UNSA – ING. CIVIL

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

PAVIMENTOS

VIENES DE 9:00 – 11:00 AM

ING. HECTOR TINTAYA – JEFE DE PRACTICAS

ALUMNO:

SENCIA CHOQUENAIRA, BEBETO

GRUPO:

AREQUIPA – DIC. 2012

OBJETIVOS

Conocer la forma de cuantitativa y cualitativa de un pavimento.

Ver los parámetros normativos que deben cumplir los pavimentos en el Perú.

Realizar los ensayos de granulometría, gravedad específica, etc., con la muestra especificada para el ensayo.

Realizar un diseño de mezcla para obtener una muestra que cumpla las especificaciones de un agregado tipo A.

Realizar el ensayo de Marshall, en laboratorio, con la supervisión del ingeniero Hector Tintaya.

Determinar parámetros de diseño como son la estabilidad, el flujo, la densidad máxima, para el contenido de asfalto óptimo.

MARCO NORMATIVO Y TEORICO

Es indispensable conocer algunos términos y conceptos importantes, que harán comprender el porqué se hace necesario implementar un proceso y una metodología orientada a controlar y verificar la calidad, en cada una de las fases del Mantenimiento con Mezclas Asfálticas en Caliente y en todo trabajo de la construcción, en el que se busque obtener un producto de calidad.

Es de nuestro interés utilizar definiciones puntuales y hasta cierto punto: simples, para no perder de vista los objetivos planteados en el presente documento.

Los pavimentos pueden clasificarse en rígidos o flexibles. Generalmente el diseñador se decide por implementar el sistema Flexible debido a que presenta algunas ventajas sobre el sistema rígido como:

Bajo costo inicial No requiere de juntas por lo que es más cómodo el tránsito por la

carretera Puede ser reciclado, etc.

Por lo que es el más utilizado en nuestro medio y como se ha mencionado anteriormente, por la naturaleza misma de éste, siempre ha sido objeto de estudio las técnicas de mantenimiento para mejorar su estado físico, estructural y funcional a lo largo de toda su vida útil.

PAVIMENTO

Es la estructura generalmente integrada por la sub-base, base y carpeta de rodadura, construida sobre una terracería debidamente compactada, para poder soportar las cargas de tránsito de acuerdo al diseño, pero al mismo tiempo, deben resistir las abrasiones y los punzonamientos (esfuerzos cortantes) producidos por el paso de personas o vehículos, la caída de objetos y la compresión de los elementos que se apoyan en él.

Pavimento Flexible

Es una estructura que soporta las cargas debidas al tránsito y las distribuye uniformemente a la sub-rasante; su estabilidad depende de las características de los materiales y de los espesores de las capas que lo constituyen.

Estructura Básica del Pavimento

El pavimento flexible estructuralmente esta conformado por los siguientes:

Base: Es una capa de material que puede ser granular la cual esta conformada por piedra triturada y mezcla natural de agregado y suelo; también puede ser una base estabilizada la que esta construida con cemento Portland, cal o materiales bituminosos. Estas deben tener la suficiente resistencia para recibir

la carga de la superficie arriba de ella y transmitir a un nivel de esfuerzo adecuado a la capa siguiente, que puede ser una sub.- base o una sub-rasante.

Sub-base: Capa de material cuya función es transmitir los esfuerzos a la capa sub-rasante de manera adecuada y además constituir una transmisión entre los materiales de la sub–base y la sub-rasante, de tal modo que se evite la contaminación y la interpenetración de dichos materiales, disminuir efectos perjudiciales en el pavimento ocasionados por cambios volumétricos y rebote elástico del material de las terracerías o del terreno de cimentación, reducir el costo de pavimento ya que es una capa que por estar bajo la base queda sujeta a menores esfuerzos y requiere de especificaciones menos rígidas, las cuales pueden satisfacerse con materiales de menor costo generalmente encontrados en la zona.

Capa de rodadura: Es una capa o un conjunto de capas que se colocan sobre la base y esta constituida por material pétreo mezclado con algún producto asfáltico (cemento asfáltico, asfalto líquido, emulsión asfáltica).

La función principal de la carpeta, consiste en proporcionar al tránsito una superficie estable, uniforme, impermeable y de textura apropiada.

La carpeta asfáltica es la parte superior del pavimento flexible que proporciona la superficie de rodamiento, es elaborada con material pétreo seleccionado y un producto asfáltico dependiendo del tipo de camino que se va a construir, las principales características que debe cumplir el pétreo son las siguientes:

a) Un diámetro menor de una pulgada y poseer espesores en grados sucesivos adecuados.

b) Deberá tener cierta dureza para lo cual se le efectuarán los ensayos de desgaste los Ángeles, intemperismo acelerado, densidad y durabilidad.

c) La forma de la partícula deberá ser lo más cúbica posible, no debe usarse material en forma de laja o aguja pues se rompen con facilidad, alterando la granulometría y puede provocar fallas en la carpeta, se efectúan pruebas de

equivalente de arena ya que los materiales finos en determinados porcentajes no resultan adecuados.

d) La superficie de rodamiento debe tener capacidad para resistir el desgaste y los efectos abrasivos de los vehículos en movimiento y poseer suficiente estabilidad para evitar daños por la carga de tránsito.

Cuando la carpeta se construye con espesores mayores o iguales a 2.5 cm., se considera que contribuye al resto de capas a soportar las cargas y distribuir los esfuerzos.

Debido a que ésta es la parte que está mayormente expuesta al intemperismo y a la interacción directa con el tráfico, es la que se ve dañada más severamente y por lo que usualmente necesita con mayor frecuencia un cuidado especial y que generalmente cubren las distintas clases de mantenimiento.

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE

Consiste en mezclar el agregado pétreo y el cemento asfáltico a alta temperatura (135 a 165 ºC), son las de mayor estabilidad de todas las mezclas asfálticas.

Los materiales que contiene son:

Agregados

Debe ser grava o combinaciones de grava sin triturar y arena, procedente de rocas duras y resistentes, no debe contener arcilla en terrones ni como película adherida a los granos; y debe estar libre de todo material orgánico.

El agregado se clasifica en: grueso, fino y polvo mineral.

El agregado grueso es la fracción del agregado que queda retenida en la malla Nº 4 y no debe tener más de 5%, de su peso, de partículas planas y achatadas, el porcentaje de desgaste (Ensayo de los Ángeles), no debe ser mayor de 50%.

El agregado fino es la fracción que pasa la malla Nº 8 y se retiene en la Nº 200.

Debe estar constituido por arena o residuos de grava, en forma de granos limpios y duros. En esta fracción también suele incluirse el Relleno Mineral, cuyas partículas pasan el tamiz N°30.

El polvo mineral es la fracción del agregado que pasa la malla Nº 200.

El concreto asfáltico mezclado en planta y compactado en caliente es el pavimento asfáltico de mejor calidad y se compone de una mezcla de agregados gradados y asfalto, realizada a una temperatura aproximada de 150 °C colocada y compactada en caliente. Las plantas para la producción de mezclas en caliente se construyen de tal manera que, después de calentar y secar los agregados, los separa en diferentes grupos de tamaños, los recombina en las proporciones adecuadas, los mezcla con la cantidad debida de asfalto caliente y finalmente los entrega a los camiones transportadores, éstos a su vez, la colocan en el lugar a realizar el tipo de mantenimiento, después de lo cual se compacta mediante rodillos mientras la temperatura se conserva alta.

Para la construcción de este tipo de pavimento se usan cementos asfálticos de penetración 60-70 (AC-20), y 85-100 (AC-10).

METODOLOGÍA DE DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA

Los métodos de diseño de mezclas asfálticas en caliente más utilizados internacionalmente son los que se mencionan a continuación:

Método Marshall Método Hveem Superpave

De estos métodos, el más utilizado en nuestro país es el Método Marshall, debido a que el equipo utilizado es de costo relativamente bajo y portátil por lo que generalmente las especificaciones técnicas de diseño lo utilizan.

El método Marshall y el Hveem, se fundamentan en una lógica de prueba y error, en donde midiendo ciertas características de la mezcla de diseño, se pueden suponer las cualidades de la mezcla en su colocación y acabado. Las qualidades de la mezcla están en función de sus características, lo cual puede esquematizarse como sigue: F (X) = Y

En ambos métodos es importante que las muestras de asfalto tengan características idénticas a las del asfalto que va a ser usado en la mezcla final. Lo mismo debe ocurrir con las muestras de agregado. La razón es simple: los datos extraídos de los procedimientos de diseño de mezclas determinan la fórmula para la mezcla de pavimentación. La dosificación será exacta solamente si los ingredientes ensayados en el laboratorio tienen características idénticas a los ingredientes usados en el producto final.

Una amplia variedad de problemas graves, que van desde una mala trabajabilidad de la mezcla hasta una falla prematura del pavimento, son el resultado histórico de variaciones ocurridas entre los materiales ensayados en el laboratorio y Densidad de la mezcla Vacíos de aire Vacíos en el agregado mineral Contenido de asfalto Estabilidad Durabilidad Impermeabilidad Trabajabilidad Flexibilidad Resistencia a la fatiga Resistencia al deslizamiento.

PROCEDIMIENTO

Se busca tener un agregado que cumpla con la especificación tipo A, para lo cual hacemos un diseño de mezcla con el agregado a utilizar

Para poder determinar el contenido de asfalto óptimo obviamente debemos determinar las propiedades mecánicas y físicas del agregado.

Una vez que tenemos todas las propiedades del agregado, empezamos ha realizar el ensayo Marshall, claro previamente tenemos q haber hecho el calculo de proporciones de agregado y contenido de asfalto, no olvidar que se haces varios ensayos, variando el contenido de asfalto.

Calentamos los agregados hasta una temperatura de 140°C e igual temperatura para el bitumen o asfalto

Luego mezclamos el agregado y el asfalto, hasta cubrir uniformente la superficie del agregado, tener en cuenta que la temperatura puede disminuir gradualmente mientras se mezcla el material

Vertemos la mezcla asfáltica a una temperatura de 140°C en el molde de compactación, como se muestra en la figura.

Luego compactar la muestra con 75 golpes con el martillo de 6 libras, extraemos la muestra del molde con la maquina que se muestra en la imagen.

Recordar que se este procedimiento se debe realizar para todas las muestras preparadas con diferente contenido de asfalto.

Luego de extraer las muestras debemos determinar su densidad natural y gravedad específica, para ello utilizamos el método de la parafina.

Luego se procede ha aplicar el baño María durante media a una hora para ensayarlos.

Luego le aplicamos el ensayo de Marshall en si, esto consiste en aplicar una carga en la unidad respectiva de la maquina, el objetivo es ejercer una fuerza de tracción, la cual se genera en el plano trasversal a la aplicación de la fuerza

MEMORIA DE CÁLCULO