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MATERIALES PARA BASE Y

SUBBASE

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 estabilizantes

Otros tipos de bases

Base permeable

Base de concreto pobre

DEFINICIONES

Base es la capa que se encuentra bajo la capa derodadura de un pavimento asfáltico. Debido a suproximidad 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

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 estáconstituida por materiales locales granulares omarginales.

El material que se coloca entre la subrasante y laslosas de un pavimento rígido también se denominasubbase. 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

- 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

BASES Y SUBBASES

BASES Y

SUBBASES

GRANULARES

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 estructuraldel pavimento

CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS

Finalidad de la caracterización

1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso

La composición mineralógica de los agregadosdetermina 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, elconocimiento del tipo de roca y, por lo tanto, deminerales que la componen brinda una excelente pistasobre la conveniencia de los agregados provenientes deella



RESUMEN DE PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS

(SEGÚN CORDON Y BESTE)


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 laroca y, en muchos casos, permite también dilucidar einclusive resolver el problema planteado




Cuarzo reactivo exhibiendo bandas oscuras

(A) y claras (B) en el mismo grano

Grano de cuarzo no reactivo con un

brillo uniforme



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 reaccionesexpansivas con los álcalis contenidos en la pasta delcemento



Falla por deficiente adherencia

entre los agregados y el asfalto

Reacción expansiva entre la

sílice del agregado y los álcalis

del cemento


Se han desarrollado muchos ensayos para medir lascaracterísticas físicas de los materiales para construirpavimentos. 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


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 laestructura del pavimento, medir su resistencia a lafatiga


FUENTES DE MATERIALES

GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES

CANTERA

DEPÓSITO ALUVIAL

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES


Estabilidad y densidad

La masa de los materiales granulares para capas desubbase y base deberá poseer una adecuada estabilidadpor 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



Estabilidad y densidad (continuación)

Un material granular diseñado para máximaestabilidad 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, dela 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

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



ESTADOS FÍSICOS DE LAS MEZCLAS DE SUELO - AGREGADO



VARIACIÓN DE LA DENSIDAD Y DEL CBR CON LA

CANTIDAD DE FINOS DE UN MATERIAL GRANULAR



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



http://www.suburbias.com/sun/images/DelRio2_t.jpg

Angularidad del agregado fino (AASHTO T 304 – INVE-239)

Porcentaje de vacíos con aire de las partículas menoresde 2.36 mm, levemente compactadas



V= volumen del molde

W=peso de arena en el molde

GA = peso específico arena

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)



Limpieza

Índice 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



Límite líquido (LL) Límite plástico (LP)

Índice Plástico (IP) = LL - LP

Limpieza

Equivalente 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



Limpieza

Equivalente 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 elequivalente de arena



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 especificado

Caracteriza la actividad de la fracción arcillosa del

agregado 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 2

mm, colocados en una solución acuosa



Limpieza

Valor de azul (EN-933-9 INV E-235)



negativo

positivo

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, bajola acción del tránsito automotor

La resistencia a la fragmentación se suele medirmediante cuatro (4) ensayos:

—Desgaste Los Ángeles

—Trituración por impacto

—Trituración por aplastamiento

—10% de finos






Desgaste Los Ángeles (AASHTO T 96 – INV E-218 y 219)

Una muestra del agregado grueso es sometida a atrición e

impacto por unas esferas de acero mientras gira en un cilindro

metálico a 31-33 rpm por 15 minutos, determinándose la fracción

del material ensayado que pasa el tamiz de 1.70 mm (# 12)




Valor de trituración por impacto (VTI) (BS 812)

Una muestra del agregado

grueso se somete a 15 golpes

con una masa de 13.6 kg que

cae libremente desde una altura

de 380 mm, determinándose

luego el porcentaje de

partículas que pasa el tamiz de

2.36 mm (# 8), respecto del

peso inicial de la muestra




Valor de trituración por aplastamiento (VTA) (BS 812)

Una muestra del agregado grueso (12.5 mm – 9.5 mm) se

somete a una carga de 400 kN y se determina el porcentaje de

partículas que pasa el tamiz de 2.36 mm, respecto del peso

inicial de la muestra




10 % de finos (BS 812 – INV E-224)

Utiliza el mismo equipo que el ensayo VTA

Una muestra del agregado grueso se somete a diferentes

cargas, determinándose en cada caso el porcentaje de

partículas que pasan el tamiz de 2.36 mm (# 8) respecto del

peso inicial de la muestra

La carga necesaria para producir 10% de partículas menores

de 2.36 mm constituye el resultado de la prueba

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 dedegradación por la acción de agentes climáticos durante lavida útil del pavimento, deben ser evitados



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



Durabilidad



Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 – INV E-220)

Fracciones del agregado, de diversos tamaños, se someten a

cinco 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 eliminar

el sulfato que contengan; se secan y se tamizan sobre los tamices

en los cuales se retenían antes del ensayo, determinado las

pérdidas en peso sufridas por cada fracción

Durabilidad



Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)

Inmersión del agregado

en la solución

Secado en el horno

Durabilidad



Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)

Fracción de agregado

antes del ensayo

Fracción de agregado

luego de 5 ciclos

Durabilidad



Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)

Una muestra de 1,500 gramos del agregado seco es

sumergida en 2 litros de agua durante 1 hora dentro de un

cilindro de 194 mm de diámetro

Se introducen 5,000 gramos de esferas de acero de 9.5 mm

de diámetro dentro del cilindro y se somete éste a rotación a

100 ± 5 rpm durante 2 horas

Se seca la muestra y se determina la proporción de material

que pasa el tamiz de 1.18 mm (# 16) respecto del peso seco

inicial de la muestra, la cual constituye el resultado del ensayo

Durabilidad



Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – 9NV E-238)

Durabilidad



Muestra, esferas y agua dentro

del cilindro

Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)

Máquina de ensayo

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



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

PROPIEDADES QUÍMICAS


PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS TÍPICAS


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 nose suele exigir la ejecución de ensayos de este tipo paravalorar su aptitud de uso como material de pavimento


ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARA LOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍAS

DE TRÁNSITO PESADO



CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE

GRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS

Módulo resiliente

El módulo resiliente es un estimativo del módulo deelasticidad 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

Módulo resiliente (determinación en el laboratorio)



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 laspartículas individuales del agregado

El módulo resiliente de un materialgranular se ve afectado adversamentepor la presencia de partículas finas



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



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)



MÓDULO RESILIENTE

El módulo resiliente de las capas granulares (MRg) depende del soportebrindado por la subrasante (MRSR)

MRg = K*MRSR

MRSR (psi) K

3000 3,5-4,8

6000 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)



RELACIONES ENTRE LOS MÓDULOS DE LAS CAPAS N Y N+1, PARA DIFERENTES ESPESORES DE SUBBASE Y BASE GRANULAR



módulo de la capa n+1 (psi*1000)

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, puesson 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

esfuerzos

(q

MR (psi)

100 740 CBR

30 440 CBR

20 340 CBR

10 250 CBR



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 1000

Suelo fino 200-500 300

1 Kg/cm2 = 0,1 MPa = 14,3 psi



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



ILUSTRACIÓN DE LA RELACIÓN DE POISSON



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 0.35

Base 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 0.35

Suelo de subrasante 0,30-0,50 0.40



Resistencia a la fatiga



La falla por fatiga de una capa granular de un pavimento se

produce por acumulación de deformaciones verticales

irrecuperables

El criterio que se adopta consiste en limitar, en función del

número ―N‖ de aplicaciones de carga, la deformación vertical de

compresión (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)

BASES Y SUBBASES

BASES Y SUBBASES

ESTABILIZADAS CON

ADITIVOS

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

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 característicasapropiadas 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


TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DE ADITIVOS

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.)


TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DE ADITIVOS (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


GUÍA GENERAL PARA LA SELECCIÓN DEL ADITIVO


TRIÁNGULO DE GRADACIÓN PARA AYUDA EN LA SELECCIÓN DE UN AGENTE ESTABILIZANTE COMERCIAL (US AIR FORCE)


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

asfalto

cemento

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 material debe tener 45% o

más pasa No. 4 (3)


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)


3 CH, CL, Cemento LL<40, IP<20

Suelos orgánicos y muy ácidos

no son estabilizables por

medios convencionales

MH, ML

CL - ML

CH - MH

OL - OH

SW, SP1A

IP <= 25

Cal IP >=12 Ver (1)



ESTABILIZACIÓN

DE SUELOS CON

CAL

ESTABILIZACIÓN CON CAL

Tipos de cal

El término cal se refiere al óxido y al hidróxido de calcio

solos o con pequeñas proporciones óxido o hidróxido de

magnesio, obtenidos por la calcinación de rocas calcáreas

adecuadas sin y con posterior hidratación


Tipos de cal

Debido al carácter cáustico de las cales en forma de óxido, se

prefiere 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

Tipos de cal

Las cales altamente cálcicas producen menores resistencias

que las que contienen cantidades apreciables de magnesio, pero

presentan 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 magnesio

permanece cono MgO) producen mejores resultados al

estabilizar que las dihidratadas


PROPIEDADES DE CALES COMERCIALES VIVAS E HIDRATADAS


REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO

Intercambio catiónico (reacción rápida)

Floculación y aglomeración (reacción rápida)

Reacción puzolánica (reacción lenta)

Carbonatación



Intercambio catiónico

Las partículas de arcilla tienen una elevada cantidad de

superficies con carga negativa que atraen cationes libres y

dipolos de agua

Como resultado, se forma una capa de agua altamente difusa

alrededor de las partículas, separándolas y haciendo que la

arcilla se vuelva débil e inestable

La adición de cal al suelo en cantidad suficiente suministra

un exceso de iones Ca++ que reemplaza los cationes metálicos

más débiles reduciendo el tamaño de la capa de agua difusa y

permitiendo que las partículas de arcilla se aproximen unas a

otras o floculen



Floculación y aglomeración

Se produce un cambio aparente de la textura del suelo, por

cuanto las partículas de arcilla se aglomeran formando otras de

mayor tamaño

Como resultado de ello, se producen mejoras in meditadas en:

—Plasticidad, debido a la reducción de la capa de agua

adsorbida

—Trabajabilidad, debido al cambio de textura de una arcilla

plástica a un material friables del tipo limoso o arenoso

—Aumento de fricción interna entre las partículas

aglomeradas y mayor resistencia al corte



Reacción puzolánica

Si el suelo se compacta, se produce una reacción a largo plazo

entre la cal, el agua y los minerales sílico aluminosos del suelo

fino, formándose complejos compuestos de silicatos y aluminatos

de calcio hidratados que son agentes cementantes que

incrementan la resistencia de la mezcla y su durabilidad

Esta reacción es de carácter lento y varía con el suelo por tratar

y con la temperatura

Se considera que un suelo es reactivo con la cal, si se logran

aumentos de resistencia de cuando menos 50 psi a los 28 días, a

una temperatura de 23º C



Carbonatación

Consiste en la reacción de la cal con el dióxido de carbono

del aire para formar carbonatos de calcio relativamente

insolubles, en lugar de productos cementantes (silicatos y

aluminatos de calcio hidratados)

CaO + CO2 CaCO3



Carbonatación

La carbonatación es una reacción indeseable y debe ser

evitada, por cuanto el carbonato no reacciona con el suelo para

incrementar 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 aire

durante largo tiempo antes de ser compactada


PROPIEDADES TÍPICAS DE LOS SUELOS

ESTABILIZADOS CON CAL

Los efectos del tratamiento de un suelo con cal pueden ser

clasificados como inmediatos y a largo plazo

—La modificación inmediata se logra sin necesidad del

curado de la mezcla, es de gran interés durante la etapa

constructiva y se atribuye a las reacciones inmediatas

—La estabilización a largo plazo ocurre durante y después

del curado y es importante desde el punto de vista de la

resistencia y la durabilidad de la mezcla compactada


EFECTOS INMEDIATOS DEL TRATAMIENTO DE

SUELOS FINOS CON CAL

El tratamiento con cal tiene efecto inmediato sobre algunas

propiedades 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


SUELO FINO ANTES Y DESPUÉS DEL

TRATAMIENTO CON CAL


Tendencia de la influencia de la cal sobre las

propiedades plásticas de los suelos finos


Influencia de la cal sobre el potencial expansivo de

los suelos finos (caso típico)


EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO

DE SUELOS FINOS CON CAL

El tratamiento con cal tiene efectos a largo plazo sobre las

siguientes propiedades de un suelo fino:

—Resistencia

—Módulo resiliente

—Resistencia a la fatiga

—Durabilidad


EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE


Resistencia

El efecto más obvio de la cal sobre un suelo fino o sobre la

fracción fina de un agregado es la ganancia de resistencia con

el tiempo. La situación se favorece al aumentar la

temperatura

Las propiedades de una mezcla reactiva de suelo- cal van

variando con el curado, debido al desarrollo de productos

cementantes adicionales

No es justificable el uso de ensayos muy elaborados para

evaluar con exactitud propiedades que varían continuamente




Resistencia

El ensayo de compresión inconfinada (norma ASTM D5102) es

el más empleado para determinar la resistencia de las mezclas

suelo – cal

La resistencia a compresión (RCI) puede ser empleada para

establecer, de manera aproximada, parámetros tales como las

resistencias a tensión y a flexión o el módulo resiliente

La resistencia a tensión se puede estimar de manera

conservativa como el 10% de RCI y la resistencia a flexión,

como el doble de la resistencia a tensión o 20 % de la RCI


Variación típica de la resistencia de mezclas de suelo – cal

en función del período de curado y del contenido de cal




Módulo resiliente

A la par con los incrementos de resistencia provocados por

la reacción puzolánica, se producen cambios en la relación

esfuerzo - deformación del material, los cuales se traducen

en aumentos del módulo resiliente

Los suelos estabilizados con cal fallan a mayores

esfuerzos desviadores que los no estabilizados y a menores

niveles de deformación

Existen relaciones directas entre la resistencia de las

mezclas de suelo - cal y los módulos resilientes por flexión


Relaciones esfuerzo de compresión - deformación en mezclas

compactadas de suelo cal ensayadas a diferente edad


Relación entre resistencia a compresión y módulo

resiliente para suelos estabilizados con cal (Liddle, 1995)




Resistencia a la fatiga

Los efectos de ganancia de resistencia a fatiga por flexión

producidos por la reacción puzolánica suelen ser sustanciales

en los suelos reactivos

La relación de esfuerzos (esfuerzo aplicado/resistencia a

flexión) se correlaciona con el número de aplicaciones de

carga hasta la fatiga, por medios experimentales


Curva típica de fatiga de una mezcla de suelo cal

(Thompson y Figueroa – 1989)




Durabilidad

La humedad afecta adversamente los niveles de resistencia y

rigidez producidos en el suelo por la adición de cal

El efecto que produce la saturación de la mezcla depende del

nivel de resistencia o reacción puzolánica alcanzada antes de

que aquella se produzca

Si la saturación se produce cuando ya ha ocurrido un nivel

significativo de la reacción puzolánica, la pérdida de resistencia

por humedad no suele exceder de 10 %, pero si ocurre antes, la

pérdida puede llegar hasta 40% o más


DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL

Los criterios de diseño varían, dependiendo de los objetivos

de la estabilización y de las condiciones deseadas de servicio

Si sólo se pretende una modificación del suelo, basta con

determinar la cantidad de cal necesaria para producir la

modificación deseada (disminución de plasticidad, reducción

del potencial expansivo, etc.)

Si se pretende que la mezcla sea utilizada en aplicaciones

estructurales en el pavimento, se deben satisfacer unos

requisitos mínimos de resistencia de probetas de mezcla

elaboradas y curadas en condiciones establecidas



Aunque la mayoría de las Agencias han adoptado la resistencia

a compresión inconfinada (RCI) como parámetro para diseño de

las mezclas de suelo – cal, no existe un procedimiento universal

para la elaboración, curado y ensayo de las probetas



El procedimiento general de diseño comprende los

siguientes pasos:

1. Determinar la humedad óptima del suelo en el ensayo

Proctor normal (AASHTO T 99 – INV E-141)



2. Estimar el porcentaje probable de cal para estabilizar

el suelo, mediante el método de Eades y Grim (norma

ASTM D 6276)



3. Elaborar mezclas con diferentes porcentajes de cal

(por encima y por debajo del establecido en el paso

anterior) y compactarlas con la humedad óptima, con

la energía del ensayo AASHTO T 99 (INV E-141)



4. Curar las probetas compactadas bajo las condiciones

que tenga establecida la Agencia




5. Romper las probetas por compresión simple a la velocidad

especificada por la Agencia y elegir como porcentaje

adecuado para la construcción de una subbase o base, el que

asegure la resistencia mínima establecida por la Agencia

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON CAL, CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS

Propiedades de esfuerzo deformación

Son esenciales para analizar adecuadamente el

comportamiento estructural de una capa de suelo cal en

un pavimento

Módulo elástico en compresión

E (ksi) = 9.98 + 0.124*f’c (psi)



Propiedades de esfuerzo deformación

Resistencia a tensión

Es importante en el diseño de pavimento. Se usan 2

procedimientos para evaluar esta resistencia en las

mezclas suelo – cal

—Tracción indirecta

Rti = 0.10*f’c

—Resistencia a flexión (módulo de rotura)

MR = 0.20*f’c



Resistencia a fatiga

Las curvas de respuesta de fatiga por flexión de mezclas curadas

de suelo cal son análogas a las obtenidas con otros productos

cementantes



Resistencia a fatiga

Se debe tener en cuenta que las mezclas suelo – cal

ganan resistencia de manera continua con la edad

(reacción puzolánica) y como la resistencia última de la

mezcla es función del período de curado, la relación de

esfuerzos para un determinado esfuerzo aplicado va

disminuyendo, lo que se traduce en un incremento de la

resistencia a la fatiga



ESTABILIZACIÓN

DE SUELOS CON

CAL Y CENIZA

VOLANTE

BASES ESTABILIZADAS CON

CAL – CENIZA VOLANTE

La cal sola reacciona con suelos cuyo índice plástico sea

cuando menos de 10. Si el suelo no es suficientemente

reactivo, la cal sólo es efectiva si se combina con una fuente

adicional de sílice y alúmina (puzolana), en presencia de

agua

La puzolana más utilizada es la ceniza volante (fly - ash),

que es el residuo finamente dividido que resulta de la

combustión del carbón mineral en las plantas termoeléctricas



SUELOS ADECUADOS PARA LA ESTABILIZACIÓN CON CAL

Y CENIZA

Las estabilizaciones con cal y ceniza han demostrado ser

eficientes y económicas en el mejoramiento de suelos que no

presenten propiedades puzólanicas (materiales granulares)

Dado que dichos suelos tienen una estructura mineral

importante, 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 importante

en la construcción vial (bases en vías de tránsito liviano,

subbases, subrasantes mejoradas, rellenos livianos)



GRADACIONES TÍPICAS DE AGREGADOS PARA LA

ESTABILIZACIÓN CON CAL Y CENIZA



OTROS REQUISITOS TÍPICOS PARA LOS AGREGADOS

EN ESTABILIZACIONES CON CAL Y CENIZA



EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADO

PÉTREO CON CAL Y CENIZA

Efecto de la temperatura y tiempo de curado sobre la

resistencia a compresión





Resistencia a compresión y flexión

Mezclas adecuadamente diseñadas pueden presentar

resistencias entre 500 y 1,000 psi luego de 7 días de curado a

38º 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 0.20

como un promedio aceptable



Relación entre las resistencia a compresión y flexión en la

estabilización de un agregado con cal y ceniza



Efecto de la cal y la cal + ceniza sobre la resistencia a

compresión inconfinada de un suelo cohesivo





Cicatrización autógena

Un beneficio característico de las mezclas suelo – cal –

ceniza es su capacidad de re-cementarse a través de las

grietas, por un mecanismo auto regenerativo

Debido a ello, estas mezclas son menos susceptibles al

deterioro bajo carga repetida y más resistentes a los efectos

ambientales, que las mezclas que no poseen esta propiedad



Efecto de la fractura y el remoldeo sobre la resistencia de

mezclas de agregado - cal - ceniza



DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL - CENIZA

La FHWA recomienda el siguiente procedimiento de

laboratorio para determinar las proporciones de la mezcla:

1. Mezclar los agregados con 5 proporciones diferentes de

ceniza, entre 10 % y 20 % , añadir una cantidad estimada

de humedad óptima y determinar la densidad de las

cinco muestras luego de compactarlas con la energía del

ensayo AASHTO T 180 (INV E-142)

2. Dibujar una curva contenido de ceniza vs densidad e

identificar el valor pico de densidad




3. Elegir un contenido de matriz cuando menos 2% por

encima del que dio lugar a la máxima densidad y realizar

un ensayo de compactación AASHTO T180 (INV E-142)

para esa mezcla, determinando la humedad óptima y la

densidad máxima

4. Realizar 5 combinaciones suelo - ceniza - cal que den lugar

al contenido de matriz elegido en el punto anterior. Las

cantidades de cal se deben elegir de manera que la relación

cal : ceniza esté entre 1:3 y 1:4 (se han encontrado mezclas

satisfactorias con relaciones entre 1:2 y 1:7)



DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL – CENIZA

5. Para cada una de las combinaciones, compactar 6 probetas

con la energía antes citada y la humedad óptima y curarlas

en ambiente húmedo a 38 ºC durante 7 días. Tres de las

probetas se destinarán al ensayo de compresión

inconfinada y 3 al de durabilidad

6. Romper las probetas destinadas al ensayo de compresión y

dibujar una curva que relacione la resistencia con el

porcentaje de cal añadido. Se consideran aceptables para la

construcción de capas de base, valores de resistencia de

cuando menos 2,760 kPa (400 psi)




7. En relación con el ensayo de durabilidad, se realizan 12

ciclos de congelamiento y deshielo (ASTM D560),

considerándose apropiado un contenido de cal que genere

pérdidas no mayores de 10 %. Para zonas no expuestas a un

ambiente muy severo, la FHWA recomienda aplicar la

práctica local

8. Se elige la mezcla más económica que cumpla los dos

requisitos y, para compensar pérdidas, se recomienda

incorporar 0.5% adicional de cal en la obra



CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DE

DISEÑO DE PAVIMENTOS

Módulo elástico

El módulo elástico de las mezclas agregado – cal – ceniza

depende de factores tales como la dureza y la gradación del

agregado, el grado de compactación y las características del

curado de la mezcla. Los valores típicos para diseño se

encuentran entre 0.5*106 y 2.5*106 psi (3,400 – 17,200 MPa)



Relación de Poisson

Su valor es el orden de 0.08 para niveles de esfuerzo

inferiores al 60 % del esfuerzo último, aumentando hasta 0.3

para la carga de falla

Para la mayoría de los cálculos de diseño y evaluación se

pueden tomar valores de 0.10 a 0.15, sin que se cometan

errores apreciables





Fatiga

Como en todos los materiales de pavimentos, las mezclas

agregado – cal – ceniza fallan bajo carga repetida con niveles de

esfuerzo inferiores al requerido para fallar con una sola

aplicación

Sin embargo, debido a la cicatrización autógena, estas mezclas

resultan menos susceptibles a la fatiga que otros materiales

A menos que la fatiga ocurra durante los primeros días de

carga, la fatiga no suele ser un factor determinante en el

comportamiento de la mezcla





Relación entre los niveles de esfuerzo y el número ciclos hasta la fractura para una mezcla típica de agregado – cal - ceniza


ESTABILIZACIÓN DE

SUELOS CON

CEMENTO

DEFINICIONES

Suelo modificado con cemento

Suelo o agregado tratado con una cantidad relativamente baja decemento, para corregirle alguna propiedad indeseable como laplasticidad o la susceptibilidad a cambios volumétricos. Se usancontenidos 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

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


CONTENIDOS PROBABLES DE CEMENTO PARA CAPAS DE BASE ESTABILIZADAS

DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO

ENSAYO DE DENSIDAD PROCTOR NORMAL PARA DETERMINAR LA HUMEDAD ÓPTIMA


PREPARACIÓN DE PROBETAS CON DIFERENTES PORCENTAJES DE CEMENTO PARA ENSAYOS DE

COMPRESIÓN Y DURABILIDAD

Compactación de probetas

con la humedad óptimaCurado de las probetas

en cámara húmeda


ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE A LOS SIETE DÍAS DE CURADO

Inmersión en agua 5 horas Rotura por compresión


DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO PARA OBTENER LA RESISTENCIA ESPECIFICADA


ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO

Se realizan doce ciclos de durabilidad, consistente cada uno de ellos en:

1. Inmersión en

agua 5 horas

2. Secado en horno a

72º C por 42 horas

3. Reposo 1 hora y

cepillado general


ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO

Se secan las probetas, se pesan y se calculan las pérdidas de peso

de cada una


DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO PARA LAS MÁXIMAS PÉRDIDAS DE PESO

ESPECIFICADAS


CRITERIOS DE DISEÑO DE MEZCLAS PARA BASES ESTABILIZADAS CON LIGANTES HIDRÁULICOS

RESISTENCIA 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 MÁXIMAS

ADMISIBLES LUEGO DE 12 CICLOS DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO)

Capa INVIAS US AIR FORCE

Base 450 psi 750 psi

Subbase - 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%


EVOLUCION DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LAS

MEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO

EVOLUCION DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LAS MEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO


tba

tftf cc

*)28()( ''

t = tiempo en días

a, b = coeficientes experimentales

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES

DE 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


CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE



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





Fórmula de Lim & Zollinger (válida para resistencias acompresión entre 200 y 2,000 libras/pg2)

E(t) = módulo de elasticidad en psi, en el tiempo t

w = 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)( tfwtE c

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES

DE DISEÑO DE PAVIMENTOS


Fórmula de Illinois DOT

E (ksi) = 500 + f’c

f’c = resistencia a compresión (libras/pg2)




2. Comportamiento a la fatiga

Las curvas de fatiga de las mezclas de suelo cemento sedescriben 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 esfuerzos N = número de ciclos de carga hasta la fatiga a,b = coeficientes experimentales


CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE DISEÑO

DE PAVIMENTOS

2. Comportamiento a la fatiga (cont.)



BASES

ESTABILIZADAS

CON ASFALTO

BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO

Productos asfálticos adecuados para la estabilización

La estabilización de suelos es un proceso que se realiza

a temperatura ambiente, lo que exige el uso de un asfalto

que, 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


Dispersión homogénea de pequeños glóbulos de cemento

asfáltico cubiertos por un emulsificante, dentro de una fase

continua acuosa

El emulsificante es un producto que disminuye la tensión

entre el asfalto y el agua, permitiendo que el asfalto se

mantenga disperso en el agua en forma de pequeños glóbulos

Las moléculas del emulsificante tienen un extremo de

naturaleza orgánica que es afín con el asfalto y otro cargado

eléctricamente que manifiesta afinidad por el agua. Si esta

carga es negativa, la emulsión es aniónica, mientras que si es

positiva, la emulsión se denomina catiónica

EMULSIÓN ASFÁLTICA


Las emulsiones catiónicas exhiben un comportamiento

satisfactorio frente a la mayoría de los agregados pétreos,

motivo por el cual son las más utilizadas

El tipo y cantidad del agente emulsificante determinan en

gran medida la velocidad con la cual se produce la rotura de

la 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 suelos

son las de rotura lenta

EMULSIÓN ASFÁLTICA


ASFALTO ESPUMADO

El asfalto espumado se forma por la inyección de una

pequeña cantidad de agua fría ( del orden de 2% del peso del

asfalto) y aire comprimido a una masa de cemento asfáltico

caliente

Al entrar el agua en contacto con el asfalto caliente se

convierte en vapor, el cual queda atrapado dentro de diminutas

burbujas 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 la

desintegración de la espuma. Entonces, el cemento asfáltico

recupera tanto su volumen inicial como sus propiedades

reológicas originales

CARACTERIZACIÓN DEL ASFALTO ESPUMADO

El asfalto espumado se caracteriza mediante 2 parámetros

empíricos:

—Relación de expansión: Relación entre el volumen

máximo del asfalto en su estado espumado y el

volumen del asfalto una vez que la espuma ha

colapsado completamente

—Vida media: Es el tiempo requerido (en segundos)

para que la espuma baje hasta la mitad del volumen

máximo alcanzado



Una Relación de Expansión alta permite esperar una menor

viscosidad del cemento asfáltico y, por lo tanto, una mejor

dispersión en el suelo o material pétreo con el cual se mezcla

Una Vida Media prolongada, implica un mayor tiempo

disponible para la realización de la mezcla con el suelo o

agregado, mientras el cemento asfáltico aun permanece en

forma de espuma.

Se considera que el mejor espumado es aquel que optimiza

tanto la Relación de Expansión como la Vida Media



Optimización de la Relación de Expansión y de la Vida

Media de un asfalto espumado


La Relación de Expansión y la Vida Media se encuentran

muy influenciadas tanto por la cantidad de agua inyectada,

como por la temperatura del asfalto durante el proceso de

espumado

A mayores temperaturas de espumado y mayor cantidad

de agua se incrementa la Relación de Expansión pero se

reduce la Vida Media

Las Especificaciones del INVÍAS exigen:

—Relación de Expansión ≥ 10

—Vida Media ≥ 10 segundos



Influencia de la temperatura y del contenido de agua

sobre la Relación de Expansión y sobre la Vida Media

de un asfalto espumado


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 asfalto

es formar una membrana que impide la penetración del

agua, previniendo cambios de volumen del suelo y

reducciones en su resistencia y su módulo de

elasticidad


MECANISMOS DE LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO

Materiales granulares

En la estabilización de materiales granulares donde ya existe

aporte friccional, el asfalto involucra dos mecanismos:

—Impermeabilización: Crea una membrana que previene

o dificulta la entrada del agua, reduciendo la tendencia del

material a perder resistencia y módulo en presencia de

agua

—Adhesión: Brinda al agregado la cohesión de la cual

carece, aumentando la resistencia al corte y a la flexión,

así como el módulo elástico


FACTORES QUE AFECTAN EL RESULTADO DE UNA

ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO

Algunos de estos factores coinciden con aquellos que afectan

otros tipos de estabilizaciones: (1) tipo de estabilizante, (2) tipo y

gradación 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 de

estabilizaciones, 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 EMULSIÓN

ASFÁLTICA

SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR

CON EMULSIÓN ASFÁLTICA


La posibilidad de estabilizar suelos de grano fino con asfalto

depende de su plasticidad y de la cantidad de material que

pasa el tamiz # 200

Un exceso de partículas finas se traduce en una superficie

específica muy grande, que exigiría una proporción

considerable de asfalto para cubrir la superficie de todas las

partículas

BASES ESTABILIZADAS





BASES ESTABILIZADAS


Materiales granulares



BASES ESTABILIZADAS


REQUISITOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS PARA

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS

BASES ESTABILIZADAS


BASES ESTABILIZADAS



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 ESTABILIZADAS



BASES ESTABILIZADAS


Esquema del ensayo de extrusión sobre probetas de suelo – emulsión (norma INV E-812)

BASES ESTABILIZADAS


DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE INMERSIÓN – COMPRESIÓN

1. Determinación de la humedad óptima de compactación

BASES ESTABILIZADAS


DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE INMERSIÓN - COMPRESIÓN

2. Determinación del contenido óptimo teórico de ligante

— Fórmula Duriez

mmdemenorespartículasf

mmymmentrepartículass

mmymmentrepartículasS

mmymmentrepartículasg

mmdemayorespartículasG

fsSgG

específicaSuperficie

riquezademóduloK

residualasfaltodeL

08.0%

315.008.0%

5315.0%

105%

10%

100/)1351230.233.017.0(

)5.35.2(

%%

5 KL

BASES ESTABILIZADAS



3. Elaboración de mezclas

Se elaboran mezclas con diferentes cantidades deemulsión, correspondientes a porcentajes de ligante porencima 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 alturamediante compresión creciente hasta alcanzar 210kg/cm2, manteniendo esta presión durante 2 minutos(compactar seis probetas para cada contenido deligante)

BASES ESTABILIZADAS



5. Curado de las probetas

Desmoldado de las probetas y curado al aire durante7 días a 25º C

Separar cada juego de 6 probetas en 2 grupos para elresto 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 ESTABILIZADAS



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 ESTABILIZADAS


Representación gráfica de los resultados de un ensayo de

inmersión - compresión

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Módulo 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 PSFMR 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

BASES ESTABILIZADAS



PAVIMENTOS

Módulo 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 a38º 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

BASES ESTABILIZADAS


Variación del stiffness con la temperatura, para 3 tipos de

mezclas con asfalto emulsificado en condición curada

BASES ESTABILIZADAS


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)

BASES ESTABILIZADAS



PAVIMENTOS

Módulo dinámico

RFt = factor de reducción que tiene en cuenta la cantidad decurado alcanzada en el tiempo t

BASES ESTABILIZADAS



PAVIMENTOS

Módulo dinámico

Módulo dinámico

Para superar las reducidas velocidades de curado de lasestabilizaciones 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

BASES ESTABILIZADAS



PAVIMENTOS

BASES ESTABILIZADAS


VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS DINÁMICOS PARA CAPAS ESTABILIZADAS CON EMULSIÓN ASFÁLTICA

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

BASES ESTABILIZADAS



PAVIMENTOS

Comportamiento a la fatiga

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

BASES ESTABILIZADAS



PAVIMENTOS

Comportamiento a la fatiga

Criterio de fatiga para mezclas elaboradas con emulsiones asfálticas (CHEVRON)

BASES ESTABILIZADAS



BASES

ESTABILIZADAS CON

ASFALTO ESPUMADO

BASES ESTABILIZADAS

CON ASFALTO ESPUMADO

SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTO

ESPUMADO

Granulometría

Ackeroyd & Hicks establecieron 3 zonas en la gráfica de

granulometría, fijando la conveniencia de los suelos para ser

estabilizados con asfalto espumado:

—Zona A: el material es adecuado para estabilización en vías

de tránsito pesado

—Zona B: el material es apropiado para estabilización en

vías 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 responde

bien al tratamiento, por lo que no es adecuado para estabilizar

Envolventes de gradación sugeridas para mezclas con asfalto

espumado (Ackeroyd & Hicks)

BASES ESTABILIZADAS


SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTO

ESPUMADO

Plasticidad

Las mezclas con asfalto espumado admiten una cantidad

limitada de finos plásticos, aconsejándose que su IP no sea

mayor de 6

Si se excede este valor, resulta recomendable un tratamiento

previo con cal o cemento

BASES ESTABILIZADAS


DISEÑO DE LA MEZCLA

BASES ESTABILIZADAS



1. Optimización de las propiedades del asfalto espumado

Consiste en determinar, en una planta portátil de

laboratorio, el porcentaje de agua que optimiza

las propiedades de espumado del asfalto, de

manera de asegurar los valores de ―Expansión‖ y

―Vida Media‖ exigidos por las especificaciones

BASES ESTABILIZADAS


BASES ESTABILIZADAS


Planta de laboratorio WLB 10 para espumar asfalto

BASES ESTABILIZADAS


Determinación del contenido de agua para optimizar el espumado


2. Determinación del contenido óptimo de humedad

Se requiere agua para espumar el asfalto, para ablandar

el material, romper los grumos que puedan existir y

para permitir una mejor dispersión del asfalto durante

las operaciones de mezclado y de compactación en el

laboratorio y en el campo

Insuficiente agua reduce la trabajabilidad de la mezcla

dando 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 la

densidad y resistencia de la mezcla compactada

BASES ESTABILIZADAS



2. Determinación del contenido óptimo de humedad (cont.)

De acuerdo con investigaciones de Mobil Oil, el

contenido óptimo de humedad para la mezcla y

compactación tiene lugar en un rango entre el 70 % y el

80% de la humedad óptima del Proctor Modificado de

los agregados

BASES ESTABILIZADAS


3. Elaboración de mezclas de ensayo

Se elaboran mezclas con 5 porcentajes diferentes de

asfalto y la cantidad óptima de fluidos de compactación

Los porcentajes de asfalto se escogen en función de

tipo de suelo que se va a estabilizar

Si el material contiene partículas arcillosas, se le debe

adicionar cal o cemento (las normas INVÍAS lo exigen

cuando el producto IP*pasa tamiz # 200 > 72)

BASES ESTABILIZADAS



Rangos típicos de contenido de asfalto en mezclas con asfalto espumado

(adaptado de Bowering & Martin – 1976)

BASES ESTABILIZADAS


Elaboración de una mezcla de ensayo

BASES ESTABILIZADAS



4. Compactación de probetas de ensayo

Con cada una de las mezclas se elaboran seis probetas

Marshall, compactándolas con 75 golpes por cara

BASES ESTABILIZADAS




Debido a la presencia de agua que es necesario

eliminar, las mezclas con asfalto espumado desarrollan

su resistencia total con el tiempo, pero requieren

períodos de curado menores que en el caso de las

estabilizaciones con emulsión asfáltica

Las condiciones de curado de las probetas compactadas

afectan severamente la resistencia final de las mezclas

con asfalto espumado, por lo que conviene simular en

el laboratorio un procedimiento reproducible en la obra

BASES ESTABILIZADAS




BASES ESTABILIZADAS


Probetas curadas

El asfalto se adhiere a la fracción fina creando un mortero

que liga las partículas de mayor tamaño, pero no las cubre

Sección transversal de

una probeta curada

BASES ESTABILIZADAS


Diversos procedimientos propuestos para el curado de

mezclas compactadas con asfalto espumado

BASES ESTABILIZADAS



6. Medida de dimensiones y pesos de las probetas

Se miden las dimensiones de todas las probetas y se

determina su peso específico, descartando aquellas

cuyo valor difiera en más de 30 kg/cm2 del valor

medio del grupo al cual pertenecen

BASES ESTABILIZADAS



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 tracción

indirecta con una velocidad de deformación de 50.8

mm/minuto

— Las probetas del otro grupo se colocan en un

desecador 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 ESTABILIZADAS


Ensayo de tracción indirecta

DL

PRTI

2

BASES ESTABILIZADAS



Se elaboran gráficas que muestren la evolución de las resistencias

de los 2 grupos de probetas con el contenido de asfalto y se escoge

como óptimo un porcentaje de ligante que satisfaga los criterios de

diseño 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 2

exigencias, dé lugar a la mayor resistencia tras curado húmedo

BASES ESTABILIZADAS


Representación gráfica de los resultados de un ensayo de

tracción indirecta

BASES ESTABILIZADAS


SUSCEPTIBILIDAD DE LAS MEZCLAS CON ASFALTO

ESPUMADO A LA ACCIÓN DEL AGUA

Debido a los bajos contenidos de ligante y los altos

volúmenes de vacíos que contienen, estas mezclas resultan muy

susceptibles a la acción del agua

La susceptibilidad al agua es inversamente proporcional al

grado de curado que ha alcanzado la mezcla en el momento de

la exposición

Consecuentemente, es necesario proteger las mezclas de la

acción del agua durante su período inicial de vida o simular en

el laboratorio unas condiciones de exposición consecuentes con

las de la obra

BASES ESTABILIZADAS


Influencia del grado de saturación de las probetas sobre la

resistencia a tracción indirecta (Campagnoli & Ríos, 2000)

BASES ESTABILIZADAS


Sigue leyes de comportamiento similares a las que

presentan las estabilizaciones con emulsión asfáltica, es

decir, 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 menor

contenido de agua de la mezcla

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS CON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Módulo dinámico

BASES ESTABILIZADAS



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 para

mezclas del área de Bogotá (Santamaría, 2000)

BASES ESTABILIZADAS


BASES ESTABILIZADAS


REDUCCIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO A CAUSA

DE LA APLICACIÓN DE CARGAS (Long, 2001)


PAVIMENTOS

Módulo dinámico

Vida efectiva de fatiga

Se conoce como tal, el número necesario de repeticiones para

reducir el módulo de la mezcla hasta 400 MPa

Al alcanzar dicho valor, se considera que la estabilización se

empieza a comportar como un material granular

BASES ESTABILIZADAS


Deformación permanente

La mayor parte de la deformación se produce con las

aplicaciones iniciales de carga

BASES ESTABILIZADAS


BASES ESTABILIZADAS


Deformación permanente

REPETICIONES DE CARGA ADMISIBLES EN FUNCIÓN DE

LA MAGNITUD DE LA CARGA APLICADA Y DEL NIVEL DE

DEFORMACIÓN (Long, 2001)

BASES ESTABILIZADAS


RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICAS

DE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO

BASES ESTABILIZADAS


Análisis de los resultados de la estabilización del

material arcilloso

Material solo

—En condición seca, el empleo de emulsión da lugar a

resistencias aceptables, en tanto que al emplear

asfalto espumado se requiere la incorporación de

activantes

—Todas las mezclas pìerden resistencia después de

inmersión en agua



BASES ESTABILIZADAS


Análisis de los resultados de la estabilización del

material arcilloso

Material + 2 % de cal

—Todas las mezclas dan resultados satisfactorios, siendo

mayores las resistencias en el caso de la emulsión

Material + 2 % de cemento

—Las resistencia en seco son satisfactorias (aunque

menores que en el caso de la cal), pero las

resistencias conservadas son bajas



BASES ESTABILIZADAS




BASES ESTABILIZADAS




Análisis de los resultados de la estabilización del material

sílico calcáreo

—La emulsión da lugar a una mezcla con resistencia

adecuada, tanto en condición seca como en condición húmeda

—La mezcla con asfalto espumado sin activante no presenta

ninguna resistencia, debido a problemas de adherencia entre el

asfalto y el agregado

—La incorporación de activantes mejora el comportamiento

de las mezclas con asfalto espumado

BASES ESTABILIZADAS


COMPARACIÓN ENTRE LAS TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN

CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO

BASES Y SUBBASES

COMBINACIÓN DE

ESTABILIZANTES

COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES

El propósito general de la combinación de

estabilizantes es realizar un tratamiento previo del

suelo para modificar algunas de sus características,

antes de aplicar el estabilizante dominante

La ventaja del procedimiento es que uno de los

estabilizantes compensa la falta de efectividad del otro

en el tratamiento de una característica particular del

suelo

Normalmente, la dosificación del producto que se

aplica primero es menor que la del segundo

Generalidades


Las combinaciones de estabilizantes más empleadas

son:

—Cal – Cemento

—Cal – Asfalto emulsionado o espumado

—Cemento – Asfalto emulsionado o espumado

TIPOS DE COMBINACIONES DE ESTABILIZANTES


SELECCIÓN DE COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES

(adaptado de FHWA-IP-80-2)

El cemento no se puede mezclar exitosamente con finos muy

plásticos

Al realizar un tratamiento mixto de cal y cemento, cada

conglomerante cumple una misión:

—La cal, que se agrega primero, flocula los finos con una

reacción rápida de intercambio iónico, disminuyendo la

plasticidad del suelo y mejorando la trabajabilidad y el

mezclado. Así mismo, reduce la humedad

— El cemento produce un rápido incremento de resistencia

mecánica en el suelo


COMBINACIÓN CAL - CEMENTO

Se suele aplicar primero entre 1 % y 3 % de cal y

luego la cantidad requerida de cemento, según el tipo de

suelo

El diseño de la mezcla se realiza por métodos

aplicables al estabilizante dominante, en este caso los de

compresión inconfinada y humedecimiento y secado


COMBINACIÓN CAL - CEMENTO


Efecto de la combinación de cal y cemento sobre una arcilla

de Irbid (Jordania)

EFECTO DE LA CAL SOBRE LA RESISTENCIA EFECTO DE LA CAL COMO PRE-TRATAMIENTO

El curado es un factor clave en el desarrollo de la

resistencia de las estabilizaciones con productos asfálticos y

su velocidad se ve favorecida con el uso previo de cal o

cemento

El tratamiento previo del suelo con cal o cemento hace que

la estabilización con el producto asfáltico sea más resistente

a la humedad y presente módulos mayores que estabilizando

solamente con el producto asfáltico

Al emplear cemento, se recomienda que su proporción

respecto del asfalto residual no sea mayor de 1:5 para evitar

la fragilidad de la mezcla


COMBINACIÓN CAL O CEMENTO CON ASFALTO

EMULSIONADO O ESPUMADO


RESULTADOS DE ENSAYOS DE INMERSIÓN COMPRESIÓN AL ESTABILIZAR

UN MATERIAL ARCILLOSO CON CAL O CEMENTO + ASFALTO ESPUMADO

(PASA TAMIZ # 200 = 15.2 %, IP = 14.5 %)

BASES Y SUBBASES

OTROS TIPOS DE BASES

BASES Y SUBBASES

Además de las bases de tipo convencional, se han

desarrollado otras con el propósito de solucionar

problemas específicos de los pavimentos:

Bases permeables y bases de concreto pobre, con las

cuales se combate el problema de la erosión del soporte

de los pavimentos rígidos

Bases elaboradas con mezclas asfálticas de alto

módulo, desarrolladas para ayudar a combatir el

ahuellamiento en los pavimentos asfálticos (VER

MÓDULO 9)

BASES Y SUBBASES

BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE

Capa que se coloca generalmente bajo las losas de un

pavimento rígido, constituida por un material filtrante de

manera que, con ayuda de una pendiente transversal

adecuada y unas correctas instalaciones de salida, drena

el agua que se infiltra desde la superficie del pavimento

Esta capa puede ser granular o tratada con ligantes

hidrocarbonados o con cemento. La finalidad primaria de

la estabilización (con cemento asfáltico o cemento

Pórtland) es brindar estabilidad a la capa durante la etapa

constructiva

BASE PERMEABLE

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 talud

durante las operaciones de construcción y mantenimiento)

BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE GRANULAR

Su estabilidad se logra a través de la trabazón de

agregados

Se exige que el material tenga 100% de partículas

trituradas mecánicamente

El 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 % (sulfato

de magnesio)

BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE GRANULAR

GRANULOMETRÍAS USUALES

Nota -Se recomienda que Cu > 4 para garantizar la estabilidad de la base

BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTO

ASFÁLTICO

Se recomienda el uso de un asfalto de grado AC-40 en

proporción de 2 a 2 ½ % en peso


BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTO

PORTLAND

La cantidad de cemento varía entre 120 y 150 kg/m3

La cantidad de agua debe ajustarse para controlar la

segregación


X = % indicado por el constructor

BASES Y SUBBASES

BASE DE

CONCRETO POBRE

BASE DE CONCRETO POBRE

DEFINICIÓN

Una base de concreto pobre se compone de

agregados y cemento uniformemente combinados y

mezclados con agua. Los agregados son de calidad

marginal (característicos de subbase) y la cantidad de

cemento en la mezcla es reducida

El concreto pobre se utiliza como subbase de

pavimentos rígidos

El material es más rígido y más resistente a la

erosión que una subbase estabilizada con cemento


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 de

partículas aplanadas (relación ancho/espesor > 5) y de

partículas alargadas (relación longitud/ancho > 5)

El equivalente de arena debe ser superior a 20

MATERIALES


MATERIALES

Agregado pétreo


MATERIALES

Cemento

Debe ser el tipo I (norma ASTM C 150)

Agua

Debe 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 como

potable se puede emplear sin necesidad de realizar ensayos de

comprobación

Aditivos

Pueden ser de tipo puzolánico (ASTM C 618), inclusores de

aire (ASTM C 620) y reducidores de agua (ASTM C 494, Tipo

A -reducidor- ó Tipo D -reducidor y retardante-)



El concreto pobre se diseña como una mezcla de concreto

convencional, 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 la

posibilidad de fisuración refleja en la superficie del pavimento

Se puede obviar la limitación de resistencia máxima, si en la

capa de concreto pobre se construyen juntas con el mismo patrón

de las juntas del pavimento



El asentamiento de la mezcla (ASTM C 143) debe ser del

orden de 50 mm

La cantidad mínima de material cementante (cemento o

cemento + 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 el

ensayo de congelamiento y deshielo (ASTM D 560) y una

cantidad de aire incluido entre 6% y 10% (ASTM C 231 si el

agregado grueso proviene de grava o piedra ó ASTM C 173

para escoria y otros agregados gruesos porosos


Relación entre las resistencias a compresión y flexión

para mezclas de concreto pobre (Packard, 1981)

MATERIALES PARA BASE Y SUBBASE · PDF fileresistencia a la deformación, para soportar...

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