ESTABILIZACIÓN CON MATERIALES ASFALTICOS

PRINCIPIOS DE LA ESTABILIZACIÓN BITUMINOSA

MATERIALES

1. Arena -Asfalto

2. Suelo-Asfalto

TABLA N0 1

3.Grava-Arena-Asfalto

MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN

1. Valor soporte Florida

2. Valor soporte Florida modificado

3. Método de Mc Kesson

Ensayo de absorción Ensayo de resistencia al escurrimiento plástico

4.Método Hubbard Field modificado

MÉTODOS CONSTRUCTIVOS

1. Mezcla en el camino, con elementos comunes.

2. Mezcla en el camino, con plantas mezcladora en tránsito

3. Mezcla en planta central.

ETAPAS CONSTRUCTIVAS

1. Preparación de la mezcla de suelo y arena.

2. Incorporación de la emulsión y mezclado.

3. Aireación de la mezcla.

4. Compactación.

5. Librado al tránsito.

ESTABILIZACIÓN BITUMINOSA

Cuando los materiales bituminosos se emplean como agentes estabilizantes de los suelos, tienden a

producir distintos efectos según el tipo de suelo que deba estabilizarse.

En líneas generales, los efectos se dividen en tres grupos principales:

a)- Suministrar resistencia cohesiva a suelos sin cohesión propia, tales como arenas limpias, donde

el asfalto actúa como agente ligante de las partículas. Este tipo de estabilización es generalmente

llamada "arena-asfalto".

b)- Estabilizar el contenido de humedad de los suelos finos cohesivos. Este tipo de estabilización se

denomina "suelo-asfalto".

c)- Suministrar resistencia cohesiva e impermeabilizar suelos granulares que poseen altos valores

de resistencia friccional. Cuando en este tipo de estabilización se utilizan gravas de yacimiento, se

la conoce con el nombre de "grava-arena-asfalto".

Los asfaltos son también usados en caminos de tierra o grava a los efectos de lograr una superficie

libre de polvo, impermeable al agua y resistente a la abrasión del tránsito Este tratamiento se utiliza

para suelos gruesos o finos con plasticidad donde sólo se desea un tipo inferior de camino.

Sobre estas bases el HIGHWAY RESEARCH BOARD (HRB) establece cuatro tipos de

estabilización bituminosa de uso común, y de acuerdo con la composición física del suelo

disponible en cada caso y la función del asfalto incorporado, las designa de la siguiente forma:

a)- Suelo-asfalto: es un sistema de suelo cohesivo a prueba de agua (impermeabilizado).

b)- Arena-asfalto: es un sistema en el cual las arenas de playa, médanos, yacimientos o de ríos,

que cumplen determinadas condiciones mínimas de estabilidad, son cementadas con material

bituminoso.

c)- Estabilización granular impermeabilizada: es un sistema en el cual suelo grueso natural o

mezcla granular, que posee buena graduación de partículas de gruesas a finas, es cementado e

impermeabilizado mediante la distribución uniforme de pequeñas cantidades de asfalto.

d)- Suelo-aceitado (o emulsionado): es una superficie de camino de tierra o grava resistente al

agua y a la abrasión del tránsito mediante la aplicación de “road-oils”, asfaltos diluidos de curado

lento y medio, o emulsiones asfálticas de rotura lenta. PRINCIPIOS DE LA ESTABILIZACIÓN BITUMINOSA

Cuando se tratan los suelos con o sin cohesión propia con ligantes bituminosos con un único

propósito, lograr su estabilización, se debe destacar que existe una marcada diferencia en la

conformación y comportamiento de la estructura inerte-betún según se utilice uno u otro material

como árido. Por lo tanto, para comprender el papel que desempeña en dicha estructura cada uno de

sus componentes, debe efectuarse el análisis teórico considerando las dos estructuras

separadamente.

a)- Sistema suelo-betún. b)- Sistema arena-betún.

c)- Sistema granular-betún (grava-arena-asfalto o suelo

arena-asfalto)

a)- En el primer sistema la estabilidad de la estructura depende esencialmente de la fricción interna

del árido y de la cohesión del ligante arcilla-agua del mismo. El betún actúa corno agente

impermeabilizante impidiendo así el acceso de agua al suelo y su acción perjudicial sobre el

ligante arcilla-agua.

Como concepto fundamental se debe destacar que en este sistema la función primordial del

betún no es producir cohesión sino proteger la cohesión del ligante arcilla-agua.

Con respecto a la forma como actúa el asfalto para producir el efecto impermeabilizante en los

suelos se admite que el ligante bituminoso obtura los conductos capilares del suelo impidiendo

el acceso de agua una vez que la humedad de la mezcla se vaya parcialmente evaporando,

permitiendo así adquirir a la misma, la estabilidad necesaria para soportar las solicitaciones a

que estará sometida.

En apoyo a estas hipótesis puede citarse el hecho de que aumentando el tiempo de mezclado del

suelo con el material bituminoso, más allá de ciertos límites, se verificaría una sensible

disminución de la estabilidad de la mezcla a causa de una mayor distribuci6n del betún que va

recubriendo paulatinamente las partículas del suelo perturbando así el efecto cohesivo del

ligante arcilla-agua. Por otra parte, es fácil verificar mediante observaciones con lupa de gran

aumento que el betún se fija en los conductos capilares del suelo.

Asimismo, si a un suelo con plasticidad se le adiciona una cantidad excesiva de asfalto como

para recubrir sus partículas, se observaría una sensible pérdida de estabilidad como

consecuencia del mismo fenómeno.

b)- En el segundo sistema donde el árido, de fricción interna adecuada, carece de cohesión propia,

ésta debe ser aportada por el betún y por ello se observa que la cantidad de asfalto que

interviene en estas estabilizaciones es superior a la del sistema anteriormente mencionado. En

consecuencia la estabilización de estas arenas con materiales asfálticos implica la

incorporación, hasta cierto límite, de mayores porcentajes de betún hasta recubrir las partículas

y producir así el efecto ligante entre ellas. Un exceso de asfalto puede afectar la estabilidad del

sistema por una disminución de la resistencia friccional de la arena.-

c)- Por último, debe destacarse que pueden existir estabilizaciones bituminosas donde el betún

cumpla, con ambas funciones, es decir, aportando cohesión faltante e impermeabilizando el

sistema (por ejemplo materiales granulares de poca plasticidad).

MATERIALES

Se describen a continuación los materiales más apropiados para las estabilizaciones bituminosas.

1. Arena -Asfalto

Arenas: las arenas pueden ser de río, playa, médanos o de yacimiento, libres de terrones de

arcilla, vegetales y materia orgánica. La granulometría no es restrictiva ya que como

se indica en la Tabla 1, puede utilizarse un amplio rango para la misma. El índice de

plasticidad debe ser inferior a 10 y si es posible menor que 6. La textura rugosa y

angular de la arena le confiere alta estabilidad. Las arenas con partículas lisas y

redondeadas poseen bajas estabilidades pudiéndose incrementar estas últimas

mediante la incorporación de un material más fino, como relleno mineral o filler.

Materiales Bituminosos: son de aplicación los asfaltos diluidos de endurecimiento rápido:

ER-1, ER-2 y ER-3 y las emulsiones de rotura lenta EB-L.

2. Suelo-Asfalto

Suelos: las arenas limosas o arcillosas, las arcillas arenosas o limosas constituyen los suelos

más apropiados para este tipo de estabilizaciones. Antes de mezclar el suelo con el

material bituminoso, éste debe estar suficientemente húmedo para facilitar la

distribución del material asfáltico durante el mezclado y el desmenuzamiento de los

terrones de suelo que pudieren existir.

Aunque se admite un amplio rango de tipos de suelos que pueden ser estabilizados

con materiales bituminosos, solo los suelos que cumplen con los requisitos indicados

en la Tabla N0 1 permiten lograr resultados satisfactorios

Debe tratarse que los suelos sean bien graduados y con cierta plasticidad sin superar el

límite indicado y no contener materias orgánicas.

TABLA Nº 1

Requisitos Arena - Asfalto Suelo - Asfalto Grava-Arena-Asfalto

11/2" 100

1" 100

¾" 60-100

N04 50-100 50-100 35-100

N0 10

N0 40 35 - 100 13-50

N0 100 8-35

N0200 5-25 10-50 0-12

Límite Liquido - <30 -

índice de plasticidad <10 <12 <6

Materiales Bituminosos

ER-1 al ER-3

EB-L

ER-1 al ER-4

EM-1 al EM-4

EL-1 al EL4

EB-L

ER-1 a ER-3

EB-L

Generalmente los suelos que tienen un LL < 30 y un IP < 12, pueden ser pulverizados

adecuadamente y por lo tanto, mezclarse uniformemente con el asfalto.

Si la plasticidad excediera del valor indicado la misma puede ser reducida mediante la

incorporación al suelo plástico de arenas o suelos arenosos no plásticos.

Materiales Bituminosos: Asfaltos diluidos de curado rápido ER-1 al ER4, asfaltos diluidos de

curado medio EM-1 al EM-4, asfaltos diluidos de curado lento EL-1 al EL-4 y

emulsiones asfálticas de rotura lenta EB-L.

Los asfaltos diluidos de curado rápido se utilizan para los suelos más arenosos porque

permiten realizar la mezcla más fácilmente. A medida que aumenta la plasticidad de

los suelos deben emplearse asfaltos diluidos de curado medio o lento.

En el país solo existe suficiente experiencia con este tipo de estabilización bituminosa

(suelo-asfalto), particularmente en la Provincia de Santa Fe donde se carecen de

fuentes de provisión de materiales granulares y las distancias de transporte de los

mismos son considerables. Pero existen yacimientos de suelos seleccionados tipo

"sand-clay" o de suelos medianamente plásticos que mediante la incorporación de un

cierto porcentaje de arena silícea del Río Paraná y de otras procedencias, los hacen

adecuados para su estabilización con asfalto y constituir excelentes bases y sub-bases

de pavimentos flexibles.

En estos casos el material asfáltico utilizado fue emulsión bituminosa de rotura lenta.

De allí surgieron las denominaciones conocidas en nuestro medio como mezclas de

“suelo-emulsión” (SE) o “suelo-arena-emulsión” (SAE).

De acuerdo con las experiencias realizadas con estas mezclas, los suelos o mezclas de

suelos y arena, que mejor se adaptan a estas estabilizaciones con emulsiones asfálticas,

son las que cumplen con los requisitos de uno de los grupos de exigencias siguientes:

a)- - fracción que pasa a través del Tamiz Nº 200 menor de 35%

- Índice de plasticidad entre 2 y 7

- V.S.R mayor de 15

b)- - clasificación de suelos HRB A 2-4 ó A1-b

- equivalente de arena: menor de 40 para los suelos A 2-4

menor de 90 para los suelos A 1-b

3. Grava-Arena-Asfalto Grava-Arena:

mezcla natural de yacimientos y de ríos o mezcla artificial de ambos materiales. El

material resultante debe ser bien graduado y cumplir con los requerimientos

indicados en la Tabla N0 1. Las mezclas bien graduadas se compactan a altas

densidades y tienen elevadas estabilidades. Cuando se carece de los finos necesarios

en el material proveniente del yacimiento, debe incorporarse al mismo un material

fino adicional. El material a estabilizar debe tener un Índice de Plasticidad menor de

6 y el tamaño máximo del agregado no debe superar a la tercera parte del espesor de

la capa compactada.

Materiales Bituminosos: asfaltos diluidos de curado rápido ER-1 a ER-3 y emulsiones asfálticas de

rotura lenta EB-L.

MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN

Los métodos de dosificación de estas mezclas consisten en determinar el porcentaje óptimo de

material bituminoso que confiere a las mismas la estabilidad mínima necesaria para soportar las

solicitaciones a que estarán sometidas, y la impermeabilización adecuada para evitar el acceso de

agua a la mezcla.

La estabilidad se mide registrando las cargas, que soportan las probetas de mezcla antes de

producirse su rotura o cuando llegan a una deformación máxima normalizada.

La impermeabilización se valora mediante ensayos de absorción de agua por inmersión y/o

capilaridad a los que se someten las probetas con porcentajes crecientes de asfalto. La relación

porcentual entre el peso de agua absorbida, según técnicas normalizadas, y el peso de la probeta

seca, dará la absorción de agua la que a su vez deberá ser menor que un valor máximo admisible,

según sea el método de dosificación utilizado.

A continuación se describen brevemente los métodos más frecuentemente empleados:

1. Valor soporte Florida

Este ensayo se aplica sólo a arenas y con él se conoce “a priori” si las mismas son o no aptas

para ser estabilizadas con asfalto, es decir, permite valorar si las arenas poseen la resistencia

friccional mínima para soportar cargas una vez estabilizadas con asfalto.

La forma y rugosidad de la arena tiene mayor influencia en el desarrollo de la fricción interna

que la granulometría de la misma.

La exigencia actual de la especificación del Departamento de Carreteras del Estado de Florida

obliga la obtención, para la arena natural, de un valor mínimo de estabilidad en el ensayo previo

de 2,4 Kg/cm2, a fin de que un suelo arenoso pueda considerarse apto para constituir una base

estabilizada tipo “arena-asfalto” de adecuado soporte.

El ensayo se realiza mediante el dispositivo de la Figura 1 consistente en un sistema de aplicar

cargas a la arena contenida en un molde cilíndrico, por medio de un brazo de palanca. El molde

tiene 3 pulgadas de diámetro interno aproximadamente. Sobre la superficie de la arena

compactada apoya en el centro un pequeño pistón circular de una pulgada cuadrada de sección

(6,45 crn2). Un chorro de municiones calibre 10-12 es admitido, desde el depósito superior

montado en el bastidor de la izquierda, dentro de un recipiente suspendido en el extremo del

brazo de palanca. El molde cilíndrico descansa en un plato que se encuentra atornillado a un

apoyo especial. Antes de comenzar el ensayo el sistema entero deberá ser nivelado, ajustando el

tomillo existente bajo el molde cilíndrico, y el brazo de palanca será balanceado por un

contrapeso existente en su extremo derecho.

Para operar la muestra de arena debe ser previamente secada hasta peso constante y tamizada

por el tamiz N0 4. Se toma 600 gramos de arena tamizada y se le adiciona 10,5 cm3 de agua. Una

vez mezclada uniformemente la muestra es colocada íntegramente en el molde cilíndrico

presionándola a mano con un pistón de aproximadamente el mismo diámetro del molde. El

molde con la muestra así preparada se ubica en una prensa para que la arena reciba una carga de

1200 libras en toda su sección. Luego el molde es colocado en el dispositivo anteriormente

descrito y se centra sobre la superficie de la muestra el pequeño pistón de 1 pulgada cuadrada de

sección. Una vez nivelado el brazo de palanca se permitirá un constante incremento de la carga

mediante el chorro de municiones que deberán entrar al recipiente a razón de 3,6 Kg. por minuto

hasta que se produzca la falla de la probeta de arena. En ese instante se corta automáticamente la

salida de municiones y se pesa el total de las mismas que han penetrado en el recipiente inferior.

Dicho peso, en kilogramos, multiplicado por 10, relación de los brazos de palanca del

dispositivo, y dividido por 6,45 cm2, sección del pistón de carga, dará la carga máxima en

Kg/cm2 que ha soportado la arena ensayada.

2. Valor soporte Florida modificado

Por idea de Mc Kesson y Mohr se ha establecido otro ensayo, utilizando el mismo dispositivo,

pero con ligeras modificaciones, que se realiza sobre mezclas de arena-emulsión para

seleccionar el porcentaje óptimo de material estabilizante de los suelos arenosos.

La determinación de este valor soporte se efectúa sobre la fracción de arena que pasa el tamiz

N0 4. Con 100 gramos de material se determina la granulometría con los tamices N0 10 y 200. La

cantidad de emulsión asfáltica a emplear se calcule por la siguiente fórmula:

( )CBARP ∗+∗+∗∗= 50.010.005.0/43.0

Donde:

A: porcentaje de la arena retenido en el tamiz N0 10.

B: porcentaje de la arena que pasa el tamiz Nº l0 y es retenido por el tamiz N0 200.

C: porcentaje de la arena que pasa el tamiz N0 200.

R: porcentaje del residuo asfáltico del material bituminoso.

P: porcentaje de emulsión asfáltica, basado en el peso seco del suelo.

Se mezcla previamente 4 Kg. de arena secada al aire que pasa el tamiz N0 4 (para tres probetas)

con una cantidad de agua igual a la mitad del porcentaje de emulsión calculado con la fórmula

anterior. Dicha emulsión debe ser incorporada a la arena así húmeda y el conjunto se mezcla

uniformemente. Si fuera necesario agregar agua adicional para facilitar el mezclado, esta se hará

incorporar luego de finalizar el mezclado mediante un secado parcial de la mezcla a 60 ºC. La

mezcla será posteriormente compactada en tres moldes cilíndricos de 4 pulgadas de diámetro

por 4 pulgadas de altura, en tres capas con ligeros golpes de un pequeño pistón. El molde con la

mezcla es colocado en una prensa donde se le aplica una carga de 25.000 libras (11.350Kg)

durante 2 minutos. Las tres probetas as compactadas deben curarse dentro de sus moldes durante

2 horas en estufa a 60 ºC.

Finalizado el curado, las probetas en sus moldes serán colocadas para su ensayo en la máquina

de valor soporte Florida, pero mantenidas en un baño de agua a 80 ºC. La determinación de la

estabilidad se efectúa aplicando la carga en el pistón de penetración de una pulgada cuadrada de

sección (6,45 cm2) a una determinada progresión, hasta la falla de la probeta. Esta se produce

cuando aparecen grietas en su superficie de 19 mm de largo o bien el pistón origina una

deformación de 6 mm de profundidad.

El valor soporte se calcula en la forma descrita precedentemente.

Las arenas o suelos arenosos que en el ensayo previo soporten cargas superiores a 2,4 Kg/cm2 y

en el ensayo modificado obtengan valores soporte superiores a 10,5 Kg/cm2, son susceptibles de

formar bases de pavimentos estabilizados con emulsiones asfálticas.

3. Método de Mc Kesson

Este método se refiere al empleo de suelo con valor significativo de la plasticidad, por supuesto

que en ningún caso se consideran suelos de plasticidad elevada, que ya se ha dicho no son de

conveniencia estabilizar con betún por los métodos corrientes.

Nos vamos a referir en primer lugar al procedimiento seguido por Mc Kesson, quien emplea

emulsiones bituminosas como agente estabilizante, pero antes de entrar a detallar el mismo

diremos que esta segunda orientación se basa en general en la utilización de ensayos de

Absorción y Resistencia al escurrimiento plástico de los suelos, antes y después de ser tratados.

La resistencia mencionada se lleva a cabo siguiendo los mismos conceptos del clásico ensayo de

Hubbard-Field, establecido para mezclas asfálticas de recubrimiento con granulometría fina

(sheet-asphalt) y luego hacia las de granulometría superior.

Para llevar a cabo los ensayos (según forma modificada) propuesta en “Procedures for Testing

Soils”, (A.S.T.M. 1944) el suelo una vez secado al aire será tamizado por el tamiz Nº 4

empleándose en las determinaciones, sólo la fracción librada por dicho tamiz; se necesitan por

lo menos 250 gramos del material para cada probeta a formarse (tamaño dos pulgadas de

diámetro por cuatro pulgadas de altura).

Con dicha cantidad se irán preparando las probetas de suelo sin tratar en número de tres, para lo

cual el mismo será llevado a la consistencia del límite líquido. Las probetas de suelo tratado con

emulsión se ejecutarán en igual número que en el caso anterior para cada porcentaje de

estabilizante agregándosele al suelo la emulsión diluida en dos partes iguales de agua; la

cantidad de estabilizante que debe adicionarse se calculará por la fórmula siguiente:

a

SWQ ∗=

Donde:

Q: es el peso en gramos de emulsión no diluida a emplearse.

W: es el peso en gramos del material tamizado a mezclarse.

S: es el porcentaje de emulsión, que corresponde al suelo seco no tamizado.

a: es el porcentaje de suelo librado por el tamiz Nº 4.

En consecuencia, el porcentaje de emulsión a emplear se calcula como si la fracción del suelo

retenida por el tamiz Nº 4 hubiera sido restituida al mismo.

Una vez en contacto el suelo y la emulsión se mezclarán íntimamente, agregándose agua adicional

hasta que la mezcla tome la consistencia del límite líquido de aquel. La proporción de estabilizante,

denominada anteriormente con la designación S se determinará por la siguiente fórmula, tomando K

los valores de 1,00, 1,25 y 1,50 para las tres series de probetas que deben ensayarse: si el valor de S

determinado por la fórmula resultara menor que 4%, los tres porcentajes se tomarán con el 4%,

4,5% y 5% de estabilizante.

)40.011.055.0(100

cban

KS ∗+∗+∗∗∗=

Donde:

a: porcentaje del suelo pasando el tamiz N0 10, que es librado por el N0 200 (por análisis

hidrométrico) y mayor que 0,005 mm,

b: porcentaje, basado en la cantidad de suelo que pasa el tamiz N0 l0, de arcilla inferior a 0,005

mm, mayor de 0,001 mm

c: porcentaje, basado en la cantidad de suelo que pasa el tamiz Nº 10, de arcilla coloidal más fina

que 0,001 mm.

n: porcentaje total de suelo (o mezcla de suelos) librados por el tamiz N0 10.

k: constante para cada tipo de suelo, será determinada por los ensayos de absorción y estabilidad,

excepto cuando se dan valores arbitrarios como en el caso presente.

Preparada la mezcla del suelo y estabilizante o de suelo sólo en la forma ya descrita, la misma será

dejada secar al aire a temperatura ambiente del laboratorio hasta que adquiera la consistencia del

límite plástico. Posteriormente, será colocada en un molde cilíndrico de 2 pulgadas de diámetro y 5

pulgadas de altura, a fin de moldear las probetas: ésas se formará en dos capas, golpeadas cada una

25 veces con un pisón de 1 pulgada de diámetro empleado en los ensayos de los suelos sin

plasticidad, hasta alcanzar una altura compactada de 4 pulgadas más 1/8 pulgada. Las probetas así

moldeadas se dejarán airear nuevamente hasta que puedan ser comprimidas bajo una carga de 3000

libras sin expulsar agua alrededor del pistón; esta carga compresora se mantendrá por un espacio de

un minuto de modo que la altura final de la probeta alcance las 4 pulgadas. Posteriormente se

sacarán del molde y dejarán airear en el laboratorio hasta alcanzar un contenido de humedad, debajo

del cual no se produce contracción aparente, después de lo cual, las probetas se colocarán en estufa

a 60 ºC, hasta peso constante.

Ensayo de absorción

Las probetas secadas a estufa se dejarán enfriar a la temperatura del laboratorio, y luego serán

envueltas en papel impermeable, tipo celofán, en su contorno lateral y cara superior, para no

restringir cualquier hinchamiento que se produjera. Se pesarán con aproximación de un décimo de

gramo y serán colocadas en el gabinete de absorción capilar, con su parte inferior de moldeo

apoyando en la superficie húmeda del mismo; el gabinete se mantendrá a temperatura comprendida

en 18 ºC y 32 ºC durante todo el periodo de ensayo que es de 7 días, después de los cuales, el

aumento de peso, calculado en porcentaje del suelo seco será registrado como valor de absorción

(Figura 2).

Ensayo de resistencia al escurrimiento plástico

Se lleva a cabo con las probetas sometidas previamente al ensayo de absorción. El cilindro de

ensayo tiene 2 1/2 pulgadas en su diámetro exterior, 5 pulgadas de altura y un espesor de pared de

5/8 pulgadas, estando provisto en su parte inferior de un plato perforado con orificio de una pulgada

cuadrada (8,45 cm2) de sección para la expulsión. El pistón que transmite la carga tiene un diámetro

de 2,00 pulgadas, más o menos 0,01 pulgada (Figura 3).

Para operar se empieza por colocar la probeta con su extremo de absorción hacia abajo, dentro del

cilindro de ensayo, cuyo orificio inferior en su plato perforado ha sido previamente clausurado

mediante un adecuado tapón. Así, pues, la probeta será apretada a mano dentro del cilindro, contra

el citado tapón, removido el cual, se aplicará la carga, una vez colocado el pistón compresor en el

cilindro, éste en su soporte y el conjunto en la máquina de compresión se irán registrando las cargas

(1), para cada media pulgada de expulsión de la mezcla, pero sólo la carga al cumplirse la primer

media pulgada, es considerada con la resistencia al escurrimiento plástico.

Se considera que la estabilización es efectiva, cuando la absorción acusa valores inferiores al 12 %

de la registrada en las probetas de suelo solo sin tratar (± el ½ %); y cuando la estabilidad

(resistencia al escurrimiento plástico) es igual o superior a 6800 kilogramos.

4. Método Hubbard Field modificado

Este método, normalizado por la ASTM bajo la designación D-915-81, se utiliza como en caso

anterior para mezclas del tipo “suelo-asfalto”, es decir, en la estabilización de suelos con

plasticidad.

Las probetas de suelo-asfalto de dos pulgadas de altura, se preparan con el dispositivo indicado en

la Figura 4 bajo una carga estática de 6000 libras. Después de permanecer las probetas sumergidas

en agua hasta la mitad de su altura durante 7 días, se determina su expansión y la absorción de agua.

Posteriormente las probetas son ensayadas en el dispositivo indicado en la Figura 4b, midiendo la

carga máxima requerida para provocar la extrusión de la probeta por el orificio a una velocidad de

penetración del pistón de 1 pulgada por minuto.

Para un comportamiento satisfactorio se requiere que tanto la expansión como la absorción de agua

sea inferior a 2 % y, la estabilidad debe superar las 400 libras.

MÉTODOS CONSTRUCTIVOS

Los métodos constructivos empleados para la estabilización bituminosa pueden dividirse en tres

categorías:

1. Mezcla en el camino con elementos comunes.

2. Mezcla en el camino, con plantas mezcladoras en tránsito.

3. Mezcla en planta central.

Esta clasificación deriva del sistema o equipo empleado para realizar la mezcla del árido con el

material bituminoso.

A su vez dentro de cada método constructivo pueden existir diferentes procesos de mezclado según

sean las características del equipo que se utilice.

En las mezclas en el camino, con elementos comunes, las mismas pueden elaborarse mediante la

ayuda de la motoniveladora o con la mezcladora rotativa del tipo PULVIMIXER (Figura 5). En las

mezclas elaboradas en el camino, con plantas mezcladoras ambulo-operantes de una pasada, estas

pueden ser mezcladoras de elevación (Barber-Green), Figura 6, o de superficie (Wood, Gadner o

PH).

En las mezclas elaboradas en planta central, estas son similares a las de dosificación por volumen o

peso, con algunas simplificaciones, que se utilizan en la elaboración de las mezclas asfálticas en

caliente (Figura 7).

Antes de describir el proceso se detalla el equipo esencial necesario para cada uno de los tres

sistemas típicos de ejecución de este tipo de estabilización.

1) Mezcla en el camino, con elementos comunes.

a) Motoniveladora del tipo corriente y liviano, para la formación de caballetes y extensión del

árido y la mezcla, y para perfilar la capa durante su compactación.

b) Camiones regadores de agua con barra distribuidora, para humedecer el suelo si fuera

necesario.

c) Mezcladora rotativa tipo PULVIMIXER, para pulverizar el suelo, mezclarlo con la arena,

con barra de riego acoplada para la incorporación del asfalto y su mezclado con el árido.

d) Tractor a oruga para tirar la mezcladora rotativa.

e) Camiones para el suministro del material bituminoso a la mezcladora rotativa.

f) Rastras de discos o arados de rejas para airear y uniformar la mezcla.

g) Rodillos “pata de cabra”, neumáticos múltiples y aplanadoras lisas tipo tandem o de tres

ruedas, para la compactación de la mezcla.

h) Tractores para tirar las rastras y los rodillos “pata de cabra» y neumáticos múltiple si estos no

son autopropulsados.

i) Bombas para agua y asfalto, equipo para el calentamiento del material bituminoso, si fuera

necesario.

i) Tanques o depósitos para el almacenamiento de agua y de material bituminoso.

j) Camión distribuidor de material bituminoso si el mismo no se incorpora a la mezcla a través

de la mezcladora rotativa.

2) Mezcla en el camino, con plantas mezcladoras en tránsito.

a) Planta mezcladora ambulo-operante de una pasada. Este equipo realiza simultáneamente las

siguientes operaciones:

o Pulveriza el suelo.

o Mezcla el suelo y la arena

o Incorpora el agua y el material bituminoso al suelo o mezcla.

o Mezcla el suelo con el material bituminoso.

b) Camiones tanques para el suministro de asfalto a la planta mezcladora

c) Motoniveladora para formar caballetes, extender la mezcla y perfilar la capa durante su

compactación.

d) Rastra de discos o arados de rejas para airear la mezcla.

e) Camión regador de agua, si ésta no es incorporada a la mezcla mediante la planta

mezcladora.

f) Rodillos “pata de cabra”, neumáticos múltiples y aplanadora lisa para la compactación de la

mezcla.

g) Tractores de ruedas y orugas para tirar las rastras y los rodillos de compactación.

3) Mezcla en planta central.

Para este sistema es necesario el mismo equipo anterior excepto que la planta mezcladora tipo

ambulo-operante es reemplazada por la planta central o fija, la cual dosifica por volumen o peso

los áridos y el material bituminoso en las proporciones previamente determinadas.

Debe adicionarse a este equipo una serie de camiones para transportar la mezcla desde el sitio de

elaboración al camino donde se depositará en caballetes.

ETAPAS CONSTRUCTIVAS

Se indicarán brevemente las etapas constructivas que deban cumplirse para ejecutar una base de

suelo-arena-emulsión, que como se indicó oportunamente, constituye la estabilización bituminosa

que más se realizó en el país.

Las etapas correspondientes a la construcción de la mezcla en el camino son las siguientes:

1. Preparación de la mezcla de suelo y arena.

2. Incorporación de la emulsión y mezclado.

3. Aireación de la mezcla.

4. Compactación.

6. Librado al tránsito.

1. Preparación de la mezcla de suelo y arena.

Una vez depositados en el camino el suelo y la arena en caballetes, éstos deben ser unidos y

mezclados los materiales con ayuda de la motoniveladora que formará finalmente un solo

caballete ubicado en el centro de la calzada.

Por medio del mismo equipo dicho caballete se extiende en una capa de espesor uniforme en el

ancho exigido para la base, y se pasa la mezcladora rotativa hasta obtener una mezcla más

uniforme de los dos materiales la que, cuanto más secos estén más rápido se consigue.

Previo al paso de la etapa siguiente, una vez extendida la mezcla de suelo y arena se verificará la

humedad existente en la misma. Como dicho contenido de humedad debe estar comprendido

entre el límite plástico y el límite líquido en el momento de incorporarle la emulsión, en caso de

que hubiera que adicionarle el agua restante ésta se incorporará mediante el camión regador.

Este alto contenido de humedad es necesario para facilitar el mezclado con la emulsión evitando

la rotura prematura de la misma y, además, se consigue una mejor uniformidad de mezclado.

2. Incorporación de la emulsión y mezclado.

Con la planta mezcladora ambulo-operante de una pasada o mediante la mezcladora rotativa se

incorpora la emulsión asfáltica y se efectúa al mismo tiempo el mezclado de los materiales.

3. Aireación de la mezcla.

Una vez terminado el proceso de incorporación y mezclado de la emulsión se procede a levantar

nuevamente la mezcla formando dos caballetes a ambos lados de la calzada. Dicha operación se

realiza con el objeto de facilitar que la sub-base sobre la cual se apoyará la base a construir,

seque convenientemente el exceso de humedad que le ha transferido la mezcla en ejecución.

Posteriormente cuando la sub-base se encuentre bien seca se juntarán ambos caballetes en el

centro de la calzada para orear el resto de la calzada. Cuando se aprecie que la sub-base está en

condiciones recién se procederá a distribuir el material en todo el ancho posible a los efectos de

comenzar la ventilación y desterronado.

La humedad debe ser reducida a la humedad óptima de compactación o a un punto menor de la

misma.

La ventilación se realiza con la rastra de disco o el arado de rejas y el desterronado se logra con

el mezclado rotativo. Cambiando el caballete de lugar con la motoniveladora durante varios días

también se logra disminuir el contenido de humedad existente de la mezcla.

4. Compactación.

Una vez que el material se encuentre convenientemente ventilado hasta su correcta humedad se

procederá a distribuir la mezcla en el ancho especificado y en el espesor tal que una vez

compactado se llegue al espesor de proyecto.

La compactación se comienza con los rodillos "pata de cabra” y al llegar a los 5 cm superiores

aproximadamente de la base deberá escarificarse y volver a perfilar la capa. Posteriormente se

completará la compactación con los rodillos neumáticos y lisos a fin de asegurar una correcta

terminación de la superficie. Finalmente cuando sea retirado el equipo de compactación se

procederá a perfilar nuevamente la base.

5. Librado al tránsito.

Finalizada la compactación de la capa, ésta no debe imprimarse hasta tanto el contenido de

humedad sea reducido aún más a valores tales que le permitan a la mezcla adquirir la estabilidad

mínima necesaria.

Durante el proceso de compactación no se ha producido aún la rotura de la emulsión asfáltica.

Para que esto ocurra y el residuo asfáltico de la emulsión pueda cumplir su función estabilizante

es necesario que se evapore el agua de la mezcla que incluye el agua propia de la emulsión

asfáltica.

Cuando en la mezcla compactada, a medida que se va evaporando el agua remanente, se

produce la rotura de la emulsión, la base va adquiriendo mayor estabilidad. Por tal motivo, en

general, no imprimar la base hasta que su contenido de humedad remanente sea inferior al 60 %

de la humedad óptima de compactación. Sin embargo, en todos los casos deberá conocerse la

curva Estabilidad (compresión simple, etc. CBR) en función de la humedad remanente a los

efectos de determinar en qué momento puede efectuarse el riego de imprimación y habilitar la

base al tránsito hasta tanto sea cubierta por la capa de rodamiento.

Figura 5: MEZCLADOR ROTATIVO TIPO PULVI-MIXER

Figura 6: PLANTA MEZCLADORA DE TRÁNSITO TIPO DE ELEVACIÓN