Materiales de Pavimentacion

UNIDAD I Conceptos Básicos Prof. Diliaina Quintero UNIDAD I Conceptos Básicos Prof. Diliaina Quintero Lapso Lapso II-2011II-2011

I UNIDADI UNIDAD Ingº Zenón Becerrit Ingº Zenón Becerrit Díaz III-2009Díaz III-2009

MATERIALES DE PAVIMENTACIONMATERIALES DE PAVIMENTACION

Funciones de un pavimentoFunciones de un pavimento

Clasificación de los pavimentosClasificación de los pavimentos

Componentes de un pavimentoComponentes de un pavimento

Asfaltos. Cementos asfálticos. Emulsiones asfálticasAsfaltos. Cementos asfálticos. Emulsiones asfálticas

ING ° DILIAINA QUINTERO Cortesía: ING° ZENON S. BECERRIT D.

UNIDAD I

PavimentoPavimento

AgregadosAgregados


DEFINICIONES BASICAS

PAVIMENTO:

“Es toda la estructura de la carretera formada por una o más capas de material granular seleccionado y colocado directamente sobre la sub-rasante del suelo natural, lo cual posteriormente es protegido por una capa asfáltica de rodamiento o una de concreto de cemento Pórtland, con o sin armadura metálica.”


UNIDAD I


CLASIFICACION DE LOS PAVIMENTO, SEGÚN LA TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS


UNIDAD I

FLEXIBLE RIGIDO

UNIDAD II Estabilización Prof. Diliaina Quintero UNIDAD II Estabilización Prof. Diliaina Quintero Lapso II-2011Lapso II-2011

ING ° DILIAINA QUINTERO

UNIDAD I

Fuente: Manual Centroamericano para Diseño de Pavimentos

FLEXIBLE


PARTES QUE LO CONFORMAN:

1.- CAPA SUB-RASANTE: Es la parte superior del terreno de fundación o explanación (o la superficie limítrofe entre

el terreno de fundación y la estructura del pavimento).


UNIDAD I



2.- SUB-BASE: Debe estar compuesta por un material granular con un porcentaje de finos

no muy alto (suelos A1 y suelos A2),límite líquido 35 %, índice de plasticidad 6 %,

y C.B.R 20 %. Función: De sub-drenaje, evita la capilaridad y

aumenta la resistencia estructural.

UNIDAD I



3.- BASE: Debe ser de material granular no saturable (pétreo), límite líquido 25 %, índice de plasticidad 6 %,

y C.B.R 60 %.

Función: Eliminar la elasticidad y plasticidad producto de la humedad y secado del suelo, evitar la concentración de cargas, es decir,

transmitir los esfuerzos a la sub-base.


UNIDAD I



4.- CAPA DE RODAMIENTO: Está compuesta por materiales asfálticos en combinación con agregados (arena y arrocillo). El agregado representa del 90 al 95 % del peso de la mezcla y del 80 al 85 % del volumen. El asfalto es un aglomerante que representa la humedad, bituminoso de origen natural, de color marrón oscuro a negro. Función: proveer la protección y textura definitiva.


UNIDAD I



5.- RASANTE: La que soporta el tránsito de vehículos.

No siempre un pavimento se compone de todas las capas anteriormente indicadas. La ausencia de una o varias de estas capas, depende de la capacidad de soporte del terreno de fundación, de la clase de material a usarse, del tipo de pavimento, intensidad del tránsito, carga de diseño, entre otros.


UNIDAD I


I UNIDADI UNIDAD Ingº Zenón Ingº Zenón Becerrit DíazBecerrit Díaz

PAVIMENTO RÍGIDO.

Formado por una losa de concreto de Cemento Pórtland sobre una base, sub-base o directamente sobre la sub-rasante. Transmite directamente los esfuerzos al suelo en forma minimizada, es autoresistente.

Hay que controlar el concreto.


UNIDAD I


PavimentosPavimentos

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13 14

10

15

16

17

18

19

20

2121

22

23

24

25

26

27

28

29

30


UNIDAD I

Derecho de vía

Sección entre estacas ext. explanación

Explanada

Superficie de cimentación o sub-rasante

PlataformaSuperf de rasante

Pend. Transv. Subrasante

Capa de Rem.A.Hombrillo

Carpeta de rodamiento

Pend. Transv.

Pavimento

Pend. Transv.

Hombrillo

Talud del terraplen

Talud del pavimentoTalud del cortePend.

Cuneta

Faja de

Estabilización

Bordillo

Estructura de

pavimento(9)

Mat. Seleccionado

Terraplen

Corte

Sub-Drenaje

Zanja de drenaje

Terraza

Berma

Terreno natural


ASFALTOS DILUIDOS (CUT-BACK)Los asfaltos diluidos (cut-back) se preparan

mezclando cemento asfáltico con destilados de petróleo.

GASOLINAO

NAFTAKEROSENE ACEITE

CEMENTOASFÁLTICO

CEMENTOASFÁLTICO

CEMENTOASFÁLTICO


UNIDAD I


ASFALTOS DILUIDOS En Venezuela solo se produce y mercadea el asfalto

líquido diluido de curado rápido. Los asfaltos diluidos al ser trabajados en obra, sufren un incremento en su viscosidad, debido

a la pérdida de solvente. Este proceso es llamado “curado” y su rata depende de:

• Tipo (volatilidad) del solvente. • Contenido del solvente. • Tipo de cemento asfáltico base. • Temperatura ambiente. • Velocidad del aire. • Grado de mezclado con los agregados. • Cantidad de asfalto líquido aplicado.


UNIDAD I


EMULSIONES ASFÁLTICAS

Son dispersiones de cemento asfáltico en agua que contienen pequeñas cantidades de agentes emulsificantes,

constituyen un sistema heterogéneo de dos fases inmiscibles (asfalto en agua), donde el agua forma la fase continua de la emulsión y la fase dispersa está constituida por los pequeños

glóbulos de asfaltos.


UNIDAD I


Grados de emulsionesGrados de emulsiones

Tipos Aniónicas Catiónicas

Rotura rápida ARS ARS – 1ARS – 2

CRS CRS – 1 CRS – 2

Rotura media AMS AMS – 1AMS – 2

AMS – 2h

CMS CMS – 1 CMS – 2h

Rotura lenta ASS ASS – 1 ASS – 1h

CSS CSS – 1 CSS – 1h


UNIDAD I


EMULSIONES ASFÁLTICAS

ROTURA RÁPIDA (RS): Se rompen por contacto con el agregado grueso.

ROTURA MEDIA (MS):

Se rompen por contacto con polvo mineral o por fricción durante el mezclado con el agregado fino.

ROTURA LENTA (SS): Permite preparar mezclas con agregados finos, medios o Densamente gradados, incluyendo arena y suelos.


UNIDAD I


ROCAS

Meteorización

Originados por meteorización de rocas:Ígneas, Sedimentarias, Metamórficas

Permanecen en sitio Transportados

Agua Hielo Viento GravedadSuelos Residuales

Suelos

Depósitos fluviales,Lacustres y marinos

Depósitos glaciales

Depósitos eólicos

Derrumbes


Agregados o Áridos

También conocido como roca, material granular, o agregado mineral, es cualquier material mineral duro e inerte usado, en forma de partículas graduadas o fragmentos, como parte de un pavimento de mezclas asfálticas.

Los agregados típicos incluyen arena, grava, piedra triturada, escorias y polvo de roca.

Los agregados en una mezcla asfáltica constituyen aproximadamente el 95% del peso total de la mezcla, o el 85% del volumen total de la mezcla;

de aquí la necesidad de elegir buenos agregados pues de ellos depende un buen diseño de mezcla asfáltica, por ser los que soportan y

transmiten las cargas en un alto porcentaje. UNIDAD I Conceptos Básicos Prof. Diliaina Quintero UNIDAD I Conceptos Básicos Prof. Diliaina Quintero Lapso Lapso II-2011II-2011

Agregados o Áridos

Naturales

Procesados

Sintéticos o Artificiales


Agregados Naturales

Son aquellos agregados que provienen de minas: estos materiales pueden ser cernidos y/o lavados.

Los agregados naturales son aquellos que son usados en su forma natural, con muy poco o ningún procesamiento.

Ellos están constituidos por partículas producidas

mediante procesos naturales de erosión y degradación, tales como la acción del viento, el agua, el movimiento

del hielo y los químicos. UNIDAD I Conceptos Básicos Prof. Diliaina Quintero UNIDAD I Conceptos Básicos Prof. Diliaina Quintero Lapso Lapso II-2011II-2011

Agregados Procesados

Son aquellos que han sido triturados y tamizados antes de

ser usados. Existen dos fuentes principales de agregados procesados:

• Gravas naturales:

Que son trituradas para volverlas mas apropiadas para pavimento de mezcla asfáltica, y.

• Fragmentos de lecho de rocas y de piedras grandes:

Que deben ser reducidos en tamaño antes de ser usados en la pavimentación.


Agregados Procesados


RAZONES POR LA QUE LA ROCA ES TRITURADA

• Cambiar la textura de lisa a rugosa

•Cambiar formas de las partículas redondas a angulares

•Reducir tamaño de las partículas

•Variar la granulometría.


AgregadosSintéticos o Artificiales

Los agregados sintéticos o artificiales, no existen en la naturaleza.

Ellos son el producto del procesamiento físico o químico de materiales.

Algunos son subproductos de procesos industriales de producción como el refinamiento de metales.

Otros son producidos mediante el procesamiento de materias primas, para ser usados específicamente como agregado.


AFINIDAD CON EL ASFALTO

ESPECIFICACIONES QUE DEBEN CUMPLIR LOS

AGREGADOS

La afinidad de un agregado con el asfalto es la tendencia del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto.

Las calizas, las dolomitas y las rocas trapeanas tienen alta afinidad con el asfalto (hidrofóbicas: repelen el agua).

Los agregados hidrofílicos (atraen el agua) tiene poca afinidad con el asfalto. Los agregados silíceos (cuarcita y algunos granitos) son agregados

susceptibles al desprendimiento.

Ensayos:

• Mezcla de agregado- asfalto sin compactar (Sumergida en agua observación visual).

•Ensayo de inmersión –compresión ( indicativo de susceptivilidad del agregado al desprendimiento),


Mezclas de granulometría densa %En peso de material que pasa los cedazos

Cedazo designación

Abertura Nominal

mm

Tipo I Rodamiento Tipo II Rodamiento

Tipo III Rodamiento

Tipo IV Rodamiento o

intermedia

Tipo V intermedia o base

1 1/2”1”

3/4”1/2”3/8”Nº 4Nº 8

Nº 30Nº 50

Nº 100Nº 200

38.125.418.012.09.514.702.38

0.5950.2970.1940.074

------

10085-100

---65-8050-6525-4018-3010-203-10

---------

10080-10050-7535-5018-2913-238-164-10

------

10080-10070-9050-7035-5018-2913-238-164-10

---100

80-100---

60-8048-6535-5019-3013-237-152-8

10080-10070-90

---55-7545-6235-5019-3013-237-152-8

Cortesía: ING° ZENON S. BECERRIT D.


Mezclas de granulometría abierta %En peso de material que pasa los cedazos

Cedazo Designación

Abertura Nominal mm

Tipo VI Rodamiento

Tipo VII Rodamiento intermedia

Tipo VIII Base Tipo IX Base Tipo X Base

1 1/2”1”

3/4”1/2”3/8”Nº 4Nº 8

Nº 30Nº 50

Nº 100Nº 200

38.125.418.012.09.514.702.38

0.5950.2970.1940.074

---------

10075-10035-5520-3510-226-164-122-8

------

10075-10060-8535-5520-3510-226-164-122-8

------

10075-10060-8530-5020-355-203-122-80-6

---100

75-100---

45-7030-5020-355-203-122-80-6

10075-10060-85

---40-6530-5020-355-203-122-80-6

UNIDAD II Estabilización Prof. Diliaina Quintero UNIDAD II Estabilización Prof. Diliaina Quintero Lapso II-2011Lapso II-2011

Combinación de agregados

Analítico o de tanteo Sucesivos

Gráfico Instituto del Asfalto

Gráfico AASHTO


Método Gráfico del Instituto del Asfalto.

El método consiste en lo siguiente:

Se dibuja el % del agregado C (el más fino) sobre una escala vertical “D”, en la carta II. Se dibuja el % del agregado B (intermedio) sobre una escala vertical “C”,

en la carta II. Conectar mediante una línea recta los porcentajes que pasan de ambos agregados para un mismo tamiz, en la carta II.

Marcar en cada línea los límites de las especificaciones, en la carta II.Trazar una línea vertical que se adapte lo mejor posible a las especificaciones, en la carta II.

Aquí se obtiene un porcentaje para el agregado fino y un porcentaje para el agregado intermedio, el cual no es definitivo.

Proyectar horizontalmente la intersección de la vertical con la línea de cada tamiz, a la escala vertical “B” de la carta I.

Repetir en la carta I, lo efectuado en la carta II en los puntos 3, 4 y 5; pero ahora con los valores del agregado grueso

y el de la combinación fino más intermedio.


Método Gráfico del Instituto del Asfalto.


EJERCICIO Nº 1: Hacer la debida combinación de los agregados A, B y C de tal forma que cumplan con las especificaciones dadas; utilizar para la referida combinación el método grafico del Instituto del Asfalto.

TAMIZA B C ESPEC.

3/4"1/2”3/8”Nº 4Nº 8

Nº 30Nº 100Nº 200

1007412

3 2.52

1.81.5

1001009052184

3.22

10010010010098553015

10080 – 10070 - 9055 - 7340 - 5520 - 3010 - 1804 - 10

SOLUCION: A= 12% B= 53% y C= 35%

% PASANTES


N° 200

N° 100

N° 30

N° 08

N° 04

N° 3/8”

N° 3/4” y ½”

35

65


N° 200

N° 100

N° 30

N° 08

N° 04

N° 3/8”

1/2 “ y 3/4”

35

65

N° 200N° 100N° 30

N° 08

N° 04

3/8”

N° ½”

N° 3/4”

92

08


Proporciones del agregado intermedioProporción del Agregado (medio + fino) x proporción de cada agregado

0.92 *0.35 0.322 0.32 fijo grueso 0.08

0.92* 0.65 0.598 0.60 intermedio

TAMIZ A0.08

B0.6

C0.32

ESPEC.Combinación

3/4" 100 8 100 60 100 32 100 100 si

1/2” 745.92

10060

10032

80 – 100 97.92 si

3/8” 12 0.96 90 54 100 32 70 - 90 86.96 si

Nº 4 3 0.24 52 31.2 100 32 55 - 73 63.44 si

Nº 8 2.5 0.2 18 10.8 98 31.36 40 - 55 42.36 si

Nº 30 2 0.16 4 2.4 55 17.6 20 - 30 20.16 si

Nº 100 1.8 0.144 3.2 1.92 30 9.6 10-018 11.664 si

Nº 200 1.50.12

21.2

154.8

´04- 10 6.12 si


TAMIZ A0.12

B0.53

C0.35

ESPEC.Combinación

3/4" 100 12 100 53 100 35 100 100 si

1/2” 748.88

10053

10035

80 – 100 96.88 si

3/8” 12 1.44 90 47.7 100 35 70 - 90 84.14 si

Nº 4 3 0.36 52 27.56 100 35 55 - 73 62.92 si

Nº 8 2.5 0.3 18 9.54 98 34.3 40 - 55 44.14 si

Nº 30 2 0.24 4 2.12 55 19.25 20 - 30 21.61 si

Nº 100 1.8 0.22 3.2 1.70 30 10.5 10-018 12.42 si

Nº 200 1.50.18

21.06

155.25

´04- 10 6.49 si

Aplicando los valores según solución


Aplicando Tanteos Sucesivos Calculado con los valores de la Solución a=0.12, b= 0.54 y c=0.34

TAMIZ A0.12

B0.54

C0.34

ESPEC.Combinación

3/4" 100 12 100 54 100 34 100 100 si

1/2” 748.88

10054

10034

80 – 100 96.88 si

3/8” 12 1.44 90 48.6 100 34 70 - 90 84.04 si

Nº 4 3 0.36 52 28.08 100 34 55 - 73 62.44 si

Nº 8 2.5 0.3 18 9.72 98 33.32 40 - 55 43.34 si

Nº 30 2 0.24 4 2.16 55 18.7 20 - 30 21.1 si

Nº 100 1.8 0.216 3.2 1.728 30 10.2 10-018 12.144 si

Nº 200 1.50.18

21.08

155.1

´04- 10 6.36 si

2do Tanteo


METODO AASHTO:

Para la combinación de tres o mas agregados se emplea el método de la AASHTO, el cual hoy en día es aceptado por el INTITUTO DEL ASFALTO. El procedimiento a seguir para la solución gráfica del método AASHTO es el siguiente:

• Obtener % material retenido en el tamiz N° 8• Obtener % material pasante por el tamiz N° 200• Obtener % retenido en el tamiz N° 8 y el % pasante por el tamiz N° 200 de las especificaciones.• Las especificaciones en la gráfica forman un rectángulo, trazar diagonales, donde se interceptan será el punto “S”. S=100%.• Unir con una línea recta dos de los puntos que representan agregados.•Trazar una línea recta desde el 3er punto que representa el otro agregado, pasando lo más cerca posible al punto “S” hasta cortar la recta anterior, si la recta no pasa al menos por el área de las especificaciones, significa que no es posible la combinación de los 3 agregados.


EJERCICIO Nº 1: (COMBINACION TRES AGREGADOS): Hacer la debida combinación de los agregados A, B y C de tal forma que cumplan con las especificaciones dadas; utilizar para la referida combinación el método ANALITICO AASHTO.

TAMIZA B C ESPEC.

3/4"1/2”3/8”Nº 4Nº 8Nº 30Nº 50Nº 100Nº 200

1009059163.21.1

10010010096825136219.2

1001001001009694929069

10080 – 10070 - 9050 - 7035 - 5018 - 2913 - 2308 – 164 - 10

SOLUCION: TAMIZ A B C ESPEC.

% RET Nº 8% PASA Nº 200

96.80

189.2

4.069

65- 504 - 10

% PASANTES


Cortesía: ING° ZENON S. BECERRIT D.

S

AB

C

B’

SB’= 41

AS= 40.5

CB´= 56.5

BB´= 5.0

FORMULAS

S=100% (1)

S=A+B´ (3)

B´=B+C(5)

%A= ((SB´/(SB´+AS)))*(%S)

(2)

%C=((BB´/(BB´+CB´))

*(%B´) (4)


TAMIZ A B C ESPEC.

% RET Nº 8% PASA Nº 200

96.80

189.2

4.069

65- 504 - 10


S A

D

C

SB’= 7.1 C´D= 2.4

SS´= 0.5 S´A= 2.4

S´B= 4.3 CC´= 0.4

S= 100 % A+B+C+D=1

S=S´+C´ % C´= (SS´/(SS´+ SC´))* % S

S´= A + B % A= (S´B /(S´B+ S´A´))* % S´

C´=D+ C % C= (C´D /(C´D+ CC´))* % C´

B

C´

S´

4


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