar fuera del control de lainstitución responsable de la vialidad,deberán estudiarse y analizarse de maneracontinua y detallada debido a que sonprecisamente éstas las de mayor incidenciaen el grado y rapidez de deterioro de loselementos de una vía, dentro de estasvariables deben mencionarse algunas talescomo el volumen y las características deltránsito, clima y característica geológica de lazona en la que se ubican los tramosespecíficos, algunas característicasgeométricas del Diseño original, etc.

Solamente al considerar estas y otrosvariables que influyen en el costo de lasactividades de mantenimiento de caminospuede la institución estar en condiciones dedefinir el estado en que pretende conservar la


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operación de su red vial, es decir establecerel nivel de servicio que en función de ladisponibilidad de recursos puede ofrecer a losusuarios.

EL ESTADO DE LOS CAMINOS Y SUCLASIFICACIÓN

En relación a la determinación del Estado dela Red Vial, la SOPTRAVIa hasistematizado la evaluación de estado de lasvías, definiendo las metodologías deInspección y la clasificación de las diferentesfallas que sirven de fundamento para planearlas estrategias de priorización de lasinversiones a mediano y largo plazo, quepermite en el tiempo entre otras cosas :

- Evaluar la condición de la red o delos tramos individuales.

- Identificar secciones con excesivodeterioro

- Determinar la estrategia deMantenimiento más apropiada encada caso particular.

- Evaluar las consecuencias de laspolíticas de conservación yasignaciones presupuestarias en lacalidad de servicio de las carreteras ylos costos totales de transporte vial.

Este sistema se basa en la evaluación de lossiguientes indicadores :

Deterioro Superficial

En base a una inspección visual y a la calidadde circulación o nivel de servicio mediante elanálisis de Rugosidad

El Sistema de evaluación de Estado bajo elcual se analizan las rugosidades proveenprocedimientos sistemáticos para evaluar lacondición de estado superficial de la red.

Debido a la importancia que reviste larugosidad en el análisis de costos deoperación de los vehículos se ha planteado larecomendación de que la auscultación de loscaminos pavimentados de la Red Principal ySecundaria sea ejecutada en forma anualdebido a la importancia que estos datostienen para mejorar los conocimientos de loque efectivamente acontece en la red vialnacional, para mejorara los procedimientosde planificación de infraestructura detransporte y para apoyar a los ingenieros dediseño vial y economistas, proporcionándolesinformación de mayor calidad.

La rugosidad es un indicador del estado de laCarretera, tanto respecto al comportamientodel pavimento como elemento determinantepara el costo de operación de los vehículos.La necesidad de medir esta característica haocasionado la abundancia de equipos quetratan de medirla.

La obtención sistemática de las medidas decalidad de rodado en los caminos, permitenobtener parámetros objetivos de comparacióny de priorización. También estas medidasdirectamente correlacionadas con losmodelos de costos de operación de vehículos,permiten realizar las evaluacioneseconómicas y la determinación de los costosde transporte con el mismo objetivo.

OPERATIVO DE INVESTIGACIÓN DELA RUGOSIDAD EN LA RED

Debe elaborarse en forma secuencial las


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actividades de :

Definición de los Caminos a Auscultar- Lista de Caminos- Cartografía- Tramos en los que se realizará la

auscultación.

Calibración del Aparato- Determinar Pistas de Calibración

Para escoger las pistas de calibración sedeben tomar en cuenta las siguientesconsideraciones:

Mínimo número de pistas: 8Longitud mínima de Pista: 200 mLongitud Total recomendada: 4.5 km.Recorrido por Pista: 1000 m/Long. PistaDistancia Mínima de aproximación: 50 m

- Nivelación con equipos de altaprecisión, mira y nivel y/o MERLIN

La rugosidad debe cubrir un amplio espectrode valores para lograr tener pistas desde muysuaves hasta muy rugosas y podrán semedidas a través de los siguientes métodos.

Nivel y Mira :El método tradicionalmente usado consiste enla nivelación de precisión de las pistas decalibración midiendo los perfileslongitudinales con equipos de Topografía dealta calidad, sin embargo este métodorequiere muchos recursos humanos, tanto enla toma de datos como en el procesamientoposterior.

Merlin

Una opción utilizada en la SOPTRAVI, para

la determinación de la rugosidad en las Pistasde calibración, es mediante el perfilómetroMERLIN, que es un equipo con buenacorrelación con otros perfilómetros de granprecisión como el perfilómetro óptico de nocontacto K.J.Law.

Para determinar la Rugosidad de cada una delas pistas de calibración, se requiere comomínimo cuatro mediciones, este númerodependerá finalmente de la confianza que setenga en la repetición de medicionesrealizadas con este equipo.

- Calibrar el Rugosímetro Mays MeterDefinidas las pistas y sus rugosidades, seprocede a la calibración del RugosímetroMays Meter, lo cual en términos generales esla obtención de valores de acuerdo a supropia escala, en un recorrido con el equipoen mención a varias velocidades constantessobre las pistas de control.

- Obtener las Ecuaciones deCalibración, para distintas velocidadesCon todos los datos de campo de las pistas decalibración, se procede a la digitación detodos los pares de puntos para hacer laregresión lineal y obtener la ecuación decorrelación, con la cual se encuentran losvalores IRI.

La ecuación de calibración determinada parael Rugosímetro Mays Meter, para unavelocidad de 60 km./h, utilizada en unoperativo es la siguiente :

IRI = ARS * 0.018074 - 1.07017

ARS : Average Rectified Slope = PendienteMedia Rectificada, corresponde al valor queproporciona directamente el equipo a una


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velocidad prefijada, para un equipo demedición de rugosidades tipo respuesta.

IRI : Indice de Rugosidad Internacional.

En casos especiales del operativo, en que setenga que reducir la velocidad del vehículo,se utilizan las siguientes ecuaciones paravelocidades de 30 km./h y 40 km./h, segúnsea el caso.

V = 30 km/h:IRI = ARS * 0.018195 - 2.62905V = 40 km/h:IRI = ARS * 0.020384 - 2.72902

Pistas de Control y Realización deOperativo

Las Pistas de control cumplen la función deverificar las variaciones que el equipo puedatener en el tiempo.

Estas consisten en pistas de 2 km. de longitud(2 ó 3 en total) sin nivel, una rugosa, otramedia y otra suave, las cuales seránrecorridas periódicamente por el equipo,siempre a la misma velocidad antes y despuésde cada operativo.

Es conveniente que las pistas de control seencuentren cerca de las pistas de calibración.

- Realizar el operativo de medicionesen tramos específicos de la Red Vial.

Cumplidas las etapas de calibración y controldel equipo, se procede a la realización deloperativo de rugosidades propiamente dicho,midiendo en cada una de las pistas de lostramos de caminos establecidos previamente.

Procesamiento de la Información

- Digitar las mediciones formando unabase computacional

Para el Procesamiento de la información sehan utilizado computadora con programas dehojas electrónicas (QPRO) en las cuales sehan digitado para cada carril los valoresobtenidos del Mays Meter, formando unarchivo computacional por cada tramo decamino y procesadas con las funcionesestadísticas de las hojas de calculo, paraobtener promedios, desviaciones estándar,valores máximos y mínimos y coeficientes devariación. Se producen gráficos por tramo,(utilizando Harvard Graphic para el caso).

- Procesar las mediciones y obtener lasmedidas de rugosidad cada 200 m y a nivelde tramos.

- Elaborar las gráficas representativasde cada tramo.

- Hacer el análisis e interpretación de lainformación.

Los Resultados de la auscultación yespecíficamente de las mediciones deRugosidad se presentan en forma tabulada yen forma gráfica.

Para cada tramo en particular se muestra lainformación en forma tabulada de lasmedidas cada 200 m para cada uno de loscarriles o trochas, el valor promedio de lasmediciones directas en los 200 m, el valormedio de rugosidad para los 200 m y elanálisis estadístico a nivel de tramos queprovee los resultados del valor promedio derugosidad, valor máximo, valor mínimo y la


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desviación estándar.

Se determina el valor promedio ponderadopor la longitud de la Rugosidad para la RedPrincipal y Secundaria en IRI para el períodode la medición para el total o una parte dedicha red, incluyendo o no los caminos queestén durante ese período, en proceso deReconstrucción o mantenimiento mayor almomento del operativo.

La auscultación de caminos y los resúmenesestadísticos no consideran correcciones devalores por efecto de túmulos, ejecución demantenimiento menor o Rutinario, paso porpuentes u otras singularidades, porconsiderarse que a pesar de ser distorsionesimportantes localizadas, éstas tieneninfluencias sobre longitudes menores(inferiores a los 200 m) y de menorimportancia respecto a la longitud promediodel tramo, razón por la cual, se estimó que anivel estadístico no sería demasiado relevanteel efecto sobre los valores promedios, quemostrarían un pequeño sesgo por el ladomayor al obtenido exclusivamente por eldeterioro.

Esta consideración anterior debe tomarse encuenta cuando se pretende con los operativosdetectar la rugosidad promedio del tramo decamino, en un momento dado y conocer suevolución debido principalmente a lassolicitaciones del tránsito (volumen y carga),para luego en función de estos valores,exentos de externalidades, determinar loscostos de operación de vehículos y el costototal del transporte, para cada alternativa demantenimiento.

Se puede perfectamente tabular la ubicaciónde las distorsiones locales que son importante

conocer y que afectan el confort y laseguridad de rodado, mostrando en formadirecta, sin las correcciones estadísticas deestas singularidades ajenas al deterioro delpavimento.

La evolución de la rugosidad de la estructuradel pavimento, puede determinarse en zonasfijas de muestreos con medidas sistemáticasen el tiempo y determinar modelos dedeterioro de pavimento propios o usarmodelos preestablecidos tomando comopunto de partida las medidas promedios derugosidad en un momento dado.

Se presenta las estadísticas de rugosidad enforma global para la Red Principal ySecundaria, el estado de la Red según susrugosidades y su comparación respectivaentre varios períodos evaluados.

Se puede observar el deterioro de la Red alcomparar los porcentajes de las condicionesde la misma en distinto periodo, al asignar undeterminado valor a una condiciónespecífica, es decir se considerarán caminosen buen estado aquellos cuyo valor deRugosidad sea menor que 3.5 IRI, seconsiderarán en estado regular aquellos cuyaRugosidad este comprendida entre 3.5 y 6.0IRI, y por último, se considerarán caminos enmal estado aquellos cuyo valor de Rugosidadsea mayor que 6.0. En forma complementariase pueden presentar gráficos donde semuestra la distribución de rugosidades para elperiodo evaluado, incluyendo los tramos enreparación.

El inventario de las características vialesdeberá estar encaminado a la determinaciónobjetiva y clara en el momento preciso de suejecución de la condición de cada una de las


Capítulo II - 14

características a fin de tener la informaciónnecesaria que permita definir el estado ocondición global del tramo en consideracióny mediante estos la clasificación del estadode la Red en su totalidad. El mismo a su vezdeberá suministrar todos los elementosnecesarios para la determinación de losvolúmenes de trabajo necesarios a ejecutar encada una de las características para mantenerel camino al nivel de servicio en que lainstitución pretenda mantener su Red.

Es importante tomar en consideración almomento de la determinación de lascantidades de obra en los tramos específicos,el impacto que causa el volumen de tránsitosu clasificación y composición, así como elclima de la zona en consideración.

La clasificación de los caminos puede estardefinida en función del grado de importanciade la vía, del tipo de superficie o del estadode la misma.

Los tipos y cantidades de trabajo estáníntimamente ligados a la cantidad ycondición de las características viales querequieren mantenimiento. El inventario de lascarreteras debe enfatizar sobre laidentificación y medición de estascaracterísticas.

La recopilación de los datos del inventariovial debe complementarse con la inspecciónde los supervisores de área (Sectores) a fin deidentificar y documentar necesidadesordinar ias o ext raord inar ias demantenimiento, así como la necesidad deejecutar obras de rehabilitación y/omejoramiento.

La Secretaría de Estado en los Despachos de

Obras Públicas, Transporte y Vivienda,cuenta con un Inventario actualizado de loscaminos incorporados a la Red Vial,clasificados en forma funcional y plasmadosen diferentes documentos que reflejan untrabajo de actualización de dicha información

La clasificación de la Red Vial en función dela importancia se define en base a la Ley deVías de Comunicación Terrestre del Decreto173 del 20 de Mayo de 1959 (ver Tomo 3,Capítulo II: Tránsito, pág. II - 4).

SISTEMA DE GESTIÓN DEPAVIMENTOS

A continuación se describen en formadetallada las distintas actividades,operaciones y mediciones que implica elllevar a cabo una sistematización de lagestión de pavimentos de manerasatisfactoria.

Los Sistemas de Gestión de Pavimentos(Pavement Management Systems) definen lasmetodologías a seguir para el planeamiento,proyecto, construcción, evaluación yconservación de pavimentos, a los efectos demantenerlos en una condición de servicioadecuada durante un determinado período detiempo.

Generalmente los recursos disponibles soninferiores a los requeridos para mantener lared vial en un nivel de serviciabilidadsatisfactorio, por lo que las decisionesrespecto a las actividades mencionadasprovocan un notable impacto en elpresupuesto de las distintas reparticionesnacionales. Antiguamente el proceso dedecisión se fundamentaba en un criteriotradicional, como por ejemplo la experiencia


Capítulo II - 15

local (muchas veces no documentada) yjuicios subjetivos que en no pocas ocasionesrespondían a una necesidad política. Siendola disponibilidad de fondos cada vez máslimitada, los antiguos procedimientosindicados pasaron a ser menos aceptados. elresultado de esta situación llevó a que seaplicaran métodos que permitieran a losresponsables de tomar decisiones, contar conprocedimientos defendibles, como losproporcionados en un Sistema de Gestión dePavimentos. Para implementar un sistemacomputarizado de este tipo, se puede optarpor distintas alternativas, pudiendo citarse:adquirir un sistema comercialmentedisponible, adaptar alguno de los sistemasexistentes a los requerimientos de laRepartición o desarrollar un sistema propioque tomara en cuenta las necesidades ycaracterísticas locales, así como también losrequerimientos de la Administración.Cualquiera de las tres alternativas que seaseleccionada obliga a contar con unaimportante base de datos que se debemantener permanentemente actualizada.

Un Sistema de Gestión de Pavimentos, debenecesariamente incluir los siguienteselementos:

C Inventario Vial

Toda la información recogida (que aposteriori se detallará) debe serindefectiblemente almacenada en una base dedatos. Toda base de datos o sistema deprocesamiento de datos debe considerarsecomo parte de un sistema que permitirá optarpor decisiones que podrán ser correctamentefundamentadas al asignar los reducidosfondos disponibles. Con lo indicado sequiere significar la conveniencia de contar

con bases de datos integradas y asociadas aprogramas computacionales tipo MapeoAutomático (AM) o Sistema de InformaciónGeográfica (GIS).

C Alternativas de mantenimiento aaplicar

En esta fase se prepara para cada categoría decaminos (Clasificación Funcional) distintasalternativas de mantenimiento con suscorrespondientes costos unitarios; siendoconveniente especificar para cada condiciónde estado del pavimento las operaciones demantenimiento que se consideran adecuadas.Para poder cumplir con este objetivo serequiere disponer de modelos decomportamiento (curvas de deterioro), a finde poder asumir o predecir la condiciónfutura de la calzada, estimar la estrategia demantenimiento que optimice la condición dela misma y utilizar dicha información comorealimentación del proceso de diseño y en laevaluación económica.

C Estudio de necesidades viales a nivelde red

En base a la información obtenida en lasetapas anteriores, se asignará una estrategiade mantenimiento a cada tramo que conformala red vial, determinándose el presupuestorequerido para encarar todo elmantenimiento. Dado que generalmente losrecursos disponibles no son suficientes, sólolos proyectos más efectivos seránseleccionados.

C Priorización de inversiones

Esta fase constituye la más importante, perotambién la más complicada del sistema. Los


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métodos utilizados para priorizar varíandesde una simple clasificación (por ejemplo:de alto nivel de deterioro a buenascondiciones) hasta sofisticados programasmatemáticos. Siendo la priorización unproceso que consiste en ordenar proyectos deacuerdo a reglas o mecanismospredeterminados, que permitirá la asignaciónde escasos recursos de manera eficiente, secomprende la fundamental importancia quese le debe dar a esta fase.

C Optimización

Si bien no constituye un elemento básico enel Sistema de Gestión de Pavimentos, nocabe duda que toda Repartición debe haceruso de ella a fin de lograr seleccionarcorrectamente los proyectos más efectivos.Mediante la misma se pueden compararproyectos entre sí, además de evaluardistintas alternativas para cada proyecto endichas comparaciones.

Permite planificar a largo plazo a nivel dered, esta programación generalmente seorienta a elevar la condición del Sistema a unnivel de servicio predeterminado. Por último,mediante la optimización es posibleminimizar costos para una condición deservicio mínima y por lo tanto maximizarbeneficios, dado los recursos disponibles yuna mínima condición de transitabilidadaceptable.

C Plan de trabajo y presupuesto

Una vez que se han identificado lasprioridades, pueden elaborarse los programasy en base al mismo se preparará elpresupuesto ya ajustado a los proyectosseleccionados y a sus correspondientes

operaciones de mantenimiento y/o demejoramiento. El plan de trabajo definidodebe ser ejecutado y el sistema realimentadocon la condición resultante de la red.

Resumiendo debe destacarse la importanciafundamental del Sistema de Gestión dePavimentos, ya que el mismo permiteplanificar, programar y preparar planes ypresupuestos basados en sólidos criterios deeconomía y de ingeniería, garantizando deeste modo la más justa y correcta asignaciónde los reducidos recursos disponibles. Sibien, a continuación, no se pretendedesarrollar un Sistema adecuado y ajustado alas condiciones locales y a los requerimientosde la Repartición, sí se pretende por lo menosidentificar a los distintos elementos básicos,dar los lineamientos sobre como efectuar lavalorización de los diversos parámetros dedeterioro, y los medios para el análisis globalde toda la información. Y por último llegara establecer una priorización, que aunquedista de los sofisticados programasmatemáticos, tiene en cuenta dos variablesfundamentales como son el Indice de Estadodel camino y el flujo de tránsito que losolicita.

Se deben tener en cuenta para laSistematización de la Gestión, dos niveles deestudio bien definidos:

- Nivel de red, también llamado nivel deprogramación, donde las decisiones tomadasafectan la programación del toda la red decaminos.

- Nivel de proyecto, donde se toman lasdecisiones técnicas para la ejecución de cadaproyecto específico seleccionado. Estaactividad no se desarrollará hasta que los


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planes no estén establecidos y el presupuestodefinido.

A continuación se describirán las tareas aefectuarse en cada uno de ellos.

- Nivel de red: involucra tareas dep r o g r a m a c i ó n , p l a n e a m i e n t o ypresupuestación, requiriéndose un inventariovial de la totalidad de la red, el conocimientodel flujo de tránsito y el análisis(composición vehicular, cargas por eje, etc.)de todos sus componentes, la evaluación deestado a nivel de red, la definición deprioridades, la determinación de uncronograma tentativo de las obras a realizary un presupuesto básico (anual, quinquenal,etc).

Para estas circunstancias la evaluación debeser expeditiva, mediante equipos y/ometodologías de alto rendimiento, siendofundamental la continuidad de la misma através del tiempo.

Tanto los temas relativos al Inventario Vialcomo al Reconocimiento de las necesidadesde mantenimiento, serán tratadosposteriormente, ya que se trata deinformación básica.

- Nivel de proyecto: en este caso se deberecurrir a equipos y métodos que permitanmedir parámetros definidos, aunque notengan un alto rendimiento operacional.Involucra tareas de diseño, construcción,conservación y evaluación.

Una vez establecidas las prioridades a nivelde red se efectúan las evaluaciones a nivelproyecto, siendo fundamentales cuando serequiera una rehabilitación, reconstrucción o

refuerzo o cuando se deba definir si basta conuna operación de mantenimiento periódico(riegos, sellos, capa asfáltica de reducidoespesor) o se requiere un espesor de refuerzo.

Las actividades requeridas a nivel de red yalgunas relativas a nivel de proyecto debenefectuarse en forma permanente y en ciertoscasos de modo simultáneo. Como primeramedida se debe proceder a la recopilación deinformación, con el objetivo de contar condatos referentes a: inventario vial,antecedentes históricos de la obra (proyecto,registros de control de obra y mejorasefectuadas), evaluación de estado,deflectometría, clima, drenaje, tránsito, etc.

La evaluación de estado del pavimentoinvolucra su condición superficial y suevaluación estructural. Mediante la primerase determina ante un alto nivel dedegradación la necesidad de una evaluaciónestructural, permite diagnosticar sobre lasposibles causas de las fallas superficiales ydetermina si se requiere o no algún tipo detratamiento superficial. La evaluaciónestructural efectuada mediante medicionesdeflectométricas, permite definir si serequiere un refuerzo (deflexión característicasupera a la deflexión admisible para eltránsito actuante y futuro inmediato) eincluso práct icamente def ine e lcomportamiento de la capa subyacente alconcreto asfáltico cuando los radios decurvatura de la deformada acusan valoresinferiores a 80 ó 100m. Generalmente lamedición de deflexión y radios de curvaturase incluye en las actividades de evaluación anivel de red, siendo recomendable que así seproceda. Ya a nivel de proyecto, cuando serequiera un mayor conocimiento delcomportamiento estructural de la calzada y


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subrasante, se recurre a registrosdeflectométricos efectuados a intervalos másreducidos y a métodos destructivos,ejecutándose ensayos "in situ" y extracciónde muestras y testigos para ser ensayados yanalizados posteriormente en laboratorio.

Los métodos de diseño de espesores derefuerzo de pavimentos ya fueron detalladoscon anterioridad.

Huelga decir que la cantidad y calidad de lainformación requerida, así como suprocesamiento dependerá en gran parte de losrecursos asignados a ese fin y de la capacidaddel grupo de técnicos responsables de latarea. Tanto el almacenamiento de datos,como el procesamiento de los mismos, puedeefectuarse de distintas maneras. Estainformación debidamente programada,elaborada y ordenada permite obtener no sóloel estado de la condición actual, sino tambiénprever la evolución de la misma a través deltiempo.

Mediante la utilización de modelos, queconsisten en un conjunto de programas decomputación integrados para evaluar laconservación vial desde un punto de vistaeconómico financiero, es posible calcular larentabilidad resultante de la aplicación de unadeterminada política de mantenimientodurante un plazo de 15 o más años. El másconocido y difundido como ya se indicara esel HDM (Highway Design and maintenanceStandards Model), desarrollado por el BancoMundial.

Dicho modelo simula el deterioro que irásufriendo el camino, por efecto del clima ydel tránsito. El modelo permite obtener laevaluación de las condiciones de la red vial

(parámetros de deterioro año por año),pudiéndose también comparar los costos queinvolucran distintas estrategias demantenimiento, además de los costos de losusuarios respectivos.

Los datos de entrada (inputs) para el modeloen forma general se refieren a: el volumen detránsito (clasificación y características de losvehículos predominantes), clima, topografía,tipo de superficie de rodamiento, tipo deestructura existente, operaciones demantenimiento aplicadas y el estado actual delos tramos sometidos a estudio.Consecuentemente su requieren estudiosprevios a fin de definir dichos parámetros,que son prácticamente los detallados para losestudios a nivel de red.

A continuación se harán algunasconsideraciones sobre Inventario Vial yReconocimiento de las Necesidades deMantenimiento.

Inventario Vial

A los efectos de materializar un inventariovial existen básicamente dos criterios. Unode ellos se basa en la recopilación en oficinao gabinete de toda la documentación de obraexistente a fin de darle un ordenamiento quela haga más manejable. Este criterio tiene elgrave problema de que normalmente esadocumentación o bien no existe en sutotalidad o está desactualizada, además elextraer información de un pliego de obra esuna tarea larga y engorrosa, corriéndose elriesgo de cometer errores en la transcripciónde la información. El otro criterio consiste enefectuar dicho trabajo directamente encampaña, recorriendo las rutas y recogiendola información correspondiente.


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Es recomendable definir desde un inicio elnivel que se le desea dar al trabajo, a fin deno recopilar información que no va a serutilizada o que se relevaría en otrasactividades; este es el método quenormalmente se utiliza, ya que es pocoprobable que un organismo vial disponga dearchivos de obra actualizados y completos.

En lo que concierne a la evaluación de la redvial, la información requerida en uninventario vial se refiere a: longitud de lasrutas, tipo y ancho de calzada y hombros,señales de tránsito, estructuras o seaalcantarillas, túneles, puentes, etc. Para elcaso de un puente se deben incluir losmateriales de la sub estructura, de la superestructura y del pavimento del tablero, elnúmero y la longitud de las luces, el materialy altura de las barandas, el ancho de lasveredas, el tipo de tablero, el ancho delpavimento, la separación entre las barandas,el gálibo, la limitación de carga señalizada yel nombre del accidente que se salva. Enbase a los postes kilométricos que sirven dereferencia a cada uno de los eventos que serelevan, se inventariarán las interseccionescon otros caminos detallando el tipo de cruce,el número de la ruta cruzada y su tipo depavimento, el ancho de la zona de camino,los límites jurisdiccionales que atraviesa laruta, la topografía y los cruces ferroviarios anivel con un estudio detallado de lavisibilidad de los mismos.

Toda la información recogida por personalentrenado en planillas especiales, se vuelcaen forma codificada, facilitándose así lastareas de revisión y actualización.

Demás está decir que un inventario vialpresta la utilidad debida, en la medida que se

lo mantenga actualizado. Consecuentementedebe emplearse un sistema tal, que cualquiercambio que se opere en las rutas seacomunicado al área de inventario vial, siendouna medida recomendable el rehacerlo y/overificarlo "in situ" una vez cada cinco años.

Si bien con el Inventario Vial se tienenidentificados los caminos de la red, mediante,la clasificación Funcional se dispondrá de unsegundo elemento de juicio que permitiráagrupar a aquellas rutas que tengan unafunción similar y presten un mismo nivel deservicio.

Para clasificar funcionalmente los caminoshay una serie de variables a tener en cuenta,siendo las dos mas importantes: el acceso y lamovilidad (existiendo otras como lacanalización del tránsito, los núcleospoblacionales, los puertos, la longitud deviaje, etc.).

El acceso es la posibilidad de ingreso y/oregreso de un vehículo a la ruta y debe darsenecesariamente en cada extremo de un viaje.La movilidad es la posibilidad dedesplazamiento de un vehículo en la ruta.

El adecuado balance entre el acceso y lamovilidad y las otras variables mencionadaspermite agrupar a los caminos de acuerdo a lafunción que ellos cumplen, resultando enconsecuencia las diferentes clasesfuncionales.

Red Arterial o Red Principal o Red Troncal:comprende aquellas carreteras con máximamovilidad y mínimo acceso. De acuerdo a laClasificación vigente en el país, incluiría alas Carreteras Especiales y a las CarreterasPrincipales o Troncales.


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Red Colectora o Secundaria: comprendeaquellas carreteras que presentan unequitativo balance entre movilidad y acceso.

Red Local o Terciaria o Red de Fomento oRed Vecinal: incluye aquellos caminos enque predomina el acceso y no la movilidad.

Pudiendo citarse además un cuarto grupo queincluiría a las vías de acceso o penetración,rutas transitables temporalmente que notendrían cabida en las clases indicadas.

El efectuar una clasificación Funcional decaminos resulta imprescindible para laevaluación de una red, ya que mediante ellase puede asignar a cada camino laimportancia que el mismo tiene. Ademásposibilita al realizar el estudio de Rango desuficiencia, contrastar las características decada camino con las normas que lecorresponden de acuerdo a la categoría deellos.

La mayoría de los estudios de Rango deSuficiencia se basan en un trabajo que sobreel tema desarrolló Karl Moskowitz, siendolos restantes adaptaciones o variacioneslocales de ese estudio. El mismo consiste enefectuar una evaluación del estado en que seencuentra cada camino. En dicha evaluaciónse le asigna a cada tramo de la red un puntajeque varía de 0 a 100 puntos, correspondiendo100 puntos a un camino en excelentescondiciones, a medida que se presentandeficiencias baja el puntaje. Las deficienciaspueden dividirse en dos grandes grupos:

a) los deterioros que presenta la calzada.b) las deficiencias que acusan en su trazado.

Normalmente para la determinación del

Rango de Suficiencia se evalúan una serie dedatos, que se pueden agrupar del siguientemodo:

Adecuación estructural o sea el estado delpavimento acorde a la presencia de baches,fisuras, deformaciones y estado de drenaje.

Servicio, entendiendo por tal la rapidez ycomodidad con que un conductor mediocircula realizando un viaje.

Seguridad o sea los elementos de diseño quehacen sentir seguro a un conductor medio quecircula por la ruta.

El valor que se le asigne a cada grupo dedatos dependerá del objetivo que se quieraalcanzar.

Si el objetivo básico es un plan derepavimentación, el grupo de datoscorrespondiente a la adecuación estructuralserá el que tendrá mayor preponderancia. Envarios Estados de los EE.UU., desde 1946 serealizaban anualmente evaluaciones de estanaturaleza. Desde hace unos cuantos años sehan ido modificando los valores asignados acada item, siendo en la actualidad el relativoa la seguridad el que tiene mayor peso.Considerando que en dicho país seencuentran totalmente standarizadas,normalizadas y controladas las etapas deproyecto y construcción, es dable pensar quela mayor preocupación debe ser aquella queestá relacionada con la seguridad.

Con todo lo manifestado se quiere significarque el valor asignado a cada grupo de datos(cuya suma será 100) y aún el valor que se ledé a cada item dependerá del objetivo que sepersiga.


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En la República Argentina, se utilizó lametodología auspiciada por Moskowit, peroadaptándola en lo posible a la realidad delpaís. La misma se basó en las siguientespautas:

a) Así como para el Inventario Víal, elmétodo de trabajo se basó en la plenaut i l i zac ión del equipo decomputación de datos que posee laRepartición; además de agilizar lastareas, mediante el mismo se obviaque las anotaciones hechas encampaña se pasen a registros en laoficina o gabinete, eliminándose asíen los diferentes pasos posibleserrores de transcripción. Además elvolumen de información que semaneja obliga a la utilización de lasistematización electrónica de losdatos.

b) Se empleó el menor número posiblede comisiones de campaña, con elobjeto de tener uniformidad decriterios en la evaluación de losdatos.

c) Se confeccionaron normas de diseñotolerables menos severas que lasnormas correspondientes a idénticosvolúmenes de tránsito. Contra estasnormas (tolerables) se contrastaría larealidad existente en el terreno,entendiendo que si un tramo decamino no respondía a estas normasmal podría satisfacer a las de diseñoy en consecuencia resultaba evidentesu deficiencia.

d) Se efectuó la clasificación funcionalde todos los componentes de la redvial. De esta manera, caminos quecumplen distinta función no fueroncontrastados con una misma norma

tolerable, ya que esto ocasionaría quecaminos de menor importanciaaparecieran a la cabeza de cualquierlistado de prioridad de obras aejecutar, en detrimento de otrascarreteras más importantes queacusaran el mismo tipo dedeficiencia.

e) Los datos procesados porcomputadora no mostraban el puntajetotal de la sección evaluada, sino elpuntaje máximo asignado a cadaitem y el que le correspondía deacuerdo a la evaluación. De estemodo se lograba no enmascarardeficiencias. Así por ejemplo, si al item Drenaje sele había asignado un puntaje máximode 5, una sección evaluada con unpuntaje de 95 sobre 100 reflejaría quedicha sección está en muy buenascondiciones. Pero considerando quelos 5 puntos que se le han restadocorresponden a un deficiente drenaje,se deben prever de inmediato lasmejoras al respecto a fin de que elpavimento no sufra las consecuenciasen un corto plazo.

f) De acuerdo a las condiciones localesa cada grupo de datos se le asignó unpeso parecido , pero dándole mayorpreponderancia al correspondiente ala adecuación estructural. Lospuntajes generales asignados separticularizaron en la siguiente forma.


Capítulo II - 22

ADECUACIÓN ESTRUCTURAL 40 puntos

PAVIMENTO 35 puntosDRENAJE 5 puntos

SEGURIDAD 36 puntos

DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE FRENADO 10 puntosUNIFORMIDAD DE TRAZADO 5 puntos ANCHO DEL PAVIMENTO 15 puntosANCHO DE HOMBRO 6 puntos

SERVICIO 24 puntos

TIPO DE CALZADA 10 puntosTRAZADO HORIZONTAL 8 puntosDISTANCIA VISIBILIDAD DE SOBREPASO 6 puntos

Una vez evaluada y procesada la informaciónse le adicionan todos aquellos datosdisponibles que tienden a mejorar laplanificación (por ejemplo datos de tránsito).

Cabe aclarar que el estudio de Rango deSuficiencia implica la emisión de juiciossubjetivos, especialmente en el itemadecuación estructural. Desde hace variosaños y la tendencia actual lo confirma,mediante la utilización de equipos especialesse objetivizan dichas evaluaciones. Losindicadores considerados más significativosen el item adecuación estructural, songeneralmente relevados en el terreno portécnicos con experiencia en la región,siguiendo determinadas técnicas o normas deoperación tendientes a eliminar lasubjetividad, completándose con resultadosde mediciones de equipos de auscultación dealto rendimiento (como ejemplo:Rugosímetro tipo BPR; DeflectógrafoLacroix; medidor de fricción transversal tipoMu-Meter).

Todo lo relativo a la adecuación estructural,en lo que respecta a pavimentos, será tratadoa continuación bajo la nominación dereconocimiento de las necesidades demantenimiento, versando el mismo sobre lasnormas de operación recomendadas para laevaluación de los distintos parámetros dedeterioro a nivel de red. Para una mayorutilidad de estas mediciones, se debencomplementar con los antecedentesconstructivos, obras de mantenimientos y/omejoramiento realizadas, datos de tránsito ymetereológicos, materiales (locales ycomerciales), etc.

C Reconocimiento de las necesidadesde mantenimiento

La influencia desfavorable de factores dedistinto origen provocan fallas en lasuperficie de rodamiento de las calzadas queresultan perjudiciales para la seguridad,comodidad y rapidez con que debe circular eltránsito presente y de un futuro cercano. El


Capítulo II - 23

propósito fundamental de toda actividadrelativa al mantenimiento o a la construcciónde un refuerzo de un camino en servicio, escorregir los defectos generados por las fallaspara alcanzar un nivel de viabilidad adecuadodurante un período de tiempo suficientementeprolongado, que justifique la inversiónrealizada.

Las causas que generan los defectosmencionados son de distinto origen ynaturaleza, sin pretender una enumeraciónexhaustiva y dejando a un lado caminos nopavimentados, se indican a continuaciónalgunas causas posibles tanto parapavimentos flexibles como para pavimentosrígidos.

- Pavimentos flexibles:

Deficiente compactación de una o variascapas.Relación estabilidad/fluencia deficiente.CBR no acorde con el valor adoptado paradiseño.Exagerado incremento del flujo de tránsito(en magnitud y/o frecuencia).Consolidación del terraplén o de sufundación.Hinchamiento de subrasante o capasestructurales.Material asfáltico inadecuado.Falta de adherencia entre capas.Reflexión de juntas o fisuras de contracciónde capas cementadas inferiores.Fatiga por altas deflexiones y/o radios decurvatura reducidos.Mezcla asfáltica inadecuada.Contenido de asfalto deficiente o excesivo.Defectos constructivos localizadas.Proyecto deficiente.Factores climáticos excesivamente

desfavorables.Insuficiencia de tareas de mantenimiento.

- Pavimentos rígidos:

Asentamiento o levantamiento diferencial delas losas (junta "escalonada") por malfuncionamiento de las juntas o por fenómenode bombeo o por incorrecta ubicación de lasjuntas de dilatación o por presencia dematerial incompresible en las juntas o pordilatación excesiva de las losas unida aespesor insuficiente de juntas, o por carenciao mal funcionamiento de los elementos detransferencia.

Excesiva distancia entre juntas decontracción.Contracciones e hinchamiento de lasubrasante.Fenómeno de bombeo.Falta de compactación de la subbase.Asentamiento diferencial por consolidacióndel terraplén.Demora en el aserrado de juntas.Juntas en malas condiciones.Proyecto deficiente.Insuficiente resistencia del hormigón.Capa superficial débil por inadecuadaterminación constructiva.Falta de alineación en las barras de unión delas juntas.Agregados de reacción alcalina.Baja fricción entre losa y capa subyacente.Insuficiencia de tareas de mantenimiento.

Las causas mencionadas u otras nocontempladas provocan el desarrollo defallas, pudiendo clasificarse las mismas enforma genérica en fallas de superficie y fallasestructurales.


Capítulo II - 24

Las primeras se refieren a los defectos de lasuperficie de rodamiento debidos a fallas dela capa asfáltica superficial propiamentedicha (pavimentos flexibles) o a fisuración odesintegración de la losa que no afecte todosu espesor sino que sólo se registran hastauna cierta profundidad (pavimentos rígidos).

Las fallas estructurales se refieren a losdefectos de la superficie de rodamientodebidos a fallas en la estructura de la calzada,es decir de una o más de las capasconstitutivas que deben resistir lassolicitaciones generadas por el tránsito y laacción de los agentes climáticos.

En base al origen de los defectos observadosse podrá diferenciar que tipo de fallacorresponde. Las fallas superficiales sólorequieren la regularización de la superficie,que debe proporcionar una impermeabilidady rugosidad adecuadas. Mediante riegos,sellos o capas asfálticas de reducido espesorse logra un comportamiento satisfactorio;dichos tratamientos vistos desde el punto devista estructural no aportan nada en formadirecta, solamente reducen la velocidad dedeterioro y por ende incrementan laserviciabilidad de la carretera. No ocurre lomismo cuando se trata de fallas estructurales,ya que se requiere un espesor de refuerzosobre el pavimento existente, para que lacalzada reforzada responda a las exigenciasdel tránsito presente y futuro estimado. Esdecir que corresponde proyectar el diseño deuna nueva estructura formada por lasubrasante, el pavimento existente y elrefuerzo.

Para poder tomar una decisión acertada ydefinir correctamente las operaciones demantenimiento que se requieren y/o el

espesor de refuerzo a construir, se debeconocer el estado del pavimento, la evoluciónde su deterioro y las posibles causas que loproducen.

Mediante un análisis global del relevamientoperiódico de las fallas y su comportamientobajo la aplicación de una carga, se estará encondiciones de definir las tareas a ejecutar.

La evaluación del pavimento existentecomprende las siguientes actividades:- Relevamiento de fallas: Deformacionespermanentes, longitudinales y transversales.F i s u r a c i ó n y a g r i e t a m i e n t o s .Desprendimientos.- Adherencia entre neumático y pavimento.- Deformación del pavimento bajo carga:medición de deflexión y radio de curvaturade la deformada.

A fin de garantizar la eficiencia de estaevaluación será necesario que los indicadoresseñalados puedan ser medidos objetivamente,que la cantidad de mediciones seasuficientemente representativa, que lafrecuencia con que se repiten las medicionessea compatible con el tiempo de evoluciónde las fallas y que dichos indicadores,especialmente los correspondientes a losparámetros de deterioro puedan serclasificados, cuantificados y presentados parasu interpretación, acorde a un procedimientodefinido, a fin que puedan utilizarse como unelemento de juicio para la evaluación generalde un pavimento dado o bien para denotar laconveniencia y el grado de urgencia deprofundizar el estudio, determinándose lasactividades adicionales requeridas a realizarpara complementar un análisis integral delpavimento existente.


Capítulo II - 25

A los efectos de definir el proyecto de obra arealizar (tipo de mantenimiento y/o cálculode espesor de refuerzo) es necesarioconsiderar a cada uno de los parámetros dedeterioro (deformaciones, fisuración,desprendimientos) en forma aislada, en suconjunto, y su evolución en el tiempo enambos casos, dado que la correctainterpretación de dichos valores esfundamental para la identificación de lasreales causas de la falla del pavimento. Laevaluación de la condición del estadosuperficial de la calzada, se complementaráen campaña relevando otros elementosrelacionados con el estado del pavimento,tales como:

Bacheo: para indicar en que nivel ha falladoya el pavimento.Exudación: en pavimentos flexibles, cuandocompromete la resistencia al deslizamientodel rodado de los vehículos.Estado de juntas: en pavimentos rígidos, a finde detectar si su condición amerita untratamiento, a fin de prevenir uncomportamiento irregular entre losasadyacentes.Drenaje: mediante la observación de lascondiciones del sistema, prestando especialatención a su influencia en elcomportamiento del paquete estructural.Hombros: se definirá su tipo (suelo,estabilizado, pavimento) y su estado(superficial y pendiente adecuada).

Otros datos de interés corresponden al estadode bordes de calzada, a la existencia o no de

un carril más deteriorado, a tipo de obrabásica que corresponda (terraplén, desmonte,abovedado), etc.

A todo esta información se suma la mediciónde otros importantes parámetros, medianteequipos de auscultación de pavimentos quepermiten definir con mayor precisión elestado del camino.

El coeficiente de fricción, permite determinarel grado de adherencia de los neumáticos conla superficie de rodamiento mojada y ladeflexión y el radio de curvatura indicanmediante un proceso no destructivo de quemanera trabaja la estructura.

A continuación se harán algunasconsideraciones sobre los distintosparámetros de deterioro, como proceder parasu medición e indicaciones paracuantificarlos y por lo tanto poder integrarlosa un Indice de Estado que combine en sufórmula la evaluación de los tipos de falla aconsiderar. Dichos Indice resultaría en surepresentatividad similar al Indice deServiciabilidad Presente (PSI), pero esteúltimo valor esta orientado a cuantificar elconfort que brinda el camino al usuariomientras que el Indice de Estado nocontempla específicamente dicha condición(su formulación no responde a encuestasrealizadas a los usuarios).

Siendo de acuerdo a AASHTO la ecuaciónservicio-performance (para pavimentosflexibles):


Capítulo II - 26

Donde:PSI = Indice de Serviciabilidad PresenteSV = Varianza de la pendiente longitudinal

(106 rad2)RD = Profundidad media de ahuellamiento

(pulgadas)C = Area fisurada ( pie2/100 pie 2)P = Area bacheada (pie 2/100 pie 2)

Según la ecuación indicada, los daños de unpavimento flexible que afectan la calidad delrodamiento, responde a los parámetros dedeterioro incluídos en el relevamiento defallas y son:

- Rugosidad del pavimento (representada porSV), siendo de acuerdo al AASHO Road TestReport:

SV = 0.000117 R 2.334 [R] = pulg/milla

R (pulg/milla) × 1.579 = R (cm/Km)

- Ahuellamiento (RD)- Fisuraciones ©- Fallas por desprendimiento (P)- Fallas profundas (P)

En la República Argentina la informaciónobtenida mediante el relevamiento de fallasse procesa de modo de llegar a un índiceindicativo del estado del pavimento sometidoa estudio, en el momento de la evaluación.Dicho Indice de Estado responde a laexpresión:

I.E. = 10 e - 3 ai × D

i

Donde:I.E. = Indice de Estado e = 2.718 (base de los logaritmos

neperianos)

ai = coeficientes de peso que varía entre0.04 y 0.09, según que tipo de capade rodamiento corresponda alpavimento evaluado (concretoasfáltico, tratamiento bituminososuperficial, hormigón).

Di = coeficientes que valorizan el grado defalla, variando entre 0 y 10,correspondiendo los valores mayoresa las situaciones más desfavorables(mayor deterioro).

Los valores de ai , se indican a posteriori paracada tipo de capa de rodamiento (concretoasfáltico, tratamiento bituminoso superficial,hormigón) y para cada clase de deterioro(deformación longitudinal, deformacióntransversal, fisuración y desprendimientos;D1, D2, D3 y D4 respectivamente).

Los valores a adoptar para Di dependerán deldeterioro registrado, indicándose para cadatipo de falla ( D1, D2, D3 y D4 ) y para lasdistintas capas de rodamiento, los respectivosvalores que les corresponde.

En la descripción de la Técnica operativa dela evaluación de estado del pavimento -Llenado de planillas, se describe claramentecomo se valorizan dichos coeficientes,ilustrándose en la planilla de evaluación deestado (figura 143) como se procedió a sucuantificación. De acuerdo a esta expresión el I.E. alcanzavalores comprendidos entre 1 y 10,correspondiendo los mayores valores a losmejores estados del pavimento.

Se define así que un I.E. comprendido entre7 y 10 refleja un estado bueno del pavimento;un valor entre 5 y 7 indica un estado regular,


Capítulo II - 27

para el cual sería conveniente realizar unestudio, a fin de encarar oportunamente larestauración de las fallas mediante tareas demantenimiento y/o la próxima construcciónde un refuerzo o de una mejora, de modo deevitar su rápida destrucción; un valor delorden de 5 o menor correspondería al caso deun pavimento que registra un alto nivel dedeterioro y requiere por lo tanto atención enforma urgente.

Con el Indice de Estado así definido, sólo sepretendió llegar a una fórmula quecombinando los distintos tipos de fallapermitiera reflejar el estado del pavimento enservicio a la fecha de hacer la evaluación.Mediante relevamientos efectuadosperiódicamente y sistematizando lainformación en forma adecuada se puededisponer de un valioso banco de datos quepermite optimizar la toma de decisiones.

Cabe aclarar que el Indice de Estado ademásde corresponder a las condiciones locales(República Argentina) es un excelenteindicador "interno", es decir que nocontempla la opinión de los usuarios (casodel PSI); las consideraciones hechas y a haceral respecto tienen por objetivo despertarcierto interés en como manejar en formaeficiente la información obtenida medianteevaluaciones sistemáticas, ya que las mismasconstituirán la base de un correcto programade obra de mantenimiento y/o mejoramiento.

Se consideró oportuno destacar la necesidadde que se implemente en el país unametodología del tipo de la indicada ocualquier otra equivalente en objetividad,practicidad y grado de seguridad, ya que elseguimiento de la red pavimentada y suaplicación a la conservación (sistematización

de la gestión en base al apoyo de los bancosde datos), a la luz de los resultados obtenidosa nivel mundial se ha convertido en unanecesidad técnica básica en cualquierorganismo vial importante.

Se debe tener en cuenta que si bien el Indicede Estado constituye un excelente indicador"interno", se requiere aún avanzar en lo queconcierne al conocimiento de la opinión delos usuarios, valorando así además de sujuicio sobre el estado del pavimento y elseñalamiento, su opinión sobre otros factoresde seguridad y confort.

No cabe duda que en cualquier programa demantenimiento la primera prioridadcorresponderá a aquellos tramos de la red vialcuyo nivel de deterioro sea tal queindefectiblemente requieran la ejecución dealgún tipo de obra, ya que en caso contrariose comprometería el nivel aceptable detransitabilidad de la carretera.

La segunda prioridad correspondería aaquellos tramos en los que han sidodetectados síntomas tales que se aconseja untratamiento preventivo, que permita medianteuna obra de reducida magnitud extendernotablemente la vida útil del pavimento.Cuando este tipo de obra no se puedamaterializar por razones presupuestaria,debiendo postergarse indefectiblemente, selas incluye en secciones o tramosdenominados "en vigilancia".

Con ello se quiere significar que se requiereuna evaluación más frecuente y que deacuerdo al tipo de fallas ya detectado seránnecesarios trabajos a corto plazo, que seránincluidos en las previsiones de los añosfuturos.


Capítulo II - 28

Ante la posibilidad que por razonespresupuestarias no puedan encararse todas lasobras prioritarias previstas en un primeranálisis, se ha fijado un Indice de Prioridad afin de establecer en un segundo análisis quetramos serán seleccionados. El Indice de

Prioridad (I.P.) será función del nivel deldeterioro que registre el tramo (I.E.) y delflujo de tránsito que lo solicite durante unaño (N), siendo:

I. P. = 0.1 (10 - I. E.) N1/4

Donde:N = 365 × 0.5 × TMDA (% CL × FECL + % CP × FECP)

% CL y % CP = % de camiones livianos ypesados respectivamente.FECL y FE CP = Factores de equivalenciacorrespondientes a camiones livianos ypesados respectivamente (carga de referenciaeje simple de 10.6 toneladas).0.50 = DL factor direccional (2 carriles por

calzada).TMDA = Tránsito medio diario anual.I.E. = Indice de estado correspondiente al

último informe de evaluación.

A continuación se harán algunasconsideraciones sobre los distintosparámetros de deterioro, así como tambiénpara cada tipo de capa de rodamiento losvalores que corresponden a los coeficientes ai(constantes para cada tipo de falla y tipo decapa) y Di (variables acorde a la evaluaciónde la falla).

- Capa de rodamiento conformada por mezclaasfáltica (concreto asfáltico).

I.E. = 10 × e - (0.04 D1 + 0.05 D

2 + 0.07 D

3 + 0.04 D

4)

Siendo: D1: deformación longitudinalD2: deformación transversalD3: fisuraciónD4: desprendimientos

Deformación longitudinal (D1)

La determinación del coeficiente D1 seefectúa mediante la aplicación de unrugosímetro analizador del perfillongitudinal, consistiendo en un equipoespecialmente concebido para el registro delas deformaciones longitudinales de lacalzada. Generalmente los distintos tipos derugosímetro consisten básicamente en unarueda de ensayo que se encuentra montadadentro de un bastidor rectangular mediantedispositivos de suspensión y amortiguaciónadecuados. Al ser remolcado el conjunto a lolargo del camino, la rueda de ensayo oscilaverticalmente con respecto al bastidorhorizontal, en proporción a las deformacionesde la calzada, lo cual es medido y registradoen el aparato.

A la información así registrada por elrugosímetro se le da salida bajo la forma finalde un número de uniformidad del perfillongitudinal. Este número indica el total demovimiento vertical efectuado por la ruedade ensayo en metros por kilómetros decamino.

En base a la siguiente tabla, se define elcoeficiente D1 en función de la rugosidadmedida.


Capítulo II - 29

Rugosidad Coeficiente D1(m/Km) correspondiente0.0 - 1.1 0 1.2 - 1.4 1 1.5 - 1.7 2 1.8 - 2.0 3 2.1 - 2.3 4 2.4 - 2.7 5 2.8 - 3.3 6 3.4 - 3.9 7 4.0 - 4.5 8 4.6 - 5.0 9 > 5.0 10

Deformación transversal (D2)

Para determinar el coeficiente D2 es necesariomedir la profundidad de la deformacióntransversal, ya sea que corresponda aahuellamiento o hundimiento. A fin de hacerexpeditiva esta operación se ha previsto eluso de una simple regla transversal de 1.20mde longitud, que por medio de una cuñagraduada permite medir esta deformación. Alos efectos de la medición se dispone la reglatransversalmente al eje del camino, apoyadasobre los puntos más altos de la deformacióny en estas condiciones se introduce la cuñagraduada hasta alcanzar el punto más bajo dela deformada.

Efectuada la medición se determina el valordel coeficiente D2 correspondiente con lasiguiente tabla:

Profundidad de Coeficiente D2Deformación Medida Correspondiente(en mm)0-5 0 6-9 1 10-12 2 13-16 3 17-20 4 21-25 5 26-30 6 31-35 7 36-40 8 41-45 9 > 45 10

- Fisuración (D3)

Para la determinación del coeficiente D3 elprocedimiento a utilizar consiste en efectuarun relevamiento visual, comparando la clasede fisuramiento existente en el tramoevaluado con el catálogo de fotografías tipoque se ilustra en las figuras 137, 138, 139,140 y 141.

En este catálogo tipo se indican valoresabsolutos (2, 4, 6, 8 y 10) del coeficiente D3equivalentes a grados de fisuracióncaracterísticos, reflejados en las tomasfotográficas. El operador de campaña deberáidentificar el grado de fisuración observadoen el tramo, con alguno de los patronesexhibidos en las fotografías, pudiendoefectuar interpolaciones en los casos que serequirieran. Identificada la toma fotográficadel caso queda inequívocamente determinadoel correspondiente valor del coeficiente D3.

Cuando se registren fisuras reflejas de juntas,por tratarse de mezclas asfálticas colocadassobre pavimentos de hormigón, se aclarará en


Capítulo II - 30

las planillas de evaluación que se trata de estetipo de falla. Adoptándose el siguientecriterio:

Tipo 2 (D3 = 2): fisuras o grietas de anchomayor de 2mm, presentándose en una solalínea, longitudinal y/o transversales, sintareas de sellado ejecutadas.

Tipo 4 (D3 = 4): malla o piel de cocodriloconcentrada en grietas longitudinales y/otransversales, sin desprendimiento dematerial, con o sin tareas de conservaciónejecutadas.

Tipo 8 (D3 = 8): malla o piel de cocodrilo,concentrada en grietas longitudinales y/otransversales, con desprendimiento totales oparciales de material.

En aquellos casos que las fisuras reflejas sepresenten en forma generalizada en lasuperficie, por fallas del hormigónsubyacente, se aplicará la clasificaciónconvencional ya indicada.

- Desprendimiento (D4).

La determinación del coeficiente D4 seefectúa mediante la estimación del porcentajede superficie de camino afectado por eldesprendimiento de agregado grueso enzonas localizadas, de distintos tamaños.

Se define como bache a la cavidad producidaen el pavimento en forma irregular yprofundidad mayor de 2.5cm.

La cuantificación de estas fallas se realizaacorde a la siguiente tabla:

% Peladuras % Baches Coeficiente D4Superficiales Descubiertos Correspondiente1-9 - 1 10-29 - 2 30-49 - 3 50-69 0.1-0.3 4 70-89 0.4-0.6 5 90-100 0.7-1.0 6 - 1.1-1.3 7 - 1.4-1.6 8 - 1.7-2.0 9 - > 2.0 10


Capítulo II - 31

Figura 137

FISURA FORMADA EN UNA SOLA LINEA, GENERALMENTE LONGITUDINAL YAISLADA, CON TENDENCIA A RAMIFICARSE.

Ï


Capítulo II - 32

Figura 138

FISURA RAMIFICADA CON TENDENCIA A FORMAR UNA MALLAGENERALIZADA EN SECTORES DE PAVIMENTO.

Ñ


Capítulo II - 33

Figura 139

FISURA EN FORMA DE MALLA QUE ABARCA UNA SUPERFICIE MAS AMPLIADE PAVIMENTO Y CON TENDENCIA A FORMAR LA PIEL DE COCODRILO.

Ó


Capítulo II - 34

Figura 140

FISURA GENERALIZADA EN FORMA DE MALLA CERRADA, DE RETICULADOMAS CHICO, FORMANDO LA LLAMADA "PIEL DE COCODRILO".

DESPRENDIMIENTO DE MATERIAL EN CORRESPONDENCIA CON ALGUNASFISURAS.

Õ


Capítulo II - 35

Figura 141

FISURA TOTALMENTE GENERALIZADA CON DESPRENDIMIENTO DE PANES DEMATERIAL Y FORMACIÓN DE BACHE.

×


Capítulo II - 36

- Capa de rodamiento conformada portratamiento bituminoso superficial.

I.E. = 10 × e -(0.04D1

+ 0.05D2

+ 0.07D3

+ 0.08D4

)

Deformación longitudinal (D1)

Vale todo lo indicado para capa derodamiento de concreto asfáltico,utilizándose para definir el coeficiente D1 lasiguiente tabla:

Rugosidad Coeficiente D1

(m/Km) Correspondiente

0.0-2.0 0

2.1-2.3 1

2.4-2.6 2

2.7-2.9 3

3.0-3.2 4

3.3-3.5 5

3.6-3.8 6

3.9-4.2 7

4.3-4.6 8

4.7-5.0 9

> 5.0 10

Deformación transversal (D2)Fisuración (D3)

La determinación de los coeficientes D2 y D3se efectúa en igual forma que para el caso depavimentos con capa de rodamiento deconcreto asfáltico.

Desprendimiento (D4)

Vale lo indicado para concreto asfáltico,cuantificándose las fallas mediante lasiguiente tabla:

% Peladurassuperficiales

% de Baches Coeficiente D4Descubiertos Cubiertos

1-4 - 0.1-0.4 1

5-9 - 0.5-0.8 2

10-14 - 0.9-1.2 3

15-19 0.1-0.3 1.3-1.6 4

20-29 0.4-0.6 1.7-2.0 5

30-39 0.7-1.0 2.1-2.4 6

40-49 1.1-1.3 2.5-2.8 7

50-59 1.4-1.6 1.9-3.2 8

60-79 1.7-2.0 3.3-3.6 9

80-100 > 2.0 > 3.6 10

- Capa de rodamiento conformada porhormigón (pavimentos rígidos)

I.E = 10 × e -(0.05D1

+ 0.09D3

)

- Deformación longitudinal (D1)

La determinación del coeficiente D1 serealiza en forma análoga que para lospavimentos flexibles, mediante la utilizacióndel rugosímetro. Para este caso la rugosidaddeterminada con el equipo se define medianteel coeficiente D1, en base a la siguiente tabla.


Capítulo II - 37

Rugosidad Coeficiente D1(m/Km) Correspondiente

0.0-1.8 01.9-2.1 12.2-2.5 22.6-2.9 33.0-3.3 43.4-3.6 53.7-4.0 64.1-4.5 74.6-5.0 85.1-5.5 9> 5.5 10

- Fisuración (D3)

La determinación del coeficiente D3 seefectúa estimando el grado de fisuración de lacalzada, con el auxilio de la tabla que seadjunta en la figura 142.

- Técnica operativa de la evaluación e estadodel pavimento.

1- La evaluación de estado se realizasobre toda la red pavimentada.Con el objetivo de organizar la tarease divide cada ruta a estudiar entramos del orden de los 30km,tratando que los mismos presenten lamayor homogeneidad posible en loque respecta a:

Trazado: sin cambio de topografía.Tránsito: sin variaciones importantesen el TMDA de camiones.

Capacidad estructural: en base a lainformación de la longitud de obracontruída en distintas oportunidades.

Es conveniente que el principio y fin

de estos tramos estén limitados en susextremos por eventos bien definidos,tales como: cruce de rutas, accesos alocalidades, puentes, cruces deferrocarril, mojones kilómetros, etc.

2- La tarea comienza en la progresiva0.00 de cada uno de estos tramos encoincidencia con el evento origen,finalizando con el evento fin deltramo.Con el objeto de una fácil ubicacióndentro del tramo, que permita unmejor seguimiento de la tarea, se hanincorporado eventos singularesi n t e r m e d i o s , s e p a r a d o saproximadamente en no más de10Km, además de incluirse lasprogresivas del tramo. En la figura143 se adjunta una planilla tipopreparada para evaluación de estado.

3- La longitud total de cada tramo sesubdivide en secciones de 2.0km,determinándose para cada una deellas en campaña, los items quefiguran en la planilla (figura 143) enla forma que posteriormente sedetalla.

4- A los efectos de realizar la tarea serecorrerá el tramo a una velocidad deno más de 30Km/h, efectúandosedetenciones cada 2.0km, a fin derealizar las correspondientesmediciones y observaciones. Siendoconveniente para un mejorseguimiento de la evaluación de lafalla, dejar una referencia en el lugarde la detención (usualmente se utilizauna marca de pintura).


Capítulo II - 38


Capítulo II - 39

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1012

1416

1820

2224

2628

3032

3436

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0.0019.68

27.61

1398.90

ACCESO A

1371.29


Capítulo II - 40

5- Para cada sección se 2.0 km, seadoptará a fin de definir losrespectivos coeficientes D2 y D3,los valores más desfavorables deahuellamiento y fisuración que sedetecten en una longitud deaproximadamente 20 m de camino enel lugar de detención, siempre ycuando dichos valores no representenuna situación aislada y singular.Estas situaciones aisladas cuyacondición difiere notablemente delresto de la sección, se registrarán enla planilla de evaluación en unespacio destinado a observaciones.La idea de seguir tal procedimientotiende a que la medición efectuada enla sección de 20 m de camino searepresentativa de los 2.0 km de lasección recorrida.

6- Si durante el recorrido de lassecciones se visualizan fallasmarcadamente diferentes y de mayorgrado a las observadas en las zonasde los 20 m a analizar, repitiéndoseesta circunstancia en por lo menosdos secciones consecutivas, se deberáen la sección siguiente, de aparecernuevamente este tipo de falla,efectuar allí las mediciones yobservaciones correspondientes. Lasmismas servirán para caracterizar elestado de esta última sección,independientemente de que en la zonade detención prevista en los 2.0 km severifique o no su presencia, salvoopinión en contrario del evaluador,por considerarlo caso aislado.

7- El vehículo que se utilice deberá estarequipado, a los efectos de la medición

de longitudes, con un odómetro delectura de 10m. En caso de no contarcon este equipamiento, se tomarán lasmedidas tendientes a calibrar elodómetro de la movilidad. Elodómetro a utilizar será calibradoperiódicamente en una pista de 5.0km de longitud con marcaciones cada0.5km, medidas especialmente a esteefecto con cinta métrica.

8- A fin de registrar toda la informaciónde campaña, se utilizará la planilla dela figura 143 en la que se ha volcadoun ejemplo ilustrativo.

-Llenado de planillas

Deberán completarse los datos consignadosen la parte superior de la planilla, tachando loque no corresponda. Con respecto a laCAPA DE RODAMIENTO, habrá quedeterminar con exactitud de que tipo se trata,recomendándose para caso de duda (concretoasfáltico o tratamiento bituminoso), larealización de una pequeña excavación en elhombro para su comprobación.

Coeficiente D1 : Deformación longitudinal.Los casilleros respectivos serán llenados engabinete una vez que los equipos medidoresde rugosidad efectúen la tarea, en el casillerocorrespondiente se colocará en la partederecha (sombreada) el valor de la rugosidaden m/Km y en la parte izquierda el respectivocoeficiente según la tabla que corresponda enfunción al tipo de capa de rodamiento.

Para el caso se utilizaron rugosimetros B.P.R.(Burea of Public Roads) siendo lascondiciones aplicadas: Velocidad de ensayo:30Km/h (rango aceptable y corregido por


Capítulo II - 41

computadora de 28 a 40Km/h); calibraciónestática previa a cada tramo de medición;calibración dinámica en pistas de control;calibración anual en pista patrón tipo TRRL,rendimiento mensual 1500 a 2000 Kmpromedio; registro: visualización directa dedatos sobre gráfico e integrador electrónicokilométrico.

Coeficiente D2: Deformación transversal.Se colocará en el casillero correspondiente, elvalor en mm del ahuellamiento y/o delhundimiento medido, consignado estosvalores en la mitad derecha del casillero(sombreada), dejando la mitad izquierda paracolocar el valor más desfavorable delrespectivo coeficiente (ahuellamiento ohundimiento).

Coeficiente D3 : Fisuración.Se identificará el tipo de fisura observado enel pavimento en estudio, con algunos de loscasos exhibidos en el catálogo de fotografias.Si se registran dos o más tipos de fisuras seadoptará para clasificar la sección, el tipomás desfavorable.

Otros aspectos importantes en elrelevamiento de las fisuras más desfavorablees la determinación de su intensidad entérminos de m2 de la sección de 20m decamino afectada por ese tipo de fisura, que sereferirá luego a % en función del ancho de lacalzada. A tal efecto la medición de lasuperficie afectada por las fisuras se hará enforma expeditiva (a pasos) y los porcentajesa consignar en las planillas se deducirán enfunción del ancho de la calzada, teniendocomo referencia la tabla que se adjunta(figura 144).

Dado que en la práctica resulta en algunos

casos dudoso clasificar el tipo de fisura, porla presencia simultánea de dos o más clasesdentro de la sección a evaluar, es que sepuede aceptar una interpolación. Porejemplo, si se observan fisuras intensas tipo4, con fisuras tipo 6 pero no bien definidas,se acepta que se califiquen como tipo 5,correspondiendo la intensidad a la suma delos dos tipos.

Por otra parte si se hubiera efectuado unsellado de las fisuras detectadas, a los efectosde la valoración se considerarán en su estadooriginal, aclarándose solamente la existenciadel sellado en observaciones.

Coeficiente D4: DesprendimientosPeladuras: se estimará el porcentaje desuperficie afectada de la calzada en la secciónde 20m de camino.

Especialmente cuando se evalúa untratamiento, apreciar el porcentaje depeladuras puede resultar laborioso si no secuenta con algún método expeditivo, sepropone para tal fin el siguienteprocedimiento.a) Primeramente en la sección de 20mafectada por peladuras y/o desprendimientosse ubicará una zona representativa paraefectuar la valorización. En caso de dudasobre la representatividad de la zona elegidase realizará otra determinación, dándolevalidez a la más desfavorable.b) Se recorrerá esta zona en sentidotransversal a la calzada, apreciando en unafaja de un metro de ancho los porcentajesparciales para cada m2 de dicha faja; cabeaclarar que en la práctica se aproximará elancho de la calzada a valores enteros.


Capítulo II - 42

Metros cuadrados afectados, m²Ancho de calzada (m)

6 6.7 7 7.3 %

1 1 1 2 1

2 3 3 3 2

6 7 7 7 5

8 9 10 10 7

12 13 14 15 10

16 17 18 19 13

18 20 21 22 15

20 23 24 25 17

24 27 28 29 20

30 34 35 37 25

36 40 42 44 30

42 47 49 51 35

48 54 56 60 40

54 60 63 66 45

60 67 70 74 50

66 74 77 80 55

72 80 84 88 60

78 87 91 95 65

84 94 98 102 70

90 101 105 110 75

96 107 112 118 80

108 121 126 131 90

120 134 140 146 100

FIGURA 144


Capítulo II - 43

c) La sumatoria de estos porcentajesparciales, expresada en metros y dividida porel ancho real de la calzada, indicará elporcentaje total consignado en la planilla; enla figura 145 se adjunta un ejemplorepresentativo del caso.

Baches: dado que esta falla se localiza en elcamino en lugares aislados y erráticamente,la caracterización de los dos kilómetrosmediante la medición en sólo 20 m no seríacorrecta en este caso. Por lo que suvalorización se realiza contando el número debaches en la sección de 2.0 km y estimandoel área media afectada. Por ejemploconsiderando una calzada de 6.70 m deancho, en la que se ha estimado a lo largo delos 2.0 km recorridos, una superficie debaches abiertos de aproximadamente 250 m2,el porcentaje de baches en la sección será:

Adoptándose 1.9 %, este porcentaje seconsigna en la parte derecha del casillerocorrespondiente a BACHE.Luego se compara el coeficiente (D4)correspondiente a peladuras con el de baches,volcándose el mayor en la parte izquierda delcasillero. Así por ejemplo para una sección,cuya capa de rodamiento está conformada porun tratamiento, donde se registra: Peladuras= 18% (D4 = 4) y Baches = 1.9% (D4 = 9), elvalor adoptado será D4 = 9.

La existencia de tareas de bacheo yaejecutadas se evalúa calculando el porcentajede superficie de la calzada afectada por lamisma, y con ese valor el coeficiente D4correspondiente, según la tabla ya transcripta

para tratamientos bituminosos.

En el caso de la existencia simultánea dedesprendimientos (peladuras y/o bachesabiertos) y tareas de bacheo ejecutadas, seadoptará para la calificación de la sección elmayor coeficiente D4 de ambas.

ExudaciónDe existir exudaciones de importancia (yasea de asfalto o de mortero) que pudierancomprometer la seguridad del tránsito, desdeel punto de vista de la resistencia aldeslizamiento del rodado de los vehículos, sedebe consignar la información. El dato arelevar será Si o No, haciendo lasobservaciones del caso si fueran necesarias afin de aclarar la condición.

BacheoSi se hubieran efectuado reparaciones(bacheos) se indicará el porcentaje de lasmismas respecto a la superficie total de lasección evaluada. A tal efecto dichoporcentaje se estimará de la misma forma quepara baches abiertos, es decir refiriendo lasuperficie estimada del área bacheada a los2.0 km por el ancho de la calzada.

DrenajeSe observarán las condiciones generales dedrenaje en la sección, atendiendoespecialmente a su posible influencia en elcomportamiento del paquete estructural,teniendo en cuenta el estado de hombros(vegetación, pendiente transversal, etc.),préstamos laterales (acumulación de agua,embanques, vegetación, pendientelongitudinal, obstrucciones, etc.); altura de larasante con respecto al terreno natural, etc.


Capítulo II - 44


Capítulo II - 45

Como resultado de esta evaluación general,se calificará la condición existente deldrenaje como: Bueno (B), Regular (R) oMalo (M), y los motivos que justifiquendicha calificación en los últimos casos. Aldrenaje se le asigna una importanciafundamental especialmente si se trata de unpaquete estructural sensible a las variacionesde humedad; su evaluación es dificultosa,más aún si el evaluador no es conocedor de laregión.

Carril más deterioradoEste dato es de significativa importanciacuando se detecta la notoria preponderanciade un carril respecto del otro. De existir estasituación, las mediciones con los equipos deevaluación se deberán realizar en esa trocha.En forma análoga las determinaciones de lasintensidades de las fallas que se refieren a lasuperficie de la sección evaluada (baches,fisuras) deberán realizarse en ese carril,determinándose su intensidad comoporcentaje de la superficie de ese solo carril.

ObservacionesGeneralmente las observaciones que sedetallan en campaña se registran en el reversode la planilla utilizada para evaluación. Engabinete cuando se ingresan a la base dedatos los resultados obtenidos mediante losequipos de evaluación y se consignan losvalores registrados en campaña del resto delas fallas (coeficientes y valorización), seresumen las observaciones del modo másclaro posible, archivándose las planillaselaboradas en campaña en forma ordenada enespacio y tiempo (progresivas y fechas deevaluación).

En las observaciones se podrá detallar:a) Si existieran situaciones aisladas o

singulares tal cual se indicara en puntosanteriores.b) Toda aquella información tendiente aclarificar la evaluación realizada.

Indice de EstadoMediante la expresión que corresponda,según que tipo de capa de rodamiento se tratey en base a los coeficientes Di se calculará elIndice de Estado (I.E.) para cada sección.

Coeficiente de fricciónCorresponde directamente al valor delcoeficiente de fricción transversal obtenidosobre el pavimento mojado, medido por unequipo denominado Mu-meter (AASHTOT268), siendo las condiciones aplicadas:

Velocidad de ensayo: 60Km/hPelícula de agua: 1mm de espesorAutonomía de medición de 20 a30Km (según capacidad del tanquedel camión regador)Registro: visualización directa dedatos sobre gráfico e integradormecánico de valores. Calibraciónsobre superficie de tabla de fricciónconocida.

Diversas experiencias muestran que esteparámetro guarda relación con los accidentesque se producen en las carreteras por lo quesu importancia es primordial. En lascondiciones de ensayo indicadas, los valoresde adherencia sobre superficies húmedasinferiores a 0.30 (µ) se considerandeficientes.

Generalmente las mediciones que se realizancon estos equipos, se efectúan sobre aquellostramos de rutas que aparentan tenerproblemas de adherencia, ya sea por suaspecto superficial (exudación o pulido de los


Capítulo II - 46

agregados) o en lugares que se tieneconocimiento de la existencia de accidentes.Además con carácter preventivo se efectúanmediciones en carreteras de elevado volumende tránsito y particularmente en lugarescríticos como cruces de rutas, curvas, etc.Sin embargo los estudios se deben realizarperiódicamente debido a la pérdida deadherencia que se produce por la acciónabrasiva del tránsito. Estudios realizadossobre tratamientos de iguales características(lechada asfáltica) pero con una diferencia deedad de cuatro años, denotaron una marcadadisminución del coeficiente de fricción (µ).

Deflexión característica y Radio de CurvaturaEstos valores se obtienen del procesamientode las mediciones efectuadas por elDeflectógrafo Lacroix, en las siguientescondiciones:

Velocidad de ensayo: 3Km/hPeso sobre el eje trasero: 10.6 ton(carga de ensayo)Precisión Peso sobre el eje trasero:10.6 ton (carga de ensayo) de lamedición: 21/100mmRendimiento mensual: 150 a 200KmpromedioCalibración estática al comienzo y finde la tarea diaria.Registo: visualización directa dedatos sobre gráfico y en cintaperforada.Rango de temperatura de medición:

Entre 5 °C y 30 °C, tanto enmezclas asfálticas como entratamientos.Calibración estática:- Se efectúa con el equipoparado y con un comparadorde 1/100mm.- El rango de calibración es

de 0/100mm a 400/100mm,debiendo ser lineal con unatolerancia de 4/100mm entodo el rango de calibración.

Con el objetivo de correlacionar los valoresregistrados en la planilla de Evaluación deEstado (figura 143) con las medicionesdeflectométricas, se debe hacer coincidir laubicación de un evento de la planilla con elkm equivalente en el informe de campaña deldeflectógrafo, encargándose la computadoradel equipo de tabular los resultados cada2.0Km.

La deflexión característica indicada en elcasillero para esos 2.0km, corresponde a unconjunto de alredor de 300 mediciones (sobrelas huellas externas e internas), habiendoelegido la computadora para cada caso la másdesfavorable del par. En las mediciones derutina se registra un valor del radio decurvatura en cada huella cada 100m, por loque normalmente se cuenta con 20 pares devalores, seleccionando la computadora elmenor de cada par y ordenándolos en formadecreciente.

Mediante las deflexiones Lacroix, valiéndosede correlaciones establecidas para distintospaquetes estructurales, se obtiene el valorBenkelman equivalente.

Contándose con varias vigas Belkeman ypersonal capacitado, considerando la longitudde red pavimentada (aproximadamente2.585km) se recomienda la auscultacióndeflectométrica mediante las mismas,incluyendo la medición del radio decurvatura. Huelga decir que se tomarán lasprecauciones ya indicadas para que en cadasección de 2.0Km haya una correspondencia


Capítulo II - 47

biunívoca entre la valorización de las fallasrelevadas y la deflexión característica y elradio de curvatura.

- Información Complementaria

Con el objetivo de uniformar criterios yesquematizar la información mínima que seconsidera de real utilidad, la presentación deANTECEDENTES se efectuará siguiendo loslineamientos que a continuación se detallan:

Planilla A. Antecedentes Constructivos-Mejoras realizadas (figura 146)

- Tramo: Cada planilla tendrá como límite loscorrespondientes a las planillas deEvaluación de Estado (figura 143)

- Progresivas: serán las correspondientes alos eventos que resulten del Inventario Vial.

- Obra: Tipo de pavimento. Se deberáconsignar la historia del paquete existente, enforma cronológica a partir de la primeraejecución conocida, detallando además lasobras de reconstrucción, refuerzo,conservación, mejoramiento, etc; como asítambién el año de habilitación y la empresaconstructora.

TMDA: Se consignarán los datos disponiblespara cada año en que fueron ejecutadas lasobras, aclarando de ser posible el origen de lainformación: censo permanente (P), censo decontrol (T), o de cobertura (B).

% Camiones: Se indicarán como Livianos alos camiones de dos ejes simples o un simpley un tandem y Pesados a los camiones conacoplado y semiremolques.

- Catergoría de diseño: Se consignará la quecorresponde a la ruta, en función del tránsitoy de los parámetros de diseño geométrico(normas de diseño geométrico para caminosrurales).

- Origen de los materiales: Se deberá indicarel origen de los materiales (locales,comerciales) y la posible ubicación deyacimientos.

- Observaciones y Zona urbana: Se agregarátoda otra información que se disponga o quese considere de interés. Por ejemplo: lospasos por zonas urbanas con característicasestructurales o diseño geométrico diferentesa las del resto del tramo.

Planilla B- Antecedentes de estudiosrealizados (figura 147)

- Tramo: Idem planilla A.

- Denominación: Se detallará lacorrespondiente al estudio, como así tambiéntoda información relativa a seccionesexperimentales que se encuentren en eltramo, resumiendo en las observaciones losobjetivos y/o características de las mismas.

- Progresivas: Idem planilla A.

- Archivado en: Se indicará la dependenciaen que se encuentra archivado, a los efectosde una rápida ubicación cuando se requierasu consulta.


Capítulo II - 48

A - ANTECEDENTESCONSTRUCTIVOS

RUTA DEPARTAMENTO TRAMO FECHA

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Capítulo II - 49

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Capítulo II - 50

- Nivel del estudio: Se detallará si se trata deProyecto, Anteproyecto, Estudio deFactibilidad, etc.

- Estado Administrativo del Trámite: Seaclarará si se encuentra aprobado, enrevisión, en ejecución, suspendido, etc.

Otros Antecedentes

- Lluvias: Se deberán asentar los datospluviométricos disponibles de los últimosaños, indicándose los meses sucesivos en losque se producen los mayores porcentajes deprecipitaciones anuales.

- Temperaturas: Se consignarán lastemperaturas máxima y mínima media anual.

- Ubicación de la estación: Se indicará laubicación de la estación y la fuente deinformación donde se recabaron los datos delluvias y temperaturas.

- Características socio-económicas deltránsito: Tiene por objeto resumir lascaracterísticas del tránsito generado por lasactividades existentes en la zona (porejemplo: tipo y periodicidad de las cosechas,canteras, ciudades polo de atracción, turismo,etc), como así también las vinculadas altránsito pasante.

- Opiniones recibidas: Se referirán a lasdeficiencias observadas sean de caráctergeométrico, de las condiciones de drenaje,del estado del pavimento o de cualquier otraíndole que afecten al comportamiento delcamino. También se indagará sobreaccidentes en el tramo, circunstancias yfrecuencia y se prestará especial atención alas mejoras sugeridas. Tales opiniones, de

contarse con una representación de la D.G.C.en el Departamento o de una representacióndistrital, provendrían de dichas fuentes. Encaso contrario se puede recurrir a lasempresas de transporte, conocedoras deltramo, que mediante una simple encuesta,colaborarían gustosas en un tema que lesatañe.

- PROCESAMIENTO DE DATOS

Una vez completada la información decampaña y calculados los índicescorrespondientes a cada uno de los 2.0kmevaluados, se vuelcan los datos a una planillaresumen que permite su procesamiento porcomputadora (figura 148).

Cada tramo está definido por su origen, sulongitud y coeficiente Di característico ( Dic), considerando valor característico aquél quesupera el 80% de los valores (percentil 80).Una vez determinados los Dic del tramo, secalcula el Indice de Estado característico(I.E.C) el cual califica el estado del tramo.

En los casos que a los valores de Dic, se lesadicione un asterisco. (*), significa querepresenta a un conjunto de valoresheterogéneos.

La planilla de completa con los valorescaracterísticos de:

Deflexión

Y la información obtenida sobre:Radio de curvaturaTipo y estado de hombros


Capítulo II - 51

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Capítulo II - 52

Otros datos que se vuelcan son:Indice de PrioridadTMDA% camionesNúmero de ejes equivalentesInformación sobre última mejoraTipo y estado de señalización horizontalObservaciones Generales

A cada sección se la califica de acuerdo alI.E. en estado BUENO, REGULAR oMALO. Un valor de I.E. entre 10 y 7 indicaun estado bueno del pavimento; un valorentre 7 y 5 un estado regular (para el quesería apropiado estudiar la conveniencia deencarar oportunamente el trabajo másadecuado, a fin de evitar su rápidadestrucción); un valor 5 o menor refleja unestado malo, situación que implica unpavimento muy fallado que requiere atenciónen forma urgente.

Programa Indicativo de Obras deMantenimiento

En base a toda la información obtenida seestá en condiciones de preparar el programaindicativo de obras de mantenimiento,refuerzo o reconstrucción (figura 149) ya seapara cada departamento o para las diversascarreteras o a nivel nacional.

Como ya se indicara se registrarán tramoscuyo nivel de deterioro obliga a la ejecucióninmediata de obras de mantenimiento y/o demejoramiento. En otros casos se requerirá unmantenimiento preventivo oportuno, quepermita con una reducida inversión prolongarla serviciabilidad de la carretera en buenascondiciones y por último habrá seccionescalificadas "en vigilancia" en las que no seprevé por el momento ninguna intervención

inmediata, pero es posible que se requiera acorto plazo por lo que se recomienda efectuarevaluaciones más frecuentes e incluir dichassecciones en las previsiones de trabajo paraaños futuros. Dentro del primer grupoindicado (obras prioritarias), si por razonespresupuestarias no pudieran encararse todaslas obras requeridas mediante el Indice dePrioridad I.P. = f (I.E;N) se definirán cualesserán ejecutadas.

En lo relativo a la red vial pavimentada, lasactividades concernientes al mantenimientode rutina y al mantenimiento periódico serántratadas a posteriori con todos sus detalles. Acontinuación se harán un breve comentariosobre las obras de mejoramiento, ya que todolo concerniente al diseño de espesores derefuerzo, tanto para pavimentos flexiblescomo para pavimentos rígidos fue tratado enel Capítulo nominado Diseño Estructural dePavimentos.

Desde hace varios años, se vienen utilizandouna serie de metodologías que cubrenampliamente el tema de los criterios a aplicarpara diseño de rehabilitación de pavimentosen servicio, abarcando todo los temasrelativos a conservación mayor, refuerzo yreconstrucción, siendo los más difundidos lossiguientes:

- Método del Asphalt Institute.

Incluye el cálculo de espesores de refuerzosasfálticos, tanto para pavimentos flexiblescomo para hormigón, presentando en amboscasos dos tipos de procedimientos: unobasado en el concepto de "espesor efectivo"y otro fundamentado en las mediciones dedeflexiones Benkelman (método basado en el


Capítulo II - 53

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Capítulo II - 54

criterio de reducción de deflexiones). Ambasmetodologías son de simple aplicación y sólorequieren un reducido equipamiento.

- Método Shell.

La estimación de los parámetroscorrespondientes a la estructura existente serealiza mediante relevamientos y medicionesdirectas, uso de nomogramas yauscultaciones deflectométricas efectuadaspor distintos medios: Deflectómetros de caídalibre (FWD), Vibrador Goodmans (GV),Equipo de vibración para caminos (RVM),Equipamiento Vibratorio desarrollado por elmismo grupo Shell, u otros procedimientosequivalentes. Esta metodología fueactualizada y complementada en el año 1985incorporándose, entre otros temas, distintosniveles de confiabilidad (50%, 85% y 95%).

- Métodos racionales.

Estas metodologías se desarrollan en base ala aplicación de la Teoría de la Elasticidad;generalmente son de compleja aplicación,pero aportan información muy valiosa en elcálculo de espesores de refuerzo. Pudiendocitarse las tablas de Jones o de Acum y Fox,método de Odermark, método de Jeuffroy,método de Hogg y Burmister, etc.

Dichos nomogramas y/o tablas sirvieroncomo base para desarrollar programascomputarizados como el ALIZE III, ELSYM5, CHEVRON-DAMA, BISTRO, etc.

- Método AASHTO

Este método de base impírica, es el que másdetalladamente trata el procedimiento dediseño para la rehabilitación de pavimentos

en servicio, considerando una gran diversidadde posibilidades, siendo probablemente elmétodo actual que más se aplica en elcontinente americano. En el capítulocorrespondiente a Diseño Estructural dePavimentos, acápite Refuerzo de PavimentosFlexibles, se detalla el procedimiento aseguir, acorde a la versión 1993, que difierede la del año 1986; en la última versión(1993) se deja de utilizar el factor de vidaremanente (FRL), aclarándose explícitamentela inconsitencia de su aplicación; ademáspara el cálculo de la capacidad efectiva delpavimento existente, el procedimiento basadoen el relevamiento de fallas superficiales secomplementa con una tabla en quedirectamente se estiman los coeficientesestructurales de las distintas capas en base ala frecuencia y magnitud que registren losparámetros de deterioro, salvo en el caso decapas granulares, que se valorizan en funciónde su mayor o menor degradación,contaminación de finos o evidencias debombeo.

En la selección de alternativas que presentaAASHTO para los casos de requerirse unarehabilitación, se destacan tres fases biendefinidas:

FASE A. Definición del Problema.En esta etapa se incluye la recopilación deinformación, su evaluación y además laidentificación de posibles restricciones.

FASE B. Posibles soluciones.Esta fase comprende la selección desoluciones alternativas, un análisis detalladode las restricciones, la determinación desoluciones factibles y el desarrollo de diseñospreliminares.


Capítulo II - 55

FASE C. Selección de la alternativa óptima.Se efectuará un análisis de costos, unaevaluación de las consideraciones noeconómicas, la selección de la soluciónóptima y un diseño detallado de la misma.

La metodología AASHTO incorpora en sussoluciones una extensa gama de posibilidadesreferentes a rehabilitación, siendo lasmismas:

- Métodos de rehabilitación medianterefuerzosRefuerzo flexible sobre pavimentosexistentes flexibles.Refuerzo flexible sobre pavimentosexistentes rígido.Refuerzo rígido sobre pavimentosexistentes flexible.Refuerzo rígido sobre pavimentoexistente rígido.

- Sistemas especiales derehabilitaciónRecicladoRotura y Asentamiento ("Break andSeat").

- Otros métodos de rehabilitación(que no incluyen refuerzo)Reparación del pavimento en todo elespesor.Reparación del pavimento en espesorparcial.Sellado de grietas y fisuras.Inyección en pavimentos dehormigón.Fresado de pavimentos.Restauración de los mecanismos detransferencia de cargas de losas dehormigón.Tratamientos superficiales (riegos,sellos, etc.).

Varios.

ORGANIZACIÓN DE LA GESTIÓN DECONSERVACIÓN (SOPTRAVI)

La Secretaría de Estado en los Despachos deObras Públicas, Transporte y Vivienda(SOPTRAVI) consciente de la importanciaque reviste la Conservación del PatrimonioVial que en materia de Carreteras yAeropuertos ha invertido la Nación durantemuchos años y la importante contribución alDesarrollo del País que significa el contarcon vías de comunicación en buen estado,creó mediante Acuerdo Ejecutivo No. 9 del28 de Diciembre de 1972 la integración deuna organización denominada DirecciónGeneral de Mantenimiento de Caminos yAeropuertos la cual dotada de los recursosnecesarios fuera capaz de atender la Red VialNacional a fin de conservarla en condicionesadecuadas de transitabilidad.

Desde su fundación hasta 1991 la forma deejecución de los trabajos fue porAdministración Directa, es decir con suspropios recursos asignados, Mano de Obra ,materiales, herramientas y Maquinaria.

Diferentes circunstancias experimentadas a lolargo de este período llevaron a la conclusiónde que dicho procedimiento de ejecución delos trabajos no era el más conveniente para elEstado ya que los trabajos al finalnormalmente no llegaban a ejecutarse ocuando al fin se hacían no reunían lascondiciones de calidad en los materiales o enlos procedimientos constructivos, las razonespara que esto fuera así son numerosas, sinembargo debemos mencionar entre otras

a. Procedimientos burocráticos lentos y


Capítulo II - 56

largos en la obtención de los suministros parala Operación .

b. Asignaciones presupuestariasdivorciadas de las verdaderas necesidadespara dar una adecuada atención a la Red.

c. Excesivas pérdidas de tiempoprovocadas en la transportación del Personalde campo desde los centros de trabajo a losproyectos, al no poder contratar personal delos alrededores del mismo.

d. E x i s t e n c i a d e p e r s o n a lsupernumerario y mal distribuido en cuantoa preparación y/o habilidades para larespectiva asignación de tareas.

e. Deprec iac ión ace le rada ysubutilización de la maquinaria propiedad delestado

f. Inexistencia de una racional, clara ydefinida política nacional de conservaciónvial, agravado por la dificultad de poner enpráctica de manera sostenida lasrecomendaciones que sobre el tema algunavez se hicieran.

g. Existencia y funcionamiento deorganismos gremiales en el seno de lainstitución que con frecuencia obstaculizaronel normal desarrollo de los trabajos.

h. Un staff técnico - profesionalinsatisfecho económicamente y con pocasperspectivas de mejoramiento.

Por tales circunstancias y con el Propósito decumplir con sus cometidos finales, en 1991se modificó la estrategia para la ejecución delas obras a la modalidad de contratación de

Empresas Privadas, a partir de esa fecha y afin de adaptarse a esa nueva modalidad deejecución de los trabajos, modificó suestructura Organizativa y se denominó comoDirección General de Conservación deCarreteras y Aeropuertos.

La estructura Organizativa que SOPTRAVIha implementado como estrategia para lograrcumplir con las funciones a ellaencomendadas en lo que a mantenimiento decaminos se refiere y a la conservación de losniveles de servicio que en función de losrecursos asignados pueden proveerse a lainfraestructura vial y una descripción de lasactividades mas relevantes de las Unidadesadministrativas que la integran se describena continuación (ver Cuadro Organigrama):

Se describe la organización actual de laDirección General de Conservación deCarreteras y Aeropuertos, la que debiendodefinir la metodología de gestión y sussistemas de apoyo deberá estar en capacidadde llevar a cabo sus funciones de maneraeficaz y en congruencia con la política quepersigue la Secretaría de Estado en losDespachos de Obras Públicas, Transporte yVivienda. Dicha estructura actual debe serconsistente en general con las siguientesmetas:(i) Modernización de los sistemas deplanificación, información y administraciónde la ejecución de obras por contrato;

(ii) Participación del sector privado en lasactividades de la DGCCA en el mayor gradoposible, en el mediano y largo plazo;

(iii) Incremento de la eficiencia yproductividad operacional;


Capítulo II - 57

ORGANIGRAMA

DIRECCION GENERAL DE CONSERVACION DE CARRETERAS Y AEROPUERTOS

INFORMATICA ASESORES

INSTITUTO PANAMERICANO DE CARRETERAS

UNIDAD DE PLANIFICACION

VIAL

AUDITORIA INTERNA

GERENCIA ADMINISTRATIVA

DEPARTAMENTO LEGAL

DEPARTAMENTO DE PERSONAL

UNIDAD EJECUTORA DE CONSERVACION RED VIAL

NO PAVIMENTADA

UNIDAD EJECUTORA DE CONSERVACION RED VIAL PAVIMENTADA

GERENCIA DE MAQUINARIA

UNIDAD DE CONSERVACION DE DERECHO DE

VIA

INVERSION PUBLICA CONTABILIDAD CONTROL GASTO

CORRIENTE SEÑALAMIENTO ALMACEN CENTRAL

COMPRAS PLANTAS ASFALTICAS

DISTRITO No. 1

CONTROL IMPRESOS

TALLER LAS TORRES

PAPELERIA

ARCHIVO GENERAL

BIENES NACIONALES

SERVICIOS GENERALES

IMPRESOS VIGILANCIA

CENTRAL DE VEHICULOS

MANTENIMIENTO DE VEHICULOS

ASEO

DIRECCION

SUB-DIRECCION


Capítulo II - 58

(iv) Retención de personal capacitado conuna remuneración adecuada;

(v) Propiciar las condiciones para eldesarrollo de un sistema de financiamientosostenible para la conservación de la red vial.

Dirección General

La función básica de la Dirección General esla de coordinar todos los recursos disponiblesa fin de mantener la red vial de todo el paístransitable. Para ello deberá ejecutar lassiguientes acciones :

Gestionar ante las autoridades respectivas oante los organismos de financiamientomediante la ejecución de estudios técnicos defactibilidad el suministro de los recursosnecesarios para cumplir con su cometido.

Asegurar la correcta utilización de losrecursos financieros en el cumplimiento delos programas de Conservación de carreterasy Aeropuertos del País, de acuerdo a lasestrategias aprobadas por el Ministerio deComunicaciones, Obras públicas yTransporte de quien depende directamente yen función de las políticas definidas por elGobierno de la República.

Preparar y establecer las normas yprocedimientos operativos necesarios paraimplementar los programas de mantenimientode la Red Vial.

Conservar la inversión realizada por ElEstado en la Construcción de Carreteras yAeropuertos.

Mantener la Red Vial del País en las mejores

condiciones de transitabilidad, garantizandola fluidez del tránsito, proporcionando a losusuarios de las vías comodidad y seguridaden el transporte de personas y bienes,evitando así altos costos de operación de losvehículos, el deterioro prematuro de lascarreteras y los altos costos deRehabilitación.

La administración de la Conservación vialcomprende el planeamiento, la programación,la ejecución y el control de las actividades deconservación, en concordancia con losniveles de servicio de mantenimientodeseados. Por lo que para que sea efectiva laadministración de la conservación vial debeestar apoyada de un sistema que :- Desarrolle programas anuales ymultianuales de trabajo de mantenimiento.- Presupueste y asigne recursoseconómicos.- Autorice y programe en detalle lostrabajos- Informe y evalúe la ejecución de lostrabajos.

Responsabilidades del PersonalUna efectiva administración de laConservación vial comprende laidentificación y definición de lasresponsabilidades en todos los niveles de lao r g a n i z a c i ó n , d e b i e n d o t a l e sresponsabilidades, para obtener funcionalidaddel sistema, ser claramente comprendidas ydebidamente cumplidas.

Unidad de Planificación Vial

El Jefe de la Unidad de Planificación vial esresponsable ante el Director General por laelaboración de los programas anuales yplurianuales de trabajo y la preparación del


Capítulo II - 59

presupuesto de Inversión.

Planifica las inversiones en Mantenimientovial en función de las restriccioneseconómicas , implementando y dándoleseguimiento a un Sistema de Gestión Vialpermanente que priorice y optimice lasdistintas alternativas de reconstrucción ymantenimiento, desde el punto de vistatécnico - económico.

Ajusta anualmente los programas anuales deInversión, estableciendo los recursosnecesarios para cada concepto de obra, deacuerdo a las cantidades realizadas ypendientes de períodos previos.

Obtiene la aprobación del Director Generalpara efectuar los ajustes anuales delprograma y la distribución de los recursosdisponibles para las Unidades Ejecutores delos caminos pavimentados y no pavimentadosy en estos últimos para cada uno de lossectores en los que se encuentre dividida laRed Vial.

Revisar y actualizar toda la informacióntécnica y procedimientos de trabajo paramejorar las especificaciones, recomendandoa los Jefes de Unidades Ejecutoras lasmodificaciones que se estime necesario.

Asistir como miembro activo a las reunionesde la Comisión Técnica de ConservaciónVial.

Mantener la actualización del presentemanual de Conservación Vial de acuerdo conlas modificaciones del sistema aprobado porla Comisión Técnica y la Dirección General.

Coordinar la definición de los Planes anuales

de Rehabilitación y Conservación de la RedVial del País.

Evaluación Económica de la Rehabilitacióny mantenimiento de la Red Vial.

Estructuración funcional y actualización de laRed Vial Nacional, incluyendo laidentificación de características, ubicación yproducción de los mapas respectivos comoser de condición física de la red, kilometrajesoficiales, ubicación de básculas, rugosidades,estaciones de conteo de tránsito, red vial porsectores.

Coordinación de la Evaluación estructuralmecanizada de las rugosidades y deflexionesen las carreteras pavimentadas del País.

Implementación del sistema de costos deobras de Rehabilitación y Conservación decarreteras para la corrida del HDM.

Implementación del modelo de costos deoperación de vehículos que transitan por laRed Vial para su inclusión en la evaluacióneconómica y técnica de los proyectos deinversión vial.

Implementación del sistema de referencias dela red vial pavimentada.

Coordinación y Supervisión del operativo decontrol de pesos en las básculas paradeterminar la estratigrafía de los pesos de losvehículos que circulan por la Red Vial.

Coordinación y Supervisión del operativo deinspección Visual de pavimentos pararegistrar sus defectos y fallas como serfisuras, grietas, área excavadas, pérdida deáridos, exudación, ahuellamiento y drenaje


Capítulo II - 60

para utilizarse en su evaluación.

Desarrollo e implementación del Programade conservación de la Red Vial por Sectores,incluyendo los fundamentos básicos,condiciones especiales, especificacionestécnicas, costos unitarios, Red Vial Sectorial,Inversión requerida, Inversión Programada,Presupuesto y mapas.

Coordina la implantación y la aplicación delmodelo de evaluación económica decarreteras (Highway Design and MaintenanceStandard Model, HDM-III).

Dicho modelo permite predecir los costos delos ciclos de vida de diferentes diseños deestructuras y políticas de conservación paraun camino con una geometría específica, paraun conjunto de caminos tipos o para toda unared vial, permite calcular los costos totales detransporte, considerando los costos eninfraestructura que deben afrontargeneralmente los organismos viales y loscostos de operación de vehículos que debencubrir los usuarios de las vías. Estos costos seobtienen anualmente para un gran número depolíticas de conservación, los quedescontados a una taza específica ycomparados con alguna(s) política(s) BASEpermite obtener los valores presentes netosde los beneficios (VPN) y las Tazas Internasde Retorno (TIR) de una alternativa respectoa otra. Coordinar la implementación y aplicación delModelo para condición de restriccionespresupuestarias (Expenditure BudgetingModel, EBM), el cual maximiza el VPN paraun nivel de gasto dado entregando la mejorcombinación de políticas de mantenimiento,minimizando así los costos para la sociedad

en infraestructura y en operación devehículos.

Coordinar la implementación y aplicación delmodelo de evaluación económica paracaminos vecinales de bajo transito (CBT), deevaluación económica para caminos de altotránsito (CBT) (para condiciones decongestionamiento),

Centro de Capacitación y Transferencia deTecnología

Capacitación en Ingeniería Vial a losProfesionales de la Ingeniería que tienen a sucargo el Mantenimiento de la Red Vial delPaís con el propósito de mantenerlosactualizados en la tecnología aplicable a susactividades.

Propiciar el análisis y discusión de temasrelativos a las distintas alternativas posiblesde financiamiento que puedan implementarseen la conservación Vial, con entesgubernamentales, privados e institucionesfinancieras internacionales.

Gerencia administrativa :Dirigir, coordinar y supervisar las laboresadministrativas de la Dirección General deConservación de Carreteras y Aeropuertos.

Formulación de anteproyecto de Presupuestode la Dirección General de Conservación deCarreteras y Aeropuertos, para cada ejerciciofiscal, en coordinación con la Unidad dePlaneamiento y la Asesoría Técnica enFinanzas.

Ejecución, Supervisión , modificación yliquidación del presupuesto asignado, deconformidad con los principios y


Capítulo II - 61

lineamientos establecidos en la constituciónde la República.

Formular los controles internos parasalvaguardar los recursos asignados, velandoporque estos sean utilizados para los finesespecíficos en la ejecución de los planes dedesarrollo de la Dirección General.

Presentación de informes periódicos de laejecución Presupuestaria a las autoridadescompetentes para la toma de decisionesoportunas.

Proveer a las Unidades ejecutoras de losrecursos necesarios para la efectivarealización de los Proyectos de Inversión,tanto económicos como logísticos.Similarmente suministrar al resto de losDepartamentos de la Dirección General delos recursos suficientes y necesarios para eldesarrollo de sus respectivas actividades.

La Gerencia Administrativa está integradapor las secciones de :

Contabilidad : Registro de toda ladocumentación que respalda las erogacionesy/o compromisos que contrae la Dirección yde preparar las Ordenes de Pago.

Gastos Corrientes : Tramita y prepara lasordenes de Pago, reservas, planillas, viáticosy otros que afectan al presupuesto

Control y emisión de todo documento depago con cargo a los fondos nacionalesasignados a los Programas 1-01 y 3-08,utilizados para los gastos de funcionamientode la Dependencia identificada con losobjetos específicos siguientes:

(111) Sueldos y Salarios Permanentes, (112)Jornales, (117) Compensación por trabajos enhoras extraordinarias, (129) DiversosServicios Profesionales y Técnicos, (230)Viáticos y otros gastos de viaje en el País,(231) Viáticos y gastos de viaje en elexterior, (290) Contratación de estudios yasesoramientos técnicos (200) Variosservicios no personales, (300) Variosmateriales y suministros y (361)Combustibles y lubricantes.

Inversión Pública : Revisión y trámite desolicitudes y reservas de crédito para loscontratos de supervisión y construcción,desde su elaboración hasta su aprobación enla Secretaría de Hacienda y Crédito Público.

Revisión de estimaciones de obra, solicitudesde reembolso, anticipos y devolución deretenciones de garantía; Supervisión delProceso de control, registro y autorización delas Ordenes de Pago correspondientes a laDirección y la SOPTRAVI, hasta su pagodefinitivo a los contratistas, en la Secretaríade Hacienda y Crédito Público.

Gestión de ampliaciones y traspasos entreasignaciones para proyectos de inversión enel Presupuesto de la Dirección General.

Registro y control financiero de los fondosdel Programa de Inversión tales como :

Estudios y Consultorías S/Red Vial NacionalSupervisión Proyectos Red Vial NacionalPrograma Sectorización Red Vial NacionalMantenimiento Red Vial PavimentadaPrograma Rehabilitación Red Vial NacionalPrograma Piloto Conservación Red VialNacionalPrograma Mantenimiento Periódico Red Vial


Capítulo II - 62

NacionalMantenimiento Red Vial No PavimentadaPlanificación VialRehabilitación Obras Dañadas FenómenosnaturalesPrograma Señalamiento VialAdquisición de Asfaltoetc.

Compras : Atender las solicitudes, cotizar ypreparar las Ordenes de Compra de losbienes, materiales y los distintos recursosnecesarios, para atender y apoyar a losDepartamentos y Unidades Ejecutoras en elcumplimiento de sus Objetivos.

Proveeduría : Almacenar papelería y útilesy distribución a todas las oficinas, conformea las solicitudes presentadas.

Bienes Nacionales : Regular, registrar ycontrolar el cuidado y manejo de los activospropiedad del Estado y que se han asignadoa la Dirección General.Controlar y Vigilar todos los bienes mueblese inmuebles a nivel de la Dirección General.Mantener actualizado el inventario general demuebles y llevar un sistema de control.Organizar el Sistema de Identificación yRotulación de bienes.Registro de transferencias.Aprobar los descargos de bienes y ordenar sudestrucción o almacenamiento según el caso.Verificar periódicamente la existencia, estadoy conservación de equipo y mobiliario.

Servicios Generales : Mantenimiento de lasInstalaciones Físicas de la Dirección General.

Almacén Central

Administra y custodia de los repuestos ymateriales con que cuenta la DirecciónGeneral para el normal desarrollo de lasdiferentes actividades y fines que persigueesta Institución.

Elabora y actualiza Inventarios de existenciaen las diferentes bodegas de repuestos ymateriales.

Elabora reportes de las diferentes repuestosutilizados en la maquinaria operativa de laDirección General, clasificándolos por Marcay modelo.

Asesoría Legal

Asesorar a la Dirección General y susdependencias en los asuntos o aspectos decarácter legal que le afecten.

Formular acuerdos y resoluciones deproyectos, que por su materia correspondeelaborar a la Secretaría.

Atender controversias y diligencias queafecten o que interesen a la Secretaría yrepresentar a la misma ante las autoridadesadministrativas, el Consejo del Servicio Civily Tribunales de Justicia, de conformidad conlas disposiciones legales aplicables.

Resolver consultas Jurídicas que ordenen lasautoridades superiores o que formulen lasunidades administrativas.

Preparar contratos de Proyectos para laejecución de obras o servicios que interesena las Dirección tales como : (a) Construcción,(b) Consultoría para la Supervisión, Diseños,


Capítulo II - 63

estudios o asesorías, (d) Suministros y (e)Servicios.

Promover reclamaciones Judiciales yextrajudiciales a personas o instituciones enrelación a asuntos que interesen a laSecretaría.

Procurar una efectiva coordinación con laProcuraduría General de la República.

Revisar los contratos y convenios, emitir eldictamen que corresponda y opinar acerca dela interpretación, rescisión, caducidad,nulidad y demás aspectos legales de losmismos.

Dictaminar respecto a la procedencia de laaplicación de las sanciones fijadas por lasleyes y reglamentos, cuya imposiciónpropongan las Unidades administrativas de laSecretaría.

Fijar lineamientos Generales para unificar elcriterio acerca de los asuntos de naturalezaJurídica que interesen a la Dirección.

En el desempeño de las actividadescotidianas son parte de sus actividades laelaboración de Actas Notariales autenticandodocumentos oficiales en asuntos de interés dela Dirección, Integrar comisiones especialescomo representante del área legal de laDirección, Elaboración o Confirmación deReparos, Atención de Reclamos Legales delos diversos contratistas, Atención detrámites administrativos tales comoSolicitudes de exoneración de Impuestos,Ampliación de Plazos Contractuales,Indemnizaciones por Daños y Perjuicios, porAccidente y por Muerte, Reclamos porDespidos de Personal, Asuntos relacionados

con la posesión de bienes inmuebles(Terrenos, Edificios, maquinaria, etc.)propiedad de La Dirección General o de laSOPTRAVI. Elaboración de Contratos deServicios Profesionales, Atención deDemandas a la Dirección tales como la deAccidentes en o con Vehículos de laDirección, demandas Civiles por Daños yPerjuicios, Demandas de los ContenciosoAdministrativo por Despido de personal,pago de prestaciones o reintegro de trabajo.

Elaboración de audiencias de descargo.

Unidad de Conservación de Derecho deVía

El Derecho de Vía es una faja de tierraadyacente al eje de camino, propiedad delEstado, previsto para usarlo en futurasmodificaciones a la sección del camino, ocomo facilidad para que el usuario delcamino, ante la ocurrencia de algún accidenteautomotriz, pueda ejecutar maniobras en laoperación del vehículo que le permitan evitaro disminuir la magnitud de los dañosprobables, el ancho de dicha faja varía enfunción de la categoría de cada carretera ypara que pueda cumplir con su función, dichasección deberá estar libre de todaconstrucción u obstáculo.

Con dicho propósito se incorporó en laestructura Organizativa de la DirecciónGeneral un departamento especial que dotadode los recursos necesarios pueda cumplir coneficiencia la labor de vigilancia para quedichas fajas estén libre de todo obstáculo demanera permanente.

Las actividades más comunes entre otras enel cumplimiento de dicho propósito son :


Capítulo II - 64

Realizar Supervisiones e inspecciones en laRed Vía Nacional, a fin de manteneractualizada la información relativa a sitios deInvasión al derecho de Vía.Elaborar y entregar notificaciones de desalojodel Derecho de vía definiéndoles para elloplazos perentorios.Determinar de acuerdo a la informacióndisponible el ancho de la sección de derechode vía correspondiente a un tramo específico.Practicar desalojos del Derecho de víacuando así fuere necesario.Ejecutar acciones de prevención de nuevasinvasiones en cualquier tramo de la Red.Promover las acciones Judiciales paraobtener el desalojo de invasores del Derechode Vía, coordinando acciones con la Fiscalíadel Estado y la Procuraduría General de laRepública.En General darle cumplimiento al Decretonúmero 173 del 20 de Mayo de 1959, de laley de Vías de Comunicación Terrestre.

Unidad Ejecutora de Conservación de laRed Vial Pavimentada

El jefe de la Unidad Ejecutora deConservación de la Red Vial Pavimentada esresponsable ante el Director General por lasupervisión y control de todos los trabajos deMantenimiento Periódico, de los trabajos deRehabilitación y mejoramiento de lassuperficies en la Red pavimentada, así comode la eficiente operación de las Plantasmóviles de Trituración y Asfálticas y delDepartamento de Señalamiento Vial.

Establece la organización de sus secciones deacuerdo con los organigramas recomendadosy designa al personal bajo sus ordenes demanera que realicen sus actividades deacuerdo con los procedimientos establecidos.

Coordinar, Supervisar y Controlar todos lostrabajos de Mantenimiento Periódico de laRed Pavimentada, dándole un seguimientoadecuado a cada uno de los Proyectos através de la Inspección directa en el campode Supervisores Regionales denominadosCoordinadores a los cuales en función de unadistribución Geográficamente afín se lesasigna la responsabilidad de verificar que lostrabajos se realicen con la mayor eficiencia yde conformidad con lo establecido en cadauno de los contratos a ejecutarse en su zonade influencia., Revisando los informes deavance mensual y tomando las acciones queestime necesarias para su correcta y eficienteejecución.

Revisión de especificaciones técnicasespeciales para los trabajos de conservaciónpor contrato y revisar la estructura de preciospara cada concepto de obra, y losmecanismos de escalamiento de costosnecesarios.

Integrar costos de Supervisión por tipo deProyecto, haciendo para cada uno un análisisde los recursos necesarios para realizar uncontrol adecuado de la calidad de lostrabajos, un control eficiente de los avancesfísico - financieros de los proyectos y uncontrol de rendimientos.

Del Grupo de Proyectos identificados comoeconómicamente factibles por la Unidad dePlanificación Vial, en función de lasasignaciones presupuestarias disponiblesanualmente, seleccionar junto con esta y enCoordinación con la Dirección General,aquellos tramos mas rentables en los cualesse realizarán las inversiones anuales, paraque cuando sea necesario, ejecutar estudiosmas detallados con sus propios recursos o


Capítulo II - 65

mediante la contratación de un ConsultorPrivado a fin de definir de manera detalladael volumen de actividades que la vía necesitapara conservar su nivel de servicio para unperíodo previamente determinado.

Preparar formatos Gerenciales deAdministración de Proyectos en los que seincluye los documentos requeridos para elcontrol de avance físico y financiero de cadatramo.

Promover reuniones de trabajo con losCoordinadores y Supervisores de Proyecto enlas cuales se les definan los controlesmínimos que contractualmente estaríanobligados a realizar a fin de administrare f i c i e n t e m e n t e l o s p r o y e c t o scorrespondientes.

Realizar inspecciones visuales a tramosespecíficos, para verificar su condición.

Colaborar en la elaboración de losdocumentos incluidos en los Procedimientosde Contratación legalmente establecidos,tales como Preselección o precalificación deFirmas Consultoras y Constructoras,Licitación de proyectos.

Asistir como miembro activo de lasreuniones de la Comisión técnica deConservación Vial.

De esta Unidad dependen directamente dosdepartamentos

Unidad Ejecutora de Plantas Asfálticas

El Jefe de la Unidad de Plantas deProcesamiento de materiales, es responsableante el Jefe de la Unidad Ejecutora de

Conservación de Pavimentos por Contratode:

Supervisar y coordinar la Producción de lasPlantas de Trituración de agregados pétreosy de las Plantas de procesamiento deConcreto Asfáltico a fin de proveer demateriales a los equipos de Emergencia y alos proyectos que la Dirección tome a bienejecutar por administración Directa.

Mantener un control de calidad continuo,vigilando que los procedimientos deproducción y los materiales producidos seajusten a los procedimientos yespecificaciones.

Programar conjuntamente con el Jefe de laUnidad Ejecutora de Conservación dePavimentos por contrato y con el responsablede la ejecución de los trabajos en el campo,las cantidades de materiales a ser producidosy su suministro a los sitios de trabajo.

Diseñar las tarjetas diarias de control deproducción y revisar su correctaimplementación.

Establecer las necesidades de capacitación depersonal.

Vigilar se proporcione un mantenimientoadecuado a las plantas y al equipo de apoyo.

Señalamiento Vial

El jefe del departamento de señalamiento viales responsable ante el jefe de la UnidadEjecutora de Conservación de Pavimentospor Contrato de:Fabricar, Instalar y mantener las señalesverticales y fantasmas por administración


Capítulo II - 66

directa.Ejecutar labores de señalamiento horizontalpor administración directa.

Unidad Ejecutora de Conservación deCaminos No Pavimentados

El jefe de la Unidad Ejecutora deConservación de Caminos no pavimentadoses responsable ante el Director General por lasupervisión y control de todos los trabajos deMantenimiento Rutinario de la Red VialPavimentada y de los trabajos deMantenimiento Rutinario y Periódico de lassuperficies en la Red vial no pavimentada,incluidos en el Programa de SectorizaciónVial.

Establece la organización de sus secciones deacuerdo con los organigramas recomendadosy designa al personal bajo sus ordenes demanera que realicen sus actividades deacuerdo con los procedimientos establecidos.

Coordinar, Supervisar y Controlar todos lostrabajos de Mantenimiento Rutinario de laRed Pavimentada, y de todos los trabajos demantenimiento en la Red Vial noPavimentada, dándole un seguimientoadecuado a cada uno de los Proyectos através de la Inspección directa en el campopor medio de Supervisores Regionalesdenominados Coordinadores a los cuales enfunción de una distribución Geográficamenteafín, denominada Sectores, se les asigna laresponsabilidad de verificar que los trabajosse realicen con la mayor eficiencia y deconformidad con lo establecido en cada unode los contratos a ejecutarse en su zona deinfluencia, revisando los informes de avancemensual y tomando las acciones que estimenecesarias para su correcta y eficiente

ejecución.

Revisión de especificaciones técnicasespeciales para los trabajos de conservaciónpor contrato y revisar la estructura de preciospara cada concepto de obra, y losmecanismos de escalamiento de costosnecesarios.

Integrar costos de Supervisión por tipo deProyecto, haciendo para cada uno un análisisde los recursos necesarios para realizar uncontrol adecuado de la calidad de lostrabajos, un control eficiente de los avancesfísico - financieros de los proyectos y uncontrol de rendimientos.

Del Grupo de Proyectos identificados comoeconómicamente factibles por la Unidad dePlanificación Vial, en función de lasasignaciones presupuestarias disponiblesanualmente, seleccionar junto con esta y enCoordinación con la Dirección General,aquellos tramos mas rentables en los cualesrealizar las inversiones anuales definiendocon los respectivos consultores privados,asignados a cada sector, de manera detallada,el volumen de actividades que la vía necesitapara conservar su nivel de servicio para unperíodo previamente determinado.

Preparar formatos Gerenciales deAdministración de Proyectos en los que seincluye los documentos requeridos para elcontrol de avance físico y financiero de cadatramo.

Promover reuniones de trabajo con losCoordinadores y Supervisores de Proyecto enlas cuales se les definan los controlesmínimos que contractualmente estaríanobligados a realizar a fin de administrar


Capítulo II - 67

e f i c i e n t e m e n t e l o s p r o y e c t o scorrespondientes.

Realizar inspecciones visuales a tramosespecíficos, para verificar su condición.

Participar en la elaboración de losdocumentos incluidos en los Procedimientosde Contratación legalmente establecidos,tales como Preselección o precalificación deFirmas Consultoras y Constructoras,Licitación de proyectos.

Asistir como miembro activo de lasreuniones de la Comisión técnica deConservación Vial.

Gerencia de Maquinaria

Administración de la maquinaria y equipo dela Dirección General.

Evaluación de sus costos de operación,Control y mantenimiento del equipooperat ivo existente, inspeccionarperiódicamente el estado y ubicación de laflota operativa y en reparación.

Supervisión de las actividades en el TallerLas Torres en la ejecución de Reparacionesmayores y menores del equipo pesado yliviano, Implementación de los Programas demantenimiento Preventivo de la flotacoordinar el Programa de Reencauche dellantas, , valuación Técnica del Equipo de laSOPTRAVI, control de transferencia deequipo entre los diferentes departamentos dela Dirección, la Secretaría y otrosMinisterios.

Administración del Almacén Centralmediante la coordinación en las actividades

de Recepción y entrega de repuestos, análisisdel gasto de los mismos, Custodia delInventario existente

Distrito No. 1

Esta unidad es la única mediante la cual seejecutan obras por administración directa loscuales consisten básicamente en trabajos deConformación y balastado.

POLÍTICAS ADOPTADAS POR LADIRECCIÓN GENERAL DE

CONSERVACIÓN DE CARRETERASY AEROPUERTOS

La Dirección General con el propósito deenfrentar su responsabilidad, ha definido suspolíticas institucionales en función de lasuperficie de rodadura de los caminos de lared, delegando la ejecución de dichaspolíticas a las dos unidades ejecutorasencargadas de su atención. Estas unidadesson la Unidad Ejecutora de Conservación dePavimentos por contrato y la UnidadEjecutora de Conservación de la Red vial noPavimentada.

La Unidad Ejecutora de Conservación dePavimentos por Contrato se responsabilizapor los trabajos de Rehabilitación ymantenimiento periódico de las carreteraspavimentadas, tales como, escarificación dela superficie de la carretera, colocación deBase, colocación de capas bituminosasnuevas o adicionales, sello de superficies através de tratamientos superficiales olechadas asfálticas, etc.

Las Políticas de conservación para loscaminos pavimentados consideran las


Capítulo II - 68

operaciones de conservación de rutina y áreaexcavado, combinando riegos de neblina(Fog Seal), Sellados, lechadas asfálticas(Slurry Seal), sobrecapas asfálticas de 5 cm,con la opción de reconstrucción a undeterminado nivel de rugosidad, valor umbralmáximo aceptado para poder realizar,técnicamente, en forma adecuada, lasoperaciones de mantenimiento de carácterpreventivo anteriores.

Según el tipo de pavimento se aplican elconjunto de políticas de conservaciónrespectivo para cada tramo, evaluándolos aun predeterminado horizonte de tiempo, paralos cuales se obtiene el Valor Presente Neto(VPN), descontado a una tasa de descuentosocial y la Taza Interna de Retorno (TIR).

En atención a los indicadores económicosreferidos, se estudian las actividadesespecificas a ejecutar en los tramosseleccionados, dicho proceso es de carácterperiódico.

Para la selección de los proyectos en loscuales se deberán ejecutar las obras la UnidadEjecutora de Conservación de Pavimentospor Contrato se apoya en el sistema degestión de pavimento descrito a continuación:

Sistema de Gestión de Pavimento

Un Sistema de Gestión de pavimentos comoya se manifestara pretende la óptimaconfiguración de un PLAN DEINVERSIONES necesario para atender elmantenimiento y la ampliación de lospavimentos de una red vial durante undeterminado período. La configuración dedicho plan supone la ejecución de una serie

de acciones que en su conjunto constituyedicho sistema. La figura adjunta ilustra loselementos principales del sistema de Gestiónde Pavimentos para Honduras (SOPTRAVI).

a. Codificación e Identificación de lascaracterísticas de las vías que conformanla Red y del tránsito que circula por ellas.

Los principales aspectos involucrados en labase de datos son:

Parámetros geométricos yambientales :

- Ancho de la calzada y peralte- Curvatura Horizontal- Alineamiento Vertical- Altura sobre el nivel del mar- Precipitación media anual.

Estructura del Pavimento existente- Secuencia y tipo de capas- Espesores- Características de los materiales

constitutivos. (Clasificación,Granulometría, plasticidad, CBR,densidad y vacíos, porcentaje deasfaltos, etc.)

Estado de la Calzada, CondiciónSuperficial

- Rugosidad- Tipo y nivel de gravedad de las

degradaciones (ahuellamiento,fisuras, área excavadas, etc.)

Condición Estructural- Deflexión

El Tránsito- Intensidad (Trafico Promedio Diario)- Composición de la Flota


Capítulo II - 69

- Tendencias de crecimiento- Características de la flota vehicular

Costos- Precios Unitarios de los Items de

Mantenimiento y Rehabilitación.- Costos de Operación de los vehículos.

b. Análisis a Nivel de Red

Este análisis implica la elaboración de unaMATRIZ DE ESTADO, para determinar,entre otros aspectos los siguientes :- Nivel de Servicio que ofrece la Red- Velocidades de Operación Promedio- Costos totales de operación de los

vehículos- Matriz de necesidades de inversión- Evolución del Patrimonio Vial

Sectores de la Red que por su estadosuperficial y/o estructural han traspasado oestán próximos a traspasar los umbrales deintervención y que por lo tanto requierenacciones de Rehabilitación.

c. Análisis a Nivel de Proyecto

Mediante este análisis se identifica lasolución de mantenimiento y/o rehabilitaciónmas aconsejable para cada uno de los tramoso sectores de la red que presentan un nivel deservicio próximo al mínimo aceptable. Seevalúan diferentes alternativas deintervención seleccionándose la masconveniente.

d. Elaboración del listado deprioridades

Con base en los indicadores de rentabilidadde cada uno de los tramos o sectores

analizados y en las políticas gubernamentales(Plan Vial de apertura, Integración Regional,Soberanía, etc.) se preparan los listadossegún prioridad de ejecución.

e. Afinamiento (Estudios TécnicosDetallados)

Los proyectos seleccionados para ejecutarsedeben ser materia de estudios técnicosdetallados, hasta obtener los planos deconstrucción y sus presupuestos.

f. Configuración del Plan deInversiones para el Período Considerado.

Para ello se toman como base :- Los costos de la solución de

Rehabilitación mas aconsejable paracada tramo o sector.

- Los costos del mantenimientorutinario de la red.

- Los costos de construcción de nuevosproyectos.

- Las restricciones presupuestarias.

g. Implementación del Plan deInversiones

Una vez definido el Plan, el paso siguiente essu implementación, que consiste básicamenteen :- Consecución de fuentes de

financiamiento (Internas y externas)


Capítulo II - 70

SOPTRAVI - HONDURASDirección General de Conservación de Carreteras y Aeropuertos

SISTEMA DE GESTION DE PAVIMENTOS (Flujograma)

Base de Datos de

la Red

* GEOMETRIA DE LA VIA* ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO* CONDICIONES AMBIENTALES

* ESTADO DEL PAVIMENTO- Superficial- Estructural

* EL TRANSITO VEHICULAR- Intensidad-Características de la Flota

* PRECIOS UNITARIOS

ANALISIS A NIVEL DE RED

MATRIZ DE ESTADO

HDM-

T

I R I

ANALISIS A NIVEL DE PROYECTO

Identificación solución mas aconsejable para cada tramo o

para cada sector.

(HDM III)

ELABORACION LISTADO DE PRIORIDADES

AFINAMIENTO DISEÑO DE SOLUCION Y ESTIMACION DE

COSTOS

CONFIGURACION DEL PLAN DE INVERSIONES

(Restricciones Presupuestarias)

IMPLEMENTACION PLAN DE INVERSIONES

- Financiamiento - Contratación- Supervision de Obras

Auscultación Permanente de la Red

para Actualizar Base de Datos

ACTUALIZACIÓN


Capítulo II - 71

- Licitaciones y Contratos- Supervisión Técnica y administrativa

de las obras de mantenimiento yrehabilitación.

h. Evaluación del impacto de lainversión en el nivel de servicio de la redvial.

Estas actividades de evaluación permitirán laretroalimentación y permanente actualizaciónde la BASE DE DATOS.

La política para la conservación de la red vialno pavimentada ha sido delegada a la UnidadEjecutora de Conservación de Caminos noPavimentados, dicha política consiste en eldiseño de un programa de Conservación de laRed Vial dividida en Sectores, en los que seincluye básicamente la Conservación Totalde las carreteras de material selecto y tierraasí como el mantenimiento rutinario de laRed Vial Pavimentada. El Programa deconservación de la Red Vial por sectores estáplaneado con el propósito de que constituyaun sistema que permita manejar laconservación de las carreteras del país enforma sostenida, garantizando la atención delas mismas mediante una distribuciónapropiada que facilite una operación eficientey oportuna como resultado de la presenciaconstante tanto de los supervisores privadosy estatales como de los contratistas, quienesdeben complementarse en la búsqueda desoluciones comunes.

El programa de mantenimiento de la RedVial por Sectores se fundamenta básicamenteen la teoría de que el factor crítico para laejecución de los trabajos en los caminos deterracería es la disponibilidad de maquinariay que la actividad en la que mas se involucra

maquinaria es la de Balastado o reposición dematerial selecto, por lo que se determinó quecon un ciclo de balastado de 4 años para unmismo tramo, una empresa por si sola estaríaen capacidad de ejecutar en forma eficiente alo sumo un promedio de 220 kilómetros , esdecir alrededor de 55 kilómetros por año,mientras que en ese mismo año podríaatender la longitud complementaria de sussector con las actividades de Conformaciónde Superficies y las actividades deMantenimiento Rutinario para toda su Red.

Ciclo de trabajo :De acuerdo a las evaluaciones técnico -económicas con el modelo HDM, resultanecesario aplicar una política de balastadoscombinados con conformaciones, debiendosiempre balastarse los caminos nopavimentados antes de que el revestimientode material selecto sobre la calzada se hayaperdido y que quede expuesto el terrenonatural para evitar graves daños sobre laterracería, lo que de no aplicarse implicagraves daños al tránsito de vehículos, altoscostos de operación, deterioro prematuro delas carreteras y costosas inversiones enrehabilitación de las mismas.

En función de que las características físicasde nuestras carreteras, las cuales estánconstruidas en un ochenta por ciento sobreterrenos montañosos, el material selecto delrecubrimiento se pierde por efecto de laslluvias, tránsito de vehículos, hasta necesitarsu reposición después de un periodo deservicio de tres años (3), de manera quegeneralmente debe repetirse el balastado enel cuarto año, contado desde el año en que seconstruyen o se rehabilitan los caminos.

Los trabajos de conservación en carreteras no


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pavimentadas presentan una TIR de alrededorde 50% con un VPN superior a los 150Millones de US$ en el periodo 1993-1996,mediante la aplicación de términos generalesde una política de balastar los caminoscombinada con la aplicación deconformaciones con área excavado yconformación simple.

Después de comparar varias alternativas seestableció que el procedimiento masadecuado es aquel en que a partir de lasrehabilitaciones (R) o balastados (B) seaplique en el siguiente año conformacionessimples (CS), luego el otro añoconformaciones con área excavado (CB), elaño que sigue otras conformaciones simples(C2) para volver a aplicar los balastados (B)y reiniciar el ciclo que dura 4 años.

De acuerdo al volumen de tránsito seránecesario en algunos tramos aplicar laconformación mas de una vez al año, sinembargo las limitaciones presupuestariaslimitan dicha actividad a una vez al año.

Bajo ese esquema se ha establecido laconveniencia de que en cada año cada 25 %de la red no pavimentada este sometida a unade estas cuatro actividades para mantener unainversión balanceada de los requerimientosde recursos de equipo y personal quepermitan estabilizar la condición física de loscaminos y las metas anuales con loscorrespondientes requerimientos de recursosde mantenimiento en forma continuada elmismo ciclo de conservación vial.

A efecto de facilitar la preservación de la redvial se definieron los sectores deconservación procurando asignarleslongitudes promedios de carreteras no

pavimentadas entre 200 y 240 kilómetros afin de balastar cada año entre 50 y 60kilómetros, estimando hacer lo mismo paraconformación y Area excavado que es lacapacidad anual para una flota de balastadoya que el trabajo neto de balastado sería lalongitud de esta actividad mas el 30 % de laconformación con área excavado equivalenteen este caso de 65 a 78 km. (50+15 o 60+18km.) y manteniendo en los restantes 100 a120 km. una flota de conformación; queestaría adecuadamente ocupada durante elaño; incluyéndose adicionalmente lostrabajos de mantenimiento rutinario de lascarreteras pavimentadas con tramosrelativamente cortos que correspondan al áreadel sector.

CONSERVACIÓN BALANCEADA DEUN SECTOR DE LA RED VIAL

A continuación se ilustra el proceso o ciclode conservación para un Sector tipo de 200km. en dos periodos de cuatro años, a partirdel primer año (1ro), donde se puede apreciarque dicho sector se ha dividido en 4subsectores (A,B,C,D) con 25 % de Longitudteórica (50 km.) en cada uno y asignándolescada año uno de los tipos de trabajo adesarrollar como Rehabilitación o Balastado(R/B), luego Conformación (C1),Conformación con Area excavado (CB),previniendo que ya pueden haber sectoresdescubiertos, luego otra conformación (c2)para repetir el ciclo iniciado con otroBalastado.

Longitud Total Sector Tipo = 200 km.Longitud Sub-Sectores (A,B,C,D) = 50 km.


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( ) Secuencia de los trabajos en losdiferentes años.R/B Rehabilitación o BalastadoC1 Conformación mínima en el añosiguiente al que se aplica la Rehabilitación oBalastado.CB Conformación con área excavado dematerial selecto en aproximadamente un 30% del Tramo o Proyecto.C2 Conformación en el año siguiente alque se aplicó conformación con Areaexcavado.

Se encuentra definido e identificado la RedVial que corresponde a cada uno de loscincuenta y tres (53) sectores, con lacartografía de cada uno, por Departamento oen forma Nacional correspondientemente,con la información de las característicasfísicas de los tramos oportunamenteincorporado en los Modelos de evaluación yde priorización, se han definido los trabajosde conservación requeridos y los recursosfinancieros necesarios, tomando en cuentaque en cada uno de los sectores haya unacompañía contratista responsable y que paracumplir con las cantidades de obra en la redcorrespondiente a su sector específico deberácontar en forma permanente con una flota de

balastado y una de conformación.

Se analizan diferentes combinaciones deestrategias de conservación para el períodode análisis que son principalmentec o m b i n a c i o n e s d e b a l a s t a d o s ,conformaciones, conformaciones conbalastados parciales, mantenimiento rutinariode drenajes, limpieza del derecho de vía.

Mantenimiento de Caminos Pavimentados

Pavimentos Flexibles:Tipos de fallas: Las tareas a desarrollar quese destacan se refieren a: fisuración,deformaciones, desintegración y riesgos dedeslizamiento (resbalamiento).

- FisuraciónLas fisuras o grietas en los pavimentosflexibles se clasifican en: tipo piel decocodrilo (cuero de lagarto), fisuras de borde,fisuras en junta de construcción, fisuras en lainterfase calzada-hombro, fisuras reflejas,fisuras de contracción, fisuras pordeslizamiento y fisuras por ensanche.Fisuras tipo piel de cocodrilo: se presentanformando una red de pequeños polígonossimilar a la piel del cocodrilo. Este tipo defalla se produce generalmente por fatiga delpavimento (repeticiones de cargas queexceden la capacidad ya consumida delpavimento), o por bases en que se hareducido su capacidad estructural pormodificaciones en sus propiedades físicas y/ovolumétricas, o por capas subyacentesinestables en presencia de humedad, etc.Este tipo de falla debe repararse en formainmediata a fin de evitar un mayor deterioroen el pavimento.Fisuras de borde: Se presentan en forma degrietas longitudinales, a una distancia


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aproximada de 1pie del borde del pavimento,siendo acompañadas en ocasiones porramificaciones transversales. Son causadaspor fallas del soporte lateral, ya sea porasentamientos debidos a un drenaje pobre, oa ciclos de humedecimiento y secado ensuelos susceptibles a la acción del agua, o avegetación y malezas cercanas al borde delpavimento.Fisuras en junta de construcción: Sepresentan como fisuras longitudinales a lolargo del eje que separa los dos carriles;responden a defectos constructivos.Fisuras en la interfase calzada-hombro:generalmente son provocadas por los ciclosde humedecimiento y secado que sufren lascapas subyacentes; la acumulación de aguaen la interfase puede provenir de variosfactores: drenaje pobre, hombros que noregistran la pendiente adecuada o están amayor nivel que el pavimento o presentan unlomo o protuberancia de malezas o tierra;huelga decir que la mezcla asfáltica cercanaal borde, generalmente registra un nivel decompactación inferior que el resto de lacalzada, por lo que su mayor porcentaje devacíos permite que el agua percole másfácilmente a lo largo de la interfase calzada-hombro.Fisuras reflejas: Son copia o reflejo delpatrón de fisuración que se registre en lascapas subyacentes. Consecuentemente sutrayectoria podrá ser longitudinal,transversal, diagonal o formando bloques;ocurren generalmente cuando las fisuras ogrietas existentes no han sido correctamentereparadas.Fisuras de contracción: Se presentanformando una serie de bloques grandes,cuyos ángulos no son rectos. Generalmentese producen por cambios volumétricos en lamezcla asfáltica o en la capa de base o en las

capas inferiores. Siendo usual que lasmismas sean provocadas por un exceso derelleno mineral en la mezcla asfáltica o porun bitumen inadecuado, ya sea por malaselección del tipo o por provisión deficienteo por un envejecimiento prematuro durante elmanipuleo de obra (sobre calentamiento) opor oxidación del ligante a través del tiempoque lleve la calzada en servicio.Fisuras por deslizamiento: Se presentan enforma de media luna; generalmente seproducen por una falta de adherencia entre lacapa de rodamiento y la capa subyacente.Dicha falta de adherencia puede provenir porno haberse ejecutado el riego de liga o porhaberse efectuado en forma incorrecta, o a lapresencia en el área de algún materialcontaminante (polvo, aceite, combustible,agua, etc.) que no permitió lograr unaeficiente adherencia entre las dos capas.También pueden producirse por haberseutilizado una mezcla asfáltica que conteníaun alto porcentaje de arena o porque la capainferior registraba una resistencia a losesfuerzos tangenciales deficiente. Este tipode falla (fisuración) no tiene en cuentaproblemas generados por movimientosprofundos de la masa de suelo decimentación, ni los provocados porp r o b l e ma s d e a s e n t a mi e n t o s olevantamientos, ya que los mismos han sidotratados en Fisuras de borde y en el acápiterelativo a Deformaciones.Fisuras por ensanche: Al construirse elensanche de una calzada existente,generalmente sobre la obra nueva se reflejaen forma de fisuración longitudinal el bordedel pavimento original. Generalmente elproblema proviene de l d i s t in tocomportamiento estructural que presentan laobra existente y el ensanche. Debiéndose,dentro de lo posible, tratar de construir las


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diversas capas del ensanche con espesores ymódulos similares a los de las capasexistentes adyacentes y poner un especialrecaudo en que las capas sucesivas aconstruirse estén desplazadas lateralmentecomo mínimo 15 cm, a fin que no coincidanlas mismas en un plano vertical que en cortoplazo provocaría la apertura de grietas a lolargo de la junta longitudinal de construcción(si no se desplazara para las diversas capas,la interfase capa existente-capa de ensanche).

- DeformacionesLas fallas típicas corresponden aahuellamiento, corrugaciones, depresiones ylevantamiento.Ahuellamiento: Se produce generalmente poruna compactación deficiente de la capaasfáltica, o por una relación estabilidad-fluencia insuficiente, o por un diseñoestructural insuficiente o por una reducciónen las condiciones mecánicas de las capassubyacentes por degradación del material quelas conforma.Corrugaciones: Se presentan conformandouna ondulación longitudinal, de relativamentepequeña longitud de onda. Provienen de unadeformación plástica de la capa asfálticagenerada por una relación estabilidad-fluencia insuficiente. Dentro de este tipo dedeformaciones se incluyen también lasnominadas combas o combaduras, que si bientambién responden a una deformaciónplástica se presentan localizadas y en formade combadura. Regularmente se observan enlugares del pavimento donde el tránsito sedetiene y sigue intermitentemente, en curvascerradas donde hay protuberancias quegeneran impactos en el movimiento delvehículo, en pendientes donde los vehículosbajan frenando. Estos tipos de falla(corrugaciones y combas) responden

generalmente a mezclas asfálticas dereducida estabilidad o a contaminación porderrame de aceite o combustible sobre lacarpeta de rodamiento.

Depresiones o asentamientos: Generalmentese producen por consolidación del terrapléno de su fundación, o por métodosconstructivos inadecuados. Se presentancomo áreas bajas localizadas, de tamañolimitado y que pueden o no presentar grietas.En ocasiones estas depresiones descienden,con respecto al nivel original de la calzada,más de una pulgada; en ellas se acumula elagua provocando, no sólo un mayor deteriorodel pavimento, sino que también generan unpeligro para los usuarios.

Levantamientos: Regularmente sonprovocados por un hinchamiento o expansiónde la subrasante, o de algunas de las capasestructurales, cuando los materiales que lasconforman son susceptibles a la acción delagua.

DesintegracionesCuando la desintegración se genera en lazona superficial, se observa al inicio de laevolución de la falla peladuras o separacióndel agregado fino (mortero) dejandopequeñas oquedades, con posteriordesprendimiento de agregados de mayortamaño. Generalmente el proceso es causadopor: un porcentaje de asfalto deficiente, etapaconstructiva incorrecta, falta de adherenciaasfalto-agregado o intensa acción del agua(por inadecuado drenaje superficial) o acciónde otros agentes agresivos (solventes, aceites,etc), sobrecalentamiento de la mezcla, etc.Este tipo de deterioro ocurre desde lasuperficie hacia abajo o desde los bordeshacia el eje de la calzada.


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Cuando la desintegración se presenta enforma generalizada, su mecanismo puederesponder a la evolución final de fisuras,peladuras o hundimientos (baches), o a unadesintegración localizada de la capasuperficial que puede progresar fácilmente enprofundidad (bache aislado, nido de gallina opothole). En el primer caso la evoluciónprogresiva responde a una insuficiencia detareas de mantenimiento y en el segundo casogeneralmente la cavidad se presenta en formaredondeada, con bordes netos y sinhundimientos aledaños, siendo las causasposibles defectos constructivos localizados,ya sea suciedad de agregados, segregación,insuficiencia de bitumen, etc.

Tanto la desintegración superficial (queevoluciona a bache), como la generalizada,deben corregirse desde su inicio, a fin deevitar que su progreso gradual obligue a lareconstrucción completa del pavimento.

Riesgos de deslizamiento (o resbalamiento)Existen varios factores que pueden contribuira que un pavimento mojado se torneresbaladizo. Pudiendo citarse entre ellos: laformación de una capa de agua sobre unpavimento liso, contaminación de lasuperficie con aceite o con cierto tipo debarro, agregados pulidos que afloran a lasuperficie de la calzada, exudación de asfaltopor exceso de su contenido en mezcla, etc.

A continuación se describe algunos tipos defalla que son específicamente propias de lostratamientos bituminosos superficiales.

Pérdida del agregado de la superficie derodamiento, el desprendimiento de losagregados frente a la acción del tránsito sedebe a: una falta de adherencia asfalto-

agregado o a un proceso constructivodeficiente: agregado húmedo o con polvoadherido, falta de aplanado inmediatamentedespués de ser distribuido el árido, aperturaal tránsito antes del tiempo adecuado deespera, compactación con rodillo de acerosolamente sin amasado de neumáticos, etc.

Rayado longitudinalSe observan líneas en el asfalto de distintosanchos, alternándose finas y gruesas, siendoparalelas al eje de la calzada. Generalmentese producen por falta de control en los riegosasfálticos (muy frío, baja presión, etc).

Rayado transversalSe observan líneas en el asfalto,alternadamente finas y gruesas, que puedenser generadas por pulsaciones de la bombadel camión regador que provocan que la barrarociadora del distribuidor emita chorros, enlugar de un riego uniforme.

Descripción de las tareas a desarrollarpara el mantenimiento de caminos depavimento flexible:1- FisuraciónFisuras tipo piel de cocodrilo: este tipo defalla debe repararse lo antes posible a fin deevitar un mayor nivel de deterioro en elpavimento, la metodología adecuada seindica a continuación:a) Remover el material que conforma la capade rodamiento y la base, extendiéndose de 10a 12 pulgadas alrededor del área fisurada. Ladelimitación de la zona a restaurar debe seraproximadamente cuadrada o rectangular,con bordes planos y verticales y por lo menosdos caras perpendiculares a la dirección deltránsito.b) Cuando el agua fuera la causa de la falla sedebe mejorar el drenaje.


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c) Aplicar un riego de liga a las carasverticales.d) Rellenar el hoyo con mezcla asfálticaprocesada en caliente, distribuyéndolacuidadosamente para evitar segregación.Nunca debe volcarse directamente desde elcamión en que se transporta o desde lacarretilla, sino que debe ser paleada ycomenzando por llenar los bordes y luego ircubriendo la zona del centro.e) Si el espesor a rellenar es mayor de 6pulgadas, la distribución se efectuará en doscapas. A fin de obtener una mayor lisura yun correcto enrase conviene que la últimacapa no exceda de 3 pulgadas. El espesor dela mezcla suelta a distribuir oscila entre un40% y 45% en exceso con respecto al espesorcompactado que se desea obtener. La mezclase debe distribuir con rastrillos especiales sindientes.f) Compactar con plato vibratorio si el área espequeña; si la superficie a bachear esconsiderable se recomienda el uso deaplanadoras pequeñas.Tratándose de la capa superior se recomiendaseguir la siguiente técnica: comenzar aaplanar el bache desde los bordes, apoyandoel equipo unas 4 pulgadas (10cm) sobre lamezcla suelta, se obtiene así una junta neta,bien enrasada. Continuar compactandosuperponiendo en cada nueva pasada no másde 4 pulgadas (10cm) y teniendo laprecaución de elegir como dirección de laaplanadora una perpendicular al eje delcamino, es decir aplanar transversalmente almismo. Mediante este procedimiento seasegura la lisura longitudinal del bachereparado. Se debe cumplir además con laregla general de avanzar el aplanado de abajohacia arriba.g) Mediante una regla o un hilo bien tirantese verifica la lisura y el enrase del bache

reparado.h) Si la capa a nivel de base existente serellena con material granular, el mismo unavez compactado debe ser imprimado con unriego de liga. Si no hay disponibilidad demezcla asfáltica elaborada en caliente, seutilizará una mezcla de áridos procesada enplanta, a la que se le añadirá el bitumenadecuado (cemento asfáltico diluido orebajado o emulsiones asfálticas).

Cabe aclarar que cuando este tipo de falla(fisuración tipo piel de cocodrilo) cubresecciones completas del pavimento, espresumible que la repetición de cargaspesadas ha excedido la capacidad portantedel pavimento (fenómeno de fatiga), en cuyocaso debe proyectarse un espesor de refuerzoque permitirá solucionar en formapermanente esta deficiencia.

La metodología indicada para la reparaciónde áreas que no son muy extensas, tienecarácter de permanente y prácticamentecorresponde a un bacheo o parcheo profundo.Cuando las fisuras que conforman la red depequeños polígonos tienen un ancho de 1/8de pulgada o más, también se suele recurrir auna reparación temporaria que consiste en unrevestimiento para fisuras tipo bacheosuperficial, siendo la secuencia de lasoperaciones:a) Cortar una pequeña zanjita alredor del áreaa tratar con el objeto de calzar la mezcla conque se reparará la falla.b) Limpiar la superficie fisurada con cepilloso aire comprimido.c) Rellenar con mezcla asfáltica fina,procesada en caliente, la zona agrietada.Distribuirla mediante cepillo.d) Compactar con apisonador de platovibratorio, con aplanadora o mediante las


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ruedas de un camión cargado.e) Aplicar un riego de liga.f) Efectuar un bacheo superficial con mezclaasfáltica fina en caliente, teniendo laprecaución de llevar los bordes a un mínimoespesor y de eliminar las partículas gruesascon rastrillos sin dientes, antes de proceder ala compactación.g) Compactar con apisonador vibratorio,aplanadora o con las ruedas del camión queha transportado la mezcla.

Si las grietas que conforman el área fisuradatienen un espesor promedio menor de 1/8 depulgada, se recomienda una capa sellante ouna lechada sellante. Siendo elprocedimiento a seguir:

Capa sellante con agregadoa) Limpiar el área fisurada con cepillo o airea presión.b) Dar un riego de sellado con emulsiónbituminosa de 0.15 a 0.25 galones/yarda2

(0.18 a 0.30 galones / m2).c) Cubrir de inmediato con arena gruesa ocerniduras pétreas.d) Aplanar la capa sellante mediante unrodillo neumático o las ruedas de un camión.e) Si fuera necesario aplicar otra capa dematerial sellante, para nivelar el árearestaurada con el resto del pavimento, seefectuará dicho relleno.f) Se dejará secar el área restaurada antes deabrir la zona al tránsito.

Lechada asfálticaa) Limpiar el área fisurada con cepillo o airea presión.b) Aplicar la lechada asfáltica (slurry-seal).

Fisuras de bordeUna reparación temporaria puede hacerse

siguiendo el procedimiento que acontinuación se indica, siempre que el anchode las fisuras supere los 3mm (1/8 depulgada), ya que si fuera inferior es difícilrealizar la operación con efectividad.a) Limpiar las fisuras con cepillo de cerdasresistentes y manguera de aire comprimido.b) Llenar las grietas con lechada asfáltica ocon asfaltos diluidos mezclados con arenafina o con asfaltos de alta consistencia,tratando de no verter un exceso de material yutilizando para que el mismo penetre uncepillo o restregador con borde de goma.c) Una vez curada la mezcla que se usó derelleno, si es necesario se sella con un asfaltodiluido o rebajado de menor grado, utilizandouna regadera y restregador.d) Desparramar arena seca sobre lareparación efectuada a fin de evitar que eltránsito produzca desprendimientos.

Una reparación de características máspermanente generalmente se realiza, cuandolas fisuras de borde están acompañadas de unasentamiento de la zona adyacente a lasmismas; en dichos casos se rellena ladepresión con una mezcla en caliente similara la que se utiliza para bacheo. Las etapasconstructivas serían las siguientes:a) Mejorar el drenaje si fuera requerido.b) Limpiar el pavimento y las fisuras concepillos y aire comprimido.c) Llenar las grietas con lechada asfáltica oasfaltos diluidos mezclados con arena fina.Hacer penetrar la mezcla con un restregadorcon borde de gomad) Aplicar un riego de ligae) Distribuir la mezcla asfáltica en calientesobre la parte asentada del borde. Verificarel alisado usando regla o un hilo tensof) Compactar usando apisonador de platovibratorio o aplanadora, asegurándose que los


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bordes del parche queden derechos y limpios.

Fisuras de junta de construcción y fisuras porensanche.

Son provocadas por deficienciasconstructivas. El procedimiento para reparareste tipo de falla es el mismo que se describepara fisuras de borde en el caso de reparacióntemporaria.

Fisuras en la interfase calzada-hombroSiendo generalmente el agua la causante de lafalla (ciclos de humedecimiento y secado) sedebe primeramente proceder a acondicionarel sistema de drenaje y a posteriori aplicar lametodología recomendada para fisuras deborde en el caso de reparación temporaria.

Fisuras reflejasAplicar el procedimiento recomendado parafisuras de borde para el caso de reparacióntemporaria. Este tipo de falla es producidopor los reducidos movimientos que puedenocasionarse en una base rígida (cementada),ya sea por cambios de temperatura o enmenor grado por modificaciones de lahumedad (expansiones-contracciones), esdecir cambios volumétricos que las mezclasasfálticas no pueden absorber y se reflejan enforma de grietas. Si las bases estuvieranconformadas por losas de hormigón, en supropia construcción se han provocado juntas,que se reflejarán indudablemente en lacarpeta flexible de recubrimiento. Debetenerse en cuenta que la reflexión de juntas yposibles grietas existentes en la base rígida,no significan una deficiencia en la capacidadestructural del pavimento, siempre y cuandono se permita la evolución progresiva de lasmismas, por lo que es recomendable que sumantenimiento sea sistemático y oportuno.

Fisuras de contracciónCuando este tipo de falla ocupa zonasaisladas del pavimento y se procede a surestauración al inicio del proceso, serecomienda que su reparación consista en:a) Eliminar de las grietas todo material sueltocon cepillo o con aire comprimido.b) Humedecer las grietas con agua.c) Uniformar la humedad, evitando laexistencia de agua libre; dan un riegopequeño de liga con emulsión diluida en aguaen partes iguales.d) Preparar una lechada asfáltica y verterlasobre el área fisurada, haciéndola penetrarmediante rastrillos enrasadores (sin dientes).Si la superficie fisurada ocupara un áreaconsiderable del pavimento, pero sureparación se llevara a cabo al inicio delproceso de deterioro, es convenientereemplazar la distribución a mano de lalechada, por un camión-planta especial parapreparar y distribuir este tipo de sellado.e) La lechada asfáltica será protegida deltránsito hasta que la emulsión haya roto porcompleto y esté lo suficientemente firmecomo para que las ruedas de los vehículos nopueden desprenderla del pavimento.

Cuando el proceso del deterioro ha idoprogresando gradualmente, y no se ha llevadoa cabo un mantenimiento oportuno, esconveniente que antes de proceder a aplicarla lechada asfáltica en toda la superficieafectada mediante el equipo apropiado, seapliquen la mezcla en las grietas y seempareje con un rastrillo enrasador. Y reciéncuando la lechada usada de relleno estecurada (firme), se aplique a toda el área eltratamiento superficial indicado.

Fisuras por deslizamiento (ver aclaración enTipos de Fallas).


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Considerando que el motivo de este tipo defalla reside en la falta de una buena uniónentre la capa de rodamiento y la base que lasustenta, se recomienda la conveniencia deutilizar para su restauración un riego de ligade cemento asfáltico, en lugar de emulsionesasfálticas o asfaltos diluidos. Los beneficiosobtenidos mediante el mismo son lossiguientes:C El riego de liga puede aplicarse con

poca anticipación a la distribución dela mezcla asfáltica, evitándose asítoda posibilidad de que pierda supoder de liga al cubrirse con polvo uotras impurezas.

C El rápido enfriamiento del cementoasfáltico utilizado, provoca quepierda su fluidez en forma instantáneay por lo tanto que se mantengainalterable la uniformidad con quefue aplicado.

C Puede utilizarse en este riego de liga,el mismo cemento asfáltico usadopara la mezcla en caliente con queserá recubierto, ahorrándose el acopioy manipuleo de un nuevo materialasfáltico.

Con los distribuidores actualmente en uso nose presentan dificultades en aplicar riegos decemento asfáltico de 0.3l/m2 (0.06galón/yarda2), dotación que resulta adecuada.Pese a que la aplicación de tan reducidacantidad de ligante asfáltico, en ocasiones nocubre totalmente la superficie (días de fuerteviento y temperatura ambiente fría), estacircunstancia no requiere importancia ya quela función de fijar la mezcla asfáltica secumple aunque el recubrimiento no sea total.

La única forma apropiada de reparar estadeficiencia es la remoción de la mezcla

asfáltica hasta unos 30cm (1 pie) dentro de lazona en que la adherencia de la capa superiore inferior es buena, es decir que se presentaen buenas condiciones. El procedimiento aseguir se detalla a continuación.a) Remover el material agrietado, dejandobordes netos y perpendiculares.b) Limpiar bien la superficie expuesta, concepillos y aire comprimido.c) Dar un riego de liga, convenientemente decemento asfáltico por las razones expuestas.d) Depositar en el hueco suficiente mezclaasfáltica elaborada en caliente, de modo queuna vez compactada enrase con el pavimentoadyacente.e) Nivelar la mezcla cuidadosamente a fin deevitar que se produzcan segregaciones.f) Verificar la corrección de esta operaciónmediante una regla.g) Compactar bien el área reparada,ut i l izando un rodi l la vibrator ioautopropulsado manual o una aplanadora.

Cabe aclarar que todas las tareas inherentes areparación de fisuras pueden tambiénefectuarse con asfalto diluido de curadorápido tipo RC - 250, además de conemulsiones como se indica en el texto.

2- DeformacionesAhuellamientoSe determinan primeramente las áreas arellenar usando una regla y marcando conpintura o crayón las zonas afectadas.a) Aplicar un riego de liga liviano de 0.05 a0.15 galón/yarda2 (0.06 a 0.18 galones / m2)de emulsión diluida en partes iguales conagua.b) Distribuir un concreto asfáltico fino,elaborado en caliente, mediante unaterminadora pequeña, teniendo la precauciónde eliminar en los bordes las partículas


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gruesas con rastrillos sin dientes, a fin quelos bordes de la mezcla distribuida enrasencon el pavimento existente.c) Compactar con rodillo neumático múltiple,o en su defecto con aplanadora.d) Aplicar una capa fina superpuesta demezcla procesada en planta o sellar con unamezcla de arena y asfalto a fin de evitar laentrada de agua, poniendo especial cuidadoen no excederse en el asfalto.

CorrugacionesDe contarse con una niveladora térmica(heater planer) se calienta, escarifica yremueve la zona que presenta ondulaciones.Eliminada la falla se ejecuta un tratamientobituminoso tipo sellado o una carpeta derodamiento asfáltica, según la disponibilidadde fondos y/o las cotas que se deban respetar(principalmente en pavimentos urbanos). Deno disponerse del equipo indicado, sepresentan dos soluciones según se trate de untratamiento bituminoso o de una carpeta deconcreto asfáltico.

Tratamiento bituminoso superficial (capadelgada de 2 pulgadas o menos)a) Escarificar el material que conforma lacapa de rodadura.b) El material escarificado se mezcla con elmaterial de base hasta una proximidad de 4pulgadas.c) Se compacta y nivela la base.d) Se imprima y se le aplica una nueva capade tratamiento bituminoso superficial.

Carpeta de concreto asfáltico (espesor de 2pulgadas o más).a) Nivelar la superficie de la zona afectadaActualmente se obtiene un resultadosatisfactorio utilizando equipos de fresado.b) Cubrir el área nivelada (ó fresada) con

material sellante o con una carpeta deconcreto asfáltico (según recursos y/o cotasque se deban respetar).

Combaduras.Para que su reparación sea efectiva debeaplicarse el procedimiento indicado parafisuración tipo piel de cocodrilo, con carácterde permanente (bacheo profundo).

Depresiones o asentamientosa) Delimitar la zona de la falla y marcarla yasea después de una lluvia o mediante unaregla.b) Si se dispone de una esmeriladora oamolador mecánico se producen pequeñasparedes verticales en correspondencia de loslímites de depresión, caso contrario esta etapapuede suprimirse.c) Limpiar bien la superficie a rellenar yhasta un pie fuera de los límites marcados.d) Aplicar un riego de liga con emulsiónasfáltica diluida en partes iguales con agua,entre 0.05 a 0.15 galón/yarda2 (0.06 a 0.18galones / m2).e) Permitir que rompa la emulsión.f) Rellenar la depresión con mezcla asfálticaen caliente, de manera que una vezcompactada quede al nivel original delpavimento (antes de formarse la depresión).Si no hubiera disponible mezcla asfáltica deplanta, se puede usar una mezcla conformadacon asfalto líquido, en cuyo caso la mezcla sedebe airear bien antes de colocarse, a fin deeliminar solventes y agua que producirían unbacheo inestable.g) Si el área del pavimento correspondiente ala depresión no pudo delimitarse conpequeñas paredes verticales, se pondráespecial cuidado en rebajar el espesor de lamezcla asfáltica a un mínimo, biselando loscontornos mediante el uso de restregadores o


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rastrillos sin dientes, a fin que no hayasegregación de partículas gruesas y finas delagregado y que se puedan eliminar laspartículas más gruesas de la mezcla.h) Compactar con un apisonador vibratoriomanual o una aplanadora.i) Verificar la lisura y enrase mediante unaregla.j) Aplicar un sello de arena paraimpermeabilizar la superficie; se debe evitarel exceso de asfalto.

LevantamientosLa técnica utilizada para su reparación es laindicada para fisuración tipo piel decocodrilo con carácter de permanente(bacheo profundo, saneamiento hasta laprofundidad que se requiera).

3- Desintegraciones- Peladuras o desprendimientosSe indicarán dos procedimientos a seguir:Reparación de emergencia (temporaria)a) Se barre bien la superficie eliminando todala suciedad y el material que hubiera suelto.b) Se aplica una capa fina de emulsiónasfáltica diluida en agua en partes iguales,dependiendo la razón de riego (galón/yarda2,galón / m2) de la textura y porosidad delpavimento.c) Se cierra el tránsito hasta que el sello cure.Reparación de carácter permanente.Se desarrollan las tareas indicadas en a) b) yc).d) Aplicar un tratamiento superficial (lechadaasfáltica, capa sellante de arena o gravilla,mezcla asfáltica fina procesada en caliente)dependiendo de las condiciones que registrela superficie afectada, del flujo de tránsito yde los recursos disponibles.

Baches y Potholes (nido de gallina, hoyos

con forma de olla).

Se recomiendan dos procedimientos parareparar estas fallas, según que las condicionesdel tiempo y la premura de su restauraciónaconsejen a una reparación temporaria (deemergencia) o una de carácter permanente.

Reparación de emergencia o temporariaa) Eliminar del bache u hoyo el materialsuelto y toda el agua que sea posible.b) Utilizar un calentador o un secador derayos infrarrojos para eliminar cuanto sepueda la humedad remanente en el bache yablandar el material asfáltico adyacente.c) Llenar el bache con material premezclado,de ser posible una mezcla elaborada encaliente, en su defecto una mezcla conemulsión asfáltica tomada del acopio. Pasarel rastrillo hasta emparejar el material.d) Compactar con un apisonador vibratoriomanual o con una aplanadora.

Reparación de carácter permanente.a) Remover la carpeta de rodamiento, la basey si fuera necesario otras capas portanteshasta alcanzar un soporte firme,extendiéndose la zona a reparar por lo menosunos 30cm (1 pie) más allá de la del áreaafectada, dentro del pavimento en buenascondiciones. Lo indicado supone que enalgunos casos deba removerse parte de lasubrasante. La delimitación de la zona abachear deberá ser aproximadamentecuadrada o rectangular, con bordes planos yverticales y por lo menos dos carasperpendiculares a la dirección del tránsito.b) Si el agua fuera la causante de la falla, semejorará el drenaje.c) Aplicar un riego de liga a las carasverticales, este riego puede evitarse si la basecircundante es de mezcla asfáltica. Si el


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bache se repara en todo su espesor conmezcla asfáltica en caliente, no es necesarioimprimar la subbase (o subrasante).d) Si el espesor del bache a reparar es mayorde 6 pulgadas (15cm) la distribución de lamezcla asfáltica se hará en dos capas.Siempre que sea posible, por razones delisura y enrase del bache a reparar, la últimacapa conviene que no exceda de 3 pulgadas.La mezcla debe ser paleada desde el camiónen que se transporta o carretilla, dentro delbache, primeramente contra los bordes yluego ir cubriendo hacia el centro lasuperficie del bache. La mezcla distribuidase debe alisar con rastrillos apropiados.e) Compactar con un apisonador vibratoriomanual o una aplanadora (acorde a laextensión de la superficie afectada).Se recomienda comenzar a compactar desdelos bordes y transversalmente al eje delcamino.f) Con una regla o hilo bien tirante se verificala lisura y enrase del bache reparado.Debe descartarse por completo la técnica decompactar las mezclas en forma manual ydejar en forma gradual un pequeño resalto enel medio del bache para que la acción deltránsito posterior complete la densificación.

Riesgos de deslizamiento (o resbalamiento).Exudación de asfaltoEsta situación se corrige utilizando uno delos siguientes procedimientos:Reparación con agregado calientea) Aplicar arena, gravilla de roca o gravillade escoria (tamaño máximo 3/8"); esteagregado deberá precalentarse a por lo menos300oF (aproximadamente 150oC) ydistribuirse a razón de 10 a 15 libras/yarda2

(5.4 a 8.2 kg / m2).b) Aplanar de inmediato con rodilloneumático múltiple.

c) Una vez enfriado el agregado pétreodistribuido eliminar las partículas sueltas, noadheridas, por cepillado.d) Repetir el proceso si fuera necesario.

Reparación con niveladoras térmicas.a) Se quita la película de asfalto utilizando laniveladora térmica.b) Aplicar un tratamiento superficial o capasellante adecuada para el caso.c) Si se desea se puede dejar la superficie talcomo quedó, después de pasar la niveladoratérmica, si la misma quedó en condicionesadecuadas.

Agregado pulidosSe aplicará un tratamiento de superficiea) Aplicar una capa ligante fina de emulsióndiluida en agua por partes iguales.b) Distribuir material caliente de la plantaque contenga escoria triturada o cernidura deroca o arena silícea (preferentemente noredondeada).c) Aplanar con rodillo neumático.

Tratamientos bituminosos superficialesDesprendimiento de los agregadosa) Distribuir arena gruesa calentada a por lomenos 300oF (aproximadamente 150oC)sobre el área afectada.b) Antes que el agregado se enfríe aplanarcon rodillo neumático.

Rayado longitudinal y rayado transversalEl único procedimiento satisfactorio consisteen aplicar un nuevo tratamiento superficial.

Mantenimiento Periódico de caminos depavimento flexible:Con el objetivo de materializar el diseño delas mejoras se cuenta con la evaluaciónsuperficial y estructural del pavimento en


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servicio, el probable diagnóstico de susfallas, la proyección futura de las cargas quesolicitarán al pavimento en estudio, lainformación sobre los materiales disponibles(locales y comerciales) y los métodosconstructivos convenientes.

Si del análisis global de todos los elementosmencionados resultara que la mejorarequerida es de carácter superficial, la mismapodrá consistir en la ejecución de un riegoasfáltico, un sellado, un tratamientobituminoso superficial o incluso una carpetade concreto asfáltico de espesor reducido.

Este tipo de mejora superficial podrácorresponder a un mantenimiento preventivoo a un mantenimiento correctivo o curativo.

Entendiéndose por conservación preventivade calzadas relativamente nuevas orecientemente reforzadas, el conjunto deactividades desarrolladas cuando se detectansignos premonitorios de posibles fallas.Mientras que un mantenimiento correctivo ocurativo se aplica cuando el nivel dedeterioro superficial ha llegado a un grado enque la transitabilidad se torna medianamenteaceptable y la capacidad estructural delpavimento no ha llegado a ser deficiente.

Tanto la conservación preventiva como lacorrectiva se incluyen en el mantenimientoperiódico, que abarca a todas aquellasoperaciones que normalmente sólo tienen querepetirse una vez cada "n" años, en unperíodo que se inicia con la habilitación de lacarretera y finaliza con su rehabilitación oreconstrucción.

Los tratamientos superficiales, quegeneralmente integran las actividades a

desarrollar en el mantenimiento periódico,son aplicaciones en capas delgadas de asfaltoy agregados o solamente asfalto. La mayoríade los tratamientos de superficiecorrientemente utilizados incluyenemulsiones asfálticas y agregados, envariadas combinaciones y métodos deaplicación. En muchos casos hayimposiciones económica (falta de recursos)que prácticamente obligan a recurrir a untratamiento a fin de proporcionar un servicioadecuado, aunque se reconozca que noconstituye la solución requerida.

Un tratamiento de superficie noproporcionará una resistencia estructuraladicional, aunque constituye un métodoexcelente y económico de sellar superficiespara prevenir la penetración del agua y delaire en las capas asfálticas. Mediante laaplicación del mismo se mejora la condiciónde la superficie existente, mediante el llenadode pequeñas fisuras y/o grietas, además de laadición de asfalto que recibe una superficiegeneralmente oxidada (asfalto envejecido),también se mejora la resistencia aldeslizamiento en aquellos casos que serequiriera, si se aplica el tratamientoadecuado. La vida útil probable de losdistintos tipos de tratamiento varía de dos asiete años, esta característica debe ser tenidaen cuenta cuando se decida proyectar suejecución. En ocasiones se aplican en áreaslocalizadas, cuando de acuerdo a laevaluación previamente realizada se registransecciones en el tramo que lo requieren:peladuras incipientes, reducidas fisuras,oquedades por desintegración de agregados,mezcla que revela reducido contenido debitumen, etc. Generalmente las fallasmencionadas si se generan en formaprematura y aparecen en áreas localizadas


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responden a una falta de control de calidad delos agregados (en forma continua ysistemática), a un yacimiento heterogéneo enel que no se han previsto los límites deexplotación adecuados, a un descontrol en lacalibración de la planta, a un calentamientoexcesivo en el proceso de elaboración de lamezcla, etc. Resultando generalmente laaplicación de un tratamiento superficial unamedida apropiada. A continuación setranscriben en forma resumida laclasificación, función y conceptos generalesde diseño, para los distintos tipos detratamientos superficiales, siguiendo laspautas establecidas en AASHTO GUIDE forDesign of Pavement Structures (1993)

- Clasificación de Sellos o TratamientosSuperficiales

Los mismos se clasifican en base a sucomposición, que puede estar conformadasolamente por asfalto o más comúnmente poruna combinación de asfalto y agregados. Acontinuación se indican los distintos tipos:

1- Porous Friction Courses (P.F.C.) oOpen-Graded Friction CoursesConsiste en una combinación deasfalto y agregados que se diseña, afin que drene el agua superficial delpavimento, mediante una mezcla queconforme una estructura abierta yporosa. El rápido escurrimiento delagua reduce un potencial hidroplaneoy por ende los accidentes que sepodrían generar en épocas lluviosas.

2- T r a t a m i e n t o b i t u m i n o s o ssuperficialesConsiste en aplicaciones sucesivas deasfalto y agregados, cuando se

efectúa una sola aplicación sedenomina tratamiento bituminososimple (TBS). La repetición de capaslleva a conformar un tratamientobituminoso doble (TBD) o triple(TBT), pudiéndose llegar a espesoresmayores de una pulgada.

3- Sellos con asfalto aditivado concaucho o látex.Consiste en un tipo especial detratamiento asfalto-agregado donde elasfalto es reemplazado por unamezcla de caucho (hule o goma) ycemento asfáltico.Inicialmente se utilizaba para reducirlas fisuras reflejas, previamente a lacolocación del refuerzo. Actualmentese está aplicando como tratamientosuperficial (sin refuerzo), cuando laestructura no es deficitaria, a fin deaprovechar las propiedades elásticasque se generan en el asfalto quepermiten mantener a los agregadosmás fuertemente unidos y reducir a suvez la mala condición de la superficiede la calzada.

4- Lechada asfáltica (slurry-seal)Consiste en una mezcla de emulsióny agregados del tamaño de la arena;para su empleo se requieren equiposespeciales a fin de llegar a uncomportamiento satisfactorio. Suespesor resulta generalmente menorque 3/8 pulgada.

5- Riego asfáltico (fog-seal)Consiste en la aplicación de una riegode emulsión asfáltica, sin la adiciónde agregados. Al sellarse las u p e r f i c i e s e r e j u v e n e c e


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moderadamente el bitumen delpavimento existente y además seprovee de una notable delineaciónvisual entre la calzada y los hombros.

6- Sellado de arena (Sand-seal)Consiste en una aplicación tipo"spray" de emulsión acompañada porun ligero recubrimiento de arena.Este tratamiento cumple las mismafunciones que un riego asfáltico, peroprovee además a la superficie de unamayor resistencia al deslizamientosiendo menos marcada la delineaciónvisual que se genera entre calzada yhombro.

7- Road oilingEste tratamiento se utiliza comopaliativo de polvo para caminos debajo volumen de tránsito en rutas nopavimentadas. Se aplican riegos deasfalto diluido con el objetivo que elmaterial fino y de bajo pesoespecífico no sea removido de lasuperficie.

- Función de los Sellos o TratamientosSuperficiales

De acuerdo a AASHTO los sellos otratamientos superficiales (mantenimientoperiódico) alargan la vida en servicio de unpavimento y reducen los desembolsosrequeridos para mantenimiento, hasta quepueda ser concretado un programa derehabilitación de mayor costo y efectividad.Las principales funciones de los mismos son:

a) Mejoramiento de la condición superficialLos tratamientos superficiales conformadospor asfalto-agregado proveen a la calzada

existente de un nuevo agregado que estaráexpuesto al tránsito y podrá proporcionar unamayor durabilidad y mejores característicasde uso que el material original. Su aplicacióngeneralmente incrementa la resistencia aldeslizamiento, pero no siempre ocurre quemejore la durabilidad de la superficie.

El agregado a utilizarse a fin de corregir lafalta de durabilidad de la superficie, debe sersometido a los ensayos de resistencia a laabrasión (Desgaste Los Angeles) y deintemperismo (Durabilidad en SO4Na2) a finde garantizar que su durabilidad serásatisfactoria.

b) Sellado de fisurasLa aplicación de agregados y/o asfalto proveeal pavimento en servicio de una ciertacantidad de material asfáltico que puedeservir para sellar fisuras pequeñas. Lostratamientos conformados por asfalto-agregado proporcionan un mayor sellado defisuras, mientras que los riegos asfálticospresentan una reducida capacidad de sellado.El uso de sellos de asfalto aditivado concaucho constituye uno de los mejorestratamientos para cubrir grietas y mantenerun sello efectivo. La remoción de lahumedad de las grietas alarga la vida útil delpavimento, ayudando a mantener lacapacidad estructural del mismo.

c) Impermeabilización de la superficie derodamientoLa porosidad de un pavimento asfáltico esvariable, pudiendo en ciertos casos permitirla percolación de agua a través de los vacíosde la mezcla. La aplicación de una superficieimpermeabilizante restringirá la infiltraciónde humedad y reducirá la velocidad deldeterioro del pavimento en servicio.


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d) Aumento de la resistencia a la fricciónLa aplicación de un P.F.C. (Porous FrictionCourse) reduce marcadamente los accidentesocurridos durante el período húmedo,minimizando un potencial hidroplaneo. Elagregado de un tratamiento superficialstandard, puede incrementar la resistencia aldeslizamiento de un pavimento, siempre quese verifique que el nivel de resistencia a lafricción se mantenga elevado a posteriori desu construcción.

e) Reducción de los efectos ambientalesLa aplicación de asfalto adiciona un materialbituminoso más blando a la superficieoxidada del pavimento y retarda elendurecimiento de la superficie asfálticaexistente. Parte del asfalto proveniente deltratamiento reduce los vacíos de la superficiedel pavimento y detiene la entrada del aguaydel aire, factores que tienden a endurecer elasfalto. Riegos asfálticos y lechadasasfálticas (slurry-seal) resultan efectivos enáreas donde una excesiva oxidación oendurecimiento del asfalto de la mezclagenera problema.

f) Acondicionamiento de la aparienciasuperficial. En ciertas ocasiones laapariencia general de la superficie delpavimento puede mostrarse irregular ydesuniforme debido al bacheo o a otrasactividades que se han llevado a cabo endistintos tiempos. Un tratamiento superficialconstituye un medio efectivo de cubrir dichasirregularidades y darle una aparienciauniforme a la superficie.

g) Mejoramiento de la delineación visualUna marcada diferencia en la aparienciavisual de los hombros y la calzada constituyeuna gran ayuda para los conductores

(usuarios). Estudios realizados handemostrado que cuando existe esta distinción,los usuarios evitan conducir sobre la interfasecalzada-hombro, incrementándose así la vidadel pavimento. Una diferencia en laapariencia y textura de los hombrosconstituye un realce de seguridad para elpavimento en su conjunto.

h) Contribución indirecta a un mejorcomportamiento estructural.No existe un beneficio estructural directoderivado de la aplicación de un tratamientosuperficial. Tratamientos superficialesbituminosos de tres o más capas parecería,sin embargo, que proveen de algunaestructura al pavimento, pero ninguna pruebade mezclas se ha realizado. El agregadoutilizado no está uniformemente graduadopara garantizar la formación de un esqueletogranular (interlocking) y por lo tanto noresiste la deformación provocada por lassucesivas repeticiones de cargas pesadas. Sibien mediante su aplicación no se logra unamayor capacidad estructural del pavimento,pueden obtenerse beneficios marginales; selogra reducir la velocidad de deterioro delpavimento, sellando fisuras y evitando lainfiltración de agua en la estructura y por lotanto retrasando la necesidad de unmejoramiento estructural. Consecuentementeun tratamiento superficial puede contribuirindirectamente en la suficiencia estructural deun pavimento.

- Conceptos Generales de Diseño paratratamientos superficiales y sellos

Los componentes a considerar son el materialbituminoso y los agregados. Lasconsideraciones generales de diseño sonsimilares para todos los tipos de tratamiento;


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existe una amplia bibliografía al respecto y loque cada Repartición se debe asegurar es quese aplique el procedimiento adecuadoutilizando los materiales locales. A fin degarantizar que el tratamiento tendrá uncomportamiento satisfactorio, el proyectistadeberá tener en cuenta los siguientes factores:

Estructura del pavimento existente.Materiales disponibles (asfalto y agregados)Selección de cantidadesCondiciones locales y experiencias

Si el pavimento existente no tiene lacapacidad estructural suficiente para soportarlas cargas de tránsito que solicitarán a lacalzada durante los tres años futuros, laaplicación de un tratamiento superficial nodebe ser considerada. En este casocorresponderá el estudio de unarehabilitación, ya que los tratamientossuperficiales no se diseñan con el objetivo deobtener una resistencia a las cargas superiora la capacidad portante del pavimentosubyacente. Si el pavimento existentepresenta un problema estructural generadopor un drenaje deficiente o por una base

inestable, la aplicación de un tratamientosuperficial no debe considerarse. Estasdeficiencias deben ser relevadas durante lafase de evaluación del proyecto.

La condición física que registre la superficiede rodamiento, influye en la cantidad dematerial bituminoso requerido para eltratamiento o sello.

Si la superficie muestra un exceso de asfaltola cantidad de material bituminoso debe serreducida a fin de compensar el exceso yaexistente. Si la superficie se presentaoxidada o muy porosa, la cantidad dematerial bituminoso debe ser incrementadaya que la superficie existente absorberá partedel asfalto adicionado durante la construccióndel tratamiento. Esta absorción le restaligante a los agregados del tratamiento. Acontinuación se indican algunasrecomendaciones acordes a la texturasuperficial del pavimento, indicándose lasmodificaciones que se deben hacer en lascantidades de asfalto (en galones/yardas2 y engalones/m2) que se especifiquen en cadacaso.

Condición de la SuperficieAumento en la Relación de Aplicación

Galones / Yardas2 Galones / M2

Brillosa, exceso de bitumen -0.01 a -0.06 -0.01 a -0.07

Lisa no porosa 0 0

Absorbente

Apenas abierta, oxidada +0.03 +0.04

Peladuras, abierta, oxidada +0.06 +0.07

Severo intemperismo,peladuras, oxidada +0.09 +0.11


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Los valores indicados tienen carácter derecomendación y variarán de acuerdo a laexperiencia local y a las condiciones delproyecto. Si no se tienen en cuenta estasmodificaciones la relación de aplicación delmaterial bituminoso resultará inapropiada.Factores relativos al tipo de asfalto y calidadde agregados, así como la especificación decantidades para el diseño a emplear, sondirectamente función de los materiales y delas especificaciones de construcción de laRepartición.

Considerando la variedad de tratamientossuperficiales existentes y teniendo en cuentaque cada uno de ellos tiene sus propiascaracterísticas, su modo de ejecución y unadeterminada vida en servicio la decisión deque tipo de tratamiento se va a aplicar sedebe analizar exhaustivamente. El flujo detránsito y la condición que presente elpavimento existente son factoresfundamentales a tener en cuenta.Observaciones realizadas sobre pavimentoscon mediano o bajo volumen de tránsito,permitieron para diversos tipos detratamientos estimar la siguiente vida útil.

TRATAMIENTO SUPERFICIAL VIDA OBSERVADA (en años)Tratamiento bituminoso simple 3 a 5Tratamiento bituminoso doble 4 a 6Lechada asfáltica (slurry-seal) 3 a 5Sello con asfalto aditivado con caucho 3 a 8Riego asfáltico 1 a 3PFC (Porous Friction Course) 3 a 7

Dentro de las técnicas de mantenimientoregularmente aplicadas se destacan los riegossuperficiales (con o sin adición de agregados)los tratamientos bituminosos superficiales ylas capas de mezclas asfálticas elaboradas encaliente de reducido espesor (< 2 pulgadas).

De acuerdo a consideraciones hechas por elIng. Raymond Sauterey (Francia), los nuevosmétodos para modernizar el mantenimientoen lo relativo a recubrimientos generalizados,deberían buscarse en dos direcciones biendefinidas:

1- La modernización de los riegossuperficiales.

2- La afinación o ajuste de técnicasintermedias entre los riegos superficiales y

los concretos asfálticos.

Teniendo en cuenta la estructura general deun riego superficial, la modernización de losmismos debe resultar básicamente delincremento de la cohesión del ligante.Mediante la adición de polímeros a losligantes asfálticos se ha logrado una mayorefectividad en las operaciones demantenimiento ejecutadas.

La elaboración de técnicas intermedias se habasado en:

- Riegos superficiales espesos, mediante ladistribución en capas muy espesas de unligante elástico y poco sensible a latemperatura; una mezcla de asfalto con polvode hule hecho con neumáticos usados.


Capítulo II - 90

- Micro aglomerados asfálticos en frío(MICAF), mejorando la técnica de lechadasasfálticas (slurry-seal), utilizandograduaciones más gruesas (0/6; 0/8 e incluso0/10) y usando una emulsión de asfaltoaditivado con elastómeros.

- Concretos asfálticos en capas muy delgadas(3 cm) utilizando un ligante modificado poradición de elastómero.

Tanto la lechada bituminosa (slurry-seal),como los microaglomerados (microsurfacing)son tratamientos superficiales que consistenen la aplicación de un mortero bituminosoprocesado en frío con agregados, emulsiónasfáltica y agua. La diferencia entre ambosradica en que en los microaglomerados seincorpora el uso de polímeros para mejorarlas propiedades del bitumen y adicionalmentemediante el mismo es factible corregir lasdeformaciones de la superficie a tratar. Estostratamientos exigen una dosificación precisay la elección del tipo de emulsión bituminosaa utilizar debe ser producto de una serie deestudios y/o tramos experimentales. Lapuesta en obra debe ser llevada a cabo portécnicos experimentados y se requierenequipos especiales para el caso.

Para su dosificación se deben tener en cuentadistintos factores, siendo los principales losque a continuación se indican.

Destino del trabajoEstado del pavimento existenteTránsitoCondiciones climáticasMateriales disponibles en la zonaOtras necesidades

Estos factores no se deben considerar en

forma independiente sino relacionándolosentre sí.

El estado de la condición superficial delpavimento existente es el factor queregularmente determina dentro de losdistintos tratamientos superficiales (sellados,riegos, lechadas, etc) el tipo de operaciónapropiada. Cuando se considere adecuada laaplicación de un mortero bituminosoprocesado en frío (slurry seal, microaglomerado) su dosificación seráseleccionada sobre la base del pavimento amantener.

En general este tipo de tratamientosuperficial tiene su principal campo deaplicación en las tareas de conservación devías urbanas y en todo tipo de carreteras(secundarias, primarias y autopistas), las quemanteniendo un nivel aceptable de sucapacidad estructural, presentan defectossuperficiales que afectan a su permeabilidad,regularidad, rugosidad, etc.

La International Slurry - Seal Association(I.S.S.A.) clasifica a las lechadas en trescategorías: Fina (I), Intermedia o General (II)y Gruesa (III). Las EspecificacionesEspaño la s i nd ican c inco husosgranulométricos (AL1 a AL5), existiendo conla clasificación de la I.S.S.A. la siguientecorrelación: Tipo I = AL4; Tipo II = AL3 yTipo III = AL 2. Cuando se trata de unmantenimiento preventivo, debido aincipientes desprendimientos, desgastesuperficial, fisuración (no generada por fallasde base), se seleccionará entre unagranulometría tipo I o tipo II. Si la superficiese presentara muy fisurada, no sólo por elalto porcentaje de área deteriorada, sinotambién por el tipo de fisura, pero no acusara


Capítulo II - 91

la obra deficiencia estructural, se recomiendaaplicar la granulometría tipo I (consuficientes finos para llenar las fisuras) yejecutar arriba otra capa tipo II o tipo III.Lógicamente la cantidad de asfalto debetambién estar vinculada con la mayor omenor pobreza de asfalto que registre la capaexistente, por su nivel de absorción, por eltipo de agregado que aflore a la superficie,etc.

Por otro lado, la consistencia de la mezcla enla etapa constructiva, dentro de límitesaceptables, dependerá del tipo de fisuraciónque se registre, ya que siendo más líquida(menos espesa), podrá penetrar másfácilmente en las fisuras.

Ante un desprendimiento de agregados bienmarcado, se recurre a mezclas tipo II o tipoIII, según sea el nivel de tránsito.

La experiencia ha demostrado que contránsito pesado y altas temperaturas, en casosen que se ha aplicado una dosificación noapropiada a las circunstancias, se produce unamasado intenso (por las cargas y por laselevadas temperaturas) que desplaza hacia labase de la capa a las partículas más gruesas,aflorando el mortero en la superficie ygenerándose así zonas resbaladizas conaspecto de exudación por exceso de asfalto(presencia de mortero).

A continuación se indican las granulometríascorrespondientes a las mezclas tipo I, II y III(I.S.S.A.)

TAMICES TIPO I TIPO II TIPO III

½" 100 100 1003/8" 100 100 100No 4 100 85-100 70-90No 8 100 65-90 45-70No 16 65-90 45-70 28-50No 30 40-60 30-50 19-34No 50 25-42 18-30 15-25No 100 15-30 10-21 7-18No 200 10-20 5-15 5-15

MÁXIMO ESPESOR DE LECHADA CURADAEN PULGADAS 0.125 1/4-5/16 3/8-7/16EN MM 3.2 6.4-8.0 9.5-11.0AGREGADO SECO*lb/yarda2 4-10 10-15 15-25kg/m2 2.5-5.4 5.4-8.1 8.1-13.6RESIDUO ASFALTICO*% en peso de Agregado seco 10-16 7.5-13.5 6.5-12.0


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*Los valores tabulados son aplicables aescorias, roca triturada o zarandeada(natural), pero no a agregados livianos talescomo arcilla expandida o esquistos.

Para la dosificación de un morterobituminoso procesado en frío, se aplicandistintos criterios pudiendo citarse los dosenfoques que regularmente se utilizan.

1) Cálculo de la cantidad de betún mediantefórmulas empíricas y verificación de sucomportamiento con ensayos de abrasión yexudación.2) Mediante gráficos indicativos de contenidode humedad vs. porcentaje de ligante yabrasión vs. porcentaje de ligante, sedeterminan los contenidos de agua y de betúnresidual mínimos.

El método más racional para determinar elporcentaje óptimo de ligante, sería aquél quepudiera vincular las características físicas ygeométricas de las partículas (áreassuperficial, absorción, forma, textura, etc) ylos espacios libres entre partículas quequeden en la mezcla, luego de undeterminado proceso de compactación. Estatarea no es simple, ya que no se conoce conprecisión el nivel de compactación quealcanza la mezcla en condiciones de servicio;al no tenerse conocimientos de resultadosvalederos no es posible establecer relacionesvolumétricas certeras entre los componentesde la mezcla.

Las fórmulas de base empírica, si bien tienenen cuenta el área superficial y la absorción, alno considerar el proceso de compactaciónque sufrirán las partículas, llevan a uncontenido de ligante que peca por exceso.

Una de las expresiones universalmenteaceptada es la que se indica a continuación.

RA = 0.02047 × PeRA × t × AScorreg. + CKEcorreg.

Siendo:RA: gramos de residuo asfáltico

por 100gramos de áridos.0.02047: c o e f i c i e n t e d e

h o m o g e n e i z a c i ó n d eunidades.

PeRA: peso específico del residuoasfáltico

t: espesor de la películabituminosa (en micrones).

AScorreg: área superficial corregida porel peso específico delagregado (en pie2/libra).

CKEcorreg: equivalente centrífugo enkerosene, corregido por pesoespecífico del agregado.

Desde hace algunos años se vieneconstatando que las lechadas dosificadas conla relación arriba indicada, presentan unexceso de ligante. Dentro de lasmodificaciones tentativas efectuadas sepuede citar:

1) RA = 0.02047 × PeRA × tv × AScorreg. + AbR

Siendo tv el espesor de la película de liganteque varía de 5 a 9 micrones según el tipo delechada y AbR la absorción de asfaltodeterminada mediante el método desarrolladopor J. Rice (ensayo Rice) que permitecalcular la densidad máxima medida (Dm).Siendo Dt la densidad máxima teórica yP.ag.p. el porciento de agregado pétreo conrespecto a la mezcla total, resulta el % de


Capítulo II - 93

residuo asfáltico absorbido:

2) RA = 99.69 × IB × PeRA × AScorreg

99.69: coeficiente de homogeneización deunidades, que permite expresar elAScorreg en m2/kg.

IB: Indice de betún, relación entre lacantidad de asfalto expresado comoporcentaje en peso del agregado secoy el área superficial de los mismos.

Esta variable se estima en base a gráficosconfeccionados en función del áreasuperficial de los áridos (en pie2/lb) y latextura de las partículas, representando lasdistintas curvas distintos niveles deabsorción.

Se informan a continuación a títuloilustrativo algunos valores obtenidos paradistintos tipos de morteros bituminososprocesados en frío (lechada asfáltica),observándose el menor porcentaje deemulsión que las tendencias actuales indican.

GRADACIÓN 0/12 0/10 0/6 0/5 0/3

PASA # NO 200 6.0 9.0 11.0 14.0 16.0

ASCORREG (m2/kg) 5.99 6.80 8.46 10.93 16.83

TV (Micrones) 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0

ABSORCIÓN (Rice) (%) 0.41 0.46 0.81 1.14 1.54

RESIDUO ASFALTICO 5.8 5.9 6.7 7.7 9.9

EMULSIÓN 9.6 9.8 11.2 12.8 16.6

(Para 60% R.A.)

IB (Curva B)* 0.00198 0.00177 0.00164 0.00144 0.0012

ASCORREG (SF/lb) 29.25 33.20 41.31 53.37 82.32

RESIDUO ASFALTICO 5.6 5.6 6.7 7.7 9.1

EMULSIÓN (%) 9.3 9.4 11.1 12.4 15.2

(Para 60% R.A.)

* Curva B para áridos de reducida absorción,curva A para áridos porosos

Asimismo para los microaglomerados tipo I,

II, y III ya mencionados (I.S.S.A.), se hanestablecido nuevos límites respetándose elescalonamiento granulométrico ya indicado,siendo:


Capítulo II - 94

CARACTERÍSTICAS TIPO I TIPO II TIPO IIIAGREGADO SECO(lb/yarda2) 10-15 18-25 25-30

RESIDUO ASFÁLTICO(% en peso de agregado seco) 8-11 7-9 6-8

Los ensayos que se deben realizar sobre lamezcla algunos en su condición de estadohúmedo y otros a posteriori de su curado son:

Compatibilidad (emulsión-agregados)Adherencia. Cohesión húmeda y seca.Resistencia a la abrasión.Resistencia a la exudación.Deformación y desplazamientos laterales.Flexibilidad a bajas temperaturas.Estabilidad.Rugosidad e impermeabilidad.Durabilidad.

Estas exigencias se deben extender a sistemasmonocapas de espesor igual al tamañomáximo, o de mayor espesor (en cuyo caso elescalonamiento granulométrico debe permitirla formación de una macro estructuragranular y por ende un bajo contenido defluidos) y a sistemas bicapas inverso odirecto, debiéndose permitir un perfectocurado entre cada capa.

Todo lo manifestado indica que ladosificación y construcción de un tratamientobituminoso superficial tipo morterobituminoso procesado en frío, es bastantemás compleja que la ejecución de cualquierotro tipo de tratamiento.

Para el caso cada obra debe considerarsecomo un estudio en particular yconsecuentemente tener sus propiasEspecificaciones Técnicas acorde al

problema que se quiera solucionar. No bastacon que los materiales cumplan con losensayos de calidad que se les exijan y laconstrucción se realice siguiendo las reglasdel arte, para que el comportamiento enservicio sea satisfactorio, ya que son varioslos factores que intervienen como parámetrosde diseño y son numerosas las exigencias acumplir en sus dos condiciones (etapaconstructiva y en servicio), centrándose lasolución de parte de los problemas en unacorrecta selección del contenido óptimo deligante, acorde con las condicionesparticulares de cada proyecto.

Para el control de calidad de los materiales enlaboratorio se requiere una muestrarepresentativa de por lo menos 10 libras deagregado, que se seleccionará de acuerdo alprocedimiento indicado en normo AASHTOT2. En el caso que se utilice una mezcla deagregados naturales y triturados, los ensayosespecificados se harán sobre cada tipo deagregado y sobre la mezcla proyectada,siendo esta última la que deberá cumplir conlos requisitos exigidos. Los resultadosobtenidos en los ensayos efectuados sobre lasmuestras individuales, servirán para conocercomo corregir la mezcla en el caso quealgunas especificaciones no se cumplieran.Los ensayos a realizar se indican acontinuación:

Equivalente de arena (AASHTO T 176)Análisis granulométrico (AASHTO T 27)Peso específico aparente (AASHTO T 84)


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Equivalente centrífugo en kerosene(AASHTO T270)Peso unitario (AASHTO T19)Desgaste "Los Angeles" (AASSHTO T96)Durabilidad en SO4Na2 (AASHTO T104)

Los dos últimos ensayos relativos a laresistencia a la abrasión y al intemperismo nosiempre se solicitan, por lo que surequerimiento debe ser explícitamenteespecificado; generalmente se requieren paraobtener una resistencia al deslizamiento quese mantenga durante su comportamiento enservicio.

Del resto de los ensayos a ejecutar enlaboratorio, sólo el correspondiente aEquivalente de arena no se utiliza paraestimar las proporciones de mezcla en obra. Mediante el mismo se determina elcontenido de materiales deletéreos, talescomo el limo y la arcilla. Su presenciagenera efectos desfavorables, que se tornanmás serios a medida que su proporciónaumenta.

La experiencia la demostrado que cuando elvalor del Equivalente de arena es menor queun mínimo recomendado del 45%, seproducen algunas de las siguientesdesventajas: a) el residuo asfáltico requeridoaumenta, sin ninguna compensaciónbeneficiosa; b) una excesiva contracciónacompaña el curado; c) la resistencia a laabrasión decrece y d) para algunos tipos deemulsión la rotura se produce demasiadorápido. Por lo tanto no es prudente utilizarun agregado (o mezcla de agregados) quetenga un Equivalente de arena # 45% cuandoel tratamiento actuará como capa derecubrimiento, o # 40% en cualquier capainferior en el caso de sistema bicapa o

tricapa.

En lo que respecta a las emulsiones asfálticaslas mismas deberán cumplir con loespec i f icado en e l componenteMATERIALES, acápite Emulsionesasfálticas.

Siendo los principales ensayos a realizar:contenido de residuo asfáltico y viscosidadde la emulsión, a fin de determinar si podráser bombeada fácilmente. Una vez obtenidoel residuo asfáltico se determinará supenetración, siendo una buena prácticaantiguamente, usar asfaltos duros (bajapenetración) en zonas de climas cálidos yasfaltos blandos en regiones que soportaráninviernos rigurosos. Actualmente estecriterio basado en la penetración se hareemplazado por el enfoque que tiene encuenta la susceptibilidad térmica del ligante.

Los ensayos a ejecutar en laboratorio,responderán a la norma AASHTO T40(muestreo de materiales bituminosos), T59(ensayos de asfaltos emulsionados),Especificación M208 (referida a emulsionescatiónicas), y Standard R5-89 (Prácticasrecomendadas), que se refiere a la seleccióny uso de los distintos tipos de emulsiones.

Una vez que los agregados y el asfaltoemulsionado han sido analizados de acuerdoa los ensayos especificados y ha sidoverificada su calidad para conformar unslurry-seal, a fin de proceder a su utilizaciónse debe verificar la compatibilidad de losmismos. A fin de comprobar dichacompatibilidad se deben cumplir trescondiciones adicionales:

1- Los dos principales constituyentes, ya sea


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con o sin adición de un filler apropiado y/oun aditivo, deben conformar un morterobituminos estable.

La adición de un reducido porcentaje de fillery/o aditivos, puede convertir a una mezclacon condiciones de incompatible en unacompatible; mediante la adición de 2% decemento se han logrado estabilizar muchasmezclas conformadas para slurry. En otrascircunstancia, mediante sólidos y líquidosaditivados se la logrado acelerar o retardar lorotura de la emulsión; el control del gradientede rotura es operacionalmente ventajosoexcepto en aquellos casos que por un excesode aditivos, una mezcla en condición decompatible se revierte a incompatible.

2- Con todos los materiales a una temperaturacomprendida entre 75o y 80o F (24o y 27oC)debe ser posible manipular la mezclaconformada por todos los componentes porun tiempo de aproximadamente cuatrominutos, antes que se detecte cualquier signode endurecimiento.

Con lo indicado se quiere significar que launión del asfalto al agregado, comúnmentenominada rotura de la emulsión, no hallegado a un nivel sustancial en esos cuatrominutos; lo que necesariamente no significaque algunas partículas finas del agregado yaestén recubiertas de asfalto en los primerosminutos del mezclado. Se debe advertir quemuchas combinaciones de emulsión asfálticay agregados, rompen en forma inmediata alponerse en contacto, continuando la mezclaestable y permitiendo su manipuleo. Estetipo de mezcla se nomina falso slurry, porque las partículas que se mantienen establesen la suspensión ya han recibido su coberturapermanente de asfalto, sumando a esto las

partículas más finas ya recubiertas el liganteremanente no es suficiente para cubrir laspartículas de mayor tamaño o para adherir lacapa de slurry al pavimento existente. Losfalsos slurry se caracterizan por su aparienciaespumosa, pero no se detectan fácilmente,salvo durante el mezclado en laboratorio. Laproducción y aplicación de este tipo demezcla debe evitarse durante la puesta enobra; la única manera de verificarexperimentalmente dicho fenómeno, esmediante un laboratorio competente, quec o m p r u e b e f e h a c i e n t e m e n t e l acompatibilidad de los agregados.

También se debe considerar que materialesque a una cierta temperatura ambiente soncompatibles, pueden tornarse incompatiblesal elevarse la temperatura. Este fenómenotiene lugar en aquellos casos donde seproduce una reacción química acompañandoa la liberación de agua líquida, cuando rompela emulsión. Cuando la rotura de la emulsióntiene lugar solamente por la evaporación deagua la compatibilidad se mantiene aún a máselevada temperatura. Sin embargo, conemulsiones aniónicas de rotura lenta, se hanencontrado dificultades cuando el agregado oel agua de pre mojado se encuentraninusualmente a altas temperaturas.

3- Lechada estables, aceptables, conteniendotodos los componentes en las proporcionesóptimas, deben poder lograr su curadocompleto dentro de un período comprendidoentre pocos minutos y reducidas horas.

Con lo indicado se quiere significar que elslurry se debe tornar esencialmente sólido yno dañarse por la aplicación de una carga, esdecir estar listo para recibir al proceso decompactación, dentro de un período de


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tiempo razonable.

La aplicación de mezcla asfálticas finaselaboradas en caliente para conformarcarpetas de rodamiento delgadas surgió comouna solución para renivelaciones de pequeñamagnitud en superficies de rodamiento deasfalto.

Los distintos criterios de diseño existentes seapoyan en general en el Método Marshall,lográndose altas estabilidades en función deun alto porcentaje de la fracción pasante porel tamiz No 200, situación que conlleva acontenidos ligantes superiores a losconvencionales; tanto la fluencia como elvolumen de vacíos se mantienen dentro delos límites usuales, por lo que las carpetasproporcionan un buen comportamiento enservicio, una adecuada impermeabilidad y uncoeficiente de fricción aceptable.

Cuando una carretera se deformaligeramente, ya sea por asentamiento o porahuellamiento, el rodado de los vehículos seve afectado por estas circunstancias, queprovocan una marcada falta de confort y deseguridad (época de lluvias) además de unareducción de velocidad. Generalmente lasolución estriba en esperar que lasdeformaciones se incrementen, a fin dejustificar la construcción de una carpetaniveladora con espesor mínimo de 3 a 4 cm. Por sus ventajas en lo que concierne aestabilidad, impermeabilidad, coeficiente defricción y adecuado perfil, se han usadocarpetas de concreto asfáltico procesadas encaliente con tamaño máximo de 3/4" (19mm),½" (13mm) y 3/8" (9.5mm). Correspondiendopara P# 3/8" = 100% el típico sand-sheet ypara P# No 4 = 100% el fine-sheet (SheetAsphalt) del Asphalt Institute.

Cuando los agregados proceden de bancos depréstamo de playones de río, conglomeradosde origen aluvial o formaciones de rocablanda es frecuente que el proceso detrituración para una mezcla convencionalproduzca un exceso de material quecomúnmente pasa por el tamiz 1/4" (6.3mm)en su totalidad. En Méjico, en base adiversas experiencias llevadas a cabo enlaboratorios y en obras, se utilizó enaeropuertos como capa niveladora unacarpeta procesada en caliente y conformadacon dicho material fino, volumen excedentede otras obras ejecutadas con concretoconvencionales. Dada su reducida fracciónpasante por el tamíz No200, fué necesarioconsiderar la adición de un limo arenoso, afin de lograr la estabilidad requerida. Tantoen laboratorio, como en tramos de prueba, elcomportamiento de la mezcla resultósatisfactorio. Así como también sucomportamiento en servicio en diversosaeropuertos. De acuerdo a informacionesp r e s e n t a d a s a C o n g r e s o sIberolatinoamericanos del asfalto, lasconclusiones obtenidas de las experienciasmencionadas son las siguientes:

1- Este tipo de mezclas requieren unmayor contenido de bitumen que lasconvencionales.

2- Se requiere una fracción pasante porel tamiz No200 superior al 7%,obteniéndose resultados satisfactoriospara valores cercanos al 9%.

3- Se logran altas estabilidades que enocasiones superan con holgura a laso b t e n i d a s c o n m e z c l aconvencionales.

4- Pueden trabajarse en espesores queoscilen de 10 a 40mm.

5- Como riego de liga se debe utilizar


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asfalto diluido en una proporcióninferior a 0.25 l/m2, que se extenderámediante rodillos neumáticos.

6- Es necesario tender un apoyo físicode hilos para lograr resultadosóptimos en los niveles de lasuperficie terminada.

7- La superficie que se obtiene cumplecon los requisitos de fricción.

Pavimentos Rígidos:Tipos de fallas: Si bien los pavimentos dehormigón requieren una reducidaconservación, las pocas actividadesrequeridas no deben descuidarse. Serecomienda generalmente la aplicación demantenimiento preventivos. Unaconservación oportuna y eficiente evita laevolución progresiva de la falla y por endecostosas reparaciones.

Las tareas a desarrollar que se destacan serefieren a estado de juntas, existencia defisuras o grietas, deformaciones,desintegraciones, y problemas dedeslizamiento (falta de fricción).

- Conservación de juntasTodas las juntas deben mantenerse selladascon algún material adherente a fin de evitar lapercolación del agua superficial, proteger almaterial de relleno de las juntas de dilatacióny evitar que materias extrañas penetren en lajunta. Para poder cumplir con estos objetivosse requieren un mantenimiento periódico,dependiendo su frecuencia de una serie devariables a veces no manejables. Si no sedesarrolla esta actividad en forma eficiente esnecesario repetirla año tras año, por lo quepasaría a convertirse en un mantenimiento derutina. El material sellante empleado puedenecesitar ser reemplazado por razones tales

como: utilización de un material inadecuado,sobrecalentamiento del asfalto al colocarlo,inadecuada limpieza de la junta antes desellar, material sellante viejo, endurecido oquebrado, presencia de material a nivel de lasuperficie. Con frecuencia, partículassólidas se adhieren al material sellante y alexpandirse la losa se forma una marcadaprotuberancia que provoca en ocasiones eldescascaramiento de la losa. Tanto elprocedimiento para el resellado de juntas,como los materiales a utilizar se detallarán enel acápite Mantenimiento de Caminos dePavimento Rígido.

- Existencia de grietasEl objetivo del sellado de grietas consiste enevitar que la penetración del agua ysustancias extrañas afecten la subbase o a lapropia losa en sí. Las mismas se clasificancomo grietas diagonales, de esquina,irregulares, longitudinales, transversales, derestricción, etc.Grietas diagonales: aparecen junto y endirección oblicua a linea central (eje) delpavimento. Generalmente con causadas porel efecto de las cargas sobre losas que notienen un buen soporte en los extremos.Grietas de esquina: son aquellas grietasdiagonales que forman un triángulo con elborde o junta longitudinal y con una juntatransversal o grieta en el pavimento. Puedenser causadas por cargas del tránsito sobreesquinas sin soporte adecuado.Grietas irregulares: aparecen en formairregular y sin control; generalmente sonprovocadas por sobrecargas en losas sinrefuerzo o por un diseño deficiente (el apoyoque proveen las capas subyacentes a la losano es suficiente).Grietas longitudinales: se formangeneralmente paralelas a la línea del centro


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del pavimento, pudiendo ser las causas quelas generan: contracción del hormigón(pavimento demasiado ancho sin juntalongitudinal, falta de apoyo adecuado de lalosa, existencia de materiales subyacentesexpansivos.Grietas transversales: aparecen formando unángulo aproximadamente recto con la líneadel centro del pavimento. Generalmenteprovienen de sobrecargas, fallas en las capasde apoyo, falta de juntas, juntas excedidas desellado y contracción del hormigón.Grietas de restricción: se forman a menos detres pies de los bordes externos, progresanhacia la junta longitudinal con una trayectoriairregular. Son provocadas por alguna materiaextraña que se aloja en profundidad en unajunta transversal, impidiendo el procesonormal de dilatación de la losa.Grietas incipientes: se presentan como unaserie de fisuras que se extienden en la partesuperficial de la losa, formando ángulos deaproximadamente 120o , semejando una telametálica. Pueden generarse porque lasuperficie de la losa se suaviza demasiado oporque el mortero utilizado estaba excedidoen cemento.Grietas de segundo grado: son grietastransversales que se desarrollan a cortadistancia de una junta transversal,generalmente donde terminan las barras delas juntas. Son causadas por los impactosque recibe una losa en el área del borde, másalla de la junta, cerca del final de losdispositivos de transferencia, cuando la losano tiene apoyo por haberse generado elfenómeno de bombeo.Grietas de tercer grado: se desarrollan entrelas grietas de segundo grado y la juntatransversal y entre otros tipos de grietas yjuntas. Se generan por la continua aplicaciónde cargas pesadas sobre losas probremente

apoyadas.

- DeformacionesEl tipo predominante de deformación es elasentamiento de la losa, resultante de laexpulsión o bombeo del material subyacentea la losa.Las causas principales de las deformacionesson: los suelos expansivos, el asentamientoproducido por el bombeo, diferencia en nivelde dos losas en una junta o grieta causada portransmisión inadecuada de carga entre losas.

- DesintegracionesSe entiende por desintegración el quiebre dela losa en reducidos fragmentos sueltos,incluyendo el desprendimiento de laspartículas de agregado; si este problema no seatiende desde un inicio evolucionaprogresivamente hasta un nivel de deteriorotal que se requiere la reconstrucción completadel pavimento. Los tipos más comunes dedes in tegración son: as t i l laduras ,descascaramientos y reventones.

Las astilladuras consisten en roturas ydescascaramientos del pavimento en lasjuntas grietas o bordes, debidos a dispositivosinadecuados para la transferencia de cargas,juntas incorrectamente construidas, partículasde grava alojadas en juntas y grietas o elhaber usado un mortero flojo (con menorcantidad de cemento que la requerida, o unarelación arena-cemento inadecuada, o unexceso de agua).

El descascaramiento se presenta cuando seobserva que la superficie del pavimento se vapelando progresivamente. Generalmente esprovocado por uso de agregadosinadecuados, mezclado y curado incorrectodel hormigón, un pulimento excesivo en la


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superficie.

El reventón es un pandeo o fragmentaciónque se produce en una junta o grietatransversal debido a la dilatación excesiva delas losas durante el tiempo excesivamentecaluroso.

- Pavimentos resbaladizosUn pavimento de hormigón se tornaresbaladizo cuando está mojado debido a queel agregado que aflora en la superficie semuestra pulido. Esta condición se presentacuando se utilizan gravas sin triturar (pulidaspor su propia naturaleza) o roca trituradacuyas características permiten que sedesgaste fácilmente por la acción del tránsito.

Descripción de las tareas a desarrollarpara el mantenimiento de caminos depavimento rígido: 1- JuntasCabe destacar que en cualquierprocedimiento para resellar juntas que seaplique, se debe poner un especial cuidado enlimpiar adecuadamente la parte superficialadyacente a la ranura y el interior de lamisma y luego rellenarla con materialsellante. El trabajo puede hacerse en formamanual o utilizando herramientas y equiposespeciales, tales como cepillos de fibra dura,cepillos de alambre de acero, barras ocinceles, cortadoras giratorias, sierras decortar pavimentos, compresores de aire, etc,dependiendo de la magnitud del trabajo arealizarse.

Todas aquellas juntas que por su condiciónde estado requieran un resellado, deberánranurarse hasta una profundidad de 1 pulgaday antes de aplicar el nuevo sello, toda lasuperficie interior y que bordea a la junta

debe estar limpia, seca y sin partículas dematerial viejo de relleno o sellante adheridoa los lados.

Se recomienda el siguiente procedimientopara limpiar y resellar juntas:a) Sacar el sellante viejo y el relleno si lohubiera hasta una profundidad de 1 pulgada.b) Limpiar las caras verticales de la junta yquitar de la superficie del pavimento todomaterial extraño, hasta por lo menos 1pulgada a cada lado de la junta, mediante unamáquina de limpiar juntas.c) Limpiar con arena a presión las carasverticales de la junta y la superficie delpavimento hasta 1 pulgada a cada lado de lajunta; mediante herramientas de mano sequitará todo remanente de sello viejo quepudiera quedar.d) Soplar las juntas con aire comprimido auna presión de por lo menos 90lb/pulg2 y con120 pies3/minutos (3.36 m3 / minuto)de aireen la boquilla.e) Insertar goma esponjosa, plástico o cintaen el fondo de la ranura.f) Verter el sellante en forma continua.

En muchas ocasiones el exceso de sellante sepuede remover cortándolo, ya sea con unaherramienta de punta cuadrada pre calentadao mediante una cortadora giratoria. Cuandoel exceso de sellante sobresale en demasía,resulta más efectiva la utilización de unaherramienta especial, con mangos de arado,que se moviliza mediante un camión. Si elpavimento se debe abrir al tránsito en formainmediata después de sellado, se debeproteger el material mediante un riego dearena fina, polvo mineral, aserrín u otrosmateriales similares, para que no se adhiera alas ruedas de los vehículos. Los materialessellantes que se colocan en frío, se pueden


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cubrir con cinta de papel.

Materiales: Asfaltos, aditivados o no, se usanen forma universal como material sellante enjuntas y grietas, siendo el de uso más comúnel cemento asfáltico (50-70).

Cuando se usa algún aditivo debe asegurarseuna dispersión uniforme mientras semantenga a cierta temperatura. Las juntas ygrietas de mayor ancho o las juntas que sehan ensanchado para proveer de una mejorexpansión se deben llenar con materiales másdensos, de más cuerpo, tales como: mezclaasfáltica, fibra de madera, o mastic asfálticosemi-elástico. La cantidad de material que secolocará, depende del ancho y una vezcompactado debe quedar libre ½ pulgadaspara el sellante. Muchos de los materialesque se usan para llenar y sellar soninflamables y susceptibles a las altastemperaturas, pudiéndose alterar suscualidades sellantes si estos materiales sufrenun sobrecalentamiento. Consecuentementese requiere en esta tarea, una atenciónespecial al control de la temperatura, a fín deevitar un sobrecalentado.

Los compuestos de goma-asfalto que seutilizan para sellar juntas y grietas contienengoma natural o sintética y se pueden aplicarfríos o calientes; con los que se aplican encalientes si la operación de llenado se efectúacon algún tipo de equipo especial para llenarjuntas, se obtiene una mayor efectividad.

Los materiales de aplicación en frío, por logeneral se aplican a presión por medio debombas.

También es usual la aplicación de asfaltoscon o sin relleno mineral o brea. Estos

materiales son sólidos a temperaturaambiente y deben calentarse y aplicarse a latemperatura adecuada. Como ya se indicarase debe tener la precaución de que no seproduzca un sobrecalentamiento queeliminaría la sustancias volátiles y alteraríalas propiedades de bitumen, tornándoloquebradizo y de reducida adherencia con elhormigón. Mediante registros termométricosse controlará que el material se caliente y sevierta a temperaturas comprendidas entre225o F y 275o (115o C y 135o C), debiendodesecharse el material cuando se alcanzantemperaturas cercanas a los 350o F (176oC).En todos los casos que se deba proceder alsellado o relleno de juntas y grietas, ya setrate de productos conocidos o de productosnuevos se deberán seguir las Normas yEspecificaciones de AASHTO o ASTM, asícomo también en algunos casos (productosnuevos) las instrucciones de los fabricantes(tramos experimentales, con seguimientocontinuo).

2-GrietasCuando una grieta no es lo suficientementeancha, como para recibir al material sellantecon facilidad, es preferible no sellarla,evitándose así desaprovechamiento dematerial y de esfuerzo y considerando queademás se generarían condiciones quepodrían afectar al pavimento. Por el contrariolas grietas anchas deben acondicionarsedebidamente y a tiempo. Se deben limpiarcon cepillos o equipos especiales y rellenarsecon material sellante.

Grietas diagonales: este tipo de falla serepara llenando el hueco subyacente alpavimento y limpiado y sellando la grietamediante el siguiente procedimiento:a) Limpiar con arena a presión las caras


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verticales de la grieta hasta una profundidadde 1 pulgada y la superficie del pavimentohasta por lo menos 1 pulgada a cada lado dela grieta.b) Soplar la grieta con aire comprimido.c) Llenar la grieta hasta la mitad con unmaterial sellante (goma-asfalto).d) Sellar la losa por debajo a fin de reparar elhueco subyacente (se describirá más adelantecomo Método de Sellado Inferior).e) Terminar de sellar la grieta con el materialsellante.

Grietas de esquina: Su restauración consisteen la remoción de la esquina deteriorada y sureemplazo con hormigón de cementoPortland o concreto asfáltico de densagradación, mediante el siguienteprocedimiento: a) Remover la esquina deteriorada.b) Nivelar e imprimar la subbase.c) Aplicar una capa ligante a los lados de lalosa.d) Depositar el concreto asfáltico en capasque no excedan de 4 pulgadas cada una (sedescribirá el procedimiento más adelante,como Parcheo Profundo).e) Compactar con vibrador de plato giratorio.f) Terminar la superficie a nivel con elpavimento adyacente.

Grietas irregulares: Se utiliza el mismoprocedimiento indicado para grietas deesquina.

Grietas longitudinales: El procedimientorecomendado para su reparación se detalla acontinuación:a) Limpiar con arena a presión las carasverticales de las grietas hasta por lo menos 1pulgada de profundidad y la superficie delpavimento hasta por lo menos 1 pulgada a

cada lado de la grieta.b) Soplar la grieta con aire comprimido.c) Llenar la grieta con material sellante(goma-asfalto).

Grietas de restricción: Estas grietas debenlimpiarse y sellarse, si son lo suficientementeanchas para requerir un sellado, utilizándoseel procedimiento siguiente:a) Extraer de la grieta el sellante viejo y otrasmaterias extrañas hasta la profundidad que seconsidere necesaria.b) Limpiar con equipos especiales para estosusos las caras verticales de la grieta y lasuperficie del pavimento hasta 1 pulgada acada lado de la grieta.c) Soplar la grieta con aire comprimido a porlo menos 90lb/pulg2 y con 150 pies3/minuto(4.20 m3 / minuto) de aire en la boquilla.e) Sellar con material sellante (goma-asfalto).

Grietas transversales: Se reparan limpiandocuidadosamente la grieta con arena a presióny aire comprimido, y se llenan con goma-asfalto.

Grietas incipientes: Deben ser reparadas enforma inmediata, a fin de evitar ladesintegración de la losa. Se debe limpiarbien el área afectada y posteriormente seaplica un tratamiento bituminoso superficial,que consiste en un riego de asfaltoacompañado por un riego de asfaltoacompañado por un sello de arena o un sellode gravilla fina, o una lechada asfáltica(Slurry-Seal). También es usual que seaplique un revestimiento de hormigón, que sedetallará en el Método para Revestimiento.

Grietas de Segundo Grado y Grietas deTercer Grado: Se reparar siguiendo el mismoprocedimiento que se aplica para el caso de


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Grietas de Esquina.

3- DeformacionesGeneralmente se corrigen levantando la losaa fin de que alcance su nivel original,mediante la inyección bajo la losa de materialsellante o de relleno (mezcla asfáltica,lechada de cemento portland, lodo-cemento)o revistiendo la superficie del pavimento(capa asfáltica superpuesta o revestimiento dehormigón).Bombeo: Se corrige llenando con materialsellante o de relleno los huecos o vacíosp roduc idos ba jo e l pav imen to ,impermeabilizando así la interfase losa-capade apoyo.

Asentamiento diferencial o diferencia enelevación: considerando que deben llevarselas losas a su nivel original, se recomienda elsiguiente procedimiento:a) Quitar el sellante viejo, si lo hay, hasta unaprofundidad de 1 pulgada.b) Limpiar las juntas debidamente, carasverticales y superficie adyacente delpavimento hasta por lo menos 1 pulgada acada lado de la junta, utilizando arena apresión y herramientas manuales.c) Soplar la junta con aire a presión de porlos menos 90lb/pulg2, con 150pies3/minuto enla boquilla.d) Llenar la junta hasta la mitad con unmaterial sellante tipo goma-asfalto.e) Levantar la losa a su nivel original usandoel procedimiento que se detallará en elMétodo para Levantamiento de Losa.f) Terminar de llenar la junta con el materialsellante para juntas.

4- DesintegracionesGeneralmente se reparan con asfalto ocemento Portland, pudiendo variar el

tratamiento desde un simple parcheo desuperficie hasta capas completassuperpuestas.

Astilladuras: Se reparan utilizando mezclasasfálticas o de cemento Portland,aplicándolas en forma de parche en lasuperficie afectada.Si se utilizan mezclas preparadas concemento el procedimiento a seguir sedescribe en el Método de ParcheoSuperficial; si se aplica un tratamiento conmaterial bituminoso se recomienda laejecución de las siguientes tareas:a) Cincelar la zona afectada hasta llegar almaterial sano, cuadrando los bordes yformando lados verticales.b) Soplar el área con aire a presión.c) Aplicar una capa ligante fina de emulsiónasfáltica.d) Llenar el hoyo con concreto asfáltico degradación densa, en forma tal que una vezcompactado quede a igual nivel que lasuperficie adyacente.e) Densificar con un compactador de platovibratorio.

Descascaramiento: Cuando las superficiesdescascaradas registran una profundidad de3/8 de pulgada o menor, se puedenacondicionar temporalmente usando un sellode lechada de emulsión asfáltica. Si la zonadescascarada es extensa y de una profundidadmayor a la indicada, se recomienda cubrir lasuperficie con una capa superpuesta deconcreto asfáltico, pudiéndose tambiénaplicar la Metodología expuesta en elRevestimiento de Superficie con Hormigón.

Reventón: Este tipo de falla se reparacortando la losa si es posible mediantemáquina cortadora y aplicando concreto


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asfáltico en capas menores de 4 pulgadas deespesor. Pudiéndose también restaurar conhormigón utilizando el Método para ParcheoProfundo.

5- Pavimentos resbaladizos: Generalmente seaplica a la superficie un tratamiento quemejore sus características friccionales,pudiendo utilizarse materiales asfálticos uhormigón. En el primer caso, se aplicara unriego de liga (de 0.05 a 0.15 galones poryarda2; 0.06 a 0.18 galones por m2) deemulsión asfáltica diluida en agua por partesiguales, y posteriormente una capa de mezclaasfáltica conformada por agregados angularesy que resistan al pulimento; también es usualaplicar una lechada asfáltica o Slurry-Seal.Cuando se utiliza un tratamiento conhormigón se aplica la Metodología indicadaen Revestimiento de Superficie conHormigón.

Operaciones de mayor envergadura en elmantenimiento de pavimentos dehormigón:

C Sel lado infer ior de losa(undersealing).

Los pavimentos de hormigón se deben sellaren la parte inferior apenas se detecte algúnproblema, a fin de evitar que se acumule bajolas losas el agua que penetra por la juntas ogrietas o que proviene de capas inferiores.

Una vez que se inicia el fenómeno debombeo, el hundimiento, agrietado o roturade la losa es eminente. El poder detectar laexistencia de cavidades en el terreno bajo elpavimento en los comienzos de su formaciónconstituye un aspecto fundamental, ya que lamayor efectividad del sellado inferior de la

losa está en su carácter preventivo, ya quecuando se aplica oportunamente detiene elbombeo y la distorsión de la superficie delpavimento, aplazando así por varios años unaoperación de mayor envergadura(Revestimiento Superficial). Dejandoaclarado que siempre antes de efectuar unrevestimiento se debe investigar la necesidadque pudiera existir de sellar bajo las losas.

Una forma de detectar la existencia de estacavidades consiste en observar cuando pasanvehículos sobre ellas, después de haber caídouna intensa lluvia; si existen cavidades seobserva la eyección forzada de una mezcla departículas finas de suelo y agua a través delas juntas, grietas y/o bordes de la losa. Otraindicación de la existencia de cavidadespuede ser el sonido hueco que se percibe alpasar los vehículos sobre puntos donde haycavidades; huelga decir que la mejorindicación se registra donde la losa estámanchada de fango o ya se ha asentado. Elprocedimiento a seguir para el selladoinferior de losas consta de las siguientesoperaciones:a) Preparar el equipo y la superficieb) Preparación del asfaltoc) Localizar, perforar y soplar los hoyosd) Bombear el asfaltoe) Tapar los hoyos

De acuerdo a la disponibilidad de operarioslos pasos a) b) y c) se pueden efectuarsimultáneamente.

a) Preparar el equipo

El equipamiento para poder llevar a cabo estaoperación estará conformado por:Un distribuidor a presión aislado o forradocon aislante, o un camión tanque, concapacidad de no menos de 500 galones y


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equipado con bombas capaces de bombearasfalto a una presión 25 a 60 lb/pulg2.

Un calentador de capacidad suficiente paracalentar el asfalto a la temperatura deaplicación. Un camión tanque aisladoequipado con calentadores para suplir aldistribuidor.

Un compresor de aire de capacidad suficiente(105 pies3/minuto) para poder operar dosbarrenos simultáneamente y equipado conmangueras para soplar los hoyos. Uno o dosaplicadores tipo boquillas para asfalto, quepermitan sellar satisfactoriamente cuandoestán introducidos en el barreno y mientras sebombea el asfalto. Estos aplicadores debenestar equipados con válvulas de cierre rápidoo de paso, a fin de poder controlaradecuadamente el flujo de asfalto calienteque se bombeará bajo la losa.

Otros elementos necesarios son:

Manguera metálica, flexible y de alta presiónpara conectar el aplicador de asfalto con eldistribuidor.

Tapones de madera para tapar los hoyos,herramientas pequeñas y camiones deservicio.

Ropa apropiada para los operarios que seencargarán del aplicador, a fin deproporcionales seguridad.

Banderas, señales y barreras para controlar eltránsito.

El equipo a utilizar debe estar en perfectascondiciones y ubicarse en sitios apropiadospara facilitar la tarea.

Antes de comenzar con las operaciones delsellado inferior de losas se debe evaluar elestado de las juntas. En el caso que serequiriera el sellado de las mismas, seefectuará previamente al sellado inferior.

b) Preparación del asfalto

Los cementos asfálticos a utilizar para estaoperación, deberá cumplir con lasespecificaciones que a continuación seindican:

ESPECIFICACIONES PARA EL CEMENTO ASFÁLTICO A UTILIZAR EN EL SELLADOINFERIOR DE LOSAS DE HORMIGÓN

MÉTODOCARACTERÍSTICAS AASHTO ASTM LÍMITES ESPECIFICADOS

Punto de Ablandamiento T 53 D 36 160-180oF 180-200oFPenetraciónA 32oF, 200gr, 60seg T 49 D 5 15+ 10+A 77oF, 100gr, 5seg 15-40 15-30A 115oF, 50gr, 5seg 90- 60-

Ductibilidad a 77oF (cm) T 51 D 113 3+ 2+Punto de Inflamación(Cleveland) o F T 48 D 92 425+ 425+Solubilidad en tetra-cloruro de carbono, % T 44 D 2042 99.0+ 99.0+

Pérdida por calentamiento325o F, 5 horas, (%) T 47 D 6 1.0- 0.5-Penetración despuésde pérdida, % del original T 49 D 5 70+ 70+


Capítulo II - 106

REQUISITOS GENERALES:El asfalto debe ser refinado de petróleo, deapariencia uniforme y libre de espuma alcalentarse.

La preparación del asfalto consiste encalentarlo a una temperatura entre 400oF y450oF antes de iniciarse los trabajos,debiéndose desechar el material si se calientaa 500oF o más.

El cemento asfáltico se debe recircular antesde comenzar el bombeado, a fin de calentaradecuadamente el circuito.

c) Localizar, perforar y soplar los hoyos.

Los hoyos se deben espaciar a intervalos deaproximadamente 10 pies (3.0 m) a lo largode cada carril y a 3 pies (0.90 m) de la líneadel centro del pavimento. Se deben perforarhoyos adicionales a ambos lados de todas lasgrietas y juntas transversales, a una distanciade 3 pies (0.90 m) de las mismas. Deacuerdo a la separación que se registre entrelas juntas y a la configuración que presentenlas grietas, se puede variar la medidalongitudinal de 10 pies (3.0 m) a fin de lograrla distribución indicada.

En caso de un bombeo marcado en esquinalos hoyos se deben perforar a 3 pies (0.90m)a ambos lados de las juntas y grietas y a 3pies (0.90 m) del borde del pavimento.

El diámetro de los hoyos debe ser de 11/2",pero no mayor de 2". Cuando se perforan losdos hoyos el taladro se debe sostenerperpendicular a la superficie del pavimento,aquellos que resultaran irregulares o nosatisfactorios se deben llenar con mezcla dearena, cemento y agua y proceder a hacer

nuevas perforaciones.

Las separación, tamaño y condición de éstoses fundamental para el éxito de la operación.Los perforados en forma defectuosa, con losbordes quebrados o que no sean circularescontribuyen a la distorsión y daño de la losa.Nunca se debe perforar a mano, además enaquellos casos que no sean los hoyosperfectamente circulares las boquillas noencajarán bien.

Una vez perforados correctamente los hoyosse deben soplar antes de bombear el asfalto.Se usará aire comprimido a aproximadamente70lb/pulg2 y se debe soplar un tiempocomprendido entre 15 segundos y 60segundos. Debiendo estar la boquilla de lamanguera de aire firmemente introducida enel hoyo.

d) Bombear el asfalto.

Después que se soplaron los hoyos y lasboquillas del asfalto se encuentranfirmemente acuñadas en ellos se comienza abombear el asfalto a una presión de 25 a60lb/pulg2 , dicha operación continúa hastaque la parte inferior de la losa quede selladay por lo tanto todas las cavidades llenas ohasta que se observe que el pavimento se estálevantando excesivamente o hasta que loshombros indiquen una tendencia a separarsedel borde del pavimento.

Para evitar que el asfalto que pueda salirsepor alrededor de la boquilla se adhiera alpavimento se riega agua, agua de cal o arenaalrededor del hoyo, antes de comenzar elbombeado de asfalto. Si el bitumencomienza a salirse a través de las juntas ygrietas antes que se termine la operación del


Capítulo II - 107

sellado, se detiene el bombeado hasta que elasfalto que se ha salido se encuentrasolidificado. Si aún así no se detiene lasalida del bitumen, se preparará un tapón debarro de forma esférica y se coloca sobre elpunto de filtración oprimiendo con fuerza.

Si aún así no es suficiente o si el asfaltocomienza a salir a través de uno de los bordesde la losa se pueden perforar uno o máshoyos adicionales, según lo decida el técnicoque supervisa la operación.

e) Tapar los hoyos.

Una vez completado el bombeo del asfalto sequita la boquilla o el aplicador y el hoyo setapa en forma inmediata con un tapón demadera. Cuando se considere que el asfaltose ha endurecido se saca el tapón temporarioy se llena el hoyo con mezcla asfálticatratando de complactarla suficientemente. Siel pavimento se va a revestir en formainmediata con productos asfálticos despuésde ser selladas sus cavidades, los hoyos sellenan hasta 1/8" de la superficie.

Todo el asfalto que se haya derramado en lasuperficie durante la operación debe sereliminado.

C Bacheo profundo (Full Depth Patch)Un pavimento de hormigón que se presenteen relativamente buenas condiciones exceptopor algunas que otras roturas, se deberestaurar mediante un bacheo de hormigón.Se obtendrá así una misma resistencia ycalidad de rodaje y una apariencia similar alresto del pavimento. Sin duda hay muchasáreas que se han cubierto con materialbituminoso donde se justificaba plenamenteun bacheo de concreto hidráulico. Cuando se

requiere esta forma de reparación de debeefectuar en el momento oportuno, que paraese tipo de falla significa en forma inmediata.El cubrir las áreas falladas con mezclasasfálticas constituye una reparacióntemporaria, ya que las mismas poco aportana la resistencia del pavimento de hormigón.

Un área fallada o rota se refiere a partes de lalosa que se han fragmentado en trozosdemasiado pequeños para que sean capacesde distribuir la carga a las capas inferiores sinimponer presiones unitarias más altas que lacapacidad admisible que las mismasproporcionan. Ante estas circunstancias elbacheo profundo efectuado correctamente yutilizando concreto hidráulico permite que larestauración se integre al pavimento,consistiendo así una reparación de mayorefectividad.

El equipo requerido constará de:Sierra portátil de cortar concreto.Compresor de aire montado en camión o enremolqueRompedores neumáticos, cada uno con 30pies de manguera.Cortafríos (cinceles), puntas de barreta yherramientas manuales.Mezcladora (para proyectos pequeños)Camión para transportar el equipo y elcompresor.Camión o camiones para transportar elhormigón demolido (depende de la magnitudde la restauración).En algunos proyectos se utilizan carretonesportátiles para montaje y operaciónsimultánea de varios barrenos neumáticos ytambién se usan rompedores mecánicosmontados en tractores. Palas o cargadoresmontados en camión o tractor se pueden usarpara cargar el hormigón removido.


Capítulo II - 108

El procedimiento a seguir constará de lossiguientes pasos:

a) Diseño del bacheoTamaño y forma EspesorRefuerzo de acero

b) Remover la parte dañada del pavimentoexistente.c) Preparación de la subbase

PreparativosRecalce de la losa existente

d) Mezclar y depositar el hormigóne) Preparar y disponer las juntas que seannecesarias.

TerminadoCurado

a) Diseño del bache

Teniendo en cuenta que las dimensiones yforma de un bacheo y su posición en elpavimento con respecto a la junta y bordes,tienen una relación directa con elcomportamiento de ese pavimento bajo eltránsito, el trazado o diseño del bacheo aejecutar incluye consideraciones acerca de lacondición del pavimento existente y de laforma y dimensiones que mejor resistirán laacción de las cargas del tránsito. Tanto laselección, como el trazado de las áreas que serepararán mediante un bacheo profundo, lodebe realizar un técnico competente.

De acuerdo a la ubicación del parche en lacalzada y por la conveniencia en ciertosdetalles que atañen a un comportamientosatisfactorio en servicio, los baches seclasifican en cinco tipos (figura 150):

1- Bache de ancho completo, seextienden en todo el ancho de todos

los carriles y se restaura un carril porvez.

2- Bache de un solo carril, se extiendeen el ancho de un solo carril.

3- Bache de borde exterior, su ancho esmenor al de un carril y uno de loslados coincide con el borde exteriordel pavimento.

4- Bache de borde interior, su ancho esmenor al de un carril y uno de loslados coincide con un borde interiordel pavimento. Este borde puede sersin protección (juntas de construcciónal tope, sin elementos detransferencia) o con protección (condispositivos adecuados para latransferencia de carga). Si la juntafuera la línea de centro de unpavimento construido en ancho dedos carriles, estaría protegida condispositivos para la transferencia decarga, ya sea en forma de entrelazadode agregados o mediante una planchametálica.

5- Baches interiores, tienen todos loslados a por lo menos dos pies dedistancia de cualquier borde o juntatransversal o longitudinal. Este tipode reparación se requiere para loscasos en que se practiquen aberturasen el pavimento, ya que la acción delas cargas del tránsito no produce estaclase de rotura.

En la figura 150 se esquematizan los tipos dereparaciones de acuerdo a su posición en elpavimento.


Capítulo II - 109


Capítulo II - 110

Cuando el bache se ubica en una junta deexpansión, el largo mínimo del bacheo debeser de 6 pies (1.80 m); si la rotura se registraa ambos lado de la junta de expansión ellargo mínimo total debe ser de 12 pies (3.60m), a menos que el bache se extienda a todoel ancho del carril. Una junta de expansiónque se extienda en todo el ancho delpavimento puede omitirse en el bacheo,excepto en sitios cercanos a puentes u otrasestructuras. En baches que se extienden a loancho de un solo carril, las juntas deexpansión deben alinearse exactamente conlas dos juntas de los carriles adyacentes.

Generalmente los bacheo son de formarectangular, con lados rectos yperpendiculares o paralelos al eje del camino,pudiéndose usar formas triangulares y dediamante para la reparación de esquinas rotasque no estén en bordes exteriores. Los ladosdel triangulo o del diamante forman ánguloscon el borde interno longitudinal delpavimento, debiendo ser dichos ángulos de30o a 60o, excepto en las juntas de expansióntransversales en cuyo caso los ángulos con elborde longitudinal debe ser de 30o a 45o.

El tamaño de un parche debe ser por lomenos de veinte pies cuadrados.

En los casos de bacheos rectangulares la

dimensión longitudinal debe ser mayor de 4pies en el interior de la losa y mayor de 6 pies(1.80 m) en caso de juntas de expansión.

El espesor del parche (o bacheo) no debe sermenor que el espesor de la losa existente. Sila capa de apoyo es de dudosa estabilidad,aunque no en grado suficiente como para serreemplazada, el bacheo puede efectuarse deun espesor mayor al de la losa. No obstante,cuando las condiciones de dicha capa no sonsatisfactorias, se deben hacer las correccionespertinentes antes de colocar el concretohidraúlico. Si se adopta esta solución y elpavimento existente en su totalidad registraun buen comportamiento en servicio ante laacción de las cargas del tránsito, losespesores debe ser los que se indican acontinuación cuando las áreas a bachear sonde tamaño reducido. En el caso específico delosas de borde grueso, si se van a reemplazarsecciones de 50 pies (15 m) o más, ya sean desección transversal de bordes de mayorespesor o de espesor uniforme y que tengandispositivos para la transferencia de carga enlas juntas de expansión, será más económicousar el tipo de espesor uniforme paraesquinas protegidas 1-II ó 2-II y losespesores I-1 ó II-1 solamente en las juntasde expansión. La transición entre losespesores I-1 ó II-1 a los I-2 ó II-2 deberáejecutarse en una distancia no menor que 5pies (1.50 m).


Capítulo II - 111

ESPESORES RECOMENDADOS PARA BACHEO PROFUNDO EN ÁREAS DE

REDUCIDO TAMAÑO

DISEÑO DEL PAVIMENTO EXISTENTE ESPESOR DE LA REPARACIÓN

I- Losa de borde grueso 1- 1.3 × D1

2- 1.2 × D2

II- Losa de espesor uniforme con dispositivos 1- 1.1 × D1

de transferencia de carga en las juntas de expansión. 2- D2

III- Losa de espesor uniforme sin dispositivos

de transferencia de carga en las juntas de expansión. D1 o D2

Siendo:

D1 = Espesor del pavimento existente (conesquinas sin protección, juntas sinpasadores o dispositivos paratransferencia de carga).

D2 = Espesor del pavimento existente (conesquinas con protección, juntas conpasadores o dispositivos paratransferencia de carga).

En lo que respecta al refuerzo de acero,cuando se trata de áreas extensas a restaurar,el acero que se utilice debe teneraproximadamente el mismo tamaño yseparación que el usado en el pavimentoexistente. Si se tratara de áreas pequeñas sepuede omitir el acero en el bacheo, ya que losdiseños recomendados son adecuados sin lapresencia del mismo.

El refuerzo distribuido no se requiere, amenos que las juntas transversales selocalicen a más de 25 pies (7.5 m). Enmuchos casos de baches de borde interior o

baches de un solo carril, las barras existentespermanecen empotradas en el carriladyacente y pueden ser usadas nuevamente.

b) Remover la parte dañada del pavimentoexistente.

Primeramente marcar el contorno del bache;cortar con sierra de concreto a lo largo detodas los contornos, excepto los lados a lolargo de juntas. El corte se debe hacer de11/2" a 2" de profundidad, a fin de asegurar unborde vertical, recto, en la parte superior delbache. Mediante los mismos se evita que elhormigón del bacheo sobresalga y formebordes que frecuentemente se astillan bajo elefecto del tránsito.

De no utilizarse una sierra, se debe poner unespecial cuidado para que el borde superioren la losa existente quede lo más derecho yvertical posible hasta una profundidad de porlo menos una pulgada. De procederse de otramanera se formarían filos en el pavimentoexistente o en el bache, que bajo el efecto delas cargas del tránsito se astillarían.


Capítulo II - 112

Una vez aserrado el contorno se fragmenta entrozos pequeño el área a reparar.Regularmente los bordes del bache cortadoscon la sierra se rompen utilizando un cincel(cortafrío) y taladros neumáticos. El borderoto bajo el corte con la sierra se deja ásperoe irregular, pero manteniendo los planosaproximadamente verticales de forma quepuedan proveer de cierta trabazón alagregado del parche (bacheo) y delpavimento existente. Esta manera de llevar acabo la operación limita el movimientodiferencial bajo la acción de las cargas,provee de una mejor transferencia y por endeevita o reduce la generación de falla. Sedeben evitar los ángulos agudos, tanto en elbacheo como en el pavimento existente.Salvo en los casos de forma triangular y dediamante, por lo regular los bordes del bachese marcan paralelos o perpendiculares al ejedel pavimento existente.

En los casos en que los baches sean pocos yde reducido tamaño, o que se ubiquenseparados entre sí, se pueden usar métodosmanuales para remover el hormigón oreemplazar.

El mismo se debe romper en piezas detamaño tal que sean fácilmente manejablespor un hombre, usualmente se emplea unamaza de 12 a 16lb. La operación de rotura sefacilita levantando un borde de la losa conuna barra o palanca de hierro y colocando untrozo de hormigón bajo la losa. Si las áreasa reparar son extensas y se ubicanrelativamente cerca unas de otras, se utilizaun equipo mecanizado (rompedor neumáticode concreto), obteniéndose así una economíade tiempo y de fondos. La porción de losaque se va a quitar se fragmenta en trozospequeños; los mismos se cargan en camiones

o se estiban a lo largo del borde delpavimento, ya que se pueden utilizar comorevestimientos u otros propósitos.

c) Preparación de la subbase

Frecuentemente, la rotura que conduce a lanecesidad de la reparación se puede atribuira una condición localizada de la subbase o delos terrenos subyacentes a la misma. Enestos casos es obvio que se debe corregir esacondición, antes de efectuar la reparación afin de evitar que se repita la falla.Generalmente las condiciones que se debencorregir son:

Desagüe inadecuado, según sea el casocorresponderá bajar el nivel de napa freáticao instalar un desagüe adecuado parainterceptar el agua; material de subbaseinadecuado, puede requerir que se estabiliceo que se cambie. En cualquiera de los doscasos, el material estabilizado o el materialnuevo debe compactarse en capas que tenganel espesor especificado.

Material de subbase con evidencia debombeo o susceptible a dicho fenómeno, sedebe considerar el uso de una subbasegranular bajo el parche. En el caso que lalosa apoye sobre un suelo natural degranulometría fina y el bache sea pequeño,no se recomienda el empleo de materialgranular ya que probablemente serviría comoreceptáculo para el agua libre. En los casosde baches grandes se pueden usar en capas de6 pulgadas de espesor, debiéndose compactarcuidadosamente a mano o con equiponeumático. Cuando el material de subbase esde gradación abierta se debe proveer dedrenaje, no así cuando es de gradacióncerrada.


Capítulo II - 113

El recalce de la losa existente en la zonainmediata a la reparación no ha tenido muchaaceptación por las dificultades que sepresentan para poder hacer un trabajoapropiado. No es fácil socavar los bordes dela losa de modo de tener la seguridad de quesu cara inferior quede completamenteexpuesta, siendo también difícil podergarantizar que el relleno total de laexcavación con hormigón fresco y compactoasegure un contacto firme con el fondo de lalosa existente. Si el trabajo no se efectúacorrectamente el borde de la losa vieja sepuede debilitar en vez de reforzarse.

d) Mezclar y depositar el hormigón

En lo que concierne a la dosificación delhormigón a utilizar, se tratará de obtener unamínima cont racc ión duran te suendurecimiento, por lo que se elaborará unhormigón tan seco como sea compatible conuna adecuada colocación, compactación yterminación, se admite para estascircunstancias que el asentamiento medidopor el método del cono no sea mayor de 4cm.En caso de que sean conocidas y hayan dadobuenos resultados, pueden emplearse lasmismas proporciones usadas originalmenteen la construcción del pavimento a reparar.Sin embargo es recomendable usar unamezcla que produzca una alta resistenciainicial que permita abrir al tránsito la zonareparada lo más pronto posible. Mediante elempleo de hormigón de alta resistenciainicial las reparaciones pueden ser libradas altránsito en períodos de 24 a 72 horas, segúnsea la mezcla usada, la temperatura y otrascircunstancia. Para obtener un hormigón dealta resistencia inicial se recomienda: a)empleo de una baja relación agua-cemento,b) empleo de un cemento de alta resistencia

inicial y c) adición de cloruro de calcio alcemento portland normal o al de altaresistencia inicial.

En la práctica se recomienda que la relaciónagua-cemento no sea menor de 0.35 en peso(17.5 litros de agua por bolsa de cemento);con esta limitación se tiende a evitardificultades en la colocación y en el curado,así como excesivos cambios volumétricosderivados del uso de mezcla muy ricas. Estarecomendación también es válida para el casoque se emplee cemento de alta resistenciainicial.

De utilizarse cloruro de calcio, si se usa secose mezcla con los agregados, debiendoevitarse su contacto con el cemento; cuandose lo emplea en solución se lo incorpora alagua de mezclado, reemplazándose con dichasolución un volumen igual de agua demezcla.

Como se ha señalado en otras oportunidades,el mejor método consiste en dosificarracionalmente las mezclas con los materialesdisponibles y ajustarlas mediante ensayos delaboratorio.

Cuando no sea posible su ejecución y no sedisponga de datos locales utilizables serecomienda el uso de las mezclas que setranscriben en la tabla que a continuación seadjunta.

Dosificación de hormigones parareparaciones, curados durante 1.3 ó 7 díasantes de la apertura al tránsito.

Proporciones en peso para agregados de pesoespecífico = 2.65 saturados, con la superficie


Capítulo II - 114

seca y de granulometría adecuada. Tamañomáximo del agregado grueso = 50 mm, arenade módulo de fineza = 2.75, asentamiento =

4cm y calculadas para un módulo de rotura40 kg/cm2 a la edad especificada.

Tipo decementopórtland

Cloruro decalcio porbolsa decemento

Cantidades aproximadasde:

Peso de arena y agregado grueso por bolsa decemento

Cementopor m3 dehormigón

Agua1 porbolsa

Con agregado gruesoconstituido por piedra

partida

Con agregado gruesoconstituido por grava

Arena Piedrapartida

Arena Grava

a) Cuando la reparación se abre al tránsito después de un curado de 24 horas.

Endurecimiento rápido.......................

kg01

kg450370

1 18 21.5

kg 75 100

kg130160

kg6585

kg145180

b) Cuando la reparación se abre al tránsito después de un curado de 3 días.

Normal...................................Normal....................................Endurecimientorápido...........Endurecimientorápido...........

0101

450390320300

18 20.5

25 26.5

75 90120130

130150185200

65 80105115

145165205220

c) Cuando la reparación se abre al tránsito después de un curado de 7 días.

Normal...............................Endurecimientorápido.......

00

335300

24 26.5

115130

175200

100115

195220

1 Valores para el agregado grueso de piedrapartida; los correspondientes a la grava soninferiores, aproximadamente en un 9%.

Las mismas están dosificadas con unrazonable margen de seguridad para lacalidad de los agregados, condiciones de obray medición de los materiales.


Capítulo II - 115

Las proporciones de la tabla están basadas enel empleo de agregados cuyo peso específicosaturado a superficie seca sea de 2.65 (±0.05). Para diferencias mayores que latolerancia indicada se deberán corregir losvalores consignados en la tabla,multiplicando por la razón de sus pesosespecíficos y el de 2.65. Los pesos para elpastón se corregirán además, de acuerdo conla cantidad de humedad de los agregados,dado que los pesos indicados en la tabla estáncalculados para agregados en condición desaturados y con superficie seca.

A fin de asegurar una mayor uniformidad enla composición de la mezcla se recomiendamedir los materiales por peso, con excepcióndel agua la que se medirá bien por peso o porvolumen.

A tal efecto se usan pequeña balanzasportátiles en donde no haya planta centraldosificadora. En los casos que se trate debaches pequeños y aislados se permite lamedición de materiales por volumen.

Salvo el caso de reducidas reparaciones deemergencia, la mezcla se hará enhormigoneras, mezclando durante un tiempomínimo de un minuto. Se podrá autorizar elempleo de plantas centrales siempre que lamezcla llegue al lugar de la reparación, encondiciones tales que pueda ser colocada yterminada en forma adecuada, sin adición denuevas cantidades de agua, operación queestará expresamente prohibida.

Se debe inspeccionar el borde de la losa viejapara asegurarse de que está limpia y libre depolvo, suciedad o pedazos de concretopartido pero todavía incrustados. Antes dedepositar el hormigón, el borde de la losa y la

capa de apoyo deben estar húmedas pero nomuy mojados. Se puede contemplar el uso deuna resina "epoxy" apropiada en el borde delhormigón existente. También algunosautores recomiendan pintar los bordes conuna lechada de cemento la que deberá estarfresca en el momento de colocar el nuevomaterial; si la operación se demorara sedeberá dar una segunda mano de lechada.

El hormigón se colocará en la cantidadnecesaria para que rellene completamente elespacio a reparar. Una vez depositado serácompactado y enrasado a una alturaligeramente superior a la del contorno de lareparación. El empleo del vibradorcontribuye ventajosamente a consolidar elmaterial, especialmente en los bordes.Después de un intervalo de tiempo se repetirála compactación y enrase, esta operación seráretardada el mayor tiempo posible, deacuerdo con el grado de endurecimiento delmaterial para permitir su adecuadaterminación. La segunda compactación tienepor objeto compensar la ligera contraccióndel hormigón que se produce a medida que seendurece. Se verificará la superficie con unaregla, a fin de comprobar su enrasamientocon el pavimento adyacente y que nopresente irregularidades. Para el curado seempleará cualquiera de los métodoscorrientemente usados. Si las reparacionesson pequeñas y están muy diseminadas, nosuele ser conveniente el uso de métodos decurado que impliquen riegos frecuentes deagua. Será preferible el empleo demembranas o papel impermeable; lasprimeras se colocan directamente sobre elhormigón recién terminado. Antes deextender el papel impermeable el hormigóndeberá haber endurecido lo suficiente paraevitar la adherencia del papel. Previa la


Capítulo II - 116

colocación de éste deberá humedecerseabundantemente el hormigón.

e) Preparar y disponer las juntas que seannecesarias

C Juntas longitudinales de centro

Aunque en la construcción original no hayajuntas longitudinales de centro,probablemente haya que formarlas en losbaches de ancho completo, ya quenormalmente se trabaja en un carril por vezpara no interrumpir el tránsito. Al construirla primera mitad del ancho, será necesarioromper parte del segundo carril, de maneraque se puedan colocar los moldes para elcolado en el primer carril. Se debe poner unespecial cuidado en mantener el primer carrilseparado del pavimento roto del segundocarril a fin de evitar que el hormigón frescose dañe por el martilleo o vibración deltránsito del segundo carril. Si el bacheo selleva a cabo en el ancho de los dos carriles, serecomienda una junta longitudinal de centrodel tipo plano debilitado, que puede ser deranura simulada formada en el momento de laconstrucción o cortada con sierra paraconcreto después que el hormigón se hayaendurecido lo suficiente.

En baches de un solo carril o en baches deborde interior se limpia bien la cara de lajunta y el hormigón nuevo se deposita pegadoa la misma. Las barras que sobresalgan delotro carril se dejan en su sitio a menos que elpavimento del otro carril también se vaya areemplazar.

El borde del bache adyacente a una juntalongitudinal se debe terminar con unherramienta de hacer filos y se debe dejar una

ranura para permitir el sellado al concluir eltrabajo.

C Juntas transversales de expansión

Si el bache se extiende en menos del anchocompleto del pavimento, cualquier junta deexpansión que exista en el pavimento originaldeberá reponerse en el bacheo.

Cuando el bache se extiende en el anchocompleto del pavimento se puede omitircualquier junta que hubiera en el pavimentooriginal, a menos que aparentemente senecesite un mayor espacio para la expansión.En caso que se requiera una junta, la mismase puede localizar en cualquier punto delbache, pero siempre a una distancia mayorque 6 pies de cada extremo del árearestaurada. No siendo necesario localizarlaen el mismo sitio de la junta original.

Si se usa la junta de expansión la misma sedeberá rellenar con material premoldeado noexpulsivo (fibra tratada o tablas de maderason satisfactorias y económicas pudiéndoseutilizar otro tipos de relleno que cumplancon los requisitos especificados),posteriormente se procede al sellado de lajunta.

C Juntas tranversales de contracción

Estas juntas se deben instalar para formarlosas de 15 a 25 pies (4.50 a 7.50 m) de largoen todos los baches de ancho completo con25 pies (7.50 m) de longitud.

Para los demás baches que no sean de todo elancho del pavimento, la localización yseparación de las juntas de contraccióndebe coincidir con las juntas de la losa


Capítulo II - 117

original.

Todas las juntas de contracción podrán serdel tipo ranura simulada (espesor aproximadoigual a 1/4 del espesor construido) o cortarsecon una sierra después que el hormigón haendurecido lo suficiente.

En lo relativo al terminado, se pretende quelas áreas bacheadas registren, dentro de loposible, la misma textura que el pavimentoadyacente.

Dependiendo del método usado para laterminación del pavimento existente, elbacheo se puede terminar pasando una lona ocorrea de lona y goma, fratás de madera,rastra de arpillera (saco), cepillo o escobasegún corresponda.

Los bordes de las juntas longitudinales ytransversales así como los bordes exterioresdel pavimento en la zona que formen parte dela reparación, se redondearán con un fratáscurvo o herramientas de cantear (edging tool)de 1/8"de radio. Esta operación nocomprende a los bordes de unión de unareparación con el pavimento existente.

Una vez redondeados los bordes de las juntasse procederá al sellado de las mismas.

Los aspectos relativos al curado fuerontratados en el rubro d) Mezclar y depositar elhormigón.

C Método para bacheo superficial

Cuando un pavimento de hormigón sepresenta con astilladuras o descascarado, yeste daño no afecta a todo el espesor delpavimento, la reparación más eficiente y

económica consiste en un bacheo superficialde adherencia (bonded patch). Este tipo dereparación se puede hacer en forma rápida,situación que permite restablecer el tránsitoen un corto período de tiempo. Reparacionestemporarias efectuadas con materialbituminoso, no resultan satisfactorias desdeel punto de vista de la calidad de rodaje yapariencia, además de que mediante lasmismas no se evita la extensión de la falla ala superficie de hormigón adyacente.

La duda que comúnmente surge en relaciónal bacheo con una capa fina de hormigón essi será posible conseguir una buenaadherencia, segura y permanente, del nuevohormigón con el ya existente. Varios son losprocedimientos usados que hanproporcionado resultados satisfactorios.

El método ideal para efectuar una buenareparación de bacheo superficial deadherencia requiere una condición especialde la superficie del hormigón viejo, ya que esel factor principal que gobierna una buenaadherencia. La superficie debe ser sana,durable y limpia, el hormigón que se presentedefectuoso debe ser removido antes dedepositar el nuevo. Básicamente estaoperación (bonded patch) consta de cincopuntos principales:

a) Determinar la causa y extensión de la fallay aplicar los correctivos necesariosb) Preparar el área que se ha de repararc) Aplicar una capa adherente, depositar elhormigón y terminar la superficie.d) Formar las juntase) Curado del bacheo

a) Evaluación de la falla


Capítulo II - 118

Esta tarea no solamente se lleva a cabo paraplanificar el trabajo, sino también paraasegurarse que la reparación a efectuar tendráun carácter de permanente y que no seextenderá a la zona adyacente al parche.

Las astilladuras son probablemente el defectomás común en las actuales pavimento dehormigón; se atribuyen por lo regular, a undiseño pobre de juntas, éstas deberánreconstruirse durante el bacheo a fin deobtener una reparación de carácterpermanente.

Entre los defectos constructivos relacionadoscon las juntas se pueden citar: Porciones dehormigón u otro material rígido atravesandoo incrustado en el espacio de la junta deexpansión; juntas de ranura simulada que nosean perpendiculares al plano de la superficiede la losa; sacar demasiado tarde la barra quese usa para formar la ranura simulada; usarun mortero aguado y de baja calidad en laterminación y formación de los bordes, etc.

Existen muchos pavimentos de hormigón sinaire incorporado, en los que las astilladurasen la juntas también se asocian con elescamado y la desintegración. En estos casosla base, o sea la losa existente puede ser queno esté sana, ni en condiciones durables, porlo que se requerirá remover una considerablecantidad del hormigón viejo antes de aplicarel bache superficial de adherencia. Laformación de escamas o áreas descascaradasha sido prácticamente eliminada por el uso deincorporadores de aire en el hormigón.

La extensión de la zona a bachear no selimita sólo a la parte dañada visible; se puedeprecisar su contorno golpeando la superficiecon una barra de acero, produciéndose un

sonido hueco cuando el hormigón estádañado. Los límites del hormigón sano severifican a medida que se va rompiendo elhormigón en la superficie.

En profundidad es necesario eliminar todohormigón que se presente defectuoso,llegándose en casos extremos a remover elhormigón viejo en toda su profundidad.

b) Preparación del área a reparar

La preparación adecuada a fin de proveer unabase de hormigón limpia y durable, a la cualse adherirá el nuevo, es el paso másimportante en el proceso de colocar unparche de adherencia.

Excepto en los bacheos pequeños, el área delos mismos se marca en sus bordes, sin quecoincidan con juntas, cortando con una sierrade concreto hasta una profundidad dealrededor de una pulgada. El hormigón serompe utilizando martillos neumáticos u otroequipo parecido, siendo la herramienta másefectiva para la limpieza mecánica y pararemover el hormigón dañado, en equipoprovisto de dientes vibratorios.

En el proceso de remover el hormigón viejose eliminan completamente los bacheosviejos de asfalto, las áreas astilladas, las áreasdescascaradas, etc. El proceso de escarificary cortar se continúa hasta que quede expuestoel hormigón sano en toda la extensión delárea que se contempla reparar.

Si el pavimento está conformado conhormigón con aire incorporado, las partesastilladas consisten generalmente enhormigón sano y durable, y la superficieconstituye una excelente base para una buena


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adherencia.

Se debe tener un especial cuidado en nodañar cualquier parte del acero de refuerzoque quede expuesto mientras se quita elhormigón. Debe eliminarse el moho quepudiera cubrir la superficie del acero. Si lafalla hubiera sido provocada por laproximidad del acero a la superficie, elhormigón deberá excavarse lo suficiente demanera de poder ubicar el acero a por lomenos 11/2" debajo de la superficie del nuevohormigón.

El área que se ha preparado debe mantenerseseca hasta que se pueda quitar todo el polvocon aire comprimido. Se debe poner especialcuidado en que no se deposite sobre lasuperficie a reparar, aceite proveniente delcompresor de aire; se debe utilizar uncompresor que esté en buenas condiciones ysoplar los tanques de aire a intervalosfrecuentes.

La limpieza final se hace con agua a altapresión a fin de obtener una superficielimpia. Esta operación debe hacerse consuficiente anticipación, a fin que la superficiese presente lo suficientemente seca antes decolar el hormigón. En el momento de aplicarla capa de adherencia, las superficiesexpuestas deberán estar secas o ligeramentehúmedas, pero nunca con agua libreacumulada.

c) Aplicar una capa adherente, depositar elhormigón y terminar la superficie.

Después de ejecutada la limpieza final,cuando la superficie del hormigón está casiseca, se debe aplicar una capa adherente quepodrá estar conformada por: arena-cemento,

lechada de cemento, un "epoxy" apropiado,etc. La lechada de 1:1 arena-cementopreparada con arena pasada por el tamiz No 8es más fácil de mezclar y manejar que lalechada de cemento y por lo tanto su uso másventajoso; resultando la aplicación de unaresina "epoxy" más costosa.

La lechada se riega uniformemente(aproximadamente 1/8" de espesor) sobre lasuperficie humedeciendo la misma yeliminando las burbujas de aire.

En tiempo caluroso y/o muy ventoso, lasuperficie del hormigón convienehumedecerla con un ligero rociado (lightfogging), pero nunca la lechada debeaplicarse a una superficie extremadamentemojada o que presente pequeños reservorioscon agua suelta.

La lechada se preparará con una relaciónagua cemento de alrededor de 5.5galones/bolsa (saco) produciéndose así unaconsistencia adecuada para su uso en elcampo bajo todas las condiciones. Se puedepreparar una cantidad de lechada tal queprovea material para una hora de aplicación.La lechada se puede remezclar a medida quese va utilizando; si la humedad relativaresultara baja se puede añadir pequeñascantidades de agua.

La lechada nunca debe extenderse sobre unasuperficie tan grande que permita secarsehasta ponerse de color gris claro, antes decolar el hormigón.

La mezcla a depositar en el bache serecomienda que sea de hormigón con aireincorporado y de alta calidad. Se consideraconveniente usar aditivos siempre que sea


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posible, ya que los mismos permiten unmejor control y adaptación a las condicionesdel momento, tales como temperatura yurgencia en abrir el tramo al tránsito.

Si el bache es de tamaño reducido y elhormigón se puede apisonar cuidadosamentea mano puede la mezcla tener unasentamiento de una pulgada. Cuando el áreaa repararse sea de mayor tamaño, se debeutilizar vibrador, y su asentamiento debe serde aproximadamente dos pulgadas.

El tamaño del agregado no debe ser mayor ala mitad el espesor del bache y la razón agua-cemento del hormigón oscilará en 5galones/bolsa (saco).

Se deben tomar las precauciones requeridaspara que el asentamiento del hormigón seacompatible con la temperatura, el tamaño delbache, la comisión o brigada de trabajo y lasherramientas mecánicas disponibles.

La textura del bacheo terminado debe ser lamisma que la del hormigón adyacente.

d) Formar las juntas

Siempre que el bacheo superficial deadherencia se extienda sobre una junta o estélimitado por una junta del pavimento viejo,se debe formar la junta durante dichaoperación.

Las juntas se pueden aserrar en el hormigónendurecido, siempre que se controle eltiempo del corte, a fin de evitar la formaciónde grietas. También se pueden formarcuando el hormigón esté aún en estadoplástico. Se puede evitar el tener que cortarlas juntas, si se instalan planchuelas de metal,

separadores de madera o material de junta deexpansión. Luego las planchas o separadoresse pueden quitar, por extracción o cortandocon sierra, y se reemplazan con relleno dejunta y sellante.

En todos los casos, las juntas de los bacheosdeben estar directamente sobre las juntas delpavimento viejo, deben ser por lo menos delmismo ancho y deben extenderse a todo elespesor del bacheo.

La formación de juntas es un problemacaracterístico de cada trabajo de reparación,a fin de evitar que se reproduzca la falla.

e) Curado del bacheo

Los procedimientos de curado debenenfocarse bajo el criterio de reducir loscambios de temperatura y evitar el secadoantes de tiempo, durante la vida inicial delhormigón colado en el bache. Los cambiosde temperatura generarían cambios devolumen que perjudicarían el logro de unabuena adherencia.

Debido a que el tipo de mezcla que se utilizafragua rápidamente y debido al bajocontenido de agua inicial, la operación decurado es crítica y se debe comenzarinmediatamente después del terminado, demodo que haya suficiente agua retenida parala hidratación del cemento.

Para el primer período de curado, resultasatisfactorio aplicar bolsas (sacos) mojadosen combinación con papel impermeable.

El tiempo de curado variará con latemperatura del aire. Bajo clima caluroso,con el uso de hormigón de asentamiento bajo


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y aditivos adecuados se puede reducirconsiderablemente el tiempo de curado.

En todos los casos, para la variación delperíodo de curado, se deben tener en cuentaexperiencia previas, los materialesdisponibles y la urgencia en abrir al tránsitoel tramo reparado.

C Método para revestimiento desuperficie

En ciertas ocasiones se hace necesario elrecubrimiento superficial de un pavimento dehormigón (bonded resurfacing). Latendencia ha sido siempre la de recubrir elpavimento con una capa flexible. Teniendoen cuenta algunas desventajas que estapráctica conlleva, se consideró oportunobuscar el procedimiento adecuado pararecubrir el pavimento con el mismo materialo sea hormigón.

Por muchos años se ha estado investigando elproblema de poder conseguir un métodopráctico para recubrir pavimentos con unacapa fina de hormigón (de ½" a 2" deespesor).

Se ha verificado que un revestimientosuperficial de adherencia resuelve elproblema con efectividad. Este método seusa generalmente para reparar superficiesdeterioradas de carreteras viejas, que hansufrido daños por acción de compuestosquímicos, uso y desgaste, fallas en la etapaconstructiva y/o materiales inadecuados.Debiéndose aclarar que el método derevestimiento no es aplicable para reforzar unpavimento estructuralmente deficiente. Laclave del éxito de esta operación es poderconseguir una buena adherencia entre la losa

vieja y la capa nueva de revestimiento.

El procedimiento a seguir para sumaterialización consta básicamente de cincopuntos principales:

a) Estudio de las causas y extensión de lasdistintas fallas y procesos correctores másadecuados; planificación de la operación.

b) Preparación de la superficie

C Remoción del hormigón dañado y delas materias extrañas; limpieza.

C Tratamiento con ácido.C Encofrado.

c) Lechada y mezcla; colado y terminaciónd) Formación de juntae) Curado

a) Estudio de las causas y extensión de lasfallas; correctivos y planificación.

El revestimiento de superficie es unaoperación de naturaleza similar a lacorrespondiente al bacheo superficial. Elrevestimiento abarca áreas extensas y por lomenos un carril entero. Se aplica ademáscuando se quiere nivelar, renovar o ensancharun pavimento y a la vez corregir otras fallasen el pavimento existente. El área a repararsepuede incluir partes sanas, por lo tanto laetapa de estudio y planificación es muysignificativa cuando se trata de unrevestimiento.

Si existen fallas de otra índole, como podríaser provocadas por diseño deficiente,construcción incorrecta, anomalías en lasubbase y/o subrasante, las mismas deberánrestaurarse previamente a efectuar el


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revestimiento.

b) Preparación de la superficie

Como en el caso del bacheo superficial serequiere que la superficie esté limpia y sana.Siendo conveniente para esta operación quela superficie registre cierta aspereza pero noen exceso.

Dado que el revestimiento se aplica a áreasextensas, necesariamente incluye partessanas. Si el pavimento existente está enbuenas condiciones, no es necesario procedera su remoción, pero sí escarificarlo. En estoscasos la superficie se lava con agua y luegocon ácido clorhídrico. El tratamiento conácido permite obtener un buen nexo, siemprey cuando los granos de arena y residuosparcialmente sueltos sean completamenteeliminados mediante lavado y cepillado. Siel residuo que deja el ácido se deja en lasuperficie, el nexo o adherencia se afectanegativamente.

Si hubiera manchas de aceite o grasa en lasuperficie, antes del tratamiento con ácido lasuperficie se debe restregar con undetergente especial para remover dichasmanchas mediante un intenso cepillado,procediéndose a posteriori a enjuagar conagua hasta quitar el residuo completamente.

El ácido clorhídrico es del tipo comercial ydebe ser aplicado a razón de un galón porcada 60 o 70 pie cuadrados debiendocepillarse sobre el hormigón mojado. Elácido al mojarse se diluye y facilita unextendido uniforme.

Cuando cesa la actividad espumosa del ácido,se enjuaga la superficie con suficiente

cantidad de agua y cepillado vigorosamentea fin de eliminar todo residuo o partículassueltas, para obtener una buena adherencia onexo durable.

Si no se logra obtener una superficieabsolutamente limpia, puede ser necesariohacerse un segundo tratamiento con ácido.

En áreas no muy extensas el ácido se puedeaplicar con cubos rociadores manuales; ensuperficies mayores se riega mediante uncamión tanque, equipado con una barrarociadora y con una manguera plásticaconectada directamente al envase quecontiene el ácido.

Salvo que haya losas adyacentes a la secciónque se está revistiendo, es necesario el uso demoldes a fin de proveer apoyo al equipo determinación.

Es fundamental que los moldes se nivelencuidadosamente para asegurar que la capa derevestimiento tendrá la profundidad adecuadaen toda la superficie del pavimento.

c) Lechada y mezcla; colado y terminación

Las consideraciones hechas sobre laaplicación de la lechada y la condición de lasuperficie cuando se aplica un bacheosuperficial, son similares para el caso de unrevestimiento.

La mezcla del hormigón debe ser de la másalta calidad, debe poseer un aditivoincorporador de aire, agregados resistentes ala abrasión, libres de impurezas y una altaresistencia.


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Para capas de revestimiento que tengan unespesor de ½ a 2 pulgadas, se recomiendan

las mezclas que a continuación se indican.

MEZCLAS DE PRUEBA DE HORMIGÓN SUGERIDAS PARA REVESTIMIENTO DELGADOESPESORES DE REVESTIMIENTO

MATERIALES (Pulgadas)½ 1 2 3

CEMENTO (en lb) 94 94 94 94AGUA TOTAL* (en lb) 42 42 42 42AGREGADO FINO** (en lb) 190 190 190 180TAMAÑO MÁXIMO (pulg.) 3/8" ½" 1" 1 ½"AGREGADO GRUESO (en lb) 115 170 230 305AIRE (%) 9 a 11 6 a 8 5 a 7 4 a 6ASENTAMIENTO (pulg.) 1 a 4 1 a 4 1 a 4 1 a 4

* Incluyendo agua libre en los agregados** Considerando peso específico = 2.65 encondición de saturado a superficie seca.

El asentamiento depende del tamaño máximodel agregado y de las condicionesmetereológicas. En días calurosos y de brisaes conveniente un asentamiento de 3 a 4pulgadas; en días fríos y nublados unasentamiento de 1 a 2 pulgadas. El contenidode aire variará acorde a la proporción entre elagregado grueso y la arena. Debe haber uncontrol absoluto del contenido de agua en lamezcla, debiéndose reducir a un mínimo latolerancia especificada, ya que en estaoperación no hay pérdida de agua hacia lascapas inferiores.

Las operaciones de colado y terminación sonlas mismas que las de cualquier proyecto dehormigón convencional. Sin embargo, dadoel reducido espesor de la capa derevestimiento, las operaciones de coladoserán más rápidas que en los casos demezclas de pavimentos convencionales.

Esta situación se refleja en que el tiempo parael colado depende más de la velocidad en la

terminación que de la capacidad del equipopara depositar la mezcla.

Si el pavimento se va a ensanchar, a la vezque se va a revestir, se puede aplicarcualquiera de los dos siguientes métodos:

i) Una sola operación, usándose lamezcla especificada para revestir entoda la profundidad de la losa nuevay en el revestimiento de la losaexistente.

ii) Dos operaciones, en la primera sellena la losa nueva hasta el nivel delpavimento viejo (preparado pararevestir), utilizando una mezclastandard de hormigón; luego serevisten las dos secciones, la nueva yla existente, usando la mezclaespecial para recubrir.

d) Formación de juntas

Caben todas las indicaciones hechas parabacheo superficial.

En un revestimiento superficial, las juntas se


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pueden aserrar, si su ancho no es excesivo ytambién se pueden conformar tipo ranurasimulada. Las tiras que se introducen en lasjuntas viejas para formar las nuevas, debenquedar bajo la superficie de la capa derevestimiento para facilitar la terminación.Después que el hormigón se endurece, lastiras se sacan y se conforman los bordes de lajunta. Las juntas de expansión se puedenformar con tiras de madera o con relleno dematerial a prueba de contracciones.Debiéndose utilizar este último si la capa derevestimiento tiene dos pulgadas o más deespesor. El material de relleno debecolocarse de manera que la parte superiorquede ½ pulgada por debajo de la superficiede la capa de revestimiento, a posteriori esteespacio será sellado.

Cabe recordar nuevamente la importancia dela conformación de juntas en esta operación,ya que a la capa de revestimiento se le debedar la condición de moverse en formaidéntica a su losa de base. Si a alguna deellas se le restringe dicho desplazamiento y ala otra no, surgirán problemas de adherenciatan pronto ocurra el primer movimientotérmico. Si las juntas se localizanadecuadamente no habrá problemas de estetipo.

e) Curado

Cabe todo lo recomendado para bacheosuperficial. El curado debe comenzarinmediatamente después de la terminación,especialmente en días calurosos y/o ventosos.Después del curado y sellado de juntas, eltramo se puede abrir al tránsitocompletamente restaurado.

C Método para levantado de losa

Este procedimiento (slabjacking) consiste enmantener o corregir el perfil de un pavimentode hormigón inyectando una mezcla delechada bajo la losa. La mezcla llena lascavidades o vanos subyacentes, restaurándoseasí el apoyo uniforme.

En los casos en que las losas han sufridohundimiento debido al asentamiento de capasinferiores, éstas pueden traerse a su nivelnormal. La inyección de la mezcla se hace através de hoyos perforados en las losas ymediante bombas. En sus comienzos estemétodo se aplicaba utilizando lodo en lamezcla, por lo que se lo denominaba"mudjacking". En la actualidad se utilizanmezclas de cemento con arena, piedra calizamolida o cal hidratada en lugar de lodo. Lautilización de asfalto ya ha sido detallada enel método para Sellado Inferior de losa.

Mediante el levantado de losa se restablecenlas cualidades suaves del rodaje, el apoyouniforme y el perfil del pavimento. Estaoperación no refuerza al pavimento en sí,pero ejecutada a tiempo evita o reduce dañosde mayor envergadura que traeríanaparejados mayores costos para surestauración.

Para materializar esta operación se requierenoperarios o brigadas competentes y deexperiencia, ya que el uso inadecuado de losequipos podría causar daño a los pavimentos,sin llegar a lograrse la corrección deseada.

El procedimiento de levantado de losafunciona bajo el principio de que la lechadaque se bombea a presión a través de un hoyode la losa, crea una presión hacia arriba bajola losa, en el área adyacente al hoyo. Esta


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presión va disminuyendo a medida que lamezcla fluye lejos del hoyo, debido a laviscosidad de la mezcla y a la fricciónsuperficial creada por el propio flujo. Es porello que se puede levantar una esquina de lalosa sin levantar toda la losa. La profundidadde la cavidad bajo la losa afecta la presiónsobre un área en particular, mientras máspequeñas sea la cavidad mayor será lapresión hacia arriba en el área aledaña alhoyo y viceversa.

El flujo de la mezcla y el área que ésta afectavaría directamente con su consistencia.Mientras más espesa se prepare, menos fluyey menos área afecta. Cuando está demasiadoespesa ("dura") puede formar un cono opirámide bajo la losa, dejando parte de lacavidad sin llenar; esta condición debeevitarse.

A continuación se indicará la secuencia deoperaciones a ejecutar.

a) Determinar la causa que provocó el daño ysi es posible corregir el problema antes decomenzar con el levantamiento de la losa.b) Localizar y marcar los puntos donde seharán los hoyos.c) Disponer el material en forma accesible yen cantidad suficiente para que permita lacontinuidad en la operación.d) Colocar el equipo, asegurándose que estélimpio y en condiciones de operarcorrectamente.e) Preparar los métodos para medir ycontrolar la cantidad que sube la losa, demanera que no exceda de 1/4" al bombear unhoyo.f) Observar los hoyos adyacentes al que seestá bombeando.g) Preparar la lechada de modo que no esté

demasiado espesa e iniciar el bombeo.h) Limpiar cuidadosamente los hoyosinmediatamente que se termina de bombear.i) Verificar que las losas restauradas tienen elnivel requerido.j) Tapar los hoyos con la mezcla previstapara ello.

Localización de los hoyos

El levantado de losas requiere una inspecciónrigurosa que permita seleccionar lalocalización adecuada de los hoyos. Eloperador debe aprender a espaciar los hoyosde acuerdo al trabajo específico que serequiera y de acuerdo a la manera en que lalosa debe levantarse o inclinarse (figura 151).

Generalmente los hoyos deben espaciarse ano menos de 12 pulgadas, ni a más de 18pulgadas de una junta transveral.

Los hoyos deben espaciarse a no más de 6pies (1.80 m) de centro a centro, de maneraque no más de 25 a 30 pies cuadrados (2.25 a2.70 m2)se deban levantar bombeando unsolo hoyo en particular.

Si las losas están agrietadas se requeriránhoyos adicionales.

La localización adecuada de hoyos varíaacorde al defecto que se quiera corregir.

En una junta que se registre bombeo y quetambién presente una falla de esquina, elhoyo en la esquina baja debe suprimirse a finde evitar que se levante la losa adyacente.

Los hoyos en las esquinas interiores se usanpara inspección y para llenar cavidades,puede ser que se requieran hoyos adicionales


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para asegurar que se llenan bien todas lascavidades bajo la losa.

Si la falla se presenta en las dos esquinas dela losa, el hoyo interior deberá relocalizarsede acuerdo al problema.

Donde el pavimento se ha asentado y laslosas están en contacto con la subbase, essuficiente un solo hoyo en el medio de lalosa, distanciado alrededor de 3 pies de lajunta en falla.

Los hoyos con diámetro de 2 a 21/2 pulgadasse perforan bien con un extractor de testigos(Core Drill) o con un taladro neumático. Enalgunos casos, a fin de evitar astillas, secomienza el hoyo con el primero, terminandocon el neumático.

No se deben usar equipos que golpeenduramente o que rompan trozos grandes de laparte inferior de la losa.

Cuando las losas se presentan bien apretadascontra la subbase puede ser necesario usar unsoplete, para forma una cavidad que expongaun área suficiente de la losa, para que laspresión de la lechada tenga efecto. Enalgunos casos se puede obtener una cavidadsuficientemente grande, permitiendo que elbarreno presente hasta la subbase.

Nivelación de las losas

Antes de comenzar el trabajo, se debedeterminar el método para controlar lamedida que se ha de subir de la losa y laelevación o nivel final del pavimento.

Cuando se va a corregir fallas en las losas sepuede usar una regla; en caídas cortas dealrededor de 50 pies (15 m), resulta adecuadoel uso de una linea de marcar bien estirada,bien tensa, siempre que los puntos usadosestén alineados con el pavimento existente encada dirección. En los casos de caídasmayores de 50 pies (15 m), se utilizará nively mira, a fin de verificar el perfil más allá dedonde termina la caída.

A fin de evitar el efecto pirámide, se debepoder observar la lechada en los hoyosadyacentes o sea que se detecte elmovimiento de la misma.

Llenado de cavidades o huecos

Cuando el propósito de la operación es elllenar cavidades bajo las losas, el bombeadoen un hoyo debe continuar hasta que lalechada se ve fluyendo en los hoyosadyacentes.


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Siempre que se retira la boquilla de un hoyoéste debe limpiarse y taparse con un tapón demadera, pues si es necesario bombear denuevo, para nivelar correctamente la losa,habría que taladrar la lechada endurecida.

Al terminar y verificar las operaciones, todoslos hoyos se deben llenar con una mezcladura de cemento en proporción de 1:3, la cualse apisona y luego se termina.

En la operación de levantar losas, unproblema bastante común es la filtración oreventón a lo largo del hombro en el bordedel pavimento o a través del talud.Generalmente esto se puede controlarvariando la consistencia de la lechada.

Secuencia en el levantamiento de la losa.

Para corregir una caída o pandeo en elpavimento, el levantamiento debe comenzaren el punto más bajo y progresarlongitudinalmente en forma de zig-zagtransversal, hasta que la losa se hayalevantado al nivel deseado; todos los hoyosdeben bombearse para asegurarse que noquedan huecos bajo la losa.

Las losas no deben levantarse más de 1/4 depulgada a la vez, mientras se bombea en unhoyo cualquiera.

Ninguna parte de una losa debe adelantarse aotra parte de la misma o de una adyacente enmás de 1/4 de pulgadas a la vez. Es decirque la losa entera y las adyacentes se debenmantener en todo momento a un nivel que nodifiera en más de 1/4 de pulgada, para evitarque se produzca un agrietamiento.

Cuando se usen dos bombas, es conveniente

no trabajar en dos hoyos adyacentes en formasimultánea, ya que se podrán provocar grietasen la losa.

En todas las operaciones de levantamiento delosa debe aplicarse una presión uniforme y enforma lenta, por lo que los hoyos debenperforarse lo suficientemente cerca paragarantizar un llenado completo del huecobajo la losa y para permitir que la lechadafluya bajo la losa adecuadamente. Cuando lalechada tiene la cantidad de agua necesaria ysuficiente, su consistencia se puede variar enforma considerable al reducir el agua en sólouna pequeña cantidad. Esta lechada se vaendureciendo a medida que toma contacto ofluye a través de grietas o huecos en terrenoa lo largo del borde de la losa, esteendurecimiento tapa mucha de las filtracionesexistentes.

En una lechada fina, el contenido de aguadebe ser tal, que cuando la misma fluya a unhoyo adyacente ya debe ser más espesa (omás dura) que cuando dejó la bomba.Cuando se observa la presencia de agua en unhoyo adyacente puede producirse por laexistencia de material de gradación gruesaque permite separarse al agua y fluir delantede la mezcla, produciendo esta condición elefecto de pirámide.

La filtraciones se pueden evitar bombeandounos cuantos hoyos a lo largo del borde ydejando que el material fragüe antes decomenzar con el levantamiento de la losa.Cuando las condiciones se presentan bienseveras se puede recurrir a la perforación dehoyos adicionales a lo largo del bordeexterior y usar una lechada más gruesa paraevitar así las filtraciones. En los casos que elmaterial adyacente al borde del pavimento


Capítulo II - 129

sea demasiado débil, será necesario enalgunas ocasiones hacer la mayor parte dellevantamiento de las losas usando hoyos en elcentro de las mismas.

Si se produjera un reventón en el área delhombro, el mismo puede corregirsedepositando y apisonando una o dos palas demezcla seca de agregado o compactando elsitio de la filtración con un camión cargado.

La duración y repetición del proceso delevantamiento de losa varía en base a lascondiciones inherentes a la falla y a laeficiencia con que se ha llevado a cabo laoperación.

La técnica y la experiencia demuestran que elcomportamiento de los pavimentos sometidosa este proceso depende hasta cierto punto delorigen del defecto corregido, así un terraplénque continúa asentándose lentamente(consolidación), o las losas de acceso a unpuente, requerirán levantes de losaperiódicos, debido a un diseño inadecuadodel drenaje, a una compactación incompleta,etc.

En casos de severas condiciones existentes,donde los terraplenes no han sidocorrectamente construidos y el flujo detránsito se presenta con frecuentes cargas deelevada magnitud, es dable que se requiera ellevantamiento de losas a intervalos de dosaños; a pesar de la frecuencia esta operaciónrepresenta el procedimiento más económicopara estas condiciones de falla y fenómenosde bombeo.

Mediante la práctica del levantamiento delosa para llenar huecos y levantar losasasentadas, se extiende significativamente la

vida del pavimento de hormigón, seconservan sus cualidades originales de rodajey se evitan la grietas provocadas por unapoyo desuniforme de las capas subyacentes.

El levantamiento de losas elimina lanecesidad de capas superpuestas de asfalto yconserva la seguridad de su superficie(resistencia al resbalamiento) y su aparienciauniforme.

Generalmente la mezcla de la lechada seconforma con 4 ó 5 partes de arena fina opiedra caliza molida fina y una parte decemento portland, con la cantidad de aguarequerida para tener la consistencia deseada.Ante la carencia de piedra caliza molida sepuede utilizar cal hidratada.

Una de las características fundamentales dela mezcla es la propiedad de fluir fácilmente.Generalmente mientras más fino sea elagregado y más uniforme su gradación, fluyemás fácilmente. Algunas especificacionesexigen que la arena para el mortero registreuna fracción pasante por el tamiz No 200 depor lo menos un 30%.

Otras especificaciones requieren que lapiedra caliza molida pase el 100% por eltamiz No 50 y por lo menos un 60% pase porel tamiz No 200.

También se suele usar en las mezclas aditivosque facilitan el flujo de las mismas. Estosagentes mojadores actúan lubricando lalechada y permitiendo así tiradas de hasta 6pies, al mismo tiempo tienden a evitar elefecto pirámide y aumentar la penetración dela lechada a nivel de subbase.

En tiradas largas, muchas veces se requiere


Capítulo II - 130

tapar hoyos adyacentes (tapones de maderadura) a fin de evitar la pérdida de mezcla.

La consistencia apropiada a usarse en unasituación dada, se determina en base a laexperiencia; agentes exógenos como latemperatura, el viento y la humedad tiene unefecto pronunciado en la consistencia de lamezcla.

Se debe adoptar un método definido deproporcionar el cemento, la arena o piedracaliza y el agua, para así asegurar unaconsistencia uniforme continua de la mezcla.

Algunas especificaciones requieren unaresistencia mínima para mezclas de lechada,oscilando entre 150 y 300 lb/pulg2 a los sietedías, según pruebas de compresión encilindros de 6 pulgadas de diámetro por 12pulgadas de altura, siendo la más común unaexigencia de 300lb/pulg2.

Regularmente se utiliza una consistenciaespesa (dura) para el levantamiento de losasy una mezcla más fluida para llenarcavidades bajo las losas.

El equipo de trabajo está conformado por unabrigada de 7 a 10 hombres para ellevantamiento de las losas; esta brigada debeincluir a un técnico bien entrenado para laoperación y con suficiente experiencia en lamateria. La disposición del grupo de trabajosería:

1 Supervisor (en trabajos de envergadura esconveniente que un profesional con sólidaexperiencia supervise la tarea).1 Operador de bomba1 Operario para sostener la boquilla dedescarga

2 Operarios para cargar la mezcladora ylimpiar los barrenos y el pavimento1 ó 2 conductores de camiones.1 ó 2 banderilleros (portabanderas)

El mínimo equipo requerido a fin de llevar acabo una eficiente operación se indica acontinuación:1. Mezcladora de hormigón.1. Bomba hidráulica, con dispositivo paracontrol instantáneo de la presión de lalechada.1. Carretón para transportar la mezcladora ala unidad de bombeo.1. Camión tanque de agua (capacidadmínima 250 galones).1. Camión de volteo (volqueta) para cargarlos materiales de la mezcla y remolcar lamezcladora.1. Compresor de aire portátil.1. Taladro neumático de martillo (cuchillatipo 6 puntos de 21/2 pulgadas de diámetro).10. Tapones cónicos de madera.

Algunos tipos de equipos, incluyen la bombay la mezcladora, con lo que se elimina elcarretón y la mezcladora separada. En lasunidades combinadas, se alimenta la mezcladirectamente de la mezcladora a través deuna manguera y la boquilla introducida en elhoyo de la losa.

También se suelen utilizar taladrosneumáticos montados en un tractor. Estasunidades pueden equiparse con pares debarrenos (barrenos gemelos) que permitenperforar dos hoyos simultáneamente. Además de acelerar el trabajo estos equipostienden a dañar en menor escala la losa delhormigón.

El equipo de bombeo requiere un cuidado


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especial, ya que se obstruye si se dejapermanecer algún tiempo con mezcla en labomba o manguera. Consecuentemente elsistema debe limpiarse bien al finalizar el díade trabajo, o en cualquier otra ocasión que secontemple demoras de más de una hora.

Controles de Laboratorio paraMantenimiento de Caminos

Los controles de laboratorio paramantenimiento de caminos en lo queconcierne a la verificación de la calidad delos suelos, materiales y mezclas, serán losmismos que corresponden a la construcciónde una obra nueva, incluidos los ensayosespecificados para mezcla asfáltica encaliente o en frío utilizadas en las tareas debacheo.

Se considera de interés mencionar losensayos y procedimientos a seguir paraaquellos casos en que se requiera la ejecuciónde pozos a cielo abierto (calicatas), ya seapara el cálculo del espesor de un refuerzo opara una investigación puntual en el tramogenerada por un problema localizado.

A continuación se detallan los distintosensayos a realizar tanto en obra como enlaboratorio y en algunos casos se detalla elprocedimiento a seguir, cuando el mismo nocoincide con el que se emplea para una obranueva.

- Ensayos en obraC Determinación de los espesores de las

distintas capaC Determinación de la densidad y

humedad "in situ" de la subrasante ycapas no ligadas

C Observación de macro y

microfisuración en capas cementadasC Observación del estado de la interfase

entre las distintas capasC E x t r a c c i ó n d e m u e s t r a s

representativas y en cantidadsuficiente de los materiales queconforman la subrasante, las distintascapas no ligadas y las capas ligadas.

C Extracción de testigos en pavimentosde hormigón y en capas cementadas.

- Ensayos en laboratorio

C SUBRASANTE

CC GranulometríaCC Constantes físicasCC Clasificación AASHTO (HRB)CC Ensayo de compactaciónCC Relación humedad "in situ" /humedadóptimaCC CBR a la densidad y humedad "in situ"

A los efectos de estimar las característicasmecánicas en las condiciones de obra, semoldearán probetas para CBR con lahumedad "in situ" y distintas energías decompactación (12, 25 y 56 golpes porejemplo); se graficará la densidad versusCBR y entrando con la densidad "in situ" sedeterminará que CBR le corresponde.

El ensayo de compactación será aquél quecorresponda al tipo de suelo que se trate(AASHTO T99 o T180); mediante lascondiciones volumétricas obtenidas "in situ"y la curva densidad versus humedad obtenidaen laboratorio, se podrá conocer si el materialen obra se encuentra sobrecompactado odescompactado, en rama humedad o en ramaseca.


Capítulo II - 132

C CAPAS NO LIGADAS

CC GranulometríaCC Constantes físicasCC Clasificación AASHTO (HRB)CC Ensayo de compactaciónCC Relación humedad "in situ"/humedadóptimaCC CBR a la humedad y densidad "in situ"

Tanto para los ensayos de compactacióncomo para los correspondiente a CBR valenlas mismas consideraciones hecha parasubrasantes.

C CAPAS CEMENTADAS

CC Resistencia a la compresión incofinada

Si no es posible extraer o tallar testigos en lascondiciones que el ensayo de compresiónincofinada requiere no se realizará esteensayo; consecuentemente a fin de evaluar elcomportamiento y estado de la capa serequiere una descripción detallada de sucondición en obra.

C CONCRETO HIDRAÚLICO

CC Resistencia a la compresión de testigosextraídos del pavimentoCC Densidad

C MEZCLAS ASFÁLTICAS

CC Tipo de mezclaCC Densidad de obraCC Densidad máxima medida (Rice)CC Extracción y recuperación del bitumen(ABSON)CC Granulometría del inerteCC Características del asfalto recuperado

% en mezclaHumedadViscosidad (a 60oC y a 135oC)Penetración (a 15oC, 20oC, 25oC y30oC)Punto de ablandamientoDuctilidadDeterminación del Indice dePenetración

En el caso de no contarse con el equipoABSON se procederá a hacer la extraccióndel asfalto por centrífuga, determinándosesolamente el % de bitumen en mezcla.

Si se presentaran sectores con marcadaexudación, se realizarán determinaciones porseparado de la parte superior de la capa y dela parte inferior.

C TRATAMIENTOS BITUMINOSOSSUPERFICIALES

CC Tipo de tratamientoCC Extracción del bitumenCC Granulometría e Indice de Lajosidad delinerte.

C MATERIALES GRANULARESCON ELEVADO PORCENTAJE DELA FRACCIÓN RETENIDA EN ELTAMIZ 3/4"

A continuación se harán algunasconsideraciones sobre la determinación de lascaracterísticas volumétricas y mecánicas dedichos materiales cuando son destinados aestudios y proyecto de un diseño o cuandocorresponde el control de una obra enconstrucción o cuando se trata de laevaluación de un pavimento en servicio.


Capítulo II - 133

La Norma AASHTO T-224 permite corregirla densidad obtenida por el MétodoAASHTO T 99 o T 180, fracción P#No 4 oP#3/4" según se aplique el método A o B enel primer caso, o el método C o D en elsegundo. En este último caso igualmente sedebe determinar la fracción retenida por eltamiz No 4, así como el porcentaje de pasatamiz 3/4" - retiene No 4, ya que dichosvalores se utilizan para entrar en los gráficosde corrección, juntamente con el pesoespecífico (bulk) del material retenido en eltamiz No 4.

Sin desmerecer la importancia y la ampliautilización del método mencionado, acontinuación se describirán procedimientos aseguir para el estudio y proyecto de undiseño, control de obra en construcción, paraevaluación de un pavimento existente y elmétodo de Humphres a aplicar para controlde compactación.

I.a Para estudio y Proyecto de un diseño uobra en ejecución - Ensayos decompactación.

I.b Ensayo de V.S.

I.c Para evaluación de un pavimentoexistente. Ensayos de Compactación.

I.d Ensayos de V.S.

I.e Sobre control de compactación en obra ylas densidades secas máximas a exigir enmateriales granulares con elevado porcentajede material retenido en el tamiz 3/4".Método de Humphres.

I.a Para estudio y proyecto de un diseño uobra en ejecución Ensayos de compactación.

Se considerarán para todos los casos, trestipos de materiales según su granulometría.

1) Material cuyo retenido en el tamiz3/4" es inferior a un 5% (materialfino).

2) Material cuyo retenido en el tamiz3/4" es inferior a un 15% (materialgranular)

3) Material cuyo retenido en el tamiz3/4" es superior a un 15% (materialgranular grueso)

I.a.1 Material R# 3/4" < 5%

En laboratorio se conforman las probetas contodo el material y la energía de compactacióna especificar. Se obtiene así la densidadmáxima y humedad óptima. Para el controlde calidad en la etapa constructiva, para darpor aprobada la capa en lo que concierne a sugrado de compactación, se determinará suhumedad y densidad en obra (por el métododel cono de arena), que se comparará con laobtenida en laboratorio. De acuerdo a loexigido en el Pliego de Condiciones yEspecificaciones Técnicas (100%; 98%;95%, etc.) se aprobará o no la capaconstruida. Es decir se compararán losresultados de laboratorio (ds y hópt)directamente con los resultados de obra (Ds= PT/VT y H). Siendo PT el peso seco totaldel material extraído del pozo y VT elvolumen que ocupara.

1.a.2 Material R # 3/4" < 15%

Las probetas en laboratorio se conforman conel material pasante por el tamiz 3/4", sedetermina la densidad máxima y la humedad


Capítulo II - 134

óptima con la energía especificada. Como lafracción retenida en el tamiz 3/4" no seincluyó en la conformación de la probeta,tanto la densidad máxima como la humedadóptima obtenidas en laboratorio se debencorregir siendo:

Donde:

dsc = Densidad seca corregida del total delmaterial para una determinadasenergía de compactación (Ec).

G = Porcentaje en peso del materialretenido en el tamiz 3/4"

F = Porcentaje en peso del materialpasante por el tamiz 3/4"

(G = Peso específico saturado a superficieseca de la fracción retenida en eltamiz 3/4"

ds = Densidad seca máxima de la fracciónpasante por el tamiz 3/4", obtenidaen laboratorio para una determinadaEc (energía de compactación)

hoptc= Humedad óptima corregida (%)hopt = Humedad óptima de la fracción

pasante por el tamiz 3/4", obtenida enlaboratorio.

AbsG= Porcentaje de humedad de absorcióndel material retenido en el tamiz 3/4"

Siendo la fracción gruesa del materialinferior a un 15% se corrigen los valoresobtenidos en laboratorio (dsc y hoptc). Parael control de compactación en obra secomparan dichos valores corregidos con la

densidad y humedad de obra (Ds = PT/VT;H).

1.a.3 Material R# 3/4" > 15%

Las probetas en laboratorio se conforman conla fracción pasante por el tamiz 3/4"; sedetermina su humedad óptima y su densidadmáxima (ds y hopt) a la energía especificada,no se realiza ninguna corrección enlaboratorio. Como la fracción retenida en eltamiz 3/4" no se incluyó en la conformaciónde la probeta, para poder comparar ladensidad de obra (que incluye al materialgrueso) con la obtenida en laboratorio, sedebe efectuar una corrección sobre ladensidad de obra.

Siendo:

Dsc = Densidad de obra corregidaPT = Peso seco total del material

extraído del pozoVT = Volumen del pozoPR = Peso de la fracción retenida

en el tamiz 3/4"VR = Volumen del material

retenido en el tamiz 3/4"; VR= PR/(G

Para realizar el control de compactación enobra, se comparan la densidad obtenida enlaboratorio (ds) con la densidad de obracorregida (Dsc).

Esta corrección es válida hastaaproximadamente 30% de material grueso, yaque un porcentaje mayor implica que elesqueleto granular conformado por la


Capítulo II - 135

fracción retenida en el tamiz 3/4" no deja unvolumen de vacíos suficiente para que elmaterial fino pueda ser compactado.

Lógicamente el límite estimado (30%)

d e p e n d e r á d e l e s c a l o n a m i e n t ogranulométrico que presente el material.

Resumiendo, para control de densidad yhúmeda de obra en ejecución resulta:

En laboratorio En obra

R # 3/4" < 5% ds

5% < R # 3/4" < 15%

R # 3/4" > 15% ds

I.b Ensayos de V.S.

Para conocer el aporte estructural de lasdistintas capas granulares, suelo seleccionadoy subrasante que integran el diseñoestructural de un proyecto, se debedeterminar su V.S.

I.b.1 Material R # 3/4" < 5%

Se conforman las probetas con todo elmaterial, en general se utiliza el métododinámico simplificado (56, 25 y 12 golpespor capa, con la humedad óptimacorrespondiente a la Energía deCompactación especificada).

I.b.2 Material R # 3/4 < 15%

Se conforman las probetas con el materialpasante el tamiz 3/4", compensando almaterial grueso, que quedó retenido en eltamiz 3/4" y que no se incorporó, por unafracción de material que pasa el tamiz 3/4" yes retenida en el tamiz. No 4.

I.b.3 Material R # 3/4" > 15%

Las probetas para V.S. se conformaránreemplazando sólo hasta un 15% el materialretenido por el tamiz 3/4", por la fracción quepasa el tamiz 3/4" y retiene el tamiz No. 4.


Capítulo II - 136

Tanto en el caso I.b.2 como el I.b.3 se efectúauna compensación con el objetivo dereemplazar en laboratorio al material gruesono incluido en la conformación de la probeta.Si bien la misma no tendrá la granulometríade la muestra de obra, presenta en la fracciónpasa tamiz 3/4" y retiene el tamiz No. 4 unmayor porcentaje de material, es decir unamayor proporción de partículas de mayordiámetro, compensando al material suescalonamiento granulométrico será mássimilar al de obra por la compensaciónrealizada.

Previamente a la determinación del V.S sedeberán hacer los ensayos de compactación,para conocer la densidad máxima y humedadóptima con la Energía de Compactaciónespecificada, en dichas condiciones semoldearán las probetas de V.S.

Estas nuevas condiciones volumétricas de lasprobetas conformadas con materialcompensado, son las que corresponden paraevaluar su capacidad portante y no debenconfundirse con las determinadas en I.a.2 yI.a.3 utilizadas para el control de lasexigencias de compactación.

I.c Para evaluación de un pavimentoexistente. Ensayos de compactación.

I.c.1 Material R # 3/4" < 5%

Sobre la muestra extraída de la perforaciónrealizada en el pavimento existente serealizará en laboratorio el ensayo decompactación. De acuerdo al material de quese trate (A1, A2....A7) se le aplicará laenergía de compactación correspondiente.

La curva de densidad seca versus humedad

obtenida en laboratorio (ds - h) y los valorespuntuales de la densidad y humedadobtenidos "in situ" (Ds = PT/VT, H)permitirán evaluar las condicionesvolumétricas de la subrasante o capa granularen estudios. Así por ejemplo esquematizandoel problema, si se supone que los distintospuntos numerados (figura 152) correspondena posibles condiciones "in situ" y la curva Eca la energía de compactación indicada paraese material, se puede asumir que:

1 Material bien compactado, en ramaseca2 Material bien compactado,humedad óptima3 Material bien compactado, ramahúmeda4 Material descompactado, rama seca5 Material sobrecompactado, ramaseca6 Material descompactado, ramahúmeda7 Material sobre compactado, ramahúmeda

Por el grado de compactación que ellospresentan el material 4 está más alejado de lahumedad óptima que el material 5, aunquepresente el mismo grado de humedad y elmaterial 7 esta más cercano a la saturaciónque el material 6, aunque presente el mismogrado de humedad. Los materiales 4 y 6estarían sobre una curva densidad - humedadque corresponde a una energía decompactación inferior a la especificada (Ec),es decir con un grado de densificacióninferior al exigido en el momento de suconstrucción y los materiales 5 y 7 estaríansobre una curva que corresponde a unaenergía mayor que la especificada; es decircon un grado de densificación superior al


Capítulo II - 137

exigido en la etapa constructiva.

I.c.2 Material R # 3/4" < 15%

Se determina la densidad máxima y lahumedad óptima (ds y hopt) del material quepasa el tamiz 3/4", con la energía que lecorresponda. Se corrigen dichos valores porla influencia del material retenido en el tamiz3/4" siendo:

Se grafica la curva dsc versus hoptc y seanaliza la posición correspondiente de lacondición volumétrica "in situ" (Ds = PT/VT;H).

I.c.3 Material R # 3/4" > 15%

Se determina en laboratorio de densidadmáxima y la humedad óptima (ds y hopt) delmaterial que pasa el tamiz 3/4". Se corrige ladensidad y humedad obtenidas "in situ"mediante las siguientes expresiones:

Se grafica la curva (ds - h) y se analiza laposición correspondiente de la condiciónvolumétrica "in situ" (Dsc y Hc).

Se comparan así las densidades y humedades"in situ" en el momento de hacerperforaciones, con las obtenidas enlaboratorio para poder conocer su grado decompacidad y su ubicación en la rama seca ohúmeda de la curva que le corresponda.

I.d Ensayo de V.S.

Las probetas se moldearán con el materialextraído de las distintas capas y subrasantedurante la ejecución de las perforaciones,estableciéndose distintas metodologías segúnsea la gradación granulométrica del material.Se compactarán en forma dinámica y seensayarán embebidas y sin embeber. Semoldearán con la humedad "in situ" y 56golpes por capa, dependiendo el número decapas, peso del pisón y altura de caída, de laenergía que le corresponda al tipo de suelo enestudios (AASHO T99, AASHO T180). Deacuerdo a lo que surja de la comparación dela densidad obtenida en laboratorio con ladensidad obtenida "in situ", se moldeará unanueva serie de probetas, con una mayorenergía de compactación (si la densidad "insitu" es mayor que la obtenida en laboratorio)o con una menor energía (si la densidad "insitu" es menor que la de laboratorio).

Para el primer caso podría ser 70 golpes porcapa y para el segundo 25 golpes, estasdeterminaciones se hacen a fin de cubrir unrango de densidades que permitan determinarcon relativa exactitud el V.S. del material enlas condiciones volumétricas "in situ",graficando densidad versus V.S. entrando enel gráfico con la densidad "in situ" se puedeconocer el valor portante de la capa enestudio en las condiciones de servicio.

La determinación de la densidad "in situ"para conocer el V.S. mediante el gráficodensidad versus V.S. dependerá de lagranulometría que presente el material.


Capítulo II - 138


Capítulo II - 139

I.d.1 Material R # 3/4" < 5%

Las probetas para ensayar al V.S. semoldearán con todo el material y con lahumedad "in situ", la energía decompactación será la que corresponda al tipode material de que se trate. La densidad "insitu" se determinará como el cociente entre elpeso total seco del material extraído del pozoy el volumen del pozo (Ds = PT/VT).

1.d.2 Material R # 3/4" < 15%

Las probetas para ensayar al V.S. semoldearán compensando al material retenidopor el tamiz 3/4", por un mismo porcentajeque pasa tamiz 3/4" retiene tamiz No. 4,respetando las gradaciones intermedias y conla humedad obtenida "in situ". La densidad"in situ" se obtendrá como el cociente entreel peso total seco del material extraído y elvolumen que ocupara.

Se debe determinar el porcentaje del materialretenido en el tamiz 3/4" de la muestrautilizada para obtener las condicionesvolumétricas "in situ", ya que ése será elporcentaje a compensar en el ensayo de V.S.

Consecuentemente si el material extraído delpozo presentara un 12% de retenido en eltamiz 3/4", las probetas para V.S. semoldearán con un 88% del material pasantepor el tamiz 3/4" (con la granulometríapropia de la muestra) y un 12% de pasa tamiz3/4" y retiene el tamiz No. 4 (respetando lasgradaciones intermedias).

I.d.3 Material R #3/4" > 15%

Las probetas para ensayar al V.S semoldearán compensando hasta un 15% delmaterial retenido por el tamiz 3/4", por unmaterial que pasa el tamiz 3/4"y retiene eltamiz No 4. La densidad "in situ" paradeterminar el V.S. será:

Siendo ) PR el peso del material retenido enel tamiz 3/4"que excede el 15% del totalretenido (PR).

PR peso total del material retenido en el tamiz3/4"

Por ejemplo para una muestra de 2.000 gr(PT) cuyo retenido en el tamiz 3/4" sea de25% será:

)PR = 500 gr. - 300 gr. = 200 gr (10%)

Como las probetas para V.S. se moldearoncompensando sólo un 15%, se debe efectuaresta reducción de la densidad "in situ" paraque sea comparable con la densidad delaboratorio. Resumiendo, para determinar elgrado de compactación de obra en servicio:


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En laboratorio En obraSe comparan condiciones “in situ” con curvas

densidad - húmeda de laboratorio

R # 3/4" < 5% ds / h

5% < R # 3/4" < 15% dsc / hc

R # 3/4" > 15% ds / h

Para determinar V.S. en las condiciones volumétricas de obra en servicio

En laboratorio En obra(h = H in situ)

R 3/4" > 5% ds / H

5% < R 3/4" < 15% ds (compensar según % R 3/4"del pozo)

R 3/4" > 15% ds (compensando hasta un 15%)

Para la determinación del V.S. en laboratorio se prepararán dos series de probetas (dsl y


Capítulo II - 141

ds2) siendo la primera serie (ds1)conformada con 56 golpes por capa y lasegunda serie (ds2) con una energía mayor omenor, según resulta Ds > ds1 ó Ds < ds1.

Se consideró de interés hacer una reseñasobre el control de las exigencias decompactación en obra y la estimación de suV.S. para el proyecto de un diseño nuevo ode un refuerzo, para dejar bien sentado unconcepto fundamental, que es el de estableceruna reciprocidad biunívoca entre laboratorioy obra. Ya que no tendría sentido elaborar uncúmulo de ensayos, si los mismos noreproducen dentro de sus limitaciones, lascondiciones físicas, volumétricas ymecánicas de la obra en ejecución o delpavimento existente.

Las condiciones físicas se lograrán reproducirsi se trabaja con muestras representativas.

Las condiciones volumétricas, determinandola densidad máxima y la humedad óptimapara la energía de compactación especificadapermitirán determinar el grado decompactación alcanzado en obra, ya seacomo control de las exigencias especificadasdurante la etapa constructiva o en evaluaciónpara conocer si hubo algún proceso quep r o d u j o d e s c o m p a c t a c i ó n osobrecompactación, percolación de agua, etc.

Las características mecánicas se debendeterminar en las mismas condicionesvolumétricas en que se encuentra el materialen obra, es decir para proyecto de un diseñoa la humedad y densidad especificadas en elPliego de Condiciones y EspecificacionesTécnicas (sea 100%, 98%, 95% de ladensidad máxima) y para evaluación de unpavimento en servicio a la densidad y

humedad que presente el material en la obraexistente, ya sea saturado, descompactado,sobrecompactado o con una humedad inferiora la óptima.

1.e Sobre el control de compactación en obray las densidades secas máximas a exigir enmateriales granulares con elevado porcentajede material retenido en el tamiz 3/4" (Métodode Humphres)

Es por todos conocido el problema que sepresenta en obra cuando es necesariodeterminar el peso unitario seco máximo aexigir en capas conformadas con agregadosgranulares con tamaño máximo superior a 1"y consecuentemente alto porcentaje de lafracción retenida en el tamiz 3/4".

A las fluctuaciones que se presentan en lagraduación granulométricas, se suma eldistinto peso específico aparente quepresentan las partículas de cada fraccióngruesa por tener distinta composiciónmineralógica.

Al especificar la mínima densidad máxima aexigir, se debe tener en cuenta toda laexperiencia acumulada en la construcción deobras similares; tanto la experiencia como latécnica llevan a pensar que una forma dedeterminar fehacientemente el mínimonecesario de pasadas de equipo, la humedadadecuada y el espesor conveniente de la capa,es mediante tramos experimentales,compactando al material de acuerdo a unaserie de alternativas programadas yseleccionando así un patrón de compactación.

Siendo la elección de las distintas variables(equipos, número de pasadas, espesor decapa) fundamentalmente un problema de


Capítulo II - 142

economía, no cabe la menor duda que entrevarias alternativas comparables, una empresava a elegir la combinación que más convengaa sus intereses económicos, es decir la quepermite cumplir con las exigencias requeridascon el menor costo.

En base y sub bases granulares a cadagranulometría que presente el material lecorresponde una densidad máxima posible dealcanzar en obra, la densidad máximaaumenta al aumentar el porcentaje deretenido en el tamiz de corte hasta un ciertolímite, luego disminuye. Sabido es que lasexigencias granulomérticas constituyen unmedio indirecto de obtener un mínimo devacíos. Si la proporción de partículas gruesases alta como para tener contacto continuoentre sí, esta fracción da origen a unaestructura granular gruesa (macroestructura)en la cual el material fino queda ocupandolos vacíos de la misma; la cantidad máximade agregado grueso debe ser compatible conla trabajabilidad de la mezcla en la etapaconstructiva. Teóricamente la proporciónóptima de finos en su máxima compactación,debería ser justo la necesaria para llenar elvolumen de vacíos de la fracción gruesa si sebuscara obtener una mezcla, cuyagranulometría brindara el mínimo porcentajede vacíos.

Si el porcentaje del material retenido en eltamiz de corte se mantiene constante, perocambia su granulometría, la densidad máximaa exigir podrá aumentar o disminuir deacuerdo al escalonamiento granulométricoque dicha fracción presente. Es decir quetratándose de materiales granulares gruesos larepresentatividad del material de obra enlaboratorio resulta bastante problemática.

El objeto de este informe es desarrollar elmétodo de Humphres, que permite conocerlas variaciones de la densidad máxima de uncierto material debido a fluctuaciones en lagraduación granulométrica, para una energíade compactación determinada.

Se utiliza como tamiz de corte el No. 4(4.8mm) y determinando el peso específico,la densidad compactada y la densidad sueltade cada una de las fracciones, se puededeterminar una curva de densidad máximacuyos valores corresponderán a lasdensidades máximas obtenidas en obrausando un equipo adecuado de compactación.

Como la curva de densidades máximas puededeterminarse en el laboratorio antes de laconstrucción, el control en el terreno quedareducido a ensayos de densidad "in situ" ygranulometrías, quedando el equipo deinspección afectado a los ensayos dedensidad en laboratorio, con tiempo librepara dedicar la atención adecuada a otrastareas de control.

Este método tiene una base teóricaexperimental donde se utilizan las siguientesdeterminaciones en laboratorio:

1) qF = Peso específico de la fracción quepasa el tamiz de corte (No. 4)2) dFM = Peso unitario seco suelto de lafracción que pasa el tamiz de corte (No. 4)3) dFC = Densidad seca máxima de la fracciónque pasa el tamiz de corte (No. 4)4) pG = Peso específico de la fracción dematerial retenido por el tamiz de corte (No.4)5) dGM = Peso unitario seco suelto de lafracción de material retenido por el tamiz decorte (No. 4)6) dGC = Densidad seca máxima de la


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fracción de material retenido por el tamiz decorte (No. 4)

Siendo G el porcentaje de material retenidopor el tamiz de corte (No. 4) y F el porcentajede material que pasa por dicho tamiz, serepresentan gráficamente ocho curvas, cuyasfórmulas contienen los valores determinadosexperimentalmente y se detallan acontinuación.

En la figura 153 se muestran gráficamente lasochos fórmulas que representan las curvasrespectivas. En ordenadas se ubican pesosunitarios secos y en abscisas la fracción dematerial que pasa el tamiz de corte.

La curva A se considera partiendo delmaterial pasante por el tamiz de corte (No 4),compactado a su densidad máxima (dFC) y amedida que se va incorporando materialmayor que el tamiz de corte, en cantidadescrecientes, se va incrementando la densidadhasta llegar a 100%de material grueso, quecorresponde al valor del peso específico deesa fracción, lo que no es posible en larealidad, pues para ello no tendrían queexistir vacíos. Es decir la curva no se cumpleen la práctica si no solamente en formateórica.

Las curvas B, C y D se establecen de lamisma manera que la curva A, sustituyendolos valores adecuados.

La curva E se considera partiendo delmaterial grueso compactado (dGC), cuyosvacíos se llenan con material fino,aumentando así progresivamente la densidad,manteniendo el volumen constante. Elmaterial fino irá llenando los vacíos delgrueso hasta que una vez colmatados éstos,se empiezan a separar las partículas delmaterial grueso, diminuyendo desde estepunto la densidad de la mezcla.


Capítulo II - 144


Capítulo II - 145

El punto I indicará la densidad teóricamáxima.

En forma similar puede representarse lacurva F, pero partiendo del material gruesosuelto (dGM).

Las curvas G y H se deducen partiendo delmaterial fino compactado (dFC) y suelto (dFM)respectivamente al cual se le va agregandomaterial grueso, estas curvas sonevidentemente teóricas.

Las curvas B y D tienen como origen elmaterial suelto fino y grueso respectivamentey se interceptan en el punto d, punto quecorresponde a la densidad teórica mínimadado que las curvas representan valoresbasados en las densidades sueltas de las dosfracciones.

Para determinar la curva de densidad máximase razona del siguiente modo: cuandocantidades crecientes de material fino sueltose agregan al material grueso compactado, sedebería seguir la curva E, pero debido a lainterferencia de las partículas los vacíos dematerial grueso varían de un mínimo a unmáximo a medida que la cantidad de materialfino agregado va en aumento, separando laspartículas del grueso. Así se intercepta a lacurva A en el punto e (intersección con F)donde el material grueso estará teóricamenteen condición suelta.

Se determinará así una nueva curva cuyospuntos extremos serán los correspondientes adGC y e. Para determinar los puntosintermedios se usará la ecuación de la curvaA, en la cual se reemplaza a dFC por de y a qGpor dGC, quedando la fórmula:

Para el trazado de la curva se considera queen el punto e hay 100% de material que pasapor el tamiz de corte. Se determina elporcentaje correspondiente a ese punto y secalcula la densidad seca máxima para elpunto correspondiente al 50% del mismo,utilizando para ello la fórmula anterior.

El punto obtenido se denomina r. Mediantelas intersecciones entre las curvas teóricas esposible ubicar otros puntos de la curva dedensidades secas máximas.

El punto a está determinado por laintersección de las curvas B y E que tienenuna existencia física limitada. El punto b estadado por las curvas D y G, esta última notiene existencia física, siendo puramenteteórica. Los puntos a y b son interseccionesgráficas opuestas. El punto c estádeterminado por las curvas A y D; los puntosa y c corresponden a densidades teóricasmáximas, con distintos porcentajes dematerial grueso, por encontrarse sobre lascurvas límites.

La curva H no tiene existencia física posible.El punto f se obtiene de la intersección de lascurvas H y C.

Los puntos e y f son de densidad teóricamáxima, partiendo en un caso de gruesosuelto (punto c) y en el otro del fino suelto(punto f).

Es posible obtener otros puntos de la curvade densidades máximas, la intersección de la


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recta ab con la cd, determina el punto m dedensidad máxima real, que está ubicada sobrela recta ed de densidad máxima (e) y mínima(d) teóricas.

La intersección de la recta ac con la fddetermina el punto n de la curva. (ncoincidente con f en el ejemplo).

Con los puntos dGC, r, o, m, n, dFC esposible trazar la curva de densidadesmáximas, que cubre todos los valores a exigirpara distintos porcentajes de material grueso(retenido por el tamiz No.4) y fino (pasantepor el tamiz No. 4). Dejando expresaconstancia que dicha curva responde a unmaterial al que se lo considera conformadopor esas dos fracciones en distintasproporciones, pero que cada una de esasfracciones mantiene su graduacióngranulométrica.

Considerando que la curva determinada porel método de Humphres, permite establecerpara los distintos porcentajes de materialretenido en el tamiz No. 4 las densidades aexigir, para realizar el control decompactación en obra, bastará condeterminar la densidad "in situ" de todo elmaterial, registrar la fracción retenida en eltamiz No. 4 y compararla con la densidad quepara ese porcentaje, establece la curva dedensidades máximas del método mencionado.

Si bien se podría aducir que los valoresobtenidos son puramente teóricos (aunquedeterminados en base a resultados delaboratorio), los mismos se verifican conmuestras conformadas con distintosporcentajes de material retenido por el tamizNo. 4 y pasante por el tamiz No. 4 mediantecompactación dinámica. La experiencia

indica que los valores obtenidos en control decompactación en obra, se ubican por debajode la curva determinada, pero siguiendo sutendencia y siendo el error porcentual menorpara porcentajes de finos altos.

Las tolerancias a exigir deberán estar deacuerdo a un conjunto de factores nomanejables, como son heterogeneidad quepresente el material, sus distintosescalonamientos granulométricos y lasegregación que se produce en este tipo deagregados.

Si los yacimientos presentan distintacomposición mineralógica, notable porsimple inspección visual del material, laspartículas que conforman cualquiera de lasfracciones gruesas, presentarán distinto color,textura, forma y peso. Consecuentemente losdistintos pesos específicos, se reflejarán endistintas densidades, de acuerdo a laproporción en que cada uno de ellosintervenga, que lógicamente será variable.Es decir que a los factores no manejables yamencionados, se debe agregar la distintacomposición mineralógica que presenta elmaterial en distintas proporciones.

Por todo lo manifestado se recomienda que elgrado de compactación a exigir para unadeterminada capa sea coherente con laspropiedades que se deben obtener, es deciruna exigencia racional. No es correctoestablecer requerimientos excesivos, quecarezcan de sentido y a veces imposibles dealcanzar. El hecho de olvidar esta premisalleva a continuos problemas entre elContratista y la Supervisión, que solamentesirven para entorpecer la marcha de la obra.


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BIBLIOGRAFÍA DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS Y MANTENIMIENTO

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C MIX DESIGN METHODS FORASPHALT CONCRETE ANDOTHER HOT-MIX TYPES(ASPHALT INSTITUTE MS2-SIXTH EDITION)

C A BASIC ASPHALT EMULSIONMANUAL (ASPHALT INSTITUTE-MS 19 SECOND EDITION)

C SOILS MANUAL FOR THED E S I G N O F A S P H A L TPAVEMENT STRUCTURES(ASPHALT INSTITUTE-MS 10-FIFTH EDITION)

C PRINCIPLES OF CONSTRUCTIONO F H O T - M I X A S P H A L TP A V E M E N T S ( A S P H A L TINSTITUTE-MS 22-1993)

C ASPHALT OVERLAYS FORHIGHWAY AND STREETREHABILITATION (ASPHALTINSTITUTE-MS 17-1983)

C STANDARD SPECIFICATIONSF O R T R A N S P O R T A T I O NMATERIALS AND METHODS OF

SAMPLING AND TESTING-PARTI SPECIFICATIONS-PART II TEST(AASHTO 1993-SIXTEENTHEDITION)

C AASHTO GUIDE FOR DESIGN OFPAVEMENT STRUCTURES(AASHTO-1993)

C EVALUACION Y REFUERZO DEE S T R U C T U R A S D EPAVIMENTOS FLEXIBLES.COMISION PERMANENTE DELASFALTO-OCTAVO SIMPOSIO(REPÚBLICA ARGENTINA-1982)

C REUNIÓN DEL ASFALTO-VIGESIMA CUARTA, SEXTA YSEPTIMA (1986, 1990 Y 1992RESPECTIVAMENTE). COMISIÓNPERMANENTE DEL ASFALTO(REPÚBLICA ARGENTINA).

C M É T O D O P A R A L AD O S I F I C A C I Ó N D EHORMIGONES (PUBLICACIONESTÉCNICAS DEL INSTITUTO DELC E M E N T O P O R T L A N DARGENTINO)

C CONCRETE PAVEMENT DESIGNFOR ROADS AND STREETSCARRYING ALL CLASSES OFTRAFFIC. (PORTLAND CEMENTASSOCIATION)

C NUEVOS CONCEPTOS YMÉTODO PARA EL DISEÑOE S T R U C T U R A L D E LPAVIMENTO DE HORMIGÓN


Capítulo II - 148

(PUBLICACIONES TÉCNICASDEL INSTITUTO DEL CEMENTOPORTLAND ARGENTINO Y DELA DIRECCIÓN NACIONAL DEVIALIDAD)

C ESTABILIZACIÓN DE SUELOS(TEXTO PARA LAS CATEDRASDE VÍAS DE COMUNICACIÓN YC O N S T R U C C I Ó N D ECARRETERAS-FACULTAD DEINGENIERIA-UNIVERSIDAD DEBUENOS AIRES-REPÚBLICAARGENTINA)

C TECNOLOGIA PARA LOSCAMINOS SECUNDARIOS EN LAA R G E N T I N A - C O N G R E S O SARGENTINOS DE VIALIDAD YTRÁNSITO-SIMPOSIO 1975.

C ASPHALT IN PAVEMENTMAINTENANCE (ASPHALTINSTITUTE-MS 16-1983)

C CONSERVACIÓN DE LOSPAVIMENTOS DE HORMIGÓNDE CEMENTO PORTLAND(PUBLICACIONES TECNICASDEL INSTITUTO DEL CEMENTOPORTLAND ARGENTINO)

C ESTUDIO DE CAMINOSVECINALES-MANUAL DEDISEÑO-MINISTERIO DE OBRASP U B L I C A S YCOMUNICACIONES-REPÚBLICADEL ECUADOR- (1979)

C LA INGENIERIA DE SUELOS ENL A S V I A S T E R R E S T R E SCARRETERAS, FERROCARRILES

Y AEROPISTAS (A. RICOR O D R I G U E Z Y H . D E LCASTILLO). VOLUMEN 1 Y 2(REPÚBLICA DE MEXICO)

C EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS(DIRECCIÓN NACIONAL DEV I A L I D A D - D I R E C C I Ó NGENERAL DE CONSERVACIÓN-REPÚBLICA ARGENTINA)

C S E M I N A R I O S O B R ER E H A B I L I T A C I Ó N D EPAVIMENTOS (ASOCIACIÓNARGENTINA DE CARRETERAS-1985)

C INGENIERIA DE CARRETERAS-P.H.WRIGHT Y R.V. PAQUETTE(1993)

C INSTRUCCIONES GENERALESPARA ESTUDIOS Y PROYECTOSDE CAMINOS. D.N.V., S.E.O.P.(ARGENTINA, 1971).

C MANUAL DE CONSERVACIÓNDE CARRETERASD E P A R T A M E N T OTRANSPORTACIÓN Y OBRASPÚBLICASDIRECTORIA OBRAS PÚBLICAS.ESTADO LIBRE ASOCIADO DEPUERTO RICO

C HIGHWAY DRAINAGE GUIDELINES, AASHTO, 1992.