Base Estabilizada
-
Upload
alfredo-orocu -
Category
Documents
-
view
3.006 -
download
7
Transcript of Base Estabilizada
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 1/254
MATERIALES PARA BASE YSUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 2/254
CONTENIDO
Bases y subbases granulares
Bases y subbases estabilizadas con aditivos
Estabilización de suelos con cal
Estabilización de suelos con cal y ceniza volante
Estabilización de suelos con cemento
Bases estabilizadas con asfalto
Bases estabilizadas con emulsión asfáltica
Bases estabilizadas con asfalto espumado
Combinación de estabilizantesOtros tipos de bases
Base permeable
Base de concreto pobre
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 3/254
DEFINICIONES
Base es la capa que se encuentra bajo la capa derodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su
proximidad con la superficie, debe poseer altaresistencia a la deformación, para soportar las altaspresiones que recibe. Se construye con materialesgranulares procesados o estabilizados y, eventualmente,con algunos materiales marginales.
BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 4/254
DEFINICIONES
Subbase es la capa que se encuentra entre la base y lasubrasante en un pavimento asfáltico. Debido a queestá sometida a menores esfuerzos que la base, sucalidad puede ser inferior y generalmente está
constituida por materiales locales granulares omarginales.
El material que se coloca entre la subrasante y laslosas de un pavimento rígido también se denomina
subbase. En este caso, debe permitir el drenaje libre oser altamente resistente a la erosión, con el fin deprevenir el ―bombeo‖. En algunas partes, a esta capala llaman base.
BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 5/254
- Compuestos principalmente por agregados pétreos y finos naturales.
- Su resistencia a la deformación está determinada casi exclusivamente
por el rozamiento interno de los agregados, aunque a veces existe una
componente cohesional brindada por los finos plásticos del material
- Modificación de un suelo o un agregado procesado, mediante la
incorporación y mezcla de productos que generan cambios físicos y/o
químicos del suelo aumentando su capacidad portante, haciéndolo menos
sensible a la acción del agua y, eventualmente, elevando su rigidez
- Materiales que no cumplen las especificaciones corrientes para uso vial,
pero que pueden ser usados con éxito, principalmente como resultado
de una experiencia local satisfactoria y un costo reducido
Naturales,
subproductos
industriales y
materiales de
desecho
Marginales
Granulares
(mezclas de
suelo-agregado)
No ligados
Estabilizaciones
con aditivos
Ligados
CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 6/254
BASES Y SUBBASES
BASES YSUBBASES
GRANULARES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 7/254
Los agregados para construcción de bases y subbasesgranulares y, en general, para cualquier capa de unpavimento deben ser caracterizados para:
– Establecer su idoneidad
– Obtener información útil para el diseño estructural
del pavimento
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
Finalidad de la caracterización
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 8/254
1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso
La composición mineralógica de los agregados
determina en buena medida sus características físicas yla manera de comportarse como materiales para unacapa de pavimento
Por lo tanto, al seleccionar una fuente de materiales, el
conocimiento del tipo de roca y, por lo tanto, deminerales que la componen brinda una excelente pistasobre la conveniencia de los agregados provenientes deella
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 9/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
RESUMEN DE PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS(SEGÚN CORDON Y BESTE)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 10/254
1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso
El examen petrográfico de las rocas en el microscopio,
mediante secciones delgadas, es un método excelentepara determinar el tamaño del grano, su textura y suestado de descomposición
El examen, realizado por un experto, permite calcularlas proporciones de las especies mineralógicas de la
roca y, en muchos casos, permite también dilucidar einclusive resolver el problema planteado
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 11/254
1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
Cuarzo reactivo exhibiendo bandas oscuras(A) y claras (B) en el mismo grano
Grano de cuarzo no reactivo con unbrillo uniforme
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 12/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso
Las propiedades químicas de los agregados sonimportantes cuando se van a emplear en pavimentos
En pavimentos asfálticos, la química de los agregadospuede determinar la adherencia entre ellos y el asfalto
En pavimentos rígidos, los agregados que contienenformas reactivas de sílice pueden presentar reacciones
expansivas con los álcalis contenidos en la pasta delcemento
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 13/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso
Falla por deficiente adherenciaentre los agregados y el asfalto
Reacción expansiva entre lasílice del agregado y los álcalis
del cemento
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 14/254
1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso
Se han desarrollado muchos ensayos para medir lascaracterísticas físicas de los materiales para construir
pavimentos. Estos ensayos, en su mayoría arbitrarios enel sentido de que su utilidad reposa en la correlación desus resultados con el comportamiento en el campo, hansido normalizados con el fin de obtener resultadosreproducibles
Las especificaciones de construcción fijan, de acuerdocon la experiencia local, los límites admisibles de losresultados de estos ensayos, según el uso previsto parael material
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 15/254
2. Caracterización para efectos de diseñoestructural del pavimento
Se trata de ensayos para establecer la respuesta delos materiales al esfuerzo y a la deformación
Se emplean para cuantificar módulos y relaciones dePoisson y, para determinados componentes de la
estructura del pavimento, medir su resistencia a lafatiga
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 16/254
FUENTES DE MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
CANTERA
DEPÓSITO ALUVIAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 17/254
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Estabilidad y densidad
La masa de los materiales granulares para capas desubbase y base deberá poseer una adecuada estabilidad
por trabazón mecánica, de manera que soporteadecuadamente los esfuerzos impuestos por las cargasde la construcción y del tránsito automotor
La estabilidad de un material granular depende de ladistribución de los tamaños de las partículas(granulometría), de las formas de las partículas, de ladensidad relativa, de la fricción interna y de la cohesión
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 18/254
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Estabilidad y densidad (continuación)
Un material granular diseñado para máxima
estabilidad debe poseer alta fricción interna para resistirla deformación bajo carga
La fricción interna y la subsecuente resistencia alcorte dependen, en gran medida, de la granulometría, de
la forma de las partículas y de la densidad, De estosfactores, la distribución de tamaños, en especial laproporción de finos respecto a los gruesos, es el másimportante
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 19/254
Estabilidad y densidad (continuación)
La máxima densidad se suele obtener cuando la distribuciónde tamaños se adapta a la fórmula de Fuller:
p = 100(d/D)0.5
Generalmente, la proporción de finos que permite alcanzarla máxima estabilidad es inferior a la requerida para lograrmáxima estabilidad
La granulometría por escoger debe establecer un balanceentre la facilidad constructiva y la mayor estabilidad posible
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 20/254
ESTADOS FÍSICOS DE LAS MEZCLAS DE SUELO - AGREGADO
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 21/254
VARIACIÓN DE LA DENSIDAD Y DEL CBR CON LACANTIDAD DE FINOS DE UN MATERIAL GRANULAR
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 22/254
Angularidad del agregado grueso (INV E-227)A igualdad de distribución de tamaños, un agregado con partículasfragmentadas mecánicamente presenta mayor estabilidad que uno conpartículas redondeadas, debido a la mayor trabazón entre las partículas
Para iguales granulometrías, el material con partículas trituradas dalugar a un mayor coeficiente de permeabilidad, lo que hace que sea másfácil de drenar
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 23/254
Angularidad del agregado fino (AASHTO T 304 – INVE-239)
Porcentaje de vacíos con aire de las partículas menoresde 2.36 mm, levemente compactadas
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
V= volumen del moldeW=peso de arena en el moldeGA = peso específico arena
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 24/254
Partículas aplanadas y alargadas (INV E-240) La presencia de partículas aplanadas y alargadas es indeseable, porcuanto ellas tienden a quebrarse durante la construcción y bajo tránsito,modificando la granulometría original del agregado
DETERMINACIÓN DE PARTÍCULAS ALARGADAS Y PLANAS (ASTM D 4791)
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 25/254
LimpiezaÍndice plástico (AASHTO T 89 y T 90 – INV E-125 y E-126)
Representa el rango de humedad en el cual una fracción finase encuentra en estado plástico
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Límite líquido (LL) Límite plástico (LP)
Índice Plástico (IP) = LL - LP
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 26/254
LimpiezaEquivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-133)
El efecto de la plasticidad depende de la proporción dematerial fino presente en la mezcla
La determinación del índice plástico se suelecomplementar con la del equivalente de arena, el cualpermite valorar la cantidad y actividad de la fraccióncoloidal de las partículas finas
El agregado se mezcla con una solución de cloruro decalcio-glicerina-formaldehído y se agita dentro de uncilindro graduado, forzando a las partículas más finas aquedar en suspensión
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 27/254
LimpiezaEquivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-233)
Luego de un término de reposo, se miden las alturas de arena(HA) y finos (HF) y la relación entre ellas, en porcentaje, es el
equivalente de arena
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 28/254
Limpieza
Valor de azul (EN-933-9 - INV E-235)
Se usa como complemento del equivalente de arena,
cuando el valor de éste no satisface el límite especificadoCaracteriza la actividad de la fracción arcillosa delagregado fino y su sensibilidad al agua
El valor de azul es la cantidad de azul de metileno que
adsorben 1,000 gramos del material pasante del tamiz de 2mm, colocados en una solución acuosa
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 29/254
LimpiezaValor de azul (EN-933-9 INV E-235)
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
negativo
positivo
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 30/254
Resistencia a la fragmentación
Las partículas del agregado grueso deben ser resistentesa la abrasión y a la degradación mecánica, para prevenirla formación de finos que alteren la granulometríaoriginal durante la compactación y, posteriormente, bajo
la acción del tránsito automotorLa resistencia a la fragmentación se suele medirmediante cuatro (4) ensayos:
— Desgaste Los Ángeles
— Trituración por impacto — Trituración por aplastamiento
— 10% de finos
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 31/254
Resistencia a la fragmentación
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Desgaste Los Ángeles (AASHTO T 96 – INV E-218 y 219)
Una muestra del agregado grueso es sometida a atrición eimpacto por unas esferas de acero mientras gira en un cilindro
metálico a 31-33 rpm por 15 minutos, determinándose la fraccióndel material ensayado que pasa el tamiz de 1.70 mm (# 12)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 32/254
Resistencia a la fragmentación
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Valor de trituración por impacto (VTI) (BS 812)
Una muestra del agregadogrueso se somete a 15 golpescon una masa de 13.6 kg quecae libremente desde una alturade 380 mm, determinándoseluego el porcentaje de
partículas que pasa el tamiz de2.36 mm (# 8), respecto delpeso inicial de la muestra
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 33/254
Resistencia a la fragmentación
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Valor de trituración por aplastamiento (VTA) (BS 812)
Una muestra del agregado grueso (12.5 mm – 9.5 mm) sesomete a una carga de 400 kN y se determina el porcentaje de
partículas que pasa el tamiz de 2.36 mm, respecto del pesoinicial de la muestra
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 34/254
Resistencia a la fragmentación
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
10 % de finos (BS 812 – INV E-224)
Utiliza el mismo equipo que el ensayo VTAUna muestra del agregado grueso se somete a diferentescargas, determinándose en cada caso el porcentaje departículas que pasan el tamiz de 2.36 mm (# 8) respecto delpeso inicial de la muestra
La carga necesaria para producir 10% de partículas menoresde 2.36 mm constituye el resultado de la prueba
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 35/254
Durabilidad
Las partículas de los agregados deben ser resistentes acambios mineralógicos y desintegración física a causa de losciclos de humedecimiento y secado impuestos durante laconstrucción y el período de diseño del pavimento
La durabilidad debe ser considerada en el momento deescoger los agregados pétreos. Materiales susceptibles de
degradación por la acción de agentes climáticos durante lavida útil del pavimento, deben ser evitados
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 36/254
Durabilidad
La durabilidad de los agregados para construcción decapas de pavimentos se acostumbra evaluar mediantedos ensayos:
— Solidez bajo la acción de sulfatos de sodio omagnesio
— Micro - Deval
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 37/254
Durabilidad
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 – INV E-220)
Fracciones del agregado, de diversos tamaños, se someten acinco ciclos de expansión y contracción, consistente cada uno de
ellos en: — Inmersión durante un lapso de 16 a 18 horas en una
solución de sulfato de sodio o de magnesio
— Secado hasta peso constante a 110º C
Terminado el último ciclo se lavan las fracciones para eliminarel sulfato que contengan; se secan y se tamizan sobre los tamicesen los cuales se retenían antes del ensayo, determinado laspérdidas en peso sufridas por cada fracción
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 38/254
Durabilidad
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)
Inmersión del agregadoen la solución
Secado en el horno
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 39/254
Durabilidad
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)
Fracción de agregadoantes del ensayo
Fracción de agregadoluego de 5 ciclos
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 40/254
Durabilidad
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)
Una muestra de 1,500 gramos del agregado seco essumergida en 2 litros de agua durante 1 hora dentro de un
cilindro de 194 mm de diámetroSe introducen 5,000 gramos de esferas de acero de 9.5 mmde diámetro dentro del cilindro y se somete éste a rotación a100 ± 5 rpm durante 2 horas
Se seca la muestra y se determina la proporción de materialque pasa el tamiz de 1.18 mm (# 16) respecto del peso secoinicial de la muestra, la cual constituye el resultado del ensayo
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 41/254
Durabilidad
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – 9NV E-238)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 42/254
Durabilidad
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
Muestra, esferas y agua dentrodel cilindro
Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)
Máquina de ensayo
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 43/254
Permeabilidad
Las características de permeabilidad de un materialgranular dependen de la granulometría, del tipo de agregado,del tipo de ligante y de la densidad
La permeabilidad disminuye a medida que se incrementa lafracción fina del material
A medida que la granulometría se acerca a la ecuación deFuller, el material tiende a la impermeabilidad
Coeficientes de permeabilidad inferiores a 10-3 cm/s danlugar a materiales de pavimento que, desde el punto de vistapráctico, se consideran impermeables
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 44/254
ESCORIA DE ALTO HORNO
Producto no metálico, compuesto principalmente por silicatosy alumino-silicatos de calcio y otras bases, que se obtiene en unalto horno, simultáneamente con la producción del hierro
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 45/254
PROPIEDADES QUÍMICAS
ESCORIA DE ALTO HORNO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 46/254
PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS TÍPICAS
ESCORIA DE ALTO HORNO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 47/254
Características
Muchos Departamentos de Carreteras consideran la escoriade alto horno como un agregado pétreo convencional
La escoria puede ser triturada y clasificada para producir unmaterial que satisfaga los requisitos granulométricos de unasubbase o base granular
La escoria tiene propiedades cementantes, pero es frágil yde baja resistencia al impacto y a la abrasión, por lo cual no
se suele exigir la ejecución de ensayos de este tipo paravalorar su aptitud de uso como material de pavimento
ESCORIA DE ALTO HORNO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 48/254
ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARALOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍASDE TRÁNSITO PESADO
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 49/254
ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARALOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍASDE TRÁNSITO PESADO
PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESGRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
CA AC AC Ó A A S AS S AS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 50/254
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Módulo resiliente
El módulo resiliente es un estimativo del módulo de
elasticidad que se basa en determinaciones de esfuerzosy deformaciones bajo cargas rápidas, como las quereciben los materiales del pavimento a través de lasruedas de los vehículos
El módulo resiliente no es una medida de laresistencia del material, por cuanto éste no se lleva arotura en el ensayo, sino que recupera su forma original
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 51/254
Módulo resiliente (determinación en el laboratorio)
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 52/254
Módulo resiliente El módulo resiliente de los materialesgranulares es altamente dependiente delestado de esfuerzos al cual se encuentransometidos
Diferente a lo que sucede en lossuelos finos, los materiales granularesexhiben ―endurecimiento por esfuerzos‖,lo que hace que el módulo se incrementecon los esfuerzos totales, debido a quese incrementa la trabazón entre las
partículas individuales del agregado El módulo resiliente de un materialgranular se ve afectado adversamentepor la presencia de partículas finas
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Ó
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 53/254
MÓDULO RESILIENTE
Valores típicos de K1 y K2 para materiales granulares de base y subbase (MR psi)
Condición
húmeda K1 K2
Seco 6000-10000 0,5-0,7
Húmedo 4000-6000 0,5-0,7
Saturado 2000-4000 0,5-0,7
Seco 6000-8000 0,4-0,6
Húmedo 4000-6000 0,4-0,6
Saturado 1500-4000 0,4-0,6
BASE
SUBBASE
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 54/254
MÓDULO RESILIENTE
Primer invariante de tensiones (q) para la base granular
Primer invariante de tensiones (q) para la subbase granular
3000 7500 15000
< 2 20 25 30
2 - 4 10 15 20
4 - 6 5 10 15
> 6 5 5 5
MR de subrasante (psi)
q (psi)
Espesor de
concreto
asfáltico (pg)
< 2 10.0
2 - 4 7.5
> 4 5.0
Espesor de concreto
asfáltico (pg) q (psi)
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 55/254
MÓDULO RESILIENTE
El módulo resiliente de las capas granulares (MRg) depende del soportebrindado por la subrasante (MRSR)
MRg = K*MRSR
MRSR (psi) K
3000 3,5-4,86000 2,4-2,7
12000 1,8-1,9
20000 1,6-1,8
30000 1,5-1,7
SHELL recomienda la siguiente expresión para determinar el módulode una capa granular (MRi), a partir del espesor de dicha capa (hi) en mmy del módulo de la subyacente (MRi+1)
MRi = 0.2*hi0.45 * MR(i+1)
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 56/254
RELACIONES ENTRE LOS MÓDULOS DE LAS CAPAS N Y N+1, PARA
DIFERENTES ESPESORES DE SUBBASE Y BASE GRANULAR
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
módulo de la capa n+1 (psi*1000)
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 57/254
CORRELACIÓN ENTRE EL CBR Y EL MÓDULO
RESILIENTE No todas las agencias están familiarizadas con las pruebas paracaracterizar el módulo resiliente. Por ello, es útil considerarcorrelaciones entre los diferentes indicadores de resistencia
Estas correlaciones deben tener un manejo muy cuidadoso, pues
son aproximadas y basadas en un número limitado de datos Para el caso de materiales granulares de base y subbase, una delas correlaciones más conocidas es la desarrollada por Rada yWitczak
Estado de
esfuerzosq
MR (psi)
100 740 CBR
30 440 CBR
20 340 CBR
10 250 CBR
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 58/254
VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS DE ELASTICIDAD DE
MATERIALES PARA PAVIMENTOS
Material Rango (Kg/cm2) Típico (Kg/cm2)
Concreto hidráulico 200000-550000 300000
Concreto asfáltico 15000-35000 30000
Base tratada con asfalto 5000-30000 10000
Base tratada con cemento 35000-70000 50000
Concreto pobre 100000-300000 200000
Base granular 1000-3500 2000
Subbase granular 800-2000 1200
Suelo granular 500-1500 1000Suelo fino 200-500 300
1 Kg/cm2 = 0,1 MPa = 14,3 psi
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 59/254
Relación de Poisson
Es la relación entre las deformaciones transversalesy longitudinales de un especimen sometido a carga
Los materiales más rígidos presentan menoresrelaciones de Poisson
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 60/254
ILUSTRACIÓN DE LA RELACIÓN DE POISSON
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 61/254
VALORES TÍPICOS DE LA RELACIÓN DE POISSON (m)
Material Rango Típico
Concreto hidráulico 0,10-0,20 0.15
Concreto asfáltico 0,15-0,45 0.35
Base tratada con asfalto 0,15-0,45 0.35Base tratada con cemento
Suelo granular 0,10-0,20 0.15
Suelo fino 0,15-0,35 0.25
Concreto pobre 0,10-0,20 0.15
Base y subbase granular 0,30-0,40 0.35Suelo de subrasante 0,30-0,50 0.40
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 62/254
Resistencia a la fatiga
CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASEGRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
La falla por fatiga de una capa granular de un pavimento seproduce por acumulación de deformaciones verticalesirrecuperables
El criterio que se adopta consiste en limitar, en función delnúmero ―N‖ de aplicaciones de carga, la deformación vertical decompresión (εv) en superficie, mediante leyes de fatiga del tipo
ε v = A*N-B
Ejemplos de leyes de fatiga:
εv = 2.16*10-2*N-0.25 (Universidad de Nottingham)εv = 1.11*10-2*N-0.23 (CRR - Bélgica)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 63/254
BASES Y SUBBASES
BASES Y SUBBASESESTABILIZADAS CON
ADITIVOS
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 64/254
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
DEFINICIONES
Aditivos
Productos comerciales manufacturados que, cuando seadicionan a un suelo o a una mezcla de suelo – agregadoen cantidades apropiadas, alteran favorablemente desde elpunto de vista del comportamiento ingenieril, algunaspropiedades como la textura, la trabajabilidad, laplasticidad y la resistencia
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 65/254
DEFINICIONES
Estabilización con aditivos
Incorporación de uno o más aditivos a un suelo o un suelo-agregado en la cantidad requerida para que una vez elaborada,extendida y compactada la mezcla, ésta presente las características
apropiadas para servir como capa de base de un pavimento
Modificación con aditivos
Proceso similar a la estabilización, mediante el cual se buscamejorar alguna propiedad del suelo, pero el diseño de la mezclano se traduce en aumentos significativos de resistencia ydurabilidad. Debido a que se emplean menores cantidades deaditivos, su aplicación se restringe al mejoramiento de subbases ysubrasantes
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 66/254
TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DEADITIVOS
Prácticamente todos los suelos, con excepción de losorgánicos, son susceptibles de estabilizar con aditivoscementantes
Los principales materiales cementantes para uso vialson el cemento, el asfalto, la cal y las cenizas volantes
Otros productos con registro comercial pueden resultaraptos para la estabilización de suelos (aceite sulfonado,enzimas orgánicas, polímeros, etc.)
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 67/254
TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DEADITIVOS (CONT.)
Siempre existe más de un estabilizante aplicable a unsuelo
Con los aditivos factibles para estabilizar undeterminado suelo, se realizan ensayos de laboratorio paraobtener mezclas que cumplan los requisitos ingenierilesmínimos para la construcción de capas de base o subbase
Con los resultados de los diseños y considerando laslimitaciones climáticas, las restricciones de seguridad yambientales y el diseño estructural de las alternativas, serealiza un análisis económico para llegar a la decisión final
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 68/254
GUÍA GENERAL PARA LA SELECCIÓN DEL ADITIVO
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 69/254
TRIÁNGULO DE GRADACIÓN PARA AYUDA EN LA SELECCIÓN DE UNAGENTE ESTABILIZANTE COMERCIAL (US AIR FORCE)
S S S S CON VOS
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 70/254
GUÍA PARA LA SELECCIÓN DEL ADITIVO (US AIR FORCE)
Area Suelo Aditivo recomendado Restricciones en LL ó IP
del suelo
Restricciones del %
pasa tamiz 200
Observaciones
asfaltocemento
cal-cemento-ceniza
1B SW-SM ó Asfalto IP<=10
SP-SM ó Cemento IP<=30
SW-SC ó Cal IP>=12 La cal sola no suele conducir a
estabilizaciones aptas para
capas de base (1)
SP-SC cal-cemento-ceniza IP<=25
1C SM, SC, Asfalto IP<=10 <= 30%
SM SC Cemento IP<=20+(50-PASA200)/4
Cal IP>=12 Ver (1)
cal-cemento-ceniza IP<=25
2A GW, GP Asfalto Solo material bien gradado (2)
Cemento
El materia l debe tener 45% o
más pasa No. 4 (3)
cal-cemento-ceniza IP<=25
2B GW-GM ó Asfalto IP<=10 Ver (2)
GP-GM ó Cemento Ver (3)
GW-GC ó Cal IP>=12 Ver (1)
GP - GC cal-cemento-ceniza IP<=25
2C GM, GC Asfalto IP<=10 <= 30% Ver (2)
GM - GC Cemento IP<=20+(50-PASA200)/4 Ver (3)
Cal IP>=12 Ver (1)cal-cemento-ceniza IP<=25
3 CH, CL, Cemento LL<40, IP<20
Suelos orgánicos y muyácidos
no son estabilizables por
medios convencionales
MH, ML
CL - ML
CH - MH
OL - OH
SW, SP1A
IP <= 25
Cal IP >=12 Ver (1)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 71/254
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
ESTABILIZACIÓNDE SUELOS CON
CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 72/254
ESTABILIZACIÓN CON CAL
Tipos de cal
El término cal se refiere al óxido y al hidróxido de calciosolos o con pequeñas proporciones óxido o hidróxido demagnesio, obtenidos por la calcinación de rocas calcáreasadecuadas sin y con posterior hidratación
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 73/254
ESTABILIZACIÓN CON CAL
Tipos de cal
Debido al carácter cáustico de las cales en forma de óxido, seprefiere apagarlas añadiéndoles cantidades controladas de agua,que dan lugar a 3 tipos de cales hidratadas:
— Altamente cálcica Ca(OH)2
— Dolomítica monohidratada Ca(OH)2 + MgO — Dolomítica dihidratada Ca(OH)2 + Mg(OH)2
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 74/254
Tipos de cal
Las cales altamente cálcicas producen menores resistenciasque las que contienen cantidades apreciables de magnesio, peropresentan menores variaciones entre sí
Las cales dolomíticas, si bien dan mayores resistencias,disminuyen menos la plasticidad de los suelos
Las cales dolomíticas monohidratadas (donde el magnesiopermanece cono MgO) producen mejores resultados alestabilizar que las dihidratadas
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 75/254
PROPIEDADES DE CALES COMERCIALES VIVAS E HIDRATADAS
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 76/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
Intercambio catiónico (reacción rápida)
Floculación y aglomeración (reacción rápida)
Reacción puzolánica (reacción lenta)
Carbonatación
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 77/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
Intercambio catiónico
Las partículas de arcilla tienen una elevada cantidad desuperficies con carga negativa que atraen cationes libres ydipolos de agua
Como resultado, se forma una capa de agua altamente difusaalrededor de las partículas, separándolas y haciendo que laarcilla se vuelva débil e inestable
La adición de cal al suelo en cantidad suficiente suministra
un exceso de iones Ca++ que reemplaza los cationes metálicosmás débiles reduciendo el tamaño de la capa de agua difusa ypermitiendo que las partículas de arcilla se aproximen unas aotras o floculen
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 78/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 79/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
Floculación y aglomeración
Se produce un cambio aparente de la textura del suelo, porcuanto las partículas de arcilla se aglomeran formando otras de
mayor tamañoComo resultado de ello, se producen mejoras in meditadas en:
— Plasticidad, debido a la reducción de la capa de aguaadsorbida
— Trabajabilidad, debido al cambio de textura de una arcillaplástica a un material friables del tipo limoso o arenoso — Aumento de fricción interna entre las partículas
aglomeradas y mayor resistencia al corte
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 80/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 81/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
Reacción puzolánica
Si el suelo se compacta, se produce una reacción a largo plazoentre la cal, el agua y los minerales sílico aluminosos del suelo
fino, formándose complejos compuestos de silicatos y aluminatosde calcio hidratados que son agentes cementantes queincrementan la resistencia de la mezcla y su durabilidad
Esta reacción es de carácter lento y varía con el suelo por tratar
y con la temperaturaSe considera que un suelo es reactivo con la cal, si se logranaumentos de resistencia de cuando menos 50 psi a los 28 días, auna temperatura de 23º C
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 82/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 83/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
Carbonatación
Consiste en la reacción de la cal con el dióxido de carbonodel aire para formar carbonatos de calcio relativamenteinsolubles, en lugar de productos cementantes (silicatos yaluminatos de calcio hidratados)
CaO + CO2 CaCO3
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 84/254
REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
Carbonatación
La carbonatación es una reacción indeseable y debe serevitada, por cuanto el carbonato no reacciona con el suelo paraincrementar resistencias o para disminuir plasticidades
Por lo tanto, se debe impedir que el proceso de mezcla sea
muy largo y que la mezcla elaborada quede expuesta al airedurante largo tiempo antes de ser compactada
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 85/254
PROPIEDADES TÍPICAS DE LOS SUELOS
ESTABILIZADOS CON CAL
Los efectos del tratamiento de un suelo con cal pueden serclasificados como inmediatos y a largo plazo
— La modificación inmediata se logra sin necesidad delcurado de la mezcla, es de gran interés durante la etapaconstructiva y se atribuye a las reacciones inmediatas
— La estabilización a largo plazo ocurre durante y despuésdel curado y es importante desde el punto de vista de laresistencia y la durabilidad de la mezcla compactada
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 86/254
EFECTOS INMEDIATOS DEL TRATAMIENTO DE
SUELOS FINOS CON CAL
El tratamiento con cal tiene efecto inmediato sobre algunaspropiedades del suelo fino:
— Disminuye la plasticidad — Aumenta el límite de contracción — Disminuye la proporción de partículas del tamaño de arcilla — Mejora la trabajabilidad — Disminuye la densidad máxima para una determinada energía de
compactación — Reduce el potencial expansivo del suelo — Mejora de manera inmediata las propiedades de esfuerzo -
deformación
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 87/254
SUELO FINO ANTES Y DESPUÉS DEL
TRATAMIENTO CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 88/254
Tendencia de la influencia de la cal sobre laspropiedades plásticas de los suelos finos
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 89/254
Influencia de la cal sobre el potencial expansivo de
los suelos finos (caso típico)
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 90/254
EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO
DE SUELOS FINOS CON CAL
El tratamiento con cal tiene efectos a largo plazo sobre lassiguientes propiedades de un suelo fino:
— Resistencia
— Módulo resiliente
— Resistencia a la fatiga
— Durabilidad
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 91/254
EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE
SUELOS FINOS CON CALResistencia
El efecto más obvio de la cal sobre un suelo fino o sobre lafracción fina de un agregado es la ganancia de resistencia con
el tiempo. La situación se favorece al aumentar latemperatura
Las propiedades de una mezcla reactiva de suelo- cal vanvariando con el curado, debido al desarrollo de productos
cementantes adicionales
No es justificable el uso de ensayos muy elaborados paraevaluar con exactitud propiedades que varían continuamente
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 92/254
EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE
SUELOS FINOS CON CALResistencia
El ensayo de compresión inconfinada (norma ASTM D5102) esel más empleado para determinar la resistencia de las mezclas
suelo – cal
La resistencia a compresión (RCI) puede ser empleada paraestablecer, de manera aproximada, parámetros tales como lasresistencias a tensión y a flexión o el módulo resiliente
La resistencia a tensión se puede estimar de maneraconservativa como el 10% de RCI y la resistencia a flexión,como el doble de la resistencia a tensión o 20 % de la RCI
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 93/254
Variación típica de la resistencia de mezclas de suelo – calen función del período de curado y del contenido de cal
ESTABILIZACIÓN CON CAL
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 94/254
EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE
SUELOS FINOS CON CALMódulo resiliente
A la par con los incrementos de resistencia provocados porla reacción puzolánica, se producen cambios en la relación
esfuerzo - deformación del material, los cuales se traducenen aumentos del módulo resiliente
Los suelos estabilizados con cal fallan a mayoresesfuerzos desviadores que los no estabilizados y a menores
niveles de deformaciónExisten relaciones directas entre la resistencia de lasmezclas de suelo - cal y los módulos resilientes por flexión
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 95/254
Relaciones esfuerzo de compresión - deformación en mezclascompactadas de suelo cal ensayadas a diferente edad
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 96/254
Relación entre resistencia a compresión y móduloresiliente para suelos estabilizados con cal (Liddle, 1995)
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 97/254
EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE
SUELOS FINOS CON CAL
Resistencia a la fatiga
Los efectos de ganancia de resistencia a fatiga por flexiónproducidos por la reacción puzolánica suelen ser sustancialesen los suelos reactivos
La relación de esfuerzos (esfuerzo aplicado/resistencia a
flexión) se correlaciona con el número de aplicaciones decarga hasta la fatiga, por medios experimentales
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 98/254
Curva típica de fatiga de una mezcla de suelo cal(Thompson y Figueroa – 1989)
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 99/254
EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE
SUELOS FINOS CON CALDurabilidad
La humedad afecta adversamente los niveles de resistencia yrigidez producidos en el suelo por la adición de cal
El efecto que produce la saturación de la mezcla depende delnivel de resistencia o reacción puzolánica alcanzada antes deque aquella se produzca
Si la saturación se produce cuando ya ha ocurrido un nivelsignificativo de la reacción puzolánica, la pérdida de resistenciapor humedad no suele exceder de 10 %, pero si ocurre antes, lapérdida puede llegar hasta 40% o más
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 100/254
DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
Los criterios de diseño varían, dependiendo de los objetivosde la estabilización y de las condiciones deseadas de servicio
Si sólo se pretende una modificación del suelo, basta condeterminar la cantidad de cal necesaria para producir lamodificación deseada (disminución de plasticidad, reduccióndel potencial expansivo, etc.)
Si se pretende que la mezcla sea utilizada en aplicacionesestructurales en el pavimento, se deben satisfacer unosrequisitos mínimos de resistencia de probetas de mezclaelaboradas y curadas en condiciones establecidas
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 101/254
DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
Aunque la mayoría de las Agencias han adoptado la resistenciaa compresión inconfinada (RCI) como parámetro para diseño delas mezclas de suelo – cal, no existe un procedimiento universalpara la elaboración, curado y ensayo de las probetas
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 102/254
DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
El procedimiento general de diseño comprende lossiguientes pasos:
1. Determinar la humedad óptima del suelo en el ensayoProctor normal (AASHTO T 99 – INV E-141)
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 103/254
DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
2. Estimar el porcentaje probable de cal para estabilizarel suelo, mediante el método de Eades y Grim (normaASTM D 6276)
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 104/254
DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
3. Elaborar mezclas con diferentes porcentajes de cal(por encima y por debajo del establecido en el pasoanterior) y compactarlas con la humedad óptima, conla energía del ensayo AASHTO T 99 (INV E-141)
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 105/254
DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
4. Curar las probetas compactadas bajo las condicionesque tenga establecida la Agencia
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 106/254
DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
5. Romper las probetas por compresión simple a la velocidadespecificada por la Agencia y elegir como porcentajeadecuado para la construcción de una subbase o base, el queasegure la resistencia mínima establecida por la Agencia
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 107/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON CAL, CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Propiedades de esfuerzo deformación
Son esenciales para analizar adecuadamente elcomportamiento estructural de una capa de suelo cal enun pavimento
Módulo elástico en compresión
E (ksi) = 9.98 + 0.124*f’c (psi)
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 108/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON CAL, CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Propiedades de esfuerzo deformación
Resistencia a tensión
Es importante en el diseño de pavimento. Se usan 2procedimientos para evaluar esta resistencia en lasmezclas suelo – cal
— Tracción indirecta
Rti = 0.10*f’c
— Resistencia a flexión (módulo de rotura)MR = 0.20*f’c
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 109/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON CAL, CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Resistencia a fatigaLas curvas de respuesta de fatiga por flexión de mezclas curadasde suelo cal son análogas a las obtenidas con otros productoscementantes
ESTABILIZACIÓN CON CAL
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 110/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON CAL, CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Resistencia a fatiga
Se debe tener en cuenta que las mezclas suelo – calganan resistencia de manera continua con la edad(reacción puzolánica) y como la resistencia última de lamezcla es función del período de curado, la relación de
esfuerzos para un determinado esfuerzo aplicado vadisminuyendo, lo que se traduce en un incremento de laresistencia a la fatiga
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 111/254
ESTABILIZACIÓN
DE SUELOS CONCAL Y CENIZA
VOLANTE
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 112/254
CAL CENIZA VOLANTE
La cal sola reacciona con suelos cuyo índice plástico seacuando menos de 10. Si el suelo no es suficientementereactivo, la cal sólo es efectiva si se combina con una fuenteadicional de sílice y alúmina (puzolana), en presencia deagua
La puzolana más utilizada es la ceniza volante (fly - ash),que es el residuo finamente dividido que resulta de lacombustión del carbón mineral en las plantas termoeléctricas
BASES ESTABILIZADAS CONCAL CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 113/254
CAL – CENIZA VOLANTE
BASES ESTABILIZADAS CONCAL CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 114/254
CAL – CENIZA VOLANTE
SUELOS ADECUADOS PARA LA ESTABILIZACIÓN CON CALY CENIZA
Las estabilizaciones con cal y ceniza han demostrado sereficientes y económicas en el mejoramiento de suelos que no
presenten propiedades puzólanicas (materiales granulares)
Dado que dichos suelos tienen una estructura mineralimportante, las resistencias de las mezclas suelo granular - cal -ceniza son mucho mayores que las de las mezclas de suelo fino
con cal, lo que permite una aplicación estructural más importanteen la construcción vial (bases en vías de tránsito liviano,subbases, subrasantes mejoradas, rellenos livianos)
BASES ESTABILIZADAS CONCAL CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 115/254
CAL – CENIZA VOLANTE
GRADACIONES TÍPICAS DE AGREGADOS PARA LAESTABILIZACIÓN CON CAL Y CENIZA
BASES ESTABILIZADAS CONCAL CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 116/254
CAL – CENIZA VOLANTE
OTROS REQUISITOS TÍPICOS PARA LOS AGREGADOSEN ESTABILIZACIONES CON CAL Y CENIZA
BASES ESTABILIZADAS CONCAL CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 117/254
CAL – CENIZA VOLANTE
EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADO
PÉTREO CON CAL Y CENIZA
Efecto de la temperatura y tiempo de curado sobre laresistencia a compresión
BASES ESTABILIZADAS CONCAL CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 118/254
CAL – CENIZA VOLANTE
EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADOPÉTREO CON CAL Y CENIZA
Resistencia a compresión y flexión
Mezclas adecuadamente diseñadas pueden presentarresistencias entre 500 y 1,000 psi luego de 7 días de curado a38º C y valores superiores a 1,500 luego de un año de servicio
La relación entre las resistencias flexión y compresión sigue
las leyes típicas de las mezclas con estabilizantes hidráulicos.En general se encuentran entre 0.15 y 0.25, considerándose 0.20como un promedio aceptable
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 119/254
CAL – CENIZA VOLANTE
Relación entre las resistencia a compresión y flexión en laestabilización de un agregado con cal y ceniza
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 120/254
CAL CENIZA VOLANTE
Efecto de la cal y la cal + ceniza sobre la resistencia acompresión inconfinada de un suelo cohesivo
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 121/254
CAL CENIZA VOLANTE
EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADOPÉTREO CON CAL Y CENIZA
Cicatrización autógena
Un beneficio característico de las mezclas suelo – cal – ceniza es su capacidad de re-cementarse a través de lasgrietas, por un mecanismo auto regenerativo
Debido a ello, estas mezclas son menos susceptibles aldeterioro bajo carga repetida y más resistentes a los efectosambientales, que las mezclas que no poseen esta propiedad
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 122/254
CAL CENIZA VOLANTE
Efecto de la fractura y el remoldeo sobre la resistencia demezclas de agregado - cal - ceniza
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 123/254
CAL CENIZA VOLANTE
DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL - CENIZA
La FHWA recomienda el siguiente procedimiento delaboratorio para determinar las proporciones de la mezcla:
1. Mezclar los agregados con 5 proporciones diferentes deceniza, entre 10 % y 20 % , añadir una cantidad estimadade humedad óptima y determinar la densidad de lascinco muestras luego de compactarlas con la energía delensayo AASHTO T 180 (INV E-142)
2. Dibujar una curva contenido de ceniza vs densidad eidentificar el valor pico de densidad
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 124/254
CAL CENIZA VOLANTE
DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL - CENIZA
3. Elegir un contenido de matriz cuando menos 2% porencima del que dio lugar a la máxima densidad y realizarun ensayo de compactación AASHTO T180 (INV E-142)
para esa mezcla, determinando la humedad óptima y ladensidad máxima
4. Realizar 5 combinaciones suelo - ceniza - cal que den lugaral contenido de matriz elegido en el punto anterior. Lascantidades de cal se deben elegir de manera que la relacióncal : ceniza esté entre 1:3 y 1:4 (se han encontrado mezclassatisfactorias con relaciones entre 1:2 y 1:7)
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 125/254
CAL CENIZA VOLANTE
DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL –
CENIZA
5. Para cada una de las combinaciones, compactar 6 probetascon la energía antes citada y la humedad óptima y curarlasen ambiente húmedo a 38 ºC durante 7 días. Tres de lasprobetas se destinarán al ensayo de compresióninconfinada y 3 al de durabilidad
6. Romper las probetas destinadas al ensayo de compresión y
dibujar una curva que relacione la resistencia con elporcentaje de cal añadido. Se consideran aceptables para laconstrucción de capas de base, valores de resistencia decuando menos 2,760 kPa (400 psi)
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 126/254
CAL CENIZA VOLANTE
DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL - CENIZA
7. En relación con el ensayo de durabilidad, se realizan 12ciclos de congelamiento y deshielo (ASTM D560),considerándose apropiado un contenido de cal que genere
pérdidas no mayores de 10 %. Para zonas no expuestas a unambiente muy severo, la FHWA recomienda aplicar lapráctica local
8. Se elige la mezcla más económica que cumpla los dosrequisitos y, para compensar pérdidas, se recomiendaincorporar 0.5% adicional de cal en la obra
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 127/254
C C N VO N
DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL - CENIZA
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 128/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DEDISEÑO DE PAVIMENTOS
Módulo elástico
El módulo elástico de las mezclas agregado – cal – cenizadepende de factores tales como la dureza y la gradación delagregado, el grado de compactación y las características delcurado de la mezcla. Los valores típicos para diseño se
encuentran entre 0.5*106
y 2.5*106
psi (3,400 – 17,200 MPa)
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 129/254
Relación de Poisson
Su valor es el orden de 0.08 para niveles de esfuerzoinferiores al 60 % del esfuerzo último, aumentando hasta 0.3para la carga de falla
Para la mayoría de los cálculos de diseño y evaluación sepueden tomar valores de 0.10 a 0.15, sin que se cometanerrores apreciables
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DEDISEÑO DE PAVIMENTOS
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 130/254
Fatiga
Como en todos los materiales de pavimentos, las mezclas
agregado – cal – ceniza fallan bajo carga repetida con niveles deesfuerzo inferiores al requerido para fallar con una solaaplicación
Sin embargo, debido a la cicatrización autógena, estas mezclasresultan menos susceptibles a la fatiga que otros materiales
A menos que la fatiga ocurra durante los primeros días decarga, la fatiga no suele ser un factor determinante en elcomportamiento de la mezcla
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
ESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DEDISEÑO DE PAVIMENTOS
BASES ESTABILIZADAS CONCAL – CENIZA VOLANTE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 131/254
Relación entre los niveles de esfuerzo y el número ciclos hasta lafractura para una mezcla típica de agregado – cal - ceniza
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 132/254
ESTABILIZACIÓN DE
SUELOS CONCEMENTO
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 133/254
DEFINICIONES
Suelo modificado con cementoSuelo o agregado tratado con una cantidad relativamente baja decemento, para corregirle alguna propiedad indeseable como laplasticidad o la susceptibilidad a cambios volumétricos. Se usan
contenidos de cemento significativamente menores que en lasmezclas de suelo cemento
Suelo cemento
Material endurecido obtenido por el curado de una mezclaíntima de suelo pulverizado, cemento Portland y agua. Sucontenido de cemento es suficiente para superar las pruebas dedurabilidad
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 134/254
DISEÑO DE LAS MEZCLAS
Las estabilizaciones con ligantes hidráulicos(cemento, cal y mezclas de ellos con cenizas volantes)
se diseñan con criterios de resistencia a la compresión yde durabilidad
ENSAYOS USADOS EN COLOMBIA PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 135/254
CONTENIDOS PROBABLES DE CEMENTO PARACAPAS DE BASE ESTABILIZADAS
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 136/254
ENSAYO DE DENSIDAD PROCTOR NORMAL PARADETERMINAR LA HUMEDAD ÓPTIMA
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 137/254
PREPARACIÓN DE PROBETAS CON DIFERENTES
PORCENTAJES DE CEMENTO PARA ENSAYOS DECOMPRESIÓN Y DURABILIDAD
Compactación de probetascon la humedad óptima
Curado de las probetasen cámara húmeda
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 138/254
ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE A LOS SIETE
DÍAS DE CURADO
Inmersión en agua 5 horas Rotura por compresión
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 139/254
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO
PARA OBTENER LA RESISTENCIA ESPECIFICADA
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 140/254
ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO
Se realizan doce ciclos de durabilidad, consistente cada uno de ellos en:
1. Inmersión enagua 5 horas
2. Secado en horno a72º C por 42 horas
3. Reposo 1 hora ycepillado general
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 141/254
ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADOSe secan las probetas, se pesan y se calculan las pérdidas de pesode cada una
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 142/254
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTOPARA LAS MÁXIMAS PÉRDIDAS DE PESO
ESPECIFICADAS
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 143/254
CRITERIOS DE DISEÑO DE MEZCLAS PARA BASES
ESTABILIZADAS CON LIGANTES HIDRÁULICOSRESISTENCIA MÍNIMA A 7 DÍAS PARA ESTABILIZACIÓN CON
CEMENTO Y A 28 DÍAS PARA ESTABILIZACIONES CON CAL, CAL-CENIZA Y CEMENTO - CAL - CENIZA
REQUERIMIENTOS DE DURABILIDAD (PÉRDIDAS MÁXIMASADMISIBLES LUEGO DE 12 CICLOS DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO)
Capa INVIAS US AIR FORCE
Base 450 psi 750 psiSubbase - 250 psi
Tipo de suelo INVIAS US AIR FORCE
Granular IP<=10 14% 11%Granular IP>10 10% 8%
Limos 10% 8%
Arcillas 7% 6%
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 144/254
EVOLUCION DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LAS
MEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 145/254
EVOLUCION DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LASMEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO
t ba
t f t f cc
*)28()(
''
t = tiempo en díasa, b = coeficientes experimentales
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 146/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINESDE DISEÑO DE PAVIMENTOS
1. Módulo elástico de las mezclas de suelo cemento
En general, el comportamiento esfuerzo - deformaciónde los suelos estabilizados con cemento es no lineal ydependiente del esfuerzo
Sin embargo, para muchos suelos y niveles deestabilización, y dentro de rangos limitados, se puedeasumir que el material es linealmente elástico bajo cargarepetida
Ó
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 147/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE
DISEÑO DE PAVIMENTOS
1. Módulo elástico de las mezclas de suelo cemento
El módulo suele variar entre 35,000 kg/cm2
y 70,000kg/cm2, dependiendo del tipo de suelo, del nivel deltratamiento, del tiempo de curado, del contenido de agua yde las condiciones de ensayo.
Los suelos finos estabilizados presentan valores máspróximos al límite inferior del rango, en tanto que losgranulares estabilizados exhiben los valores más altos
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 148/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE
DISEÑO DE PAVIMENTOS
1. Módulo elástico de las mezclas de suelo cemento
Fórmula de Lim & Zollinger (válida para resistencias a
compresión entre 200 y 2,000 libras/pg2
)
E(t) = módulo de elasticidad en psi, en el tiempo tw = densidad de la mezcla compactada en libras/pie3
f’c(t) = resistencia a compresión en psi, en el tiempo t
75.0'5.1)(**38.4)( t f wt E c
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 149/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINESDE DISEÑO DE PAVIMENTOS
1. Módulo elástico de las mezclas de suelo cemento
Fórmula de Illinois DOT
E (ksi) = 500 + f’c
f’c = resistencia a compresión (libras/pg2)
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 150/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE
DISEÑO DE PAVIMENTOS
2. Comportamiento a la fatiga
Las curvas de fatiga de las mezclas de suelo cemento se
describen generalmente mediante ecuaciones de relación deesfuerzos (relación entre el esfuerzo aplicado y la resistenciaúltima a la flexión de la mezcla)
RE = a + b*log N
RE = relación de esfuerzosN = número de ciclos de carga hasta la fatigaa,b = coeficientes experimentales
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 151/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE DISEÑO
DE PAVIMENTOS
2. Comportamiento a la fatiga (cont.)
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 152/254
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALESESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE DISEÑO
DE PAVIMENTOS
2. Comportamiento a la fatiga (cont.)
BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 153/254
BASESESTABILIZADAS
CON ASFALTO
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 154/254
Productos asfálticos adecuados para la estabilización
La estabilización de suelos es un proceso que se realizaa temperatura ambiente, lo que exige el uso de un asfaltoque, bajo tal condición, presente una consistencia
apropiada para la mezcla con el suelo
Esta característica se logra con 2 productos asfálticos:
— Emulsión asfáltica
— Asfalto espumado
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
Ó Á
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 155/254
Dispersión homogénea de pequeños glóbulos de cementoasfáltico cubiertos por un emulsificante, dentro de una fasecontinua acuosa
El emulsificante es un producto que disminuye la tensión
entre el asfalto y el agua, permitiendo que el asfalto semantenga disperso en el agua en forma de pequeños glóbulos
Las moléculas del emulsificante tienen un extremo denaturaleza orgánica que es afín con el asfalto y otro cargado
eléctricamente que manifiesta afinidad por el agua. Si estacarga es negativa, la emulsión es aniónica, mientras que si espositiva, la emulsión se denomina catiónica
EMULSIÓN ASFÁLTICA
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 156/254
Las emulsiones catiónicas exhiben un comportamientosatisfactorio frente a la mayoría de los agregados pétreos,motivo por el cual son las más utilizadas
El tipo y cantidad del agente emulsificante determinan engran medida la velocidad con la cual se produce la rotura dela emulsión (separación de las dos fases)
Existen emulsiones de rotura rápida (RR), de rotura media(RM) y de rotura lenta (RL)
Las emulsiones apropiadas para la estabilización de suelosson las de rotura lenta
EMULSIÓN ASFÁLTICA
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 157/254
ASFALTO ESPUMADO
El asfalto espumado se forma por la inyección de unapequeña cantidad de agua fría ( del orden de 2% del peso delasfalto) y aire comprimido a una masa de cemento asfálticocaliente
Al entrar el agua en contacto con el asfalto caliente seconvierte en vapor, el cual queda atrapado dentro de diminutasburbujas de asfalto, formándose una espuma de gran volumen
Después de algunos segundos, la espuma se enfría y el vapor
en las burbujas se condensa causando el colapso y ladesintegración de la espuma. Entonces, el cemento asfálticorecupera tanto su volumen inicial como sus propiedadesreológicas originales
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 158/254
CARACTERIZACIÓN DEL ASFALTO ESPUMADO
El asfalto espumado se caracteriza mediante 2 parámetrosempíricos:
— Relación de expansión: Relación entre el volumen
máximo del asfalto en su estado espumado y elvolumen del asfalto una vez que la espuma hacolapsado completamente
— Vida media: Es el tiempo requerido (en segundos)
para que la espuma baje hasta la mitad del volumenmáximo alcanzado
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 159/254
CARACTERIZACIÓN DEL ASFALTO ESPUMADO
Una Relación de Expansión alta permite esperar una menorviscosidad del cemento asfáltico y, por lo tanto, una mejordispersión en el suelo o material pétreo con el cual se mezcla
Una Vida Media prolongada, implica un mayor tiempodisponible para la realización de la mezcla con el suelo oagregado, mientras el cemento asfáltico aun permanece enforma de espuma.
Se considera que el mejor espumado es aquel que optimizatanto la Relación de Expansión como la Vida Media
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
O ti i ió d l R l ió d E ió d l Vid
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 160/254
Optimización de la Relación de Expansión y de la VidaMedia de un asfalto espumado
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 161/254
CARACTERIZACIÓN DEL ASFALTO ESPUMADO
La Relación de Expansión y la Vida Media se encuentranmuy influenciadas tanto por la cantidad de agua inyectada,como por la temperatura del asfalto durante el proceso deespumado
A mayores temperaturas de espumado y mayor cantidadde agua se incrementa la Relación de Expansión pero sereduce la Vida Media
Las Especificaciones del INVÍAS exigen: — Relación de Expansión ≥ 10 — Vida Media ≥ 10 segundos
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 162/254
Influencia de la temperatura y del contenido de agua
sobre la Relación de Expansión y sobre la Vida Mediade un asfalto espumado
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
CA S OS A S A AC Ó CO AS A O
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 163/254
MECANISMOS DE LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO
Suelos de grano fino
El mecanismo básico envuelto en la estabilización de
estos suelos con asfalto es el de impermeabilización
Como el suelo posee cohesión, la función del asfaltoes formar una membrana que impide la penetración delagua, previniendo cambios de volumen del suelo yreducciones en su resistencia y su módulo deelasticidad
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
MECANISMOS DE LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 164/254
MECANISMOS DE LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO
Materiales granulares
En la estabilización de materiales granulares donde ya existeaporte friccional, el asfalto involucra dos mecanismos:
— Impermeabilización: Crea una membrana que previeneo dificulta la entrada del agua, reduciendo la tendencia delmaterial a perder resistencia y módulo en presencia deagua
— Adhesión: Brinda al agregado la cohesión de la cualcarece, aumentando la resistencia al corte y a la flexión,así como el módulo elástico
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 165/254
FACTORES QUE AFECTAN EL RESULTADO DE UNA
ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO
Algunos de estos factores coinciden con aquellos que afectanotros tipos de estabilizaciones: (1) tipo de estabilizante, (2) tipo ygradación del suelo, (3) densidad de la mezcla compactada y (4)curado y/o condiciones de envejecimiento de la mezcla
Otros factores, por el contrario, son típicos de este tipo deestabilizaciones, debido al carácter termo-viscoelástico del asfalto:
— Temperatura de ejecución de los ensayos
— Velocidad de aplicación de las cargas en los ensayos
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 166/254
BASES ESTABILIZADAS
CON EMULSIÓNASFÁLTICA
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 167/254
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZARCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
Suelos de grano fino
La posibilidad de estabilizar suelos de grano fino con asfaltodepende de su plasticidad y de la cantidad de material que
pasa el tamiz # 200
Un exceso de partículas finas se traduce en una superficieespecífica muy grande, que exigiría una proporciónconsiderable de asfalto para cubrir la superficie de todas laspartículas
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 168/254
Suelos de grano fino
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZARCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 169/254
Materiales granulares
CON EMULSIÓN ASFÁLTICA
REQUISITOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS PARA
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 170/254
REQUISITOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS PARAESTABILIZACIÓN DE SUELOS
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
DISEÑO DE LAS MEZCLAS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 171/254
DISEÑO DE LAS MEZCLAS
Los métodos de diseño de mezclas con emulsionesasfálticas utilizan la durabilidad como criterio decomportamiento de la mezcla después de compactada ycurada
La mayoría de los métodos incluyen la determinación dela pérdida de capacidad resistente de la mezcla después deun período de inmersión en agua, comparando la resistencialuego de inmersión con la resistencia inicial
Existen muchos métodos para el diseño de mezclas conemulsiones asfálticas
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 172/254
DISEÑO DE LAS MEZCLAS
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
Esquema del ensayo de extrusión sobre probetas de
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 173/254
Esquema del ensayo de extrusión sobre probetas de
suelo –
emulsión (norma INV E-812)
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 174/254
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
INMERSIÓN –
COMPRESIÓN1. Determinación de la humedad óptima de compactación
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 175/254
INMERSIÓN - COMPRESIÓN
2. Determinación del contenido óptimo teórico de ligante
— Fórmula Duriez
mmdemenores partículas f
mm ymmentre partículass
mm ymmentre partículasS
mm ymmentre partículasg
mmdemayores partículasG
f sSgG
específicaSuperficie
riquezademóduloK
residualasfaltode L
08.0%
315.008.0%
5315.0%
105%
10%
100 / )1351230.233.017.0(
)5.35.2(
%%
5
K L
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 176/254
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
INMERSIÓN –
COMPRESIÓN3. Elaboración de mezclas
Se elaboran mezclas con diferentes cantidades deemulsión, correspondientes a porcentajes de ligante por
encima y debajo del óptimo teórico, manteniendo elcontenido óptimo de fluidos de compactación
4. Compactación de probetas
Se compactan probetas de 10 cm por 10 cm de altura
mediante compresión creciente hasta alcanzar 210kg/cm2, manteniendo esta presión durante 2 minutos(compactar seis probetas para cada contenido deligante)
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
S ÑO A C A O É O O
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 177/254
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
INMERSIÓN – COMPRESIÓN
5. Curado de las probetas
Desmoldado de las probetas y curado al aire durante
7 días a 25º C Separar cada juego de 6 probetas en 2 grupos para el
resto del curado:
— Uno de los grupos se mantiene otros 7 días alaire a 25º C
— El otro grupo se sumerge en agua a 25º C por 7días
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 178/254
INMERSIÓN – COMPRESIÓN
6. Ensayo de compresión
Al término del período de curado, se determina ladensidad de las probetas y se rompen por compresiónsimple, promediando las resistencias para cadaporcentaje de ligante (por aparte las curadas en seco ylas curadas en húmedo)
7. Determinación del contenido óptimo de emulsión
Se dibujan gráficas de resistencia seca, resistenciahúmeda y resistencia conservada y elegir el porcentajeóptimo de emulsión, de acuerdo con el criterio dediseño
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 179/254
Representación gráfica de los resultados de un ensayo de
inmersión - compresión
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 180/254
CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOSMódulo dinámico Se trata de materiales muy variables y difíciles de modelar, debido aque su rigidez varía con el período de curado, la temperatura y eltiempo de aplicación de la carga
Fórmula de Finn para determinar el módulo dinámico de mezclastratadas con emulsión asfáltica, a 25° C
13.1)(015.0)(46.240.0)10ln( 3
PSF MR m
m = densidad de la mezcla, lb/pie3
SF = proporción de arena, en peso (retenido entre tamices # 4 y # 200)
P = penetración del asfalto base, 0.1 mm
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 181/254
CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOSMódulo dinámico
CHEVRON desarrolló 3 tipos de mezclas con emulsión asfáltica:
— Tipo I: elaborada en planta con agregados procesados y conpropiedades similares a las de un concreto asfáltico
— Tipo II: elaborada con agregados clasificados
— Tipo III: elaborada con arenas o limos arenosos
Se determinaron los valores de sus módulos en el rango de 23º C a
38º C (73 a 100º F), luego de curado total y se compararon con los demezclas de base de concreto asfáltico elaboradas con cementosasfálticos AC – 40 y AC – 5, encontrándose alta coincidencia
Variación del stiffness con la temperatura, para 3 tipos de
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 182/254
p , p pmezclas con asfalto emulsificado en condición curada
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA CON FINES DE DISEÑO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 183/254
En las mezclas con emulsión asfáltica es muy importante teneren cuenta los efectos del curado en el módulo dinámico
Et = Ef - (Ef - Ei)*RFt
Et = módulo a la temperatura T y tiempo de curado t
Ef = módulo a la temperatura T para la mezcla totalmente curada
Ei = módulo a la temperatura T para la mezcla en estado nocurado (inicial)
CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOSMódulo dinámico
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA CON FINES DE DISEÑO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 184/254
RFt = factor de reducción que tiene en cuenta la cantidad decurado alcanzada en el tiempo t
CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOSMódulo dinámico
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 185/254
Módulo dinámico
Para superar las reducidas velocidades de curado de las
estabilizaciones con emulsión, se acostumbra añadir bajasproporciones de cemento (1% - 3%) que incrementan elmódulo de la mezcla hasta en 200%, según la emulsiónutilizada
El módulo dinámico de las capas estabilizadas conemulsión asfáltica tiende a reducirse con el tiempo, acausa de la fatiga por la aplicación de las cargas deltránsito
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOS
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS DINÁMICOS PARA CAPASÓ Á
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 186/254
ESTABILIZADAS CON EMULSIÓN ASFÁLTICA
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 187/254
El comportamiento a fatiga de las estabilizaciones con emulsiónasfáltica es similar al de las mezclas bituminosas en caliente
Nf = Ket-c
Nf = número de aplicaciones de carga hasta la falla para unadeformación inicial de tensión, et
K, c = nonstantes de regresión obtenidas del análisis de los datosde la prueba de fatiga
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Comportamiento a la fatiga
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON EMUSIÓN ASFÁLTICA CON FINES DE DISEÑO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 188/254
El stiffness de la mezcla tiene una considerable incidencia enel resultado de la prueba de fatiga
Para una determinada mezcla e iguales condiciones detemperatura y frecuencia de aplicación de carga, la curva defatiga varía según el criterio que se elija para considerar la falla(reducción de módulo, cantidad de agrietamiento)
Los resultados de fatiga en el laboratorio conducen a unaestimación muy conservativa de una mezcla bituminosa, por locual se deben aplicar factores de desplazamiento
CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOSComportamiento a la fatiga
Criterio de fatiga para mezclas elaboradas con emulsiones
BASES ESTABILIZADASCON EMULSIÓN ASFÁLTICA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 189/254
Criterio de fatiga para mezclas elaboradas con emulsiones
asfálticas (CHEVRON)
BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 190/254
BASES
ESTABILIZADAS CONASFALTO ESPUMADO
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTOESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 191/254
ESPUMADO
Granulometría
Ackeroyd & Hicks establecieron 3 zonas en la gráfica degranulometría, fijando la conveniencia de los suelos para serestabilizados con asfalto espumado:
— Zona A: el material es adecuado para estabilización en víasde tránsito pesado
— Zona B: el material es apropiado para estabilización envías de tránsito liviano, pero su comportamiento puede ser
mejorado con la adición de fracciones gruesas — Zona C : el material es deficiente en finos y no respondebien al tratamiento, por lo que no es adecuado para estabilizar
Envolventes de gradación sugeridas para mezclas con asfaltoespumado (Ackeroyd & Hicks)
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 192/254
espumado (Ackeroyd & Hicks)
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTO
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 193/254
ESPUMADO
Plasticidad
Las mezclas con asfalto espumado admiten una cantidadlimitada de finos plásticos, aconsejándose que su IP no seamayor de 6
Si se excede este valor, resulta recomendable un tratamientoprevio con cal o cemento
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 194/254
DISEÑO DE LA MEZCLA
DISEÑO DE LA MEZCLA
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 195/254
DISEÑO DE LA MEZCLA
1. Optimización de las propiedades del asfalto espumado
Consiste en determinar, en una planta portátil delaboratorio, el porcentaje de agua que optimizalas propiedades de espumado del asfalto, demanera de asegurar los valores de ―Expansión‖ y―Vida Media‖ exigidos por las especificaciones
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 196/254
Planta de laboratorio WLB 10 para espumar asfalto
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
i ió i i i
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 197/254
Determinación del contenido de agua para optimizar el espumado
DISEÑO DE LA MEZCLA
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 198/254
2. Determinación del contenido óptimo de humedad
Se requiere agua para espumar el asfalto, para ablandarel material, romper los grumos que puedan existir ypara permitir una mejor dispersión del asfalto durante
las operaciones de mezclado y de compactación en ellaboratorio y en el campo
Insuficiente agua reduce la trabajabilidad de la mezcladando como resultado una mala dispersión del ligante,
en tanto que su exceso alarga el tiempo de curado,reduce el cubrimiento de los agregados así como ladensidad y resistencia de la mezcla compactada
DISEÑO DE LA MEZCLA
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 199/254
DISEÑO DE LA MEZCLA
2. Determinación del contenido óptimo de humedad (cont.)
De acuerdo con investigaciones de Mobil Oil, el
contenido óptimo de humedad para la mezcla ycompactación tiene lugar en un rango entre el 70 % y el80% de la humedad óptima del Proctor Modificado delos agregados
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
DISEÑO DE LA MEZCLA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 200/254
3. Elaboración de mezclas de ensayo
Se elaboran mezclas con 5 porcentajes diferentes deasfalto y la cantidad óptima de fluidos de compactación
Los porcentajes de asfalto se escogen en función detipo de suelo que se va a estabilizar
Si el material contiene partículas arcillosas, se le debeadicionar cal o cemento (las normas INVÍAS lo exigencuando el producto IP*pasa tamiz # 200 > 72)
Rangos típicos de contenido de asfalto en mezclas con asfalto espumado
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 201/254
g p p
(adaptado de Bowering & Martin – 1976)
Elaboración de una mezcla de ensayo
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 202/254
Elaboración de una mezcla de ensayo
DISEÑO DE LA MEZCLA
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 203/254
4. Compactación de probetas de ensayo Con cada una de las mezclas se elaboran seis probetas
Marshall, compactándolas con 75 golpes por cara
DISEÑO DE LA MEZCLA
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 204/254
5. Curado de las probetas
Debido a la presencia de agua que es necesarioeliminar, las mezclas con asfalto espumado desarrollansu resistencia total con el tiempo, pero requieren
períodos de curado menores que en el caso de lasestabilizaciones con emulsión asfáltica
Las condiciones de curado de las probetas compactadasafectan severamente la resistencia final de las mezclas
con asfalto espumado, por lo que conviene simular enel laboratorio un procedimiento reproducible en la obra
DISEÑO DE LA MEZCLA
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 205/254
5. Curado de las probetas
Probetas curadas
El asfalto se adhiere a la fracción fina creando un morteroque liga las partículas de mayor tamaño, pero no las cubre
Sección transversal deuna probeta curada
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
Di di i l d d
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 206/254
Diversos procedimientos propuestos para el curado demezclas compactadas con asfalto espumado
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
DISEÑO DE LA MEZCLA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 207/254
6. Medida de dimensiones y pesos de las probetas
Se miden las dimensiones de todas las probetas y sedetermina su peso específico, descartando aquellascuyo valor difiera en más de 30 kg/cm2 del valor
medio del grupo al cual pertenecen
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
DISEÑO DE LA MEZCLA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 208/254
7. Ensayo de tracción indirecta Las probetas elaboradas con un determinado contenido de
asfalto se separan en dos grupos:
— Las probetas de un grupo se fallan por tracciónindirecta con una velocidad de deformación de 50.8mm/minuto
— Las probetas del otro grupo se colocan en undesecador de vacío donde se cubren con agua a 25º C
y se aplica vacío de 50 mm de mercurio por una hora,fallándose posteriormente como las del primer grupo
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
Ensayo de tracción indirecta
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 209/254
D L
P RTI
2
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
DISEÑO DE LA MEZCLA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 210/254
Se elaboran gráficas que muestren la evolución de las resistenciasde los 2 grupos de probetas con el contenido de asfalto y se escogecomo óptimo un porcentaje de ligante que satisfaga los criterios dediseño de la mezcla
Ejemplo(Criterios de diseño del Artículo 461 Especificaciones INVÍAS)
Resistencia de probetas curadas en seco ≥ 2.5 kg/cm2 (250 kPa)Resistencia tras curado húmedo ≥ 50 %
El porcentaje óptimo de asfalto es aquel que cumpliendo las 2exigencias, dé lugar a la mayor resistencia tras curado húmedo
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
Representación gráfica de los resultados de un ensayo de
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 211/254
tracción indirecta
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
SUSCEPTIBILIDAD DE LAS MEZCLAS CON ASFALTOESPUMADO A LA ACCIÓN DEL AGUA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 212/254
ESPUMADO A LA ACCIÓN DEL AGUA
Debido a los bajos contenidos de ligante y los altosvolúmenes de vacíos que contienen, estas mezclas resultan muysusceptibles a la acción del agua
La susceptibilidad al agua es inversamente proporcional algrado de curado que ha alcanzado la mezcla en el momento dela exposición
Consecuentemente, es necesario proteger las mezclas de la
acción del agua durante su período inicial de vida o simular enel laboratorio unas condiciones de exposición consecuentes conlas de la obra
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
Influencia del grado de saturación de las probetas sobre laresistencia a tracción indirecta (Campagnoli & Ríos, 2000)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 213/254
resistencia a tracción indirecta (Campagnoli & Ríos, 2000)
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON ASFALTO ESPUMADO CON FINES DE DISEÑO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 214/254
Sigue leyes de comportamiento similares a las que
presentan las estabilizaciones con emulsión asfáltica, esdecir, depende del período de curado, de la rata de carga,del nivel de esfuerzo y de la temperatura
El módulo final se obtiene en un plazo menor que en el
caso de estabilizaciones con emulsión, debido al menorcontenido de agua de la mezcla
CON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Módulo dinámico
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 215/254
CON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Módulo dinámico
La tendencia de evolución del módulo con el contenido deasfalto es similar a la que presenta la resistencia de la mezcla
Valores de resistencia a la tracción indirecta y de módulo dinámico paramezclas del área de Bogotá (Santamaría, 2000)
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 216/254
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOSCON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 217/254
REDUCCIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO A CAUSADE LA APLICACIÓN DE CARGAS (Long, 2001)
PAVIMENTOSMódulo dinámico
Vida efectiva de fatiga
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 218/254
Se conoce como tal, el número necesario de repeticiones parareducir el módulo de la mezcla hasta 400 MPa
Al alcanzar dicho valor, se considera que la estabilización seempieza a comportar como un material granular
Deformación permanente
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 219/254
La mayor parte de la deformación se produce con lasaplicaciones iniciales de carga
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
Deformación permanente
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 220/254
REPETICIONES DE CARGA ADMISIBLES EN FUNCIÓN DELA MAGNITUD DE LA CARGA APLICADA Y DEL NIVEL DE
DEFORMACIÓN (Long, 2001)
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICASDE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 221/254
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICASDE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 222/254
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICASDE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 223/254
Análisis de los resultados de la estabilización delmaterial arcilloso
Material solo — En condición seca, el empleo de emulsión da lugar a
resistencias aceptables, en tanto que al emplearasfalto espumado se requiere la incorporación deactivantes
— Todas las mezclas pìerden resistencia después deinmersión en agua
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICASDE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 224/254
Análisis de los resultados de la estabilización delmaterial arcilloso
Material + 2 % de cal — Todas las mezclas dan resultados satisfactorios, siendomayores las resistencias en el caso de la emulsión
Material + 2 % de cemento
— Las resistencia en seco son satisfactorias (aunquemenores que en el caso de la cal), pero lasresistencias conservadas son bajas
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICASDE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 225/254
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICASDE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 226/254
Análisis de los resultados de la estabilización del materialsílico calcáreo
— La emulsión da lugar a una mezcla con resistenciaadecuada, tanto en condición seca como en condición húmeda
— La mezcla con asfalto espumado sin activante no presentaninguna resistencia, debido a problemas de adherencia entre elasfalto y el agregado
— La incorporación de activantes mejora el comportamientode las mezclas con asfalto espumado
BASES ESTABILIZADASCON ASFALTO ESPUMADO
COMPARACIÓN ENTRE LAS TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 227/254
CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO
BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 228/254
COMBINACIÓN DEESTABILIZANTES
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
Generalidades
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 229/254
El propósito general de la combinación deestabilizantes es realizar un tratamiento previo delsuelo para modificar algunas de sus características,antes de aplicar el estabilizante dominante
La ventaja del procedimiento es que uno de losestabilizantes compensa la falta de efectividad del otroen el tratamiento de una característica particular delsuelo
Normalmente, la dosificación del producto que seaplica primero es menor que la del segundo
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
TIPOS DE COMBINACIONES DE ESTABILIZANTES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 230/254
Las combinaciones de estabilizantes más empleadasson:
— Cal – Cemento
— Cal – Asfalto emulsionado o espumado
— Cemento – Asfalto emulsionado o espumado
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
SELECCIÓN DE COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES(adaptado de FHWA-IP-80-2)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 231/254
p
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
COMBINACIÓN CAL - CEMENTO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 232/254
El cemento no se puede mezclar exitosamente con finos muyplásticos
Al realizar un tratamiento mixto de cal y cemento, cadaconglomerante cumple una misión:
— La cal, que se agrega primero, flocula los finos con unareacción rápida de intercambio iónico, disminuyendo laplasticidad del suelo y mejorando la trabajabilidad y elmezclado. Así mismo, reduce la humedad
— El cemento produce un rápido incremento de resistenciamecánica en el suelo
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 233/254
Se suele aplicar primero entre 1 % y 3 % de cal yluego la cantidad requerida de cemento, según el tipo de
suelo
El diseño de la mezcla se realiza por métodosaplicables al estabilizante dominante, en este caso los de
compresión inconfinada y humedecimiento y secado
COMBINACIÓN CAL - CEMENTO
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
Efecto de la combinación de cal y cemento sobre una arcillade Irbid (Jordania)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 234/254
EFECTO DE LA CAL SOBRE LA RESISTENCIA EFECTO DE LA CAL COMO PRE-TRATAMIENTO
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
COMBINACIÓN CAL O CEMENTO CON ASFALTOEMULSIONADO O ESPUMADO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 235/254
El curado es un factor clave en el desarrollo de laresistencia de las estabilizaciones con productos asfálticos ysu velocidad se ve favorecida con el uso previo de cal ocemento
El tratamiento previo del suelo con cal o cemento hace quela estabilización con el producto asfáltico sea más resistentea la humedad y presente módulos mayores que estabilizandosolamente con el producto asfáltico
Al emplear cemento, se recomienda que su proporciónrespecto del asfalto residual no sea mayor de 1:5 para evitarla fragilidad de la mezcla
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 236/254
COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
RESULTADOS DE ENSAYOS DE INMERSIÓN COMPRESIÓN AL ESTABILIZARUN MATERIAL ARCILLOSO CON CAL O CEMENTO + ASFALTO ESPUMADO
(PASA TAMIZ # 200 = 15.2 %, IP = 14.5 %)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 237/254
BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 238/254
OTROS TIPOS DE BASES
BASES Y SUBBASES
Además de las bases de tipo convencional, se han
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 239/254
desarrollado otras con el propósito de solucionarproblemas específicos de los pavimentos:
Bases permeables y bases de concreto pobre, con las
cuales se combate el problema de la erosión del soportede los pavimentos rígidos
Bases elaboradas con mezclas asfálticas de altomódulo, desarrolladas para ayudar a combatir elahuellamiento en los pavimentos asfálticos (VERMÓDULO 9)
BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 240/254
BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE
Capa que se coloca generalmente bajo las losas de un
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 241/254
pavimento rígido, constituida por un material filtrante demanera que, con ayuda de una pendiente transversaladecuada y unas correctas instalaciones de salida, drenael agua que se infiltra desde la superficie del pavimento
Esta capa puede ser granular o tratada con liganteshidrocarbonados o con cemento. La finalidad primaria dela estabilización (con cemento asfáltico o cemento
Pórtland) es brindar estabilidad a la capa durante la etapaconstructiva
BASE PERMEABLE
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 242/254
El remate de la base permeable puede ocurrir:
Contra un subdrén longitudinal
Contra el talud lateral hacia el exterior (no es recomendable,porque se pueden producir contaminaciones en el taluddurante las operaciones de construcción y mantenimiento)
BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE GRANULAR
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 243/254
Su estabilidad se logra a través de la trabazón deagregados
Se exige que el material tenga 100% de partículas
trituradas mecánicamenteEl desgaste Los Ángeles no puede exceder de 45 %
Las pérdidas en el ensayo de solidez no pueden
exceder de 12 % (sulfato de sodio) o de 18 % (sulfatode magnesio)
BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE GRANULAR
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 244/254
GRANULOMETRÍAS USUALES
Nota -Se recomienda que Cu > 4 para garantizar la estabilidad de la base
BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTOASFÁLTICO
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 245/254
Se recomienda el uso de un asfalto de grado AC-40 enproporción de 2 a 2 ½ % en peso
GRANULOMETRÍAS USUALES
BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTOPORTLAND
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 246/254
La cantidad de cemento varía entre 120 y 150 kg/m3
La cantidad de agua debe ajustarse para controlar lasegregación
GRANULOMETRÍAS USUALES
X = % indicado por el constructor
BASES Y SUBBASES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 247/254
BASE DE
CONCRETO POBRE
BASE DE CONCRETO POBRE
DEFINICIÓN
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 248/254
Una base de concreto pobre se compone deagregados y cemento uniformemente combinados ymezclados con agua. Los agregados son de calidadmarginal (característicos de subbase) y la cantidad de
cemento en la mezcla es reducida
El concreto pobre se utiliza como subbase depavimentos rígidos
El material es más rígido y más resistente a laerosión que una subbase estabilizada con cemento
BASE DE CONCRETO POBRE
MATERIALES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 249/254
Agregado pétreo
El agregado puede provenir de trituración de roca,piedra o grava o ser de tipo natural
Sus partículas deben ser duras y libres de polvo,materia orgánica y otras sustancias objetables
La fracción gruesa debe carecer de excesos departículas aplanadas (relación ancho/espesor > 5) y de
partículas alargadas (relación longitud/ancho > 5)
El equivalente de arena debe ser superior a 20
BASE DE CONCRETO POBRE
MATERIALES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 250/254
Agregado pétreo
BASE DE CONCRETO POBRE
MATERIALES
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 251/254
CementoDebe ser el tipo I (norma ASTM C 150)
AguaDebe ser limpia y estar libre de aceite, sal, ácidos, álcalis,materia orgánica, azúcar y cualquier otro elemento que pueda
ser perjudicial para la mezcla. Agua que sea calificada comopotable se puede emplear sin necesidad de realizar ensayos decomprobación
Aditivos
Pueden ser de tipo puzolánico (ASTM C 618), inclusores deaire (ASTM C 620) y reducidores de agua (ASTM C 494, TipoA -reducidor- ó Tipo D -reducidor y retardante-)
BASE DE CONCRETO POBRE
DISEÑO DE LA MEZCLA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 252/254
El concreto pobre se diseña como una mezcla de concretoconvencional, pero con las siguientes limitaciones de resistencia:
— Resistencia mínima a compresión a 7 días : 500 psi — Resistencia mínima a compresión a 28 días : 750 psi
— Resistencia máxima a compresión a 28 días: 1,200 psi
La limitación de resistencia máxima tiene por objeto reducir laposibilidad de fisuración refleja en la superficie del pavimento
Se puede obviar la limitación de resistencia máxima, si en lacapa de concreto pobre se construyen juntas con el mismo patrónde las juntas del pavimento
BASE DE CONCRETO POBRE
DISEÑO DE LA MEZCLA
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 253/254
El asentamiento de la mezcla (ASTM C 143) debe ser delorden de 50 mm
La cantidad mínima de material cementante (cemento ocemento + ceniza volante) es de 120 kg/m3
Si el pavimento se construye en una zona sometida a heladas,la mezcla deberá presentar pérdidas no mayores de 14 % en elensayo de congelamiento y deshielo (ASTM D 560) y unacantidad de aire incluido entre 6% y 10% (ASTM C 231 si el
agregado grueso proviene de grava o piedra ó ASTM C 173para escoria y otros agregados gruesos porosos
BASE DE CONCRETO POBRE
Relación entre las resistencias a compresión y flexiónpara mezclas de concreto pobre (Packard, 1981)
5/13/2018 Base Estabilizada - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/base-estabilizada 254/254