Pavimentos i

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Msc. Ing. ELIO MILLA VERGARA

PAVIMENTOS

UNIDAD TEMÁTICA I: GENERALIDADES 1.1 Definición.- Es un elemento estructural apoyado en toda su superficie. Diseñado y

construido para soportar cargas estáticas y móviles en un periodo de tiempo. Según el MTC (Manual de Carreteras “Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos”: Es una estructura de varias capas construida sobre la subrasante del camino para resistir y distribuir esfuerzos originados por vehículos y mejorar las condiciones de seguridad y comodidad para el tránsito. Según RNE CE-010 – Pavimentos Urbanos. Es una estructura compuesta por capas que apoya en toda su superficie sobre el terreno preparado para soportarla durante un lapso denominado Periodo de Diseño y dentro de un rango de Serviciabilidad. Incluye pistas, estacionamientos, aceras o veredas, pasajes peatonales y ciclovías.

1.2 Clasificación.- Se puede clasificar según:

- El Material empleado en su construcción: Afirmados Empedrados Estabilizados Aglomerados asfálticos o de Cemento Portland

- Su estructura

Simples Reforzados

- Tipo de Tránsito Urbanos

PAVIMENTO

SUB RASANTE

SUELO DEFUNDACION

Una o varias capas de materialespreparados para soportar las cargasdel tránsito en un período de tiempo

Terreno natural en corte o parte superiordel relleno nivelado, perfilado ycompactado.

Terreno natural en corte o parte superiordel relleno sin tratamiento.

Rasante

PAVIMENTOS 2

MSc. Ing. Elio Milla Vergara

Carreteras Aeropuertos Deportivos Industriales

- Periodo de Vida Temporales Definitivos

- Forma de Distribución de Cargas al Terreno Rígidos Flexibles

Los tipos de pavimentos que considera el MTC-2014 son:

- Pavimentos Flexibles: Capas asfálticas en frío: Tratamientos Superficiales Bicapa, Mortero

Asfáltico o Lechada Asfáltica (Slurry Seal), Micropavimentos en frío, Macadam asfáltico y las carpetas asfálticas en frío.

Capas asfálticas en caliente: Mezcla Asfáltica en Caliente, SUPERPAVE.

- Pavimentos Semirrígidos:

Carpeta asfáltica en caliente sobre base tratada con asfalto. Carpeta asfáltica en caliente sobre base tratada con cemento. Carpeta asfáltica en caliente sobre base tratada con cal. Pavimentos adoquinados.

- Pavimentos Rígidos: Pavimento de concreto simple con juntas. Pavimento de concreto con juntas y refuerzo de acero en forma de fibras

o mallas. Pavimento de concreto con refuerzo continuo.

El RNE, norma CE-010 - Pavimentos Urbanos, clasifica los pavimentos en:

- Pavimentos Flexibles: Superficie Asfáltica: Concreto asfáltico en caliente, concreto asfáltico

mezcla en frío, mortero asfáltico, tratamiento asfáltico, micropavimento, etc.

Concreto asfáltico en todo su espesor (full depth), patentado por el Instituto del Asfalto.

- Pavimentos Semiflexibles (Intertrabados):

Unidades de concreto sobre capa de arena (adoquines). - Pavimentos Rígidos (De concreto hidráulico):

Losas de concreto simple con juntas. Losas de concreto reforzada con juntas. Suelo – cemento. Concreto compactado con rodillo, etc.

PAVIMENTOS 3


Figura 1.1 Sección Típica de la Infraestructura del Camino (MTC, 2014) 1.3 Componentes Estructurales de los Pavimentos.-

Secciones Típicas de Pavimentos Rígidos y Flexibles según AASHTO

BASE

SUB - BASE

SUB - RASANTE

SUELO DE FUNDACION

CAPA DE IMPRIMACION

CARPETA ASFALTICAFLEXIBLES

LOSA

SUB - BASE

SUELO DE FUNDACION

SUB - RASANTE

RIGIDOS

- CARPETA ASFALTICA EN CALIENTE

- CARPETA ASFALTICA EN FRIO (SELLADA)

- TRATAMIENTOS ASFALTICOS SUPERFICIALES

- SIMPLES

- MULTIPLES

- MACADAM ASFALTICO DE PENETRACION

- LOSAS DE CONCRETO SIMPLE

- LOSAS DE CONCRETO ARMADO

- LOSAS CONTINUAS

- PRETENSADOS

- C C R

- BASES ESTABILIZADAS CON CAL

- BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO

- ADOQUINES Y BLOQUES

ARTICULADOS

PAVIMENTOS 4


1.3.1 Explanación.-

EXCAVACIÓN.- Son el conjunto de actividades de excavación y nivelación de las zonas comprendidas dentro del prisma vial donde se fundará la carretera (incluye taludes y cunetas). Se pueden clasificar en: - Excavación sin clasificar (en cualquier material, sin importar su naturaleza); - Excavación clasificada (Excavación en roca fija, en roca fracturada (suelta) y

en material suelto). El fondo se prepara mediante escarificado en 0.15 m, conformando y nivelando. Se compactará al 95% de la Máxima Densidad Seca (MDS) del Proctor modificado. En zonas de corte en roca, se debe excavar como mínimo 0.15 m debajo del nivel superior de subrasante y rellenar con material de relleno seleccionado o de subbase granular, con CBR ≥ 40%. RELLENOS.- Los rellenos pueden ser: terraplenes o pedraplenes. Terraplenes.- Es la parte de la explanación situada sobre el terreno preparado. Está constituido por: a) Base, parte del terraplén que está por debajo de la superficie original del

terreno, la que ha sido variada por el retiro de material inadecuado. b) Cuerpo, parte del terraplén comprendida entre la base y la corona. c) Corona- Parte superior del terraplén, construida en con espesor de 30 cm. Los rellenos no deben contener: Sustancias deletéreas, Raíces, Materia orgánica ni elementos perjudiciales. Pedraplenes. Es el mejoramiento de un terreno natural y construcción de una explanada, mediante la preparación de la superficie de apoyo del pedraplén y la colocación y compactación de materiales pétreos adecuados. Consta de tres partes: (a) Base, parte inferior del pedraplén, en contacto con el terreno natural. (b) Cuerpo, parte del pedraplén en contacto entre la base y la transición. (c) Transición o corona, formada por la parte superior del pedraplén.

PAVIMENTOS 5


1.3.2 Subrasante.- La Subrasante es la superficie terminada de la carretera a nivel de movimiento de tierras (corte y/o relleno), sobre la cual se coloca la estructura del pavimento o afirmado. En la etapa constructiva, los últimos 0.30m de suelo debajo del nivel superior de la subrasante, deberán ser compactados al 95% de la máxima densidad seca del ensayo proctor modificado (MTC E 115). El espesor de los suelos por debajo del nivel superior de la subrasante, en profundidad, no debe ser menor de 0.60 m, en suelos adecuados y estables con CBR ≥ 6%. En caso de que el suelo tenga un CBR < 6% (subrasante insuficiente o subrasante inadecuada), se debe estabilizar los suelos. El nivel superior de la subrasante debe quedar encima del nivel de la napa freática como mínimo: - A 0.60 m cuando se trate de una subrasante excelente - muy buena (CBR ≥

20%) - A 0.80 m cuando se trate de una subrasante buena - regular (6% ≤ CBR <

20%); - A 1.00 m cuando se trate de una subrasante insuficiente (3% ≤ CBR < 6%); y - A 1.20 m cuando se trate de una subrasante inadecuada (CBR < 3%). En zonas sobre los 4,000 msnm, se evaluará la acción de los friajes o las heladas en los suelos. En el caso de presentarse en los últimos 0.60 m de la subrasante, suelos susceptibles al congelamiento por acción climática (suelos limosos o los que contengan más del 3% de material menor a 0.02 mm), se reemplazará este suelo en el espesor comprometido o se levantará la rasante con un relleno granular adecuado.

Categorías de Subrasante

Categorías de Subrasante CBR S0: Subrasante Inadecuada CBR < 3% S1: Subrasante Insuficiente De CBR ≥ 3% a CBR < 6% S2: Subrasante Regular De CBR ≥ 6% a CBR < 10% S3: Subrasante Buena De CBR ≥ 10% a CBR < 20% S4: Subrasante Muy Buena De CBR ≥ 20% a CBR < 30% S5: Subrasante Excelente CBR ≥ 30%

Ref. Cuadro 4.11. Manual de Carreteras: Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos

PAVIMENTOS 6


a) Mejoramiento de Suelos a Nivel de Subrasante.- Consiste en excavar el terreno por debajo de la subrasante o de fundación de terraplenes y su remplazo parcial o total con materiales aprobados debidamente conformados, acomodados y compactados. Pueden usarse también estabilizadores o geotextiles. Clasificación: - Mejoramiento involucrando el suelo existente.- Pueden ser de dos

formas: por estabilización mecánica o por combinación de suelos.

- Mejoramiento empleando únicamente material adicionado.- La capa se puede colocar en dos formas: Se construya directamente sobre el suelo natural existente o que previamente se excave el terreno en el espesor indicado en los documentos del Proyecto y reemplazado por el material de adición.

- Mejoramiento adicionando únicamente material manufacturado.- Pueden ser Suelos estabilizados con cal, cemento, escorias, con cloruro de sodio, cloruro de calcio, cloruro de magnesio, productos asfálticos. Estabilización con geosintéticos.

Los espesores de las capas a conformar no deben ser mayores a 30 cm, y en los dos últimos no mayor de 15 cm.

1.3.3 Capa ANTICONTAMINANTE.-

Cuando la capa de subrasante sea arcillosa o limosa y, al humedecerse, partículas de estos materiales puedan penetrar en las capas granulares del pavimento contaminándolas, deberá proyectarse una capa de material anticontaminante de 10 cm. de espesor como mínimo o un geosintético. Según las EG-2013.- Se usará arena no plástica Se permite también el uso de arenas no plásticas de corte o de préstamo. El mínimo espesor uniforme, nivelada y compactada debe ser de 150 mm

CAPAS DEL PAVIMENTO

1.3.4 Sub base: Capa de materiales granulares, natural o procesados, colocadas sobre una superficie preparada. Funciones: En Pavimento Flexible: - Económica.- Disminuye los espesores de las capas superiores. - Capa de Transición.- Impide la penetración de los materiales de la base hacía la

subrasante y actúa como filtro al impedir que los finos de la subrasante contaminen la base (pumping)

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- Disminución de las deformaciones.- Impide que las deformaciones producidas por variación en los contenidos de agua (expansiones) o cambio externos de temperatura (heladas) se reflejen en la superficie de rodadura

- Resistencia.- Soporta esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehículos y parte los trasmite a la subrasante.

- Drenaje.- La subbase debe drenar el agua, que se introduzca desde la superficie de rodadura, así como impide la ascensión capilar.

En Pavimento Rígido: - Impedir la acción de bombeo en las juntas, grietas y extremos del pavimento. - Sirve como capa de transición, suministra apoya uniforme, estable y

permanente del pavimento - Mejora el drenaje y reduce la acumulación de agua bajo el pavimento. - Ayuda a controlar los cambios volumétricos de la subrasante. - Mejora la capacidad de soporte de la subrasante.

Especificaciones Técnicas para Material de Sub base (EG-2013-MTC)

Tabla 402-01

Requerimientos Granulométricos para Subbase Granular

Tamiz Porcentaje que Pasa en Peso

Gradación A (1) Gradación B Gradación C Gradación D

50 mm (2”) 100 100 - -

25 mm (1”) - 75 - 95 100 100

9,5 mm (3/8”) 30 - 65 40 - 75 50 - 85 60 – 100

4,75 mm (N° 4) 25 - 55 30 - 60 35 - 65 50 – 85

2,0 mm (N° 10) 15 - 40 20 - 45 25 - 50 40 – 70

425 m (N° 40) 8 - 20 15 - 30 15 -30 25 – 45

75 m (N° 200) 2 - 8 5 - 15 5 - 15 8 - 15

Fuente: ASTM D 1241 (1) La curva de Gradación “A” deberá emplearse en zonas cuya altitud sea igual o superior a

3,000 m.s.n.m.

Además debe cumplir los siguientes requisitos de calidad

Tabla 402-02 Subbase Granular

Requerimientos de Ensayos Especiales

Ensayo Norma MTC

Norma ASTM

Norma AASHTO

Requerimiento < 3000 msnm ≥ 3000 msnm

Abrasión Los Ángeles MTC E 207 C 131 T 96 50% máx. 50% máx. CBR (1) MTC E 132 D 1883 T 193 40% mín. 40% mín. Límite Líquido MTC E 110 D 4318 T 89 25% máx. 25% máx. Índice de Plasticidad MTC E 111 D 4318 T 90 6% máx. 4% máx. Equivalente de Arena MTC E 114 D 2419 T 176 25% mín. 35% mín. Sales Solubles MTC E 219 -.- -.- 1% máx. 1% máx. Partículas Chatas y Alargadas

-.- D4791 -.- 20% máx. 20% máx

(1) Referido al 100% de la Máxima Densidad Seca y una Penetración de Carga de 0.1”(2.5 mm) (2) La relación ha emplearse para la determinación es 1/3 (espesor/longitud)

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1.3.5 BASES.- Es la capa de materiales granulares, pueden ser naturales o procesados,

con inclusión o no de algún tipo de estabilizador o ligante, que se colocan sobre una subbase, afirmado o subrasante. Las bases en un Pavimento Flexible tienen las siguientes funciones: - Resistencia.- Es su función fundamental. - Función Económica.- Reduce el espesor del material conformante de la

superficie de rodadura. En pavimento rígido se puede usar en reemplazo de la sub base.

Bases Granulares.- El material de base debe cumplir los siguientes requisitos (EG-2013):

Tabla 403-01

Requerimientos Granulométricos para Base Granular

Tamiz Porcentaje que Pasa en Peso

Gradación A (1) Gradación B Gradación C Gradación D

50 mm (2”) 100 100 - -

25 mm (1”) - 75 - 95 100 100

9,5 mm (3/8”) 30 - 65 40 - 75 50 - 85 60 – 100

4,75 mm (N° 4) 25 - 55 30 - 60 35 - 65 50 – 85

2,0 mm (N° 10) 15 - 40 20 - 45 25 - 50 40 – 70

425 m (N° 40) 8 - 20 15 - 30 15 -30 25 – 45

75 m (N° 200) 2 - 8 5 - 15 5 - 15 8 - 15

Fuente: ASTM D 1241 (1) La curva de Gradación “A” deberá emplearse en zonas con altitud superior o igual a 3000

m.s.n.m. Además debe cumplir con los requisitos físicos y mecánicos siguientes:

Tabla 403-02

Valor Relativo de Soporte, CBR (1) Tráfico en ejes equivalentes (<106) Mín. 80% Tráfico en ejes equivalentes (<106) Mín. 100%

(1) Referido al 100% de la Máxima Densidad Seca y una Penetración de Carga de 0.1” (2.5 mm)

El Reglamento Nacional de Edificaciones: Pavimentos Urbanos CE.010, indica que el CBR debe cumplir con los requisitos de la Tabla 7.

Tabla 7

Valor Relativo de Soporte, CBR (NTP 339.145:1999)

Vías Locales y Colectoras Mínimo 80% Vías Arteriales y Expresas Mínimo 100%

Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones: Pavimentos Urbanos CE.010

Del Agregado Grueso: Material retenido en la Malla # 4

PAVIMENTOS 9


Tabla 403-03 Requerimientos Agregado Grueso

Ensayo Norma MTC

Norma ASTM

Norma AASHTO


Partículas con una cara fracturada

MTC E 210 D 5821 80% mín. 80% mín.

Partículas con dos caras fracturadas

MTC E 210 D 5821 40% mín. 50% mín.

Abrasión Los Ángeles MTC E 207 C 131 T 96 40% máx. 40% máx. Partículas Chatas y Alargadas

-.- D4791 -.- 15% máx. 15% máx

Sales Solubles Totales MTC E 219 D 1888 -.- 0,5% máx. 0,5% máx. Durabilidad al sulfato de magnesio

MTC E 209 C 88 T 104 18% máx.

Del Agregado Fino: Material pasante en la Malla # 4 - Puede provenir de fuentes naturales de procesos de trituración o ambos

Tabla 403-04 Requerimientos Agregado Fino

Ensayo Norma MTC


Índice plástico MTC E 111 4% máx. 2% mín. Equivalente de Arena MTC E 114 35% mín. 45% mín. Sales Solubles MTC E 219 0,5% máx. 0,5% máx. Durabilidad al sulfato de magnesio

MTC E 209 --- 15%

BASE DE CONCRETO HIDRÁULICO POROSO Capa de base drenante de gradación abierta, constituidas por materiales granulares ligados con cemento hidráulico, y que generalmente sirve de apoyo a los pavimentos de concreto hidráulico. BASE DE CONCRETO ASFÁLTICO POROSO Capas de base drenante de gradación abierta, constituidas por materiales granulares ligados con cemento asfáltico o emulsiones asfálticas, y que normalmente sirven de apoyo a pavimentos de concreto asfáltico o de concreto. BASE DE CONCRETO HIDRÁULICO Mezcla de concreto hidráulico con cemento Portland, la que normalmente sirve de base o apoyo a pavimentos de concreto asfáltico o de concreto hidráulico.

1.3.6 CAPA DE DESGASTE O SUPERFICIE DE RODADURA La Superficie de Rodadura tiene la función principal de proporcionar una superficie suave al deslizamiento y resistente al desgaste. En el caso de pavimento rígido es el principal elemento estructural.

La superficie de rodadura sirve:

- Para proteger a las capas inferiores del pavimento - Tomar esfuerzos cortantes generados por las cargas de tráfico

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- Proporcionar una superficie antideslizante - Prevenir la penetración del agua a las capas inferiores. La superficie de rodadura o capa de desgaste puede ser: a) Afirmado.- Material granular seleccionado, como superficie de rodadura de

una carretera, que pueden ser obtenidos en forma natural o procesados, con o sin adición de estabilizadores de suelos, que se colocan sobre una superficie preparada. El manual de Suelos y Pavimentos (MTC, 2014), indica que se usa afirmado en carreteras no pavimentadas de bajo volumen de tránsito con un número de repeticiones de Ejes Equivalentes de hasta 300,000 EE en un periodo de diez años. Los materiales para afirmado, deberán ajustarse a alguna de las siguientes franjas granulométricas de la Tabla 301-01 (EG 2013)

Tabla 301-01

Tamiz Porcentaje que pasa

A-1 A-2 C D E F

50 mm (2”) 100 ---

37,5 mm (1 1/2”) 100 ---

25 mm (1”) 90-100 100 100 100 100 100

19 mm (3/4”) 65-100 80-100

9,5 mm (3/8”) 45-80 65-100 50-85 60-100

4,75 mm (N° 4) 30-65 50-85 35-65 50-85 55-100 70-100

2,0 mm (N° 10) 22-52 33-67 25-50 40-70 40-100 55-100

425 m (N° 40) 15-35 20-45 15-30 25-45 20-50 30-70

75 m (N° 200) 5-20 5-20 5-15 5-20 6-20 8-25 Fuente: AASHTO M-147 Además debe cumplir: - Desgaste Los Ángeles : 50% máx (MTC E 207) - Límite Líquido : 35% máx (MTC E 110) - Índice de Plasticidad : 4 –9 % (MTC E 111) - CBR (1) : 40% mín (MTC E 132)

(1) Referido al 100% de MDS y penetración de carga de 0.1” (2.5mm)

El Manual de Carreteras: “Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos”. Sección: Suelos y Pavimentos indica que para la dosificación y mezcla del material para afirmado, se tendrá como referencia y punto de partida las gradaciones que se recomiendan en el Cuadro 11.2 referidas a AASHTO M 147 y en el Cuadro 11.3 referidas a FHWA. El Cuadro 11.2 Gradación del Material de Afirmado, es el mismo que la Tabla 301-01 de las EG-2013, excepto que no incluye las gradaciones A-1 y A-2.

PAVIMENTOS 11


Cuadro 11.3

Gradación del Material de Afirmado (MTC, Manual de Carreteras, 2014)

Porcentaje que pasa delTamiz

FHWA-FP03 FHWA-SDLTAP

50 mm (2”)

37,5 mm (1 1/2”)

25 mm (1”) 100 (1)

19 mm (3/4”) 97-100 (1)

12,5 mm (1/2”)

9,5 mm (3/8”)

4,75 mm (N° 4) 41-71 (7) 50-78

2,36 mm (N° 8) 37-67

2,0 mm (N° 10)

425 m (N° 40) 12-28 (5) 13-35

75 m (N° 200) 9-16 (4) 4-15

Índice de Plasticidad 8 (4) 4-12

Límite Líquido Máx 35 Máx 35

Desgaste los Ángeles Máx 50 Máx 50 CBR (Referido al 100% de la Máxima Densidad Seca y una penetración de carga de 0.1” (25mm)(*)

Mín. 40% Mín. 40%

Nota: (1) = Procedimiento estadístico no aplica ( ) = desviación admisible () del valor indicado (*) Si el CBR del material es menor al mínimo

recomendado se efectuará un estudio específico para mejorar las propiedades del material.

Fuente: Federal Highway Administration - FHWA

b) Mezclas Asfálticas en caliente o frío.- Consiste en mezclas de agregados gruesos, finos y filler con asfaltos que pueden presentarse como: - Cemento asfáltico - Asfalto líquido - Emulsiones asfálticas

c) Mezclas de concreto.- Consiste en mezclas de agregados gruesos y finos y cemento portland.

d) Tratamientos Asfálticos Superficiales.- Consiste en la introducción de agregados por inmersión en una película de asfalto líquido sobre la base. No son mezclas.

e) Macadam Asfáltico por Penetración.- Consiste en un procedimiento contrario al de Tratamiento Asfáltico Superficial.

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1.4 Exploración y Explotación de Fuentes

Las canteras son las fuentes de aprovisionamiento de materiales que pueden ser suelos, gravas, arenas y suelos seleccionados, denominados como “áridos”, “inertes” o “agregados”. para ser usados en mejoramiento de suelos, terraplenes, afirmados, agregados para rellenos, sub-base y base granular, agregados para tratamientos bituminosos, agregados para mezclas asfálticas y agregados para mezclas de concreto. Los estudios de canteras pueden ser para: Suelos, rocas y fuentes de agua. El informe geotécnico de canteras – fuentes de materiales, debe incluir: - Ubicación y Potencia de la Cantera - Condiciones de explotación, tales como; nivel freático, accesos, pendientes,

taludes. - Características principales de los materiales que puedan obtenerse. - Características y propiedades de los materiales para definir su aptitud como

agregados para: rellenos, subbases, bases, tratamientos superficiales, carpetas asfálticas, obras de concreto hidráulico, etc.

- Rendimientos por tipo de uso, limitaciones o condicionantes constructivas que puedan restringir su uso (por ejemplo, condiciones de humedad, sobre tamaño, etc.)

- Propiedad y disponibilidad de uso de la cantera o fuente de materiales - Ubicación de las fuentes de agua y su calidad para ser usada en obra. Se debe presentar un plano de canteras y fuentes de agua que debe contener: - Ubicación de las canteras y fuentes de agua, con relación al eje de la vía en

construcción ó existente, señalando zonas favorables para acopio de materiales o instalación de plantas de procesamiento, vías de acceso, transitabilidad y distancia de transporte hasta la carretera, indicando el Kilometraje del punto de empalme. La ubicación de las canteras y fuentes de agua, estarán referidas al sistema de coordenadas del proyecto vial.

- Ubicación de los sondajes, que deben ser siempre referidos al sistema de coordenadas del proyecto vial, y se hará en base a puntos fijos identificados en el terreno.

- Resultados de las investigaciones de campo y laboratorio - Características de los agregados, usos, potencia, rendimiento, tratamiento,

periodo, equipo de explotación y propietario, posibilidad de ubicación de plantas de procesamiento de materiales.

- Perfiles edafológicos, con los cuales podrá efectuarse la cuantificación ó cubicación de los diversos materiales. Asimismo en estos perfiles, se señalaran los espesores de materiales inapropiados que deben ser eliminados y las secciones reservadas para la extracción de ciertos tipos de agregados.

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PAVIMENTOS 15


a) Explotación de Canteras.- Es el conjunto de actividades mediante las cuales se

extraen materiales de una cantera para ser empleados en una determinada obra.

b.1 Materiales Naturales: Es posible su uso en terraplenes, sub-bases y bases: puede consistir en las siguientes actividades:

- Desmonte y Limpieza - Preparación - Extracción y Acopio - Carguío y Transporte

b.2 Materiales de Trituración o Chancado.- Se recomienda su uso para producir

agregados para concreto asfáltico o de cemento Portland, tratamientos superficiales, bases, etc. Comprende las siguientes actividades: - Alimentación - Zarandeo - Trituración - Lavado

Los equipos de trituración pueden ser: Trituradora Primaria.- Es la que recibe el material bruto de la cantera después de un pre zarandeado en una malla de barras y lo reduce a una medida más pequeña aceptable para una trituradora secundaria. Consiste de: - Una tolva de alimentación vibratoria horizontal o inclinada - Cámara con dos mandíbulas o quijadas de acero o manganeso una de las

cuales es fija y la otra móvil, de 10”x24”, 15”x24”, 15”x38”, 12”x36” (Ancho x altura de la mandíbula)

- También se usan trituradas de Impacto que consisten de martillos, placas y barras rompedoras donde el material se estrella y disminuye su tamaño de 75 cms a 2.5 cms (rendimiento de 50 a 500 ton/horas).

Trituradora Secundaria.- Pueden ser de conos, martillos o rodillos y son las que entregan el producto final, hasta de 2 mm Trituradora Terciaria.- Reducen el material al tamaño de una arena.

b.3 Zarandeo.- Es el proceso mediante la cual se separa los gruesos de los finos; se debe diferenciar entre malla, tamiz y zaranda. Malla, es el separador de tamaños y puede ser de: barras de acero, alambre, chapa perforada, caucho, plástico, etc. Tamiz.- Es el elemento separador colocado en un marco (madera o metálico) Zaranda.- Es el tamiz accionado por un Movimiento oscilatorio. - Zarandeo Primario (pre zarandeo). Separa tamaños mayores de 100 mm - Zarandeo en circuito cerrado, la separación va de 15 a 100 mm - Clasificación produce separación en fracciones de 0 a 30 mm

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EQUIPO COMÚNMENTE USADO EN LA EXPLOTACIÓN DE CANTERAS DE

SUELOS Y TRANSPORTE DE MATERIALES

TIPO DE

MATERIAL

TAMAÑO MÁXIMO

(cm)

FASE EXPLORATORIA TRANSPORTE

Desmonte ylimpieza

PreparaciónExtracción,

acopio y carguío

Distancia (m)

Equipo a Usar

Aluviones y Hormigones

0.30<X<0.75 Tractor con orugas

Tractor de orugas o

neumáticos

Pala mecánica o cargador

frontal

< 250 Volquete 150 a 2,500 Camión

0.075<x<0.30 > 2,540 Faja Transp.. x < 0.075

Sobre N.F. Tractor con

orugas Tractor o tráiler Traílla

Hasta 250

Traílla

x < 0.075 Sobre N.F.

Draga Draga de

arrastre o de almeja

Cualquier distancia

Volquete o camión

Arenas, limos y Arcillas


Tractor con encofrados

cuando cementado

traílla o moto traílla

Tractor de orugas o

neumáticos

Pala mecánica, cargador

frontal o traílla

Hasta 250 Traílla

Cualquier distancia

Volquete o camión


Dragas de arrastre, de almejas o

marina

Dragas de arrastre, de almejas o

marina

Hasta 2,500 Camión o Conductor hidráulico

1.6 Estabilización de Suelos

La estabilización de suelos se define como el mejoramiento de las propiedades físicas de un suelo a través de procedimientos mecánicos e incorporación de productos químicos, naturales o sintéticos. Por lo general se realizan en los suelos de

PAVIMENTOS 17


subrasante inadecuado o pobre, en este caso son conocidas como estabilización suelo cemento, suelo cal, suelo asfalto y otros productos diversos. En cambio cuando se estabiliza una subbase granular o base granular, para obtener un material de mejor calidad se denomina como subase o base granular tratada (con cemento o con cal o con asfalto, etc). El Manual de Carreteras (MTC 2014) presenta dos guías referenciales para la selección el tipo de estabilizador, que satisface las restricciones y observaciones de cada tipo de suelo:

Cuadro 9.1 Guía Referencial para la Selección del Tipo de Estabilizador

AREA CLASE DE SUELO TIPO DE ESTABILIZADOR

RECOMENDADO

RESTRICCIÓN EN LL E IP DEL SUELO

RESTRICCIÓN EN EL PORCENTAJE

QUE PASA LA MALLA 200

OBSERVACIONES

1 A SW ó SP

(1) Asfalto (2) Cemento Portland (3) Cal-Cemento-

Cenizas volantes IP no excede de 25

1 B

SW – SM ó SP – SM ó SW – SC ó

SP - SC

(1) Asfalto IP no excede de 10 (2) Cemento Portland IP no excede de 30 (3) Cal IP no excede de 12 (4) Cal-Cemento-


1 C SM ó SC ó

SM - SC

(1) Asfalto IP no excede de 10 No debe exceder el 30% en peso

(2) Cemento Portland (b) (3) Cal IP no excede de 12 (4) Cal-Cemento-


2 A GW ó GP

(1) Asfalto Solamente material bien graduado

(2) Cemento Portland El material deberá contener cuanto menos 45% en peso de material que pasa la Malla N° 4

(3) Cal-Cemento-Cenizas volantes

IP no excede de 25

2 B

GW – GM ó GP – GM ó GW – GC ó

GP – GC

(1) Asfalto IP no excede de 10 Solamente material bien graduado

(2) Cemento Portland IP no excede de 30 El material deberá contener cuanto menos 45% en peso de material que pasa la Malla N° 4

(3) Cal IP no excede de 12 (4) Cal-Cemento-


2 C GM ó GC ó

GM - GC

(1) Asfalto IP no excede de 10 No debe exceder el 30% en peso

Solamente material bien graduado

(2) Cemento Portland (b) El material deberá contener cuanto menos 45% en peso de material que pasa la Malla N° 4

(3) Cal IP no excede de 12 (4) Cal-Cemento-

Ceniza IP no excede de 25

3

CH ó CL ó MH ó

ML ó OH ó OL ó

ML - CL

(1) Cemento Portland LL no menor de 40 IP no menor de 20

Suelos orgánicos y fuertemente ácidos contenidos en ésta área no son susceptibles a la estabilización por métodos ordinarios

(2) Cal IP no menor de 12

IP = Índice Plástico (b) IP = 20+ [50-porcentaje que pasa la Malla N° 200)/4]

Sin restricción u observación No es necesario Aditivo estabilizador

Referencia. US Army Corps of Engineers

PAVIMENTOS 18


Cuadro 9.2 Guía Complementaria Referencial para la Selección del Tipo de Estabilizador

PAVIMENTOS 19


1.6.1 Compactación de Suelos

Consiste en una acción mecánica de densificación que permite aumentar la resistencia del suelo y reducir el potencial de asentamiento.

Ensayo Estándar (ASTM D-698)

Concepto Método A Método B Método C

Diámetro del molde Volumen del molde Peso del Pisón Altura de caída del pisón Número de golpes de pisón por capa de suelo Número de capas de compactación Energía de compac-tación Suelo a usar

4 pulg (101.6 mm) 0.0333 pie3 (944 cm3) 5.5 lb (2.5 Kg) 12 pulg (304.8 mm) 25 3 12,400 pie-lb/pie3. (600kN-m/m3) Porción que pasa la malla N° 4 (4.57 mm). Puede usarse si 20% o menos por peso de material es retenido en la malla N° 4

4 pulg (101.6 mm) 0.0333 pie3 (944 cm3) 5.5 lb (2.5 Kg) 12 pulg (304.8 mm) 25 3 12,400 pie-lb/pie3. (600kN-m/m3) Porción que pasa la malla de 3/8”(9.5 mm). Puede usarse si el suelo retenido sobre la malla N° 4 es más del 20% y 20% o menos por peso es retenido en la malla de 3/8” (9.5 mm)

4 pulg (101.6 mm) 0.075 pie3 (2124 cm3) 5.5 lb (2.5 Kg) 12 pulg (304.8 mm) 56 3 12,400 pie-lb/pie3. (600kN-m/m3) Porción que pasa la malla de 3/4” (19 mm). Puede usarse si más del 20% por peso de material es retenido en la malla de 3/8” (9.5 mm) y menos del 30% es retenido en la malla de 3/4 “pulg (19.0 mm)

Ensayo Modificado (ASTM D-1557)

Concepto Método A Método B Método C Diámetro del molde Volumen del molde Peso del Pisón Altura de caída del pisón Número de golpes de pisón por capa de suelo Número de capas de compactación Energía de compac-tación Suelo a usar

4 pulg (101.6 mm) 0.0333 pie3 (944 cm3) 10 lb (4.54 Kg) 18 pulg (457.2 mm) 25 5 56,000 pie-lb/pie3. (2700kN-m/m3) Porción que pasa la malla N° 4 (4.57 mm). Puede usarse si 20% o menos por peso de material es retenido en la malla N° 4

4 pulg (101.6 mm) 0.0333 pie3 (944 cm3) 10 lb (4.54 Kg) 18 pulg (457.2 mm) 25 5 56,000 pie-lb/pie3. (2700kN-m/m3) Porción que pasa la malla de 3/8”(9.5 mm). Puede usarse si el suelo retenido sobre la malla N° 4 es más del 20% y 20% o menos por peso es retenido en la malla de 3/8” (9.5 mm)

6 pulg (152.4 mm) 0.075 pie3 (2124 cm3) 10 lb (4.54 Kg) 18 pulg (457.2 mm) 56 5 56,000 pie-lb/pie3. (2700kN-m/m3) Porción que pasa la malla de 3/4” (19 mm). Puede usarse si más del 20% por peso de material es retenido en la malla de 3/8” (9.5 mm) y menos del 30% es retenido en la malla de 3/4 “pulg (19.0 mm)

PAVIMENTOS 20


b. Equipos de Compactación

- Presión Estático - Vibración Vibratorio - Impacto Pata de Cabra - Amasado Neumáticos

Suelos Granulares

Suelos Cohesivos

PRESION VIBRACION

IMPACTO AMASADO

SUELOS GRANULARES

SUELOS COHESIVOS

PAVIMENTOS 21


CIMA (United States Construction Industry Manufacturer Association) Clasifica los equipos de compactación según lo siguiente:

A. Autopropulsado con un sólo Tambor (En el frente)

- Liso o pata de cabra - Articulado o de marco rígido - Tracción Simple o Doble - En la parte posterior pueden ser neumáticos (asfaltos) o con cocada

(suelos)

B. Tandem Autopropulsado de doble Tambor

Para Bases y superficies bituminosas, subrasantes y terraplenes

C. De un solo Tambor conducido manualmente

En pequeños espacios, para reparación, en interiores y áreas peatonales

D. De dos Tambores conducido Manualmente

De 1.0 m de ancho Para trabajos menores de carreteras y calles y relleno de zanjas

E. Rodillos Vibratorios de Tiro

Con remolque Terraplenes Tambores liso granulares Presas Tambores con patas cohesivos Aeropuertos

F. Pisones (Tampers) “Ranas”

Se usa en franjas, zanjas angostas y rellenos. Pueden ser gasolineros o eléctricos

G. Plancha Vibratoria

Movimiento hacia delante o hacía atrás. Se usa en arena o grava

Esquema de Compactación En rodillos vibratorios : Frecuencia y amplitud En rodillos neumáticos : Presión de inflado En rodillos estáticos : Peso En rodillos pata de cabra : Área de las patas El número de pasadas : Velocidad En arcillas, arena arcillosa y grava arcillosa Pata de cabra estáticos o vibrados en e = 1” a 2” más que el tamaño de la pata

PAVIMENTOS 22


En arenas, gravas y piedra chancada Rodillos lisos En material suelto Rodillo vibratorio

a) Métodos para Medir Compactación

140

130

120

110

6 8 10 12 14

Libras/pie 2

ds

Contenido en aire 10%

200 kg.

350 kg.

1 000 kg.

2 500 kg.

3 750 kg. (remolcado)

5 000 kg. (Tandem)

8 000 kg. (Estaticas)

Contenido en agua en %

Curva deCompactación

0%

PAVIMENTOS 23


c. Control de Densidad in Situ - Método del cono de Arena ASTM D1556 - Método de Reposición de Arena ASTM D4914 - Método del Volúmetro ASTM D2167 - Método Nuclear ASTM D2922 y ASTM D3017

Calibre

Detectores

Trayectoria de Fotones

Superficie

Fuente

Profundidad

Método de Transmisión Directa

(a)

Fuente de Reuniones

Detector de Neutrones

Calibre

Superficie

Volumen Medido

Método de Retrodifusión

(b)

Documents

Pavimentos i