ESTABILIZACIN DE SUELOS

Introduccin

Con frecuencia, el ingeniero debe enfrentarse con suelos que tiene que utilizar para una obra determinada y cuyas caractersticas le obligan a tomar alguna de las siguientes posibles decisiones:a) Aceptar el material tal como se encuentra, pero teniendo en cuenta en el diseo las restricciones impuestas por su calidad.b) Eliminar el material insatisfactorio o abstenerse de usarlo, sustituyndolo por otro de caractersticas adecuadas.c) Modificar las propiedades del material existente para hacerlo capaz de cumplir en mejor forma los requisitos deseados o, cuando menos, que la calidad obtenida sea adecuada.La ltima posibilidad es la que da origen a la estabilizacin de suelos, que es el tema que a continuacin desarrollaremos.Las propiedades de un suelo se pueden alterar por cualquiera de los siguientes procedimientos: Estabilizacin por medios mecnicos, de los que la compactacin es el ms conocido, pero entre los que las mezclas de suelos se utilizan tambin muy frecuentemente. Estabilizacin por drenaje. Estabilizacin por medios qumicos, generalmente lograda por la adicin de agentes estabilizantes especficos, como el cemento, la cal, el asfalto u otros.Teniendo en cuenta la variabilidad de los suelos y la composicin de los mismos, es de esperarse que cada mtodo resulte slo aplicable a un nmero limitado de ellos.Las propiedades de los suelos que deben ser tenidas en cuenta por el ingeniero, son las siguientes: Estabilidad volumtrica Resistencia Permeabilidad Compresibilidad Durabilidad

Estabilizacin de suelos

El propsito de estabilizar suelos es alterar sus propiedades fsicas, incrementar su resistencia y su durabilidad con el fin de obtener un material de fundacin satisfactorio. Los materiales ms utilizados actualmente en el mundo con estos fines en la construccin de carreteras son: el cemento, la cal, el asfalto y la arena.Ha existido cierta controversia especialmente entre las personas que prefieren estabilizar con cemento y aquellas que prefieren con cal, lo cierto es que la eficiencia en los procesos utilizando alguno de estos materiales depende de diversos factores.Se recomienda que el cemento se utilice para estabilizar aquellos suelos que tengan ndices de plasticidad menores de 15 y porcentajes pasantes del tamiz No. 200 no mayor del 25%. Suelos con estas caractersticas fsicas pueden ser generalmente mezclados con la mayora de equipos de construccin disponibles. Tambin es muy prctico estabilizar con cemento algunas arcillas de mediana plasticidad despus de que se han acondicionado con cal hidratada.Es ms prctico utilizar la cal cuando el ndice de plasticidad del suelo es mayor de 15 y el porcentaje del tamiz No. 200 es mayor de 25. Sin embargo, la cal es poco efectiva en suelos altamente orgnicos o con pocas cantidades de arcilla capaz de reaccionar con la cal. Si el material a estabilizar tiene un ndice de plasticidad menor a 15 y ensayos de resistencias de laboratorio han demostrado que los valores de resistencia al corte no cumplen con las especificaciones de diseo, se puede en este caso usar una combinacin de cal y cemento. La cal debe agregarse primero con el fin de reducir la plasticidad del suelo y al final del mezclado adicionar el cemento. El proceso de mezcla y compactacin usando estos dos materiales debe hacerse en un tiempo limitado de dos horas.Los suelos arenosos se estabilizan en forma ms efectiva con cemento y las arenas limpias trabajan muy bien cuando se utiliza como estabilizante el asfalto.

Estabilizacin con cal

El uso de la cal en la estabilizacin de suelos sigue el propsito general de esta clase de trabajos, es decir, mejorar las caractersticas naturales del suelo de modo que aumente su capacidad para resistir los efectos inducidos por el trnsito (esfuerzo de corte) y los cambios volumtricos en diferentes condiciones de clima.La cal se adapta perfectamente en la mayora de los casos para lograr positivos resultados, y su empleo suele ser conveniente por tratarse de un producto de costo moderado, de fcil manejo, as como de produccin fcil y abundante.La incorporacin de cal mejora en muchos casos las caractersticas plsticas de los suelos, hacindolos ms friables y por sobre todo, aumentando considerablemente el valor soporte, accin que se ha demostrado continua en funcin del tiempo.As mismo la cal elimina la susceptibilidad al agua de los suelos cohesivos reduciendo la tendencia al hinchamiento de los mismos.Tales hechos han inducido el empleo de la cal en las construcciones viales al extremo de constituir un material cuya aplicacin va paulatinamente creciendo.Uno de los campos donde la cal promete considerables beneficios es en la provisin de "superficies de trabajo" y sub-bases para caminos construidos sobre suelos arcillosos pesados. La lluvia y la accin del trnsito de obra actuando simultneamente, pueden convertir un lugar en impermeable, retardando considerablemente el trabajo. La arcilla hmeda puede ser eventualmente removida y reemplazada por material granular, pero a un costo elevado.Un tratamiento con cal inmediatamente despus de remover el suelo superficial puede resolver esta situacin. La resistencia adicional conferida al suelo por la cal puede tambin aprovecharse para reducir el espesor de las bases superiores.As mismo, puede usarse cal en combinacin con otros estabilizantes dando lugar a sistemas mixtos de estabilizacin. Por ejemplo, en la estabilizacin bituminosa, la cal influye en corregir las caractersticas plsticas de los suelos cohesivos con lo cual se mejora la accin posterior del betn. En otros casos de mezclas de suelo betn la incorporacin de cal facilita el secado o curado del suelo estabilizado.La incorporacin previa de cal puede ser ventajosa en el tratamiento de suelos plsticos (arcillas pesadas) con cemento. La cal reduce la plasticidad, facilita la posterior pulverizacin del suelo y por consiguiente el mezclado con el cemento portland, as como reduce las cantidades de este material.El costo de la incorporacin de cal est compensado por las ventajas sealadas.

Materiales usados en la estabilizacin de con cal

Suelos

En general casi todos los tipos de suelos son susceptibles de estabilizar con cal. Tanto los suelos de granulometra fina (100% pasando Tamiz No. 10) como aquellos ms gruesos con algn contenido de fino, pueden mejorar sus caractersticas con la incorporacin de cal.Suelos altamente granulares, con arcilla activa, cuyas variaciones volumtricas con el agua reducen la capacidad portante del mismo, han sido considerablemente mejorados mediante el tratamiento con cal.En general, los resultados ms espectaculares se han obtenido en las modificaciones de las caractersticas de la fraccin arcillosa.

Cal

Sabemos que la cal es un producto obtenido de la descomposicin de rocas calizas por el calor. Si stas son puras y se calientan a temperaturas superiores a 900C, se obtiene la siguiente reaccin:CO3Ca + calor CaO + CO2Es decir, el carbonato de calcio se descompone en xido de calcio y anhdrido carbnico, que se elimina con los productos gaseosos de la combustin.

Cal viva

El xido de calcio, llamado cal viva, es un producto slido, de color blanco, amorfo aparentemente, con un peso especfico entre 3.18 y 3.40. Es inestable, por tener gran avidez de agua, con la cual reacciona de la siguiente manera:CaO + H2O = Ca(OH)2 + calorProducindose hidrxido de calcio Ca (OH)2 o cal apagada, con desprendimiento de calor. En este caso hay un proceso de pulverizacin con aumento considerable de volumen. La avidez por el agua es tan grande que absorbe vapor de agua de la atmsfera y de las sustancias orgnicas produciendo efectos custicos. Tal circunstancia hace peligroso el manejo de cal viva, por cuanto puede producir quemaduras a los obreros si no se adoptan las precauciones necesarias, sin embargo, esta caracterstica la hace ventajosa para el manejo de suelos arcillosos con alta humedad.El hidrxido de calcio es un cuerpo slido, blanco, amorfo, pulverulento, soluble parcialmente en el agua, a la que comunica un color blanco (agua de cal o lechada) y en mayor proporcin forma una pasta fluida, untuosa al tacto que se llama cal apagada en pasta.La cal apagada en pasta, tiene la propiedad de endurecer lentamente en el aire, enlazando fuertemente los cuerpos slidos debido a lo cual se emplea como aglomerante.Este endurecimiento recibe el nombre de fraguado, y es debido primeramente a una desecacin por evaporacin del agua con la que forma la pasta y despus a una carbonacin por absorcin del anhdrido carbnico del aire:Ca(OH)2 + CO2 = CO3Ca + H2OFormndose carbonato clcico yagua, reconstituyendo la caliza de que se parti.Esta relacin es muy lenta, verificndose en el aire seco, no as en el hmedo y menos dentro del agua, que la disuelve no sirviendo para obras hidrulicas.

Cal-Grasa

La cal que se produce al calcinar piedras calizas con un contenido de arcilla inferior al 5% se llama cal grasa y al apagarse a una pasta fina blanca, untuosa, que aumenta mucho su volumen permaneciendo indefinidamente blanda en sitios hmedos, fuera del contacto con el aire.

Cal Magra

Son las que se obtienen de piedras calizas que an con menos del 5% de arcilla, contienen magnesio en proporcin superior al 10% (dolomitas). Al aadirse agua forman una pasta gris, poco trabada y desprende ms calor que las cales grasas.Al secarse en el aire se reducen a polvo y en el agua se deslen y disuelven.

Estabilizacin mecnica

La estabilizacin mecnica se remonta a la segunda dcada del presente siglo, ocurriendo en los E.U.A. los primeros trabajos en los que se us con plena conciencia de sus objetivos. Los nombres de algunos pioneros de la Mecnica de Suelos, como Terzaghi, Casagrande y Hogentogler no son ajenos a los desarrollos de estas tcnicas.Cuando se disean mezclas de suelos, para lograr con ellas unas determinadas propiedades deseables, la granulometra suele ser el requisito ms relevante en la fraccin gruesa, en tanto que la plasticidad lo es, naturalmente, en la fina.El tamao mximo de las partculas de la mezcla tiene importancia, puesto que tamaos demasiado grandes son difciles de trabajar y producen superficies muy rugosas; una proporcin demasiado grande de tamaos gruesos conduce a mezclas muy segregables. La presencia de contenidos importantes de materiales finos, menores que la malla 40, hace difcil lograr buenas caractersticas de resistencia y de deformabilidad, adems de que puede conducir a superficies demasiado lisas y fangosas, cuando estn hmedas y pulverulentas, cuando estn secas.Cuando se decide por este tipo de solucin, se supone que los materiales satisfacen los dems requisitos de calidad estipulados en las especificaciones (trituracin, desgaste, solidez, etc.).En caso de disponerse de dos materiales, el procedimiento ms sencillo para determinar las proporciones en que han de mezclarse para obtener un tercero de caractersticas especificadas.Respecto a la plasticidad de la mezcla, debe cuidarse que los finos obtenidos cumplan con el requisito fijado en las especificaciones. Aunque el procedimiento usual consiste en determinar la plasticidad en el laboratorio sobre una muestra de la mezcla hecha en las proporciones previamente determinadas.

Procedimiento de construccin

La adecuada construccin de una capa de pavimento con un material obtenido por estabilizacin granular depende fundamentalmente en la adecuada colocacin de los diversos materiales sobre la va para que al mezclarlos en va, la mezcla se haga en las proporciones previamente calculadas y el producto obtenido tenga la gradacin exigida. Una vez se haga la mezcla en seco, se incorpora la cantidad de agua necesaria, se hace la mezcla hmeda y se compacta y termina como cualquier base o subbase granular.

Estabilizacin de suelos con cemento

La estabilizacin de suelos con cemento se inicia desde 1917, cuando Amies patent un primer procedimiento de mejoramiento de suelos a base de mezclarles proporciones variables de cemento tipo Portland; desde entonces se ha popularizado la utilizacin del suelo-cemento, que es el nombre que se ha popularizado para referirse a la mezcla en mencin.La accin estabilizadora del cemento consta de varias etapas, la primera de las cuales es la accin de la naturaleza fibrosa del silicato de calcio que se forma cuando los granos del cemento entran en contacto con el agua. Debido a esta reaccin se forman masas de fibras minsculas que se traban fuertemente unas con otras y con otros cuerpos. La solucin formada por la mezcla cemento yagua reacciona con las partculas del suelo, reaccin en la que los iones de calcio tienden a agrumar las partculas de suelo cargadas negativamente producindose su floculacin por accin de la gravedad. Por ltimo, si se compacta la mezcla, se produce una reaccin del calcio con la slice y almina de tamaos coloidales producindose complejos compuestos de silicatos y aluminatos que aumentan lentamente la resistencia de la mezcla con el tiempo. A esta accin se la llama puzolnica.La reaccin favorable suelo-cemento se ve muy impedida o nulificada cuando el primero contiene materia orgnica, pues los cidos orgnicos poseen gran avidez por los iones de calcio que libera la reaccin original del cemento y los captan, dificultando la accin aglutinante del propio cemento en los suelos gruesos o la estabilizacin de las partculas laminares en las arcillas. Por esta razn, las especificaciones de casi todos los pases exigen que el contenido de materia orgnica en un suelo no sobrepase 1 a 2%, en peso, si ha de ser considerado apropiado para ser estabilizado con cemento. Es tambin nociva la presencia de sulfatos u otras materias vidas de agua por cuanto privan al cemento de la humedad necesaria para el cumplimiento de sus funciones.Pero salvo estos dos inconvenientes, los dems suelos pueden tratarse con cemento para mejorar su comportamiento mecnico, siendo la principal limitacin la dificultad que puede presentarse para obtener un buen mezclado con las arcillas, motivo por el cual, en este caso, algunos recomiendan aadir previamente al suelo una pequea cantidad de cal que facilite su manejo y pulverizacin y permita la posterior incorporacin del cemento sin dificultad.

Factores que afectan la mezcla de suelo-cemento

El tipo de suelo

Tiene influencia principalmente por su composicin qumica y su granulometra.Los suelos que pueden ser tratados con cemento con fines viales para obtener una estabilizacin econmica se obtiene cuando el suelo no contiene partculas mayores de 7.5 cm o de un tercio del espesor de la capa tratada, menos del 50% de l pasa el tamiz de 0.074 mm, el lmite lquido es inferior a 40 y el ndice plstico menor a 18.Algunas arcillas muy plsticas, que se salen de los lmites anteriores, han sido exitosamente tratadas con cemento despus de un tratamiento previo con 2 3% del mismo cemento o de cal hidratada, con el que se logra dar al suelo mayor trabajabilidad y abatir su plasticidad. El tiempo de curado para este tratamiento previo no suele exceder de 2 3 das.

La cantidad de cemento

La dosificacin de las mezclas de suelo-cemento viene a ser a fin de cuentas la cuestin fundamental, pues el cemento, es el elemento ms costoso y fijar su proporcin determina la factibilidad tcnica de la estabilizacin, aparte de que las propiedades que se logren para la mezcla dependen tambin esencialmente de la cantidad de cemento que se emplee.El diseo de la mezcla se hace en el laboratorio, siendo los ensayos que ms se utilizan para ello, el de durabilidad, llamado tambin de humedecimiento y secado y el de compresin simple sobre probetas compactadas bajo condiciones especificadas. Con relacin al primero, las especificaciones fijan los valores aceptables en funcin del tipo de suelo que se estabilice, mientras que con respecto al segundo, fueron los ingleses quienes establecieron el ensayo de compresin para el diseo, luego de encontrar que para su medio ambiente, una resistencia a la compresin de 17.5 kg/cm2 sobre probetas curadas a 15C durante 7 das, equivala a los resultados del ensayo de humedecimiento y secado.De otra parte no debe olvidarse que la resistencia de una mezcla de suelo-cemento se ve favorecida por el aumento de temperatura, lo que es benfico en reas tropicales, donde las temperaturas de curado suelen ser superiores a las recomendadas por las normas utilizadas por pases ubicados en zonas templadas.Teniendo en cuenta que al fabricar mezclas de suelo-cemento, se llegan a obtener altas resistencias a la compresin (70 kg/cm2 ms), las cuales no son convenientes por su susceptibilidad al agrietamiento, ya que, finalmente se reflejan en la capa de rodadura; en la actualidad se fija un lmite superior de56 kg/cm2, valor hasta el cual se considera que el suelo-cemento presenta un comportamiento acorde con las exigencias de un pavimento flexible.Si la mezcla de suelo-cemento se disea mediante el ensayo de humedecimiento secado, el contenido de cemento debe ser tal, que la prdida de peso de la mezcla compactada, al ser sometida al ensayo de durabilidad (humedecimiento-secado), no supere los siguientes lmites de acuerdo con la clasificacin que presente el suelo por estabilizar.

La cantidad de agua que se agrega a la mezcla

La incidencia de la humedad en calidad de la mezcla tiene su mayor importancia durante la compactacin. Una buena compactacin, debe obtenerse para una alta densidad seca y ella slo se obtiene cuando el suelo tiene la humedad ptima. En los diseos de suelo cemento se usa generalmente como ensayo de control el Proctor normal en lugar del modificado, por cuanto aquel tiene una humedad ptima mayor, que proporciona la cantidad de agua adecuada para la correcta hidratacin del cemento. Adems, como la densidad mxima del ensayo normal es menor, se evita el riesgo de obtener compactaciones muy elevadas y resistencias demasiado altas que, como ya se indic, resultan tambin inconvenientes.

La compactacin de la mezcla

Una mezcla satisfactoria de suelo cemento slo puede obtenerse si se compacta adecuadamente.Las demoras entre las mezclas y la compactacin producen tambin una disminucin de la densidad que puede alcanzarse al compactar la mezcla y por lo tanto de su resistencia. Por este motivo, en casi todos los pases se prohbe que pasen ms de 2 horas entre la mezcla y la compactacin.Debe tenerse presente que las mezclas de laboratorio presentan una resistencia mucho mayor que las que se elaboran en la obra.

Curado de la mezcla compactada

La resistencia a la compresin de la mezcla de suelo-cemento, tambin se ve influida por su tiempo de curado. Experiencias de laboratorio indican que sta aumenta cuando crece el tiempo de curado a que se somete la mezcla despus de ser compactada.

Mtodo para la construccin de suelo-cemento en carreteras

El proceso para construir una base o subbase de suelo-cemento puede resumirse en las siguientes operaciones:1. Se perfila el camino transversal y longitudinalmente.2. Se escarifica el suelo en el espesor adecuado de acuerdo al diseo del pavimento.3. En caso de que se vaya a estabilizar una superficie existente se pulveriza el suelo escarificado, empleando rastras, arados de discos o mezcladoras rotativas. La pulverizacin se adelanta hasta que el 100% del suelo, excluidas las partculas de grava, pase por el tamiz de 25.4 mm. Y al menos el 80% pase por el de 4.76 mm.4. Se distribuye el cemento Portland sobre el suelo por tratar. La distribucin, en la cantidad previamente definida segn los ensayos de laboratorio, puede hacerse a granel por medio de camiones o por medio de bolsas colocadas a separaciones adecuadas.5. Se mezcla el suelo con el cemento y se aplica la cantidad correcta de agua para una buena compactacin y para la adecuada hidratacin del cemento. El equipo ms apropiado es la mezcladora en trnsito de paso sencillo, mquina que en una sola pasada pulveriza el suelo, le aade el cemento y el agua, los mezcla y los deja extendidos listos para la compactacin. Si no se dispone de dicho equipo, la mezcla puede hacerse con una mezcladora de paso mltiple o un arado de discos.6. Luego del mezclado se procede a la compactacin a la mayor brevedad posible hasta alcanzar la densidad mnima exigida por las especificaciones, la cual debe ser el 98% de la mxima de la prueba Proctor estndar.7. Se eliminan con una rastra de clavos los planos de compactacin que se presentan, los cuales son costras superficiales que desmejoran la calidad de la capa estabilizada. Se perfila la superficie con motoniveladora y se hace una compactacin final con un rodillo neumtico.8. La ltima operacin consistente en el curado de la capa compactada para asegurar que sta conserva la humedad suficiente para la hidratacin del cemento. El curado se realiza, por lo general, aplicando una pelcula de emulsin asfltica en proporcin de 0,4 litros/m2 sobre la superficie del suelo cemento, la cual debe encontrarse muy hmeda y libre de materiales extraos sueltos.Aunque es deseable mantener la capa sin trnsito por una semana, esto no es siempre posible y por lo tanto debe aplicarse sobre el sello de curado, un riego de arena que permita la circulacin segura de los vehculos.

Estabilizacin de suelos con asfalto

En la estabilizacin con productos bituminosos tales como asfaltos lquidos, emulsiones asflticas y alquitrn. La estabilizacin con estos productos persigue uno o ambos de los siguientes fines: En suelos no plsticos o arenosos, se trata de que ejerza una accin ligante que unida a la friccin propia del suelo, evite deformaciones de la capa mejorada bajo la accin del trnsito. En suelos cohesivos, se busca que el estabilizante aglomere las partculas de arcilla y obture los vacos, impermeabilizando al suelo y protegindolo contra la accin del agua.En el pas, la estabilizacin de suelos arenosos es en la que existe mayor experiencia. Aunque prcticamente todos los suelos responden a la estabilizacin con asfalto, los mejores resultados se obtienen con las arenas y las gravas arenosas, materiales a los que el asfalto da cohesin e impermeabilidad.Aunque la granulometra del material por ser estabilizado no es esencial se exigen los siguientes requerimientos: Tamao mximo de partcula menor a 1/3 del espesor de la capa compactada. Ms del 50% del material debe pasar el tamiz de 4.76 mm. Y ms del 35 el de 0.425 mm. Entre 10 Y 15% debe pasar el tamiz de 0.074 mm. El lmite lquido de la fraccin fina no puede ser mayor de 40 ni el ndice plstico superior a 18.

Propiedades que presentan los suelos estabilizados con asfalto

Se aprecia que al aumentar el porcentaje de asfalto disminuye la densidad mxima, quizs a causa de la mayor viscosidad de la pelcula de fluido que rodea las partculas. Al mismo tiempo, se observa un incremento en el porcentaje ptimo del fluido.La disminucin de la densidad no es muy importante si se tiene en cuenta que las propiedades mecnicas mejoran, obtenindose, por ejemplo, aumentos de resistencia y disminuciones en la capacidad de absorcin de agua.Se ha podido demostrar tambin, que la estabilidad de las mezclas suelo-agua asfalto lquido depende del tiempo que dure la mezcla de los ingredientes. En efecto, la estabilidad aumenta con el tiempo de mezclado hasta alcanzar un mximo a partir del cual comienza a decrecer. En este aspecto, los materiales bituminosos se diferencian de los dems estabilizantes en cuanto al hecho de que puede no ser aconsejable obtener una mezcla lo ms ntima posible. La absorcin de agua de probetas compactadas, que puede tomarse como medida inversa de su resistencia, decrece hasta cierto instante en el cual aumenta, reduciendo la impermeabilizacin. Como explicacin, puede decirse que los grumos de suelo que ha cubierto el asfalto, se rompen por el mezclado excesivo y por consiguiente, el asfalto debe extenderse sobre una superficie mayor en forma de una pelcula ms fina que ya no es tan impermeable.Uno de los requisitos ms importantes de este tipo de estabilizacin, es la necesidad de que las condiciones meteorolgicas sean adecuadas. En zonas hmedas, por ejemplo, la cantidad de agua de un suelo fino es bastante alta durante la mayor parte del ao y la adicin de ms fluidos (asfaltos lquidos o emulsiones), puede dar lugar no slo a una prdida de resistencia, sino que el suelo puede alcanzar una consistencia que hace muy difcil la compactacin.Por ltimo, el tiempo de curado de las mezclas, la temperatura a la que se realice, es muy influyente en la resistencia obtenida. A mayor temperatura de curado, ms resistencia y si la temperatura es alta, tanto mejor, porque ms rpidamente se evaporan los solventes y se ha encontrado que la resistencia es inversamente proporcional al contenido del solvente en el momento del ensayo. La temperatura en el momento del ensayo produce, en cambio, un efecto contrario. Entre ms alta sea, menor ser la resistencia, a causa del reblandecimiento del asfalto por el calor.

Diseo de las mezclas

La determinacin del porcentaje ptimo de asfalto que debe intervenir en la estabilizacin, depende bsicamente del objetivo buscado. En el caso de suelos friccionantes, a los cuales el asfalto les brinda la cohesin que no tienen, lo que se intenta es obtener la mxima resistencia posible, lo cual se logra aadindoles el contenido ptimo de asfalto determinado por medio de algunos de los ensayos corrientes de estabilidad como el Hubbard-Field modificado, el Marshall para mezclas con asfaltos lquidos o el del penetr metro de cono.Cuando se estabiliza un suelo cohesivo, lo que se pretende es que el asfalto le brinde estabilidad ante el agua, caso en el cual la dosificacin puede obtenerse a partir de ensayos de absorcin de agua.Son ensayos corrientes en este caso, el de absorcin de agua, normalizado por el Instituto del Petrleo y el de extrusin, con el cual puede determinarse tambin la mxima resistencia.En el caso de suelos granulares de buena gradacin, pero con finos excedidos de plasticidad, la estabilizacin con asfalto produce un buen medio para neutralizar su accin perjudicial y hacer apto el material para la construccin de bases. En este caso el ensayo ms utilizado es el C.B.R. con el cual se busca que la mezcla presente buena resistencia y a la vez estabilidad suficiente a la absorcin cuando se somete a inmersin antes de la penetracin. Las especificaciones aceptan generalmente un C.B.R. de 80, previa inmersin en agua, para hacer aceptable la estabilizacin como capa de base de un pavimento semirrgido.

Construccin

La elaboracin de una capa de suelo estabilizada con asfalto comprende los siguientes pasos principales:1. La capa de apoyo debe prepararse de modo que se encuentre correctamente compactada, lisa y con el perfil adecuado. Sobre ella se coloca un riego de proteccin de asfalto lquido MC70.2. Se coloca el agregado a estabilizar en cordones en la cantidad y proporciones adecuadas para obtener la gradacin especificada y el espesor compacto contemplado en el diseo.3. Se aade la cantidad de agua que el ingeniero juzgue conveniente para obtener una mezcla apropiada. Este paso es particularmente importante en estabilizaciones con emulsiones asflticas.4. Se adiciona la cantidad necesaria del producto asfltico, la cual ha sido establecida en pruebas previas de laboratorio.5. Se hace una mezcla cuidadosa que garantice la incorporacin correcta del ligante. Se recuerda, sin embargo, que el mezclado no puede ser excesivo porque se traduce en prdidas de resistencia. La mezcla no puede efectuarse si la temperatura ambiente es muy baja; usualmente se fijan lmites de 12C para estabilizaciones con asfalto lquido y 5C si se utilizan emulsiones asflticas.6. La mezcla debe airearse suficientemente hasta que los solventes, en el caso de emplear asfaltos lquidos, se evaporan en una cantidad suficiente (generalmente un 50%) que permita la adecuada compactacin. Cuando se emplean emulsiones asflticas, la aireacin se realiza hasta que la humedad sea 3 a 4% superior a la ptima del agregado solo.7. Se extiende la mezcla con motoniveladora y se compacta, primero con rodillo liso y luego con neumtico, hasta alcanzar la densidad exigida en las especificaciones.8. Se permite un perodo de curado de dos das antes de librar al trnsito la capa estabilizada. Si con el paso de los vehculos se observan desprendimientos de agregado, se suspende el trnsito y se somete la capa a nueva compactacin en las horas de mayor temperatura hasta que cese el fenmeno.

El drenaje como sistema de estabilizacin

Todos los ingenieros viales saben o al menos sienten, la influencia del agua en sus problemas cotidianos, en especial porque ellos se presentan con mucha mayor frecuencia en pocas lluviosas. Son muchos los mecanismos a travs de los cuales el agua acta sobre la estabilidad de una masa de suelo, pero A. Rico seala los siguientes como los ms importantes: Al saturarse un suelo que antes estaba parcialmente saturado, se pierde la tensin superficial existente en el interior de la masa, la cual le proporcionaba una cohesin aparente. El peso de la masa de suelo aumenta al crecer su humedad. El flujo de agua puede disolver algunos cementantes que pudieran existir dentro del suelo. Esta, por ejemplo, es la causa de la poca durabilidad de una estabilizacin con sal. El flujo de agua en la masa de suelo produce elevacin del nivel piezomtrica, lo que trae como resultado aumento de las presiones neutras y la consecuente disminucin de la resistencia al corte.Conocidos los efectos del agua en el comportamiento del suelo, le quedan al ingeniero dos alternativas: la primera, que consiste en tratar de mantener el agua alejada, criterio que no parece el mejor en vas terrestres, por cuanto las obras por construir seran muy costosas y el agua obstaculizada puede desarrollar presiones inconvenientes; y la segunda, que es la ms lgica, consiste en diseas las estructuras adecuadas de subdrenaje que permitan encauzar el agua por gravedad y eliminarla a las presiones ms bajas posibles.

Capas estabilizadas

La estabilizacin, como ya se dijo, es un proceso mediante el cual se trata de modificar un suelo o un agregado procesado para hacerlo apto o mejorar su comportamiento como material constitutivo de un pavimento. En nuestro medio, tal vez, los ms conocidos productos estabilizantes son: la cal, el cemento y el asfalto, cuyos rangos generales de aplicabilidad se muestran en la siguiente figura. La tabla presenta, adems, una comparacin muy amplia de estas tcnicas de mejoramiento. Tanto la figura como la tabla constituyen slo guas globales, razn por la que la definicin del tipo de y la cantidad por utilizar debe ser estudiado en forma detallada para cada proyecto.

PAVIMENTOS

Qu es el pavimento?

Es la capa constituida por uno o ms materiales que se colocan sobre el terreno natural o nivelado, para aumentar su resistencia y servir para la circulacin de personas o vehculos. Entre los materiales utilizados en la pavimentacin urbana, industrial o vial estn los suelos con mayor capacidad de soporte, los materiales rocosos, elconcretoy lasmezclas asflticas.

Tipos de pavimentos

Pavimento flexibleEste pavimento es una estructura formada por las siguientes capas, y estndares de medidas.

Los materiales de estos pavimentos necesitan tener una gran resistencia al corte para evitar las posibles fallas. De esta forma su diseo se basa en ensayes de penetracin.

Pavimentos rgidos

Estos pavimentos se conforman por una sub-base y una losa de concreto hidrulico, lo cual le aportara una alta resistencia a la flexin y a los esfuerzos de flexo-compresin.Generalmente este tipo de pavimentos se ven afectados en gran parte a los cambios de temperatura y a las condiciones climticas.

Pavimento articulado

Posee una capa de concreto que se caracteriza por ser muy resistente y flexible. Adems se le agregan varios elementos como el cemento. Todos los materiales deben ser colocados de tal manera que resulten homogneos. Puede ser utilizado durante largos perodos de tiempo ya que resulta muy resistente ante el desgaste y el agua. Es muy utilizado para la circulacin de vehculos, adems para que el agua no se acumule. Algunos lugares donde se lo ve regularmente son en calles, aeropuertos, entrada a puentes, cunetas, muelles, sendas peatonales, entre otros.Un gran inconveniente en este tipo de pavimentos, se relaciona con la falla de la base. En este caso el arreglo puede resultar muy costoso.

Pavimento semi-rgido

Este pavimento, tambin conocido como pavimento compuesto, es muy similar al flexible, pero tambin al de tipo rgido. La parte flexible suele estar en la parte superior, mientras que la rgida en la parte inferior. Adems es comn que posea una capa de cemento o concreto. Gracias al cemento, es estable y puede soportar cargamentos muy pesados, como aviones o camiones.

Funcin de cada elemento

Subrasante

La funcin de la sub-rasante es soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentacin, adems de considerarse la cimentacin el pavimento.

Sub-base

Es la capa de material seleccionado que se coloca encima de la subrasanteTiene por objeto.a) Servir de capa de drenaje al pavimento.b) Controlar o eliminar en lo posible cambios de volumen, elasticidad y plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la sobrasaste.c) Controlar la ascensin capilar del agua provenientes de las capas friticas cercanas protegiendo as al pavimento contra los hinchamientos que se producen en pocas de helada .Este hinchamiento es causado por el congelamiento del agua capilar, fenmeno que se observa especialmente en los suelos limosos donde la ascensin capilar del agua es considerable .

Base

Esta capa tiene por finalidad absorber los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehculos y adems repartir uniformemente los esfuerzos a la sub-base y terreno de fundacin.Las bases pueden ser granulares o estar bien formadas por bituminosas o mezclas estabilizadas con cemento u otro material ligante.El material ptreo que se emplee en la base deber cumplir con los siguientes requisitos.a) Ser resistente a los cambios de temperatura y humedad.b) No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales.

Qu es una carpeta asfltica?

La funcin de la carpeta asfltica es proporcionar una superficie tersa y segura al rodamiento de los vehculos. Debe tener suficiente resistencia tanto al desgaste como a la fractura para soportar las cargas y transmitirlas a los estratos inferiores.

Losa de concreto hidrulico

Proporciona una superficie segura al rodamiento de los vehculos, apoyndose de la sub-rasante para transmitir las cargas sobre el suelo, la resistencia estructural depende de la losa de concreto.

CLA-SIFICA-CIONVISCOSIDAD A 60CPas (P[1])

USOS MAS COMUNES

AC-5

50 10(500100)En la elaboracin de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como Zona 1 en la Figura 1. En la elaboracin de emulsiones asflticas que se utilicen para riegos de impregnacin, de liga y poreo con arena, as como en estabilizaciones.

AC-10

100 20(1 000 200)En la elaboracin de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como Zona 2 en la Figura 1. En la elaboracin de emulsiones asflticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en fro, as como en carpetas por el sistema de riegos, dentro de las regiones indicadas como Zona 1 en la Figura 1.

AC-20

200 40(2 000 400)En la elaboracin de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como Zona 3 en la Figura 1. En la elaboracin de emulsiones asflticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en fro, as como en carpetas por el sistema de riegos, dentro de las regiones indicadas como Zona 2 en la Figura 1.

TABLA DE CLASIFICACION DE CEMENTOS ASFALTICOS SEGUN SU VISCOSIDAD DINAMICA A 60 C.

CLA-SIFI-CA-CIONVISCOSIDAD A 60CPas (P[1])USOS MAS COMUNES

AC-30

300 60(3 000 600)En la elaboracin de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como Zona 4 en la Figura 1. En la elaboracin de emulsiones asflticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en fro, as como en carpetas por el sistema de riegos, dentro de las regiones indicadas como Zonas 3 y 4 en la Figura 1. En la elaboracin de asfaltos rebajados en general, para utilizarse en carpetas de mezcla en fro, as como en riegos de impregnacin.

Las emulsiones asflticas pueden ser de los siguientes tipos: De rompimiento rpido, que generalmente se utilizan para riegos de liga y carpetas por el sistema de riegos, a excepcin de la emulsin ECR-60, que no se debe utilizar en la elaboracin de stas ltimas. De rompimiento medio, que normalmente se emplean para carpetas de mezcla en fro elaboradas en planta, especialmente cuando el contenido de finos en la mezcla es igual que dos (2) por ciento o menor, as como en trabajos de conservacin tales como bacheos, renivelaciones y sobrecarpetas.

FIGURA 1.- Regiones geogrficas para la utilizacin de asfaltos clasificados segn su viscosidad dinmica a 60C.

De rompimiento lento, que comnmente se utilizan para carpetas de mezcla en fro elaboradas en planta y para estabilizaciones asflticas. Para impregnacin, que particularmente se utilizan para impregnaciones de subbases y/o bases hidrulicas. Superestables, que principalmente se emplean en estabilizaciones de materiales y en trabajos de recuperacin de pavimentos.

CLASIFICACION DE LAS EMULSIONES ASFALTICAS.

CLASIFICACIONCONTENIDO DECEMENTO ASFALTICOEN MASA%

TIPO

POLARIDAD

EAR-5555Rompimiento rpido

Aninica

EAR-6060

EAM-6060Rompimiento medio

EAM-6565

EAL-5555Rompimiento lento

EAL-6060

EAI-6060Para impregnacin

ECR-6060Rompimiento rpido

Catinica

ECR-6565

ECR-7070

ECM-6565Rompimiento medio

ECL-6565Rompimiento lento

ECI-6060Para impregnacin

ECS-6060Sobrestabilizada

CLASIFICACION DE LOS ASFALTOS REBAJADOS.

CLASIFICACIONVELOCIDAD DE FRAGUADOTIPO DE SOLVENTE

FR-3RpidaNafta, gasolina

FM-1MediaQueroseno

DOSIFICACION PARA RIEGO DE LIGA Y RIEGO DE IMPREGNACION

Riego de liga

Descripcin

En esta especificacin se establecen los requisitos para la aplicacin de material asfltico (emulsin ms polmeros), sobre una superficie bituminosa, previa a la extensin de otra capa bituminosa. El riego de liga deber aplicarse el mismo da, sobre reas a ser pavimentadas para lo cual la cubrir uniformemente.

Materiales

El material bituminoso por suministrar ser una emulsin asfltica catinica, cuyo tipo y caractersticas de rotura dependern del tem del cual vaya a formar parte. Deber cumplir con los requisitos de calidad establecidos para emulsiones asflticas catinicas de rotura rpida, media o lenta, cuyas caractersticas son las siguientes:

Especificaciones para Emulsiones CatinicasTipo de EmulsionesRotura Lenta

CSS - 1CSS 1h

1. ENSAYO SOBRE EMULSIONESMn.Mx.Mn.Mx.

Viscosidad Saybolt Furol a 25 C Seg Saubolt Furol a 50 C SegSegSeg2010020100

Estabilidad de Almacenamiento Sedimentacin a los 7 das%11

Destilacin Contenido de Asfalto Residual Contenido de Disolventes%%5757

0

Tamizado Retenido T 20 (850 um)0.10.1

Rotura Dioctilsulfosuccinato sdico Mezcla con cemento%%

2

Carga PartculaPositivaPositiva

Recubrimiento del agregado y resistencia de desplazamiento

Con agregado seco

Con agregado seco y accin del agua

Con agregado hmedo

Con agregado hmedo y accin del agua

2. ENSAYOS SOBRE RESIDUO DE DESTILACION

Penetracin (25C, 100gr, 5 seg)0.1 mm.

100

2504090

Ductilidad (25C, 5 cm/m)cm.4040

Tricloroetileno %97.597.5

Recuperacin Elstica por Torsin%1515

En el caso particular de la Obra se requerir una emulsin asfltica con PolmerosCon suficiente anticipacin al comienzo de los trabajos de Riego de Liga, El Contratista debe someter a la aprobacin de la Supervisin muestra (s) del material asfltico. No se deben iniciar dichos trabajos sin la previa aprobacin, por escrito, de dicho material por la Supervisin.La correcta dosificacin o tasa de aplicacin del ligante asfltico (emulsin ms polmeros), estar sujeto a los ajustes necesarios de acuerdo a la superficie asfltica a aplicar, sin embargo el rango de dosificacin estar entre 0.25 0.76 l/m (0.07 0.20 l/m).

Equipo

Se utilizar un camin imprimador con una boquilla de expansin que permita un riego uniforme, un tractor de tiro y una barredora mecnica para la limpieza de la superficie.No se permitir el uso de regaderas manuales recipientes perforados u otros implementos que no garanticen una aplicacin homognea del riego de liga sobre la superficie.

Preparacin de la Superficie

La superficie sobre la cual ha de aplicarse el riego de liga deber cumplir todos los requisitos de uniformidad exigidos para que pueda recibir la capa asfltica segn lo contemplen los documentos del Proyecto. De no ser as, el Contratista deber realizar todas las correcciones previas que le indique el Supervisor.La superficie deber ser limpiada de polvo, barro seco, suciedad y cualquier material suelto que pueda ser perjudicial para el trabajo, empleando barredoras o sopladoras mecnicas en sitios accesibles a ellas y escobas manuales donde aquellas no puedan acceder.

Aplicacin del Material Bituminoso

El control de la cantidad de material asfltico aplicado en el Riego de Liga se debe hacer comprobando la adherencia al tacto de la cubierta recin regada. La variacin, permitida de la proporcin (L/m2) seleccionada, no debe exceder en 20%, por exceso o por defecto, a dicha proporcin.Durante la aplicacin del Riego de Liga, el Contratista debe tomar todas las precauciones necesarias para evitar cualquier contacto de llamas o chispas con los materiales asflticos y con gases que se desprenden de los mismos. El Contratista es responsable por los accidentes que puedan ocurrir por la omisin de tales precauciones.El riego solo se aplicar cuando la superficie est seca y con la anticipacin necesaria a la colocacin de la capa bituminosa, para que presente las condiciones de adherencia requeridas.Las reas que no sean cubiertas el mismo da de aplicado el riego de liga, debern aplicarse un segundo riego, en especial si sobre las mismas, ha sido permitido el trnsito vehicular, previa opinin del Supervisor de Obra.No se permitirn riegos de liga cuando la temperatura ambiental a la sombra y de la superficie sea inferior a cinco grados Celsius (5 C) o haya lluvia o apariencia que pueda ocurrir.La secuencia de los trabajos de pavimentacin asfltica se debe planear de manera que las reas que sean cubiertas con el Riego de Liga se les apliquen el mismo da la capa asfltica subsiguiente.El Contratista debe tomar las precauciones necesarias para evitar que con el riego del material asfltico se manchen sumideros, cunetas, barandas, etc. Igualmente debe proteger la vegetacin adyacente a la zona para evitar que sea salpicada o daada. El Contratista est obligado a limpiar y a reparar todo lo que resulte afectado por el Riego de Liga sin recibir compensacin alguna por tales trabajos.

Aceptacin de los trabajos

ControlesVerificar el estado y funcionamiento de todo el equipo empleado por el Contratista, efectuar ensayos para verificar las dosificaciones. Tambin cubrir, sin costo para el MTC, las reas en las que el Supervisor efecte verificaciones de la dosificacin de riegos de liga.

Calidad del material bituminosoA la llegada de cada camin termotanque con emulsin asfltica para el riego de liga, el Contratista deber entregar al Supervisor un certificado de calidad del producto, as como la garanta del fabricante de que ste cumple con las condiciones especificadas. El Supervisor se abstendr de aceptar el empleo de suministros de material bituminoso que no se encuentren respaldados por la certificacin de calidad del fabricante. El Supervisor comprobar, mediante muestras representativas de cada entrega, el grado de penetracin de producto. En todos los casos, guardar una muestra para ensayos ulteriores de contraste, cuando el Contratista o el fabricante manifiesten inconformidad con los resultados inciales. En relacin con los resultados de las pruebas, no se admitir ninguna tolerancia sobre los lmites establecidos.

Medicin El riego de liga se medir por metro cuadrado (m2) Pago El riego de liga ser pagado al precio de contrato de la partida 02.13Riego de Liga. El pago constituir compensacin total por los trabajos de riego, limpieza y otros necesarios para la realizacin de la presente partida La emulsin asfltica con polmero necesaria obra la ejecucin de esta partida se pagar mediante la partida 02.14

Riego de impregnacin

Consiste en la aplicacin de un material asfltico, sobre una capa de material ptreo como la base del pavimento, con objeto de impermeabilizar la y favorecer la adherencia entre ella y la carpeta asfltica. El material asfltico que se utiliza normalmente es una emulsin, ya sea de rompimiento lento o especial para impregnacin, o bien un asfalto rebajado. La aplicacin del riego de impregnacin puede omitirse si la capa por construir encima es una carpeta asfltica con espesor mayor o igual que diez (10) centmetros.

Materiales

Los materiales que se utilicen en la aplicacin de riegos de impregnacin, sern del tipo y con las caractersticas establecidas en el proyecto. No se aceptar el suministro y aplicacin de materiales que no cumplan con las caractersticas establecidas en el proyecto o aprobadas por la Secretara, ni an en el supuesto de que sern mejorados posteriormente en el lugar de trabajo por el Contratista de Obra. Si en la ejecucin del trabajo y a juicio de la Secretara, los materiales presentan deficiencias respecto a las caractersticas establecidas en el proyecto o aprobadas por la misma, se suspender inmediatamente el trabajo hasta que el Contratista de Obra las corrija por su cuenta y costo. Los atrasos en el programa de ejecucin detallado por concepto y ubicacin, que por este motivo se ocasionen, sern imputables al Contratista de Obra.

Equipo

El equipo que se utilice para la aplicacin de riegos de impregnacin, ser el adecuado para obtener la calidad especificada en el proyecto, en cantidad suficiente para producir el volumen establecido en el programa de ejecucin detallado por concepto y ubicacin, y conforme con el programa de utilizacin de maquinaria, siendo responsabilidad del Contratista de Obra su seleccin. Dicho equipo debe estar y ser mantenido en ptimas condiciones de operacin durante el tiempo que dure la obra y ser operado por personal capacitado. Si en la ejecucin del trabajo y a juicio de la Secretara, el equipo presenta deficiencias o no produce los resultados esperados, se suspender inmediatamente el trabajo hasta que el Contratista de Obra corrija dichas deficiencias o lo reemplace con el equipo adecuado. Los atrasos en el programa de ejecucin detallado por concepto y ubicacin, que por este motivo se ocasionen, sern imputables al Contratista de Obra.

Petrolizadoras

Las petrolizadoras sern capaces de establecer a temperatura constante, un flujo uniforme del material asfltico sobre la superficie por cubrir, en anchos variables y en dosificaciones controladas; estar equipadas con odmetro, medidores de presin, dispositivos adecuados para la medicin del volumen aplicado y termmetro para medir la temperatura del material asfltico dentro del tanque; y contar con una bomba y barras de circulacin completas, que puedan ajustarse vertical y lateralmente.

Barredoras mecnicas

Las barredoras mecnicas que se utilicen para la limpieza de las superficies tendrn una escoba rotatoria autopropulsada. Transporte y almacenamiento El transporte y el almacenamiento de todos los materiales son responsabilidad exclusiva del Contratista de Obra y los realizar de tal forma que no sufran alteraciones que pudieran ocasionar deficiencias en la calidad de la obra, tomando en cuenta lo establecido en la Norma NCMT405001, Calidad de Materiales Asflticos, y sujetndose, en lo que corresponda, a las leyes y reglamentos de proteccin ecolgica vigentes.

Dosificacin de materiales

La dosificacin de los materiales asflticos que se empleen en la aplicacin de riegos de impregnacin, se realizar segn lo establecido en el proyecto o lo indicado por la Secretara. Si en la ejecucin del trabajo y a juicio de la Secretara, la dosificacin del material asfltico difiere de la establecida en el proyecto o aprobada por la Secretara, se suspender inmediatamente el trabajo hasta que el Contratista de Obra la corrija por su cuenta y costo. Los atrasos en el programa de ejecucin detallado por concepto y ubicacin, que por este motivo se ocasionen, sern imputables al Contratista de Obra.

Aplicacin del material asfltico

El material asfltico, del tipo y con la dosificacin establecida en el proyecto o aprobada por la Secretara, debe ser aplicado uniformemente sobre la superficie por cubrir, tomando en cuenta lo siguiente: En las juntas transversales, antes de iniciar un nuevo riego, se colocarn tiras de papel u otro material similar para proteger el riego existente, de tal manera que el nuevo riego se inicie desde dicha tira y al retirarse sta, no quede un traslape de material asfltico. Se ajustar la altura de la barra de la petrolizadora para aplicar el material asfltico uniformemente, con la dosificacin establecida en el proyecto, de manera que la base del abanico que se forma al salir el material por una boquilla, cubra hasta la mitad de la base del abanico de la boquilla contigua (cubrimiento doble), o que la base del abanico de una boquilla cubra las dos terceras (2/3) partes de la base del abanico de la boquilla contigua (cubrimiento triple), como se muestra en la Figura 1 de esta Norma. La aplicacin del material asfltico en una franja contigua a otra previamente regada, se har de tal manera que el nuevo riego se traslape con el anterior en un medio (1/2) o dos tercios (2/3) del ancho de la base del abanico de la boquilla extrema de la petrolizadora, segn se trate de cubrimiento doble o triple, como se muestra en la Figura 1 de esta Norma, con el propsito de que la dosificacin del producto asfltico en la orilla de la franja precedente sea la indicada en el proyecto.

CTR. CONSTRUCCIN CAR.CARRETERASNCTRCAR104004/00

61Construccin de PavimentosRiego previoRiego actual

Altura de la barra de la petrolizadora En su caso, el exceso del material asfltico que se hubiera aplicado debe ser removido. Las deficiencias que por esta causa se presenten, deben ser corregidas por cuenta y costo del Contratista de Obra. La cantidad, temperatura, ancho y longitud de aplicacin del material asfltico son responsabilidad del Contratista de Obra; sin embargo, la Secretara se reserva el derecho de no recibir el trabajo si, a su juicio, el riego tiene alguna deficiencia. A menos que el proyecto indique otra cosa o as lo ordene la Secretara, la penetracin del riego de impregnacin debe ser mayor o igual a cuatro (4) milmetros. No se iniciar la construccin de la siguiente capa sino hasta que haya pasado el tiempo suficiente para que el material aplicado en el riego de impregnacin penetre y el agua o solvente, segn sea el caso, se haya eliminado.

CLASIFICACIN DE SELLOS

Los pavimentos asflticos, son una solucin masivamente utilizada en estacionamientos de edificios, carreteras, reas deportivas, etctera, sin embargo, cuando dichos pavimentos se instalan sobre losas, como ocurre frecuentemente en las zonas de estacionamiento de edificios en altura, su aplicacin presenta como inconveniente la dificultad para obtener una densificacin adecuada debido principalmente a lo siguiente:

Enfriamiento del material, producto de su trasporte dentro de la obra y su instalacin en capas relativamente delgadas. La imposibilidad de utilizar maquinaria pesada. La elasticidad de las losas sobre la que se aplica el pavimento asfltico La dificultad de compactacin que presentan los puntos singulares, como lo son las zonas adosadas a los muros o pilares y con mayor razn los encuentros de muros.

Como resultado de la falta de compactacin las carpetas asflticas presentan generalmente una superficie irregular, porosa y fcilmente disgregable, que afecta fuertemente su aspecto y durabilidad, por lo que normalmente se aplica sobre su superficie un sello de asfalto arena en fro, denominado Slurry, a fin de subsanar las deficiencias indicas.

Texturas tpicas de pavimentos asfalticos en estacionamientos

Un pavimento asfltico compactado con un rodillo liso vibratorio del tipo doble tambor y luego con uno neumtico a una temperatura adecuada frecuentemente no necesita sello. Consecuentemente un sello adecuado para este tipo de pavimento debiera permitir el cumplimiento de los siguientes objetivos:

Proteger el pavimento de un envejecimiento demasiado rpido por exposicin al ambiente Limitar la permeabilidad. Mejorar la resistencia al desgaste Mejorar el coeficiente de roce. Proporciona al pavimento el color que se desea, mejorando la luminosidad, la esttica del sector y forma un espacio ms amigable. Mejorar y prolongar el ndice de vida til del pavimento.

Solo si el sello utilizado permite conseguir los objetivos indicados, se lograr obtener un pavimento asfltico que cumpla los requisitos bsicos para ser utilizado como carpeta de rodado, condicin que muy frecuentemente no se cumple con el uso de los sellos tradicionales en base a asfalto y arena, debido principalmente a su baja tenacidad y facilidad de disgregarse cuando estn sometidos a erosin mecnica.El trnsito de vehculos sobre este tipo de sellos, inicialmente arrastra y separa el rido fino de la mezcla, el que posteriormente sirve como material abrasivo que incrementa el desgaste superficial y termina desprendiendo el rido grueso, contenido en la mezcla asfltica y disgregando el asfalto, lo que forma baches que aumentan progresivamente en tamao y profundidad, tal como puede apreciarse en la secuencia de fotografas que se adjunta.Para superar estas limitaciones en la ejecucin que redundan en la calidad final del pavimento, el sello es uno de los elementos paliativos que se emplean con frecuencia.Considerando todos estos beneficios bsicos un sello superficial tiene que poseer las siguientes caractersticas.

Poseer una buena adherencia con el pavimento. Poseer una elasticidad para aceptar deformaciones mnimas de la base. Resistir esfuerzos de torsin, sin deteriorar su estructura. Ser resistente al desgaste. Ser antideslizante. Ser impermeable. Estable en su estructura frente al frotado hmedo. Resistente a los lubricantes. Fcil de limpiar.Obtener todos estos factores implica aportar al pavimento asfltico las propiedades superficiales de un pavimento adecuado en zonas de estacionamientos.El uso de sellos inadecuados deja a la superficie del pavimento sin la defensa de su piel y posteriormente se ve afectada su estructura.

Deterioros tpicos en pavimentos asfalticos

Desgaste

Como lo muestran las fotografas primero se produce una prdida del rido del sello y posteriormente este sello sirve como un abrasivo que junto con sacar ms ridos pequeos empieza a desprender a los ridos de mayor tamao y se termina llevando el asfalto, produciendo el dao estructural.

La forma de encarar este tema es diversa desde aquellos que trabajan con un producto multipropsito y que aborda en forma restrictiva estos objetivos hasta aquellos que disean un sistema que abarcan con mayor amplitud estos objetivos.

Clasificacin

El sello de slurry es una de las tcnicas que se ha utilizado ampliamente en otros pases, pues es una solucin que permite alargar la vida til de un pavimento a un bajo costo.Esta alternativa, se utiliza para mantener las buenas condiciones de la superficie de ruedo en pavimentos que tienen una capacidad estructural adecuada y adems, permiten corregir deterioros superficiales especficos; es decir, en superficies de ruedo que no tienen un nivel muy avanzado de deterioro como fatiga o deformacin permanente.

Definicin de sellos de lechada asfltica

Es una mezcla de agregado fino bien graduado, relleno mineral, emulsin asfltica (de rompimiento lento o rpido) y agua, que adquiere un aspecto cremoso. Es un proceso de sellado utilizado generalmente en pistas, calles y carreteras, para extender su vida til. En este proceso, el slurry es fabricado por el equipo de aplicacin, al mismo tiempo que se coloca.

Los slurry se clasifican en Tipo I, II, III segn el tamao de los agregados utilizados, Tipo III (pasando 9.5 mm, tamiz N ), Tipo II (pasando 6.4 mm, tamiz N ) y Tipo I (pasando 3.2mm, tamiz N ). Estos, al igual que los ligantes (emulsin asfltica generalmente), tienen que cumplir con especificaciones de calidad estrictas.

El sello de lechada asfltica es aplicado en la superficie del pavimento existente, por medio de un dispositivo de distribucin de tipo encofrado (spreader box) incorporado a la unidad de mezclado. La lechada asfltica se introduce dentro de la caja de distribucin, la cual coloca el recubrimiento mientras que todo el ensamblaje es movido hacia delante. Este dispositivo es capaz de distribuir el sello de lechada sobre el ancho de un carril en una sola pasada.

Dependiendo del tipo de deterioro superficial que presente la carretera a intervenir, se pueden emplear los diferentes mtodos de preservacin, tal como se detalla en la Tabla 2.

Tabla 2. Mtodos de preservacin recomendados para deterioros superficiales tpicos

Posible tratamiento paraSello de nieblaSello de arenaTratamiento superficialTratamiento superficial mltipleSello de lechada asflticaSello de capa "cape seal"MicrocapasRecubrimiento de pavimentos

Desprendimiento de partculas y desgaste por erosinXXXXXXXX

Ahuellamiento

AgrietamientoXXXX

Problemas de drenajeXX

Agregados pulidosXXXXXXXX

La aplicacin de los sellos de lechada asfltica es adecuada cuando se tiene la necesidad de tratar diversos problemas, sobre todo de ndole funcional o deterioros que se han identificado de manera visual. Los sellos de lechada asfltica han resultado eficientes en otros pases para sellar grietas menores, sellar pavimentos que se encuentran en buen estado, pero presentan cierto grado de oxidacin Corregir el desprendimiento de partculas Restaurar la textura superficial y la resistencia al deslizamiento Reducir el ruido e impermeabilizar Mejorar la superficie de ruedo cuando, por restricciones de peso, no es posible colocar capas de mayor espesor Mejorar el confort del usuario y la regularidad superficial de la carreteraDe acuerdo con el tipo de necesidad, se escoge la granulometra para definir el tipo de sello de lechada asfltica requerido.El sello de lechada asfltica de Tipo I (ms fina), se utiliza para parqueos y para pistas de aterrizaje de aeropuertos; la tasa aproximada de aplicacin est en un rango de 3.25 a 5.4 kg/m2. La granulometra Tipo II (general), se utiliza en calles residenciales, caminos interurbanos, accesos, pistas de rodaje en aeropuertos, espaldones, rampas de acceso de concreto y puentes; la tasa aproximada de aplicacin est en un rango de 5.4 a 8.1 kg/m2. Finalmente, la granulometra Tipo III (ms gruesa) se utiliza en autopistas, tambin en las rampas de acceso de concreto y puentes; la tasa aproximada de aplicacin est en un rango de 8.1 a 15.5 kg/m2.

Casos en los que no es recomendable aplicar sellos de lechada asfltica

A nivel internacional, se ha observado que no es conveniente utilizar sellos de lechada asfltica en vas que presenten deterioros muy avanzados, como por ejemplo: Agrietamiento por fatiga: cuero de lagarto y rupturas en bloque. Descascaramiento de la superficie de ruedo Grietas transversales con desprendimiento severo en el borde Ahuellamiento severo

La seleccin de las alternativas de preservacin se fundamenta principalmente en las caractersticas que se desean mejorar del pavimento, as como en la condicin de deterioro existente, buscando optimizar el uso de equipos y tcnicas que resulten ms eficientes.La aplicacin de estos sellos y su efectividad segn el nivel de severidad de los deterioros.Algunos de los ensayos que se utilizan para caracterizar la mezcla para sellos de lechada asfltica son cualitativos, lo cual evidencia la importancia de la experiencia en la aplicacin de esta tcnica, para asegurar un buen diseo y desempeo.

ALCANTARILLAS

DEFINICION

Las alcantarillas son estructuras de forma diversa y tienen como funcin conducir y desalojar el agua de las partes bajas del terreno que atraviesan el camino, por la forma y el material de que estn construidas, estas estructuras de drenaje menor pueden clasificarse en tubos, losas sobre estribos , cajones y bvedas .Una alcantarilla es una estructura que tiene por objetivo principal sortear un obstculo al paso del agua. En la mayora de los casos se aplican al diseo vial, es decir, cuando el flujo es interceptado por un camino o una va de ferrocarril. Cuando se realiza el diseo geomtrico de un camino, el mismo, normalmente se interpone en el movimiento natural de escurrimiento de las aguas de la zona de emplazamiento. En la ladera de una montaa, se interpone en el camino de escurrimiento de las aguas que bajan por la montaa. Cuando atraviesan un arroyo, un ro, o cualquier otro canal, y an en los paisajes mas llanos la topografa del terreno obliga al movimiento del agua en alguna direccin. El camino, en la mayora de los casos constituye un verdadero obstculo al paso del agua. En el presente trabajo se asume que se dispone del caudal de diseo de la alcantarilla. El mismo debi haber sido calculado, o al menos estimado, con anterioridad. Normalmente se adopta para la alcantarilla el caudal producido por una tormenta con un tiempo de retorno de 25 a 50 aos, dependiendo bsicamente del grado de daos que podra ocasionar una falla funcional de la alcantarilla. Tambin se asume en este trabajo que se conocen las caractersticas geomtricas del obstculo que atraviesa la alcantarilla. Por ejemplo, se conoce la altura del terrapln del camino que se va a atravesar. Adems, deben ser tenidos en cuenta otros factores, como por ejemplo el paquete estructural del camino, que incluye capas de distintos materiales y densidades. En general, conviene evitar el contacto del agua con el paquete estructural. Por esta razn se exige que el nivel del agua a la entrada de la alcantarilla no supere un cierto lmite asociado a la conservacin fsica del camino. Por otro lado, es importante considerar la resistencia de la alcantarilla para que pueda soportar el peso de la tapada de tierra que la confina. Esto podra condicionar el material empleado en la alcantarilla. Con esto quiere ponerse de manifiesto que existen varios factores que se condicionan el dimensionamiento hidrulico de las alcantarillas,Para el proyecto de una alcantarilla se deben de tomar en cuenta los siguientes factores: Ubicacin de la obra Calculo del rea hidrulica Eleccin de tipo de obra

Ubicacin de la obra.

Esto se hace conjuntamente con el trazo definitivo, para saber donde se van a ubicar los ejes de las alcantarillas en la planta del camino

Clculo del rea hidrulica

Es el rea necesaria para dar paso el volumen de agua que se concentra a la entrada de la obra, para ello es necesario conocer la precipitacin pluvial, rea, pendiente y formacin geolgica de la cuenca.

Eleccin de tipo de obra

Para elegir el tipo de obra a emplearse se deben considerar los siguientes factores:

Altura del terraplnLos tubos y bvedas requieren un colchn mnimo de terrapln en los hombros de 0.60 m y 1.00 m respectivamente. Forma de seccin en el cruceCuando el cruce es amplio o divagante y no est definido, se recomienda un losa de pequea altura y con claro amplio o en varios tubos; cuando los escurrideros son definidos y la rasante sea baja, se pueden utilizar tubos o losas. Si las secciones son estrechas y profundas las obras indicadas son las bvedas esto depende de la altura del terrapln que va a quedar sobre ellas. Capacidad de sustentacin del terreno.Tiene influencia en el costo de las obras y por lo tanto en la eleccin del tipo de ellas, ya que la cimentacin que requieren en cada caso tiene costos distintos. Materiales de construccin disponibles en la regin.Los materiales de la regin juegan un papel importante en la eleccin del tipo de obra, ya que si para la construccin de la obra elegida es necesario traer los materiales desde un sitio muy retirado, esto puede encarecer el proyecto.

TIPO DE ALCANTARILLAS.

Losas

Son estructuras formadas por dos muros de mampostera (estribos), sobre los cuales se apoya una losa de concreto reforzado. Hay losas con colchn y losas sin colchn la SCT tiene elaborados proyectos tipos de hasta seis metros de luz con un espesor de 4.25 metros de colchn y estribos para diferente capacidad de carga.

Las alcantarillas de losa estn constituidas por lo siguientes elementos:Losa.- esta funcin como tapa de la alcantarilla. Para el dueo de la losa se debe considerar que est soportando adems de su propio peso y el de las terraceras que se encuentren sobre ella la carga viva de los vehculos. Para la losa se recomienda una f`c= 150 kg/cm2 al igual que para las guarniciones. Estribos.- sirven de soporte de la losa. Son de mampostera de 3 clase con mortero cemento- arena 1:5 y las zapatas pueden ser tanto de mampostera como de concreto. Aleros. Los aleros sirven para encauzar la corriente hacia la alcantarilla. Al igual que los estribos los aleros son de mampostera de 3 clase. Zampeado. la funcin del zampeado es evitar posibles erosiones debido a los flujos que estarn presentes en la alcantarilla. Filtro. Es recomendable colocar una capa de piedra de 30 cm de espesor en las paredes exteriores de estribos para encauzar las aguas freticas hacia los drenes. Dren. El dren es un tubo de PVC de 10 cm de dimetro el cual se utiliza para evitar la presin hidrosttica sobre los estribos. Los drenes se colocaran con una separacion de 3 metros a todo lo largo de la alcantarilla.

Bovedas

Definicion.

Son estructuras cuya seccion transversal interior esta formada por tres partes principales:El piso, dos paredes verticales que son las caras interiores de los estribos y un arco de medio punto sobre los estribos. Su construccion de mamposteria de 3 clase y mortero cemento 1:5 en los estribos y aleros, asi como en las guarniciones. Para la construccion del arco se requiere un molde de madera que es tambien aprovechado para colocar la clave a todo lo largo de la obra. La clave que cierra el arco en el centro es de concreto simple y su seccion transversal es la que se muestra en la siguiente figura.

Las juntas del arco sern radicales y con cuatrapeo longitudinal. Los zampeados pueden evitarse en suelos de roca.En las caras exteriores de los estribos se colocaran un filtro de piedra de 30 cm de espesor y un dren de tubera de PVC de 10 cm de dimetro a cada 3 metros, esto para evitar si el empuje hidrosttico sobre la alcantarilla.

EstudiosHidrulicos.

La finalidad del diseo hidrulico de las alcantarillas es encontrar el tipo y tamao de las mismas que desagen de la manera ms econmica la corriente originada por una lluvia de frecuencia establecida

Generalmente, la alcantarilla reduce el cauce de corriente, ocasionando un represamiento del agua a su entrada y un aumento de su velocidad dentro del conducto y a la salida. El xito del diseo hidrulico radica, por consiguiente, en proveer una estructura con capacidad de descargar, econmicamente, una cierta cantidad de agua dentro de lmites establecidos de elevacin del nivel de las aguas y de velocidad. Cuando la altura y la descarga han sido determinadas, la finalidad del diseo es proporcionar la alcantarilla ms econmica, la cual ser la que con la menor seccin transversal satisfaga los requerimientos del diseo.

Caractersticasdelflujoenlasalcantarillas.

El proyectista de las alcantarillas de una carretera precisa conocer la mecnica bsica del flujo en el conducto, pues ella permite establecer las ecuaciones que relacionan la altura de agua a la entrada con el gasto y las dimensiones de la alcantarilla

Cajas de unin

Las cajas de unin se utilizan en el lugar en que se unen dos o ms drenes (laterales y colectores o colectores entre s) o donde cambian el dimetro o la pendiente del colector. Pueden ser prefabricadas (Figura 9a) o hechas in situ de mampostera u concreto, pero tambin se pueden usar tubos de plstico rgido o de concreto. Las cajas de unin pueden disponer de una cubeta de sedimentacin e incluso rebasar la superficie del terreno (Figura 9b). La solera de la cubeta de sedimentacin debe estar al menos 0,30 m por debajo del comienzo de la tubera de aguas abajo. Para facilitar la sedimentacin en la cubeta, la salida de los laterales que desaguan en la caja debe colocarse al menos 0,10 m por encima de la parte superior del colector que sale de esta estructura. Las cajas de unin enterradas no estorban las labores agrcolas si su tapa se coloca al menos a 0,40 m por debajo de la superficie del terreno, pero tambin pueden quedar a la vista en caso de ser necesarias limpiezas o inspecciones. Si la tapa est a nivel del suelo la caja de unin es similar a una cmara de inspeccin, pero en este caso se entorpecen las labores agrcolas.La posicin de las cajas y de los pozos de registro enterrados (vase el Apartado Pozos de registro) debe quedar bien documentada, aunque, a pesar de ello, con frecuencia es difcil encontrarlas. Si no tienen componentes de acero, se debe colocar una tapa con barras metlicas a fin de identificar su presencia con un detector de metales.

Vado

Este tipo de solucin como obra de drenaje es poco comn, es una obra de paso para el agua, dejando que sta contine su curso de manera natural sin afectar su nivel de escurrimiento, es decir, la carretera pasar a nivel del agua respetando su condicin actual. El vado se proyecta para cruces que normalmente requieren obras mayores de 6.00 m; pero cuyos cauces son muy extendidos, porque los espesores del terrapln deban ser bajos y no es conveniente elevar la rasante por economa de las terraceras, como en el caso de un puente, adems de que el escurrimiento en estos cauces es muy espordico.

Puentes

Las estructuras de drenaje ms espectaculares en una va terrestre son los puentes y las alcantarillas, responsables principales del drenaje transversal; es decir, del paso de grandes volmenes de agua, arroyos, ros, entre otros, a travs de la obra, en una direccin perpendicular a ella. Suele llamarse a los puentes obras de drenaje mayor y a las alcantarillas de drenaje menor.

Cajones

La seccin cajn para drenaje es un prefabricado de concreto reforzado y diseado para la recoleccin de aguas pluviales o drenaje sanitario.Debido a su rpida instalacin, facilita el avance de la obra, logrando a travs de sus juntas de unin macho-hembra una mayor hermeticidad.

Ventajas Rpida instalacin Juntas hermticas Concreto reforzado Reduce tiempo de ejecucin de obras Fabricacin en diferentes anchos y peraltes Elementos curados a vaporAplicaciones Colectores y subcolectores de drenaje Alcantarillas en carreteras Drenaje Pluvial Trincheras para instalaciones

Referencias bibliogrficas

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Glosario

Bituminoso: Son sustancias de color negro, slidas o viscosas,dctiles, que se ablandan por el calor y comprenden aquellos cuyo origen son los crudos petrolferos como tambin los obtenidos por ladestilacindestructiva de sustancias de origencarbonoso.Capilaridad: Es el fenmeno de ascensin delaguapor los poros del suelo. Nafta: Compuesto qumico que se emplea como disolvente o materia prima.Queroseno: Lquido transparente (o con ligera coloracin amarillenta) obtenido pordestilacindelpetrleo.Fraguado: Es el proceso de endurecimiento y prdida de plasticidad delconcreto(omortero de cemento).Viscosidad dinmica: se manifiesta en lquidos en movimiento, se ha definido la viscosidad como la relacin existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad.

Equipo de trabajo

Juan Emanuel Lpez GmezAdriana del Socorro Moo AstudilloAbraham Moreno HerreraErika Mariela Ruiz ReyesGeovanni Snchez Cal y MayorJess Antonio Snchez Sols