Microfisuración Montevideo Julio 2014

7/26/2019 Microfisuracin Montevideo Julio 2014

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Ings. Jorge A. Pramo y Rosana B. Cassan 1

Pramo Ingeniera S.A

Ing. Jorge A. Pramo:Profesor Titular Escuela de Ingeniera Civil y Posgrado en

Ingeniera Vial - Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniera y Agrimensura. Universidad

Nacional de Rosario. Presidente de Pramo Ingeniera S.A.

Correo electrnico: [email protected]

Cursodecapacitacin

Asociaci n Uruguaya de Caminos

BASES CEMENTADAS MICROFISURADASJulio de 2014

MICROFISURACINDEBASESCEMENTADAS

Objetivos

Considerar las ventajas de la utilizacin de esta tcnica durantela construccin de bases cementadas correspondientes aestructuras de pavimentos semirrgidos o Compuestos.

Prevenir o retardar la fisuracin refleja en la carpeta asfltica.

Ventajas tcnicas, econmicas, ambientales.

Caractersticas del estabilizado: materiales, dosaje, espesor dela capa.

Reciclado de las capas existentes de pavimentos flexibles y suconsiguiente mejora mediante la adicin de cemento Portland.

Diseo estructural.

Tcnicas constructivas. Equipos. Procesos.

CursodeCapacitacinMontevideoIngs.JorgePramoy RosanaCassan

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Introduccin

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Qu son las Fisuras Reflejadas?

4CursodeCapacitacinMontevideo

Ings.JorgePramoy RosanaCassanJulio2014


Son fisuras o grietas de la capa de base, que pueden dar lugar aconcentraciones de tensiones y provocar el progreso de fisuras

en las capas asflticas que la cubren.

Tienden a seguir el mismo patrn que las grietas en la base, y seconocen como fisuras de "reflexin".

La forma de conocer si se reproduce el patrn es efectuarcalados que interesen a las capas asflticas y las inferiores.


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Qu son las Fisuras Reflejadas?

En qu consiste la reflexin defisuras?

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Reflexin de Fisuras




Las fisuras reflejadas en capas asflticas se producen poruna amplia variedad de razones.

Hay tres tipos principales de fisuras reflejadas:

Las asociadas a las cargas del trnsito

Las no asociadas a las cargas (cambios volumtricospor variacin de temperatura) y,

Una combinacin de ambas

Pueden ocurrir por dficit de construccin, estructura infra-dimensionada, envejecimiento y rigidizacin de las capasasflticas y varias otras causas.




Reflexin de Fisuras


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La reflexin de fisuras ocurrecon todas las bases?

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Todas las Bases Pueden Producir Fisuras Reflejadas?

No siempre, pero las bases estabilizadas o pavimentos recicladoscon cemento portland, experimentan contracciones en el procesode hidratacin y curado.

Se producen fisuras a intervalos de 2,5 a 6 m o ms.

La reflexin de fisurasconstituye un problema?

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Las fisuras son un problema?


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Las fisuras pueden o no ser unproblema.

Si la abertura es angosta (< 3mm), sedesarrolla suficiente capacidad detransferencia de cargas en capasgranulares o recicladas cementadaspermitiendo que la estructura sedesempee adecuadamente. Adems,las fisuras angostas limitan el ingresode agua a la sub base y/o la subrasante.

En tales casos no es imprescindiblerealizar acciones de mantenimiento. SelladoArtstico


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Las fisuras son un problema?




Con fisuras anchas (> 6 mm) se pierdecapacidad de transferencia de cargasy se posibilita la infiltracin de agua.

Pueden resultar activas y enconsecuencia producirse bombeo definos y alterarse la rugosidad.

Las fisuras anchas por estos motivosdeben evitarse.

Qu causa fisuras anchas?

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Qu Causa Fisuras Anchas?


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En principio la formacin de fisuras anchas se debe a grandescontracciones y se originan en alguno de los siguientesfactores:

Compactacin con elevados contenidos de humedad

Empleo suelos con alto porcentaje de arcillas

Prdida rpida de humedad

Compactacin insuficiente

Empleo de cantidades elevadas de cemento portland

Qu ventajas y desventajasproporciona la estabilizacin con

cemento?

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Capas asflticas sobre

capas granulares

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Capas asflticas sobre

capas cementadas

Ventajas de Estructuras con Capas Cementadas





Espesorderecicladoconveniente20a25cm


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La rigidez de estas capas tiene un importante aporte a lacapacidad estructural del pavimento, protegiendo a las

capas inferiores La incorporacin de cemento mejora la durabilidad de la capa

cementada

Brinda una adherencia aceptable con las capas asflticassuperiores

Debido a su rigidez, disminuye notablemente la posibilidad defatiga en las capas asflticas superiores.

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Reduccin de deformaciones elsticas



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Espesorderecicladoconveniente20a25cm

Inconvenientes de Estructuras con Capas Cementadas




Fisuracin Reflejada en Capas Asflticas

Su comportamiento puede ser afectado sensiblemente porun procedimiento constructivo incorrecto (ms que otrassoluciones), por lo que requiere mayor conocimiento y

preparacin del equipo ejecutor. Tiempo de trabajabilidad reducida (con respecto a

materiales no-tratados).

Fisuras por contraccin trmica y posible fisuracinrefleja en la superficie de la carpeta asfltica.

Si esa rigidez es elevada, la estructura puede fallar porfatiga en esta capa.

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Fisuras por secado y bajas temperaturas

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Las fisuras por contraccin trmicase producen durante: El secado del material, El proceso de hidratacin del

cemento.

Se originan fisuras en bloque que setraducen luego en fisuracinreflejada en la capa asflticasuperior.

Ocurren con o sin trnsito.

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Los factores que intervienen son numerosos y complejos: tipo ycantidad de cemento, exceso de agua durante la compactacin,curado, clima, caractersticas de la capa asfltica superior.


Cmo pueden minimizarse losefectos de fisuras anchas?

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Sobre el desempeo de las capas asflticas: Espesores,Materiales, Diseo.

Sobre el desempeo de las bases: Materiales y tcnicasconstructivas.

Sobre el diseo de la estructura: Estructuras invertidas

Interposicin de capas de alivio de tensiones SAMI.

Prefisuracin de capas cementadas

Microfisuracin de capas cementadas

Control de Fisuracin Reflejada

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Estructuras semi rgidas o Compuestas:Capas tratadas concemento portland.

Formas de actuacin Uso de espesores importantes de mezclas asflticas

Empleo de asfaltos modificados con polmero (SBS)

Elevado contenido de ligante

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Mezclas Asflticas

Bases Cementadas

Mejorar los requisitos del diseo de la mezcla:

Limitar el contenido de cemento Portland limitar el porcentaje pasa # 200

Mejorar el proceso constructivo: Disminuir la humedad de compactacin, Densidad adecuada, Evitar el secado prematuro

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Empleo de capas de materialgranular de 50 a 100 mm deespesor, entre la baseestabilizada y la carpetaasfltica.

Formadas por materialgranular de granulometra

abierta, pudiendo incorporarun pequeo porcentaje deligante.

Estructuras Invertidas

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Capa constituida pormateriales muy elsticosy/o resistentes a lasdeformaciones

Capas asflticas delgadascon alto contenido de

asfalto modificadoGeosintticos

Considerar los costosCursodeCapacitacinMontevideo



Capas de Absorcin de Tensiones (SAMI)

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Ejecucin de juntas en elmaterial cementado para

reducir el tamao de losbloques.

Retraso en la colocacin de lacapa asfltica: dejar que seproduzca la fisura y proceder asu sellado.

Aserrado, entalladuras,insertos.

Prefisuracin de Capas Cementadas

Pre-fisurado controlado o

juntas: cortar cada 3 m la capadel estabilizado cementado de5 a 10 mm de ancho y hasta1/3 del espesor de la capa.

Relleno de la junta conemulsin asfltica.

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Prefisuracin de Capas Cementadas

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Se inducen fisurasmientras la hidratacin delcemento est en curso,mediante solicitaciones enla base.

Se pretende prevenir quese formen fisuras gruesasy largas y en su lugar seforme una fina red defisuras cortas y pocoespaciadas.

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Microfisuracin de la capa cementada


Bases estabilizadas con cemento

Proceso de Microfisuracin

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Humectacin: Una vez construida lacapa cementada, se procede amantener hmeda la superficie

durante 48 horas mediante riegosde agua, evitando el trnsito.

Microfisuracin: se producensolicitaciones sobre la basemediante 3 pasadas completas(avance y retroceso) con rodillo lisode 10 toneladas (mnimo) vibrandoen su mxima amplitud. La velocidadde avance entre 3 a 5 km/h.

Tcnica de Microfisuracin


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El tramo tendr un 100 % decobertura, de manera de inducirfisuras diminutas en la capa de labase tratada. Se deben excluir los30 cm prximos al borde externo

Continuar con el curado hmedodurante 72 horas. Esto propicia elproceso de hidratacin del cemento.

Riego de imprimacin, riego de liga.

Construccin de la capa asfltica.


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Aplicado correctamente no produce daos en la estructura delpavimento, la superficie no se rompey el mdulo se recuperacon el tiempo.

Se minimizan o retardan significativamente la aparicin de lasfisuras reflejas.

De producirse sern estrechas (< 3 mm) por lo que la humedadno penetra hasta las capas inferiores y podr habertransferencia de carga entre sus bordes




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Debido a la microfisuracin la rigidez disminuye entre un 50 a60% respecto a la determinada antes de la microfisuracin(inicial).

Luego de varios das recupera a un 75% de la inicial (en

condiciones apropiadas) Su rigidez sigue aumentando con el paso del tiempo, como en

toda base cementada.


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Verificacin del proceso de microfisuracin conDeflectmetro de Impacto Liviano (LWD).

Control del Proceso de Microfisuracin

Control del descenso del mdulo dinmicode la capa estabilizada hasta un 50 60 %

Proceso de Microfisuracin Proceso de Microfisuracin

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Ejemplo de Control deMicrofisuracin

TomScullion2001FieldInvestigation:PreCrackingofSoilCementBasestoReduceReflectionCracking

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Ejemplo de Control de

Microfisuracin

TomScullion2001FieldInvestigation:PreCrackingofSoilCementBasestoReduceReflectionCracking

ndicedeCurvatura =Diferenciaentreladeflexinenelcentrodelacargaylaregistrada

a300mm42


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La combinacin de: Diseo adecuado, Proceso constructivo controlado y Microfisuracin

Reduce los problemas de fisuracin de bases cementadas


Resumiendo:

Rehabilitacin Estructurasexistentes - Reciclado

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En pavimentos asflticos deteriorados, el objetivo es reutilizaruna o varias capas superiores construyendo el estabilizadotomando la base y eventualmente otras capas existentes.

Pavimento existente

Tcnicas de Reciclado

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Cuando la superficie bacheada superacierto lmite, resulta ms convenientereciclar que recapar.

A las ventajas tcnicas se le suman laseconmicas y ambientales:

Se aprovechan materialesexistentes en el camino

Minimiza o evita el transporte delos mismos

Menor consumo energtico portratarse de una tcnica en fro

Pavimento existente

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Verificacin del estado de la capa de apoyo.

Evaluacin de las capas no ligadas con ensayo DCP hasta80 cm de profundidad con respecto al nivel actual.

Los valores obtenidos se correlacionan con el CBR segn

indica la Norma ASTM. D6951-03. Determinacin del mdulo de las capas remanentes

mediante deflectgrafo de impacto FWD.

Tareas previas Evaluacin de la Estructura Existente


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Esta verificacin tiene un doble objetivo:

Modelizacin de la estructura para su diseo Determinar si la capacidad de la base de apoyo del estabilizado

es suficiente para una compactacin homognea en todo suespesor

Si es adecuado se modeliza esta capa de la estructura conrigidez uniforme: capa con mdulo constante

En caso contrario, se considera a la capa estabilizadaconstituida por dos o tres sub-capas (e/2 o e/3) con mduloscrecientes (capa inferior a superior)

El espesor ms conveniente a reciclar se encuentra entre 20 y25 cm.

Tareas previas Diseo - Ejecucin:


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Estudio de los materiales. Anlisis granulomtrico y obtencinde la frmula de trabajo

Dosificacin del cemento Portland. A partir de las premisasexpuestas, se considera: Resistencia a la compresin a 7 das de curado: entre 2,5 a 3 MPa

(25-30 kg/cm2)

Si la rigidez de la capa inferior no asegura una compactacinhomognea, se recomienda elevar el cemento entre un 15 al 25%

Incorporacin del rido virgen o RAP de aporte si fueranecesario

Tareas previas Diseo - Ejecucin:


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Secuencia operativa

Distribucin material de aporte: cemento, ridos

Fresado y mezclado en el espesor establecido

Distribucin de la mezcla

Compactacin

Curado mediante riego de agua

Proceso de microfisuracin Ejecucin del curado definitivo

Sellado, capa rodamiento

Ejecucin


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Todo el procesose ejecuta atemperaturaambiente y sobrela mismasuperficie atratar, con equipoambulo operante(recicladora)

Ejecucin


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Distribuidor de cemento.

Distribucin del rido / RAP de aporte segn necesidad.

EjecucinTcnicas de Reciclado

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Los equipos de reciclado de mezcla conrotores no tienen capacidad de mezcladotransversal. Como consecuencia losmateriales de aporte deben distribuirse

homogneamente en la superficie delpavimento a reciclar o proveer unmezclado adicional.

EjecucinTcnicas de Reciclado

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Homogeneizacintransversal

Con motoniveladora

Con caballete msmezcladora

Caballeta ms segunda

pasada de recicladora Otros procedimientos

Ejecucin


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Cmo se disea un Pavimento conbase estabilizada con cemento?

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Proceso de Diseo

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Estructura Remanente (Subbase o Subrasante): constituyenel apoyo de la capa estabilizada, define la homogeneidad en sucompactacin:

Queda caracterizada por su mdulo como funcin del nivel desolicitaciones y criterio de falla por ahuellamiento.

Realizar calicatas y obtener muestras para Clasificacin de

suelos, Densidad y Humedad in situ, Ensayo de ValorSoporte / Mdulo en laboratorio.

Ensayos de Penetrmetro Dinmico de Cono (DCP).

Anlisis de deflexiones FWD y retroclculo modular.

Caracterizacin de materiales

Deflectmetro deimpactoFWD

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Evaluacin de la Capacidad Estructural Remanente


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DCP

Proceso de Diseo

Proceso de Diseo

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Traccin (fatiga)

Compresin

(ahuellamiento)

Consideracin de sistematri capa.

Mtodo de diseoemprico - mecanicista(Backvid - IMAE): evalanmero de repeticionesde cargas que produce lafalla en cada capa.

Marco Tcnico

ProgramaBackVid 2013sepuedebajardepgina: http://www.fceia.unr.edu.ar/laboratoriovial/Descargas/file.php

Proceso de Diseo

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Seleccin de los materiales de aporte (agregados ptreos/RAP).

Anlisis granulomtrico, obtencin de la frmula de trabajo.

Dosificacin del cemento Portland. A partir de las premisasexpuestas, se considera: Resistencia a la Compresin a 7 das de curado: entre 2,5 a 3,0 MPa

(25-30 kg/cm2), aprox. 4 % de cemento. No se consideran deaplicacin los criterios de durabilidad en la seleccin del % decemento.

Para materiales heterogneos a reciclar, es convenienteincrementar el aporte de cemento portland entre 15 a 25 %.

Seleccin y Caracterizacin de Materiales

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Proceso de Diseo

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Capas asflticas

Caracterizadas por su mdulo y criterio de falla por fatiga (norepresenta una situacin crtica).

Se consideran:

Para pequeos espesores (necesidad de control de fisurasreflejas).

Diseo de capas asflticas de alto mdulo, mejorando sudesempeo bajo carga a altas temperaturas.

Caracterizacin de la mezcla en laboratorio: determinacindel Mdulo de Elasticidad.

Caracterizacin de materiales




Ejemplo de Diseo Colectora Frentista Ramal PilarAutopistas del Sol (verificacin mtodo BackVid)

Datosdelclculopara50mmdeespesordecapaasfltica

Capa Espesor Mdulo(MPa) Et[ust] Nadm. Ez[ust] Nadm.

MezclaAsf. 50 2200 105 48.780.290

Partesuperiordelestabilizado

120 700 447 43.092.230 (*)

Parteinferiordel

estabilizado 130 400 419 14.962.990 (*)

Subrasante 80 620 1.157.264

ProgramaBackVid 2013bajardepgina: http://www.fceia.unr.edu.ar/laboratoriovial/Descargas/file.php

(*)Mododefallainicialconsiderandocapatrabajandocomomaterialgranular

Proceso de Diseo

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Antecedentes de Construccin enla Argentina

Antecedentes en Argentina

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RN 12 Entre Ros Argentina

Km 501 (empalme RN127) a Km 534(acceso Hernandrias)

Reciclado en 23 cm 3 % cemento yadicin de 30 % de piedra 19-32mm

Capas asflticas 9 + 7 cm

Obra terminada principios de 2010

A cuatro aos no se detectan fisurasreflejadas.

Contratista Luis Losi S.A.

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Ruta Provincial N 176 Acceso a La Aurora desde RN 34 Pcia.de Santiago del Estero (2011).

Capa de concreto asfltico en 0,05 m de espesor. Doscapas de 0,20 m de espesor de material granular tratadocon 3 % de cemento. (zona crtica, proximidad de acequia)

Aeropuerto de Termas de Ro Hondo, Santiago del Estero,2011. Base granular en 0,20 m cubierta con 6 cm de base

asfltica densa ms 4 cm de SMA.

Av. de Circunvalacin de Rosario, Santa Fe. Bases de sectoresde ampliacin de calzada.


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Reciclado de la calzada de tierra existente con incorporacin deporcentajes variables de RAP (30 a 50 %) y 5 % de cemento debidoa la heterogeneidad de los materiales existentes.Espesor capa cementada 25 cm, concreto asfltico denso conasfalto modificado en 5 cm

Pavimento existente reciclado Colectora Ramal Pilar Acceso Norte a Bs. As. 2013


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Concepto Sobre Ingeniera dePavimentos

Ingeniera de Pavimentos

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Definicin:

Es el arte de utilizar materiales que noentendemos completamente, en formas queno podemos analizar con precisin, para quesoporten cargas que no sabemos predecir,de tal forma que nadie sospeche nuestra

ignoranciaDr.MatthewW.Witczak

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Muchas graciaspor la atencin

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