03. Materiales Para Base y Sub Base

BASES Y SUBBASES DEFINICIONES Base es la capa que se encuentra bajo la capa de rodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su proximidad con la superficie, debe poseer alta resi resist sten enci ciaa a la de defo form rmac ació ión, n, pa para ra sopo soport rtar ar las las alta altass presiones que recibe. Se construye con materiales granulares procesados o estabilizados y, eventualmente, con algunos materiales marginales. 

BASES Y SUBBASES DEFINICIONES Subbase es la capa que se encuentra encuentra entre la base y la subrasante en un pavimento asfáltico. Debido a que está sometida a menores esfuerzos que la base, su calidad puede ser inferior y generalmente está constituida por materiales locales granu nullares o marginales.  El

material que se coloca entre la subrasante y las losas de un pavimento rígido también se denomina subbase. En este caso, debe permitir el drenaje libre o ser altamente resistente a la erosión, con el fin de prevenir el ―bombeo‖. En algunas partes, a esta capa la llaman base.

CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PARA BASES Y SUBBASES No ligados

Granulares - Compuestos principalmente por agregados pétreos y finos naturales. (mezclas de suelo-agregado) - Su resistencia resis tencia a la deformación deformación está determinada casi exclusiva ex clusivamente mente por el rozamiento interno int erno de de los agregados, agregados, aunque a veces veces exist ex iste e una componente cohesional brindada por los finos plásticos del material

Ligados

Estabilizaciones - Modificación de un suelo o un agregado procesado, mediante la con aditivos incorporación incorporación y mezcla de productos productos que generan generan cambios cambios físicos físicos y/o químicos del suelo aumentando su capacidad portante, portante, haciéndolo menos sensible a la acción del agua y, eventualmente, elevando su rigidez

Marginales

Naturales, subproductos industriales y materiales de desecho

- Materiales que no cumplen las especificaciones corrientes para uso vial, pero que pueden ser usados con éxito, principalmente como resultado de una experiencia experiencia local s atisfactoria y un costo c osto reducido

BASES Y SUBBASES

BASES Y BASES SUBBASES GRANULARES

CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS

Finalidad de la caracterización Los

agregados para construcción de bases y subbases granulares y, en general, para cualquier capa de un pavimento deben ser caracterizados para: – Establecer

su idoneidad

información útil para el diseño estructural del pavimento

– Obtener


1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso 

La composición mineralógica de los agregados determina en buena medida sus características físicas y la manera de comportarse como materiales para una capa de pavimento



Por lo tanto, al seleccionar una fuente de materiales, el conocimiento del tipo de roca y, por lo tanto, de minerales que la componen brinda una excelente pista sobre la conveniencia de los agregados provenientes de ella


RESUMEN DE PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS (SEGÚN CORDON Y BESTE)


1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso 



El examen petrográfico de las rocas en el microscopio, mediante secciones delgadas, es un método excelente para determinar el tamaño del grano, su textura y su estado de descomposición El examen, realizado por un experto, permite calcular las proporciones de las especies mineralógicas de la roca y, en muchos casos, permite también dilucidar e inclusive resolver el problema planteado


1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso

Falla por deficiente adherencia entre los agregados y el asfalto

Reacción expansiva entre la sílice del agregado y los álcalis del cemento


2. Caracterización para estructural del pavimento

efectos

de

diseño

Se trata de ensayos para establecer la respuesta de los materiales al esfuerzo y a la deformación 

Se emplean para cuantificar módulos y relaciones de Poisson y, para determinados componentes de la estructura del pavimento, medir su resistencia a la fatiga 

FUENTES DE MATERIALES GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES

CANTERA

DEPÓSITO ALUVIAL

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES

Estabilidad y densidad La

masa de los materiales granulares para capas de subbase y base deberá poseer una adecuada estabilidad por trabazón mecánica, de manera que soporte adecuadamente los esfuerzos impuestos por las cargas de la construcción y del tránsito automotor La estabilidad de un material granular depende de la distribución de los tamaños de las partículas (granulometría), de las formas de las partículas, de la densidad relativa, de la fricción interna y de la cohesión 


Estabilidad y densidad (continuación) Un

material granular diseñado para máxima estabilidad debe poseer alta fricción interna para resistir la deformación bajo carga La fricción interna y la subsecuente resistencia al corte dependen, en gran medida, de la granulometría, de la forma de las partículas y de la densidad, De estos factores, la distribución de tamaños, en especial la proporción de finos respecto a los gruesos, es el más importante 


Estabilidad y densidad (continuación) La

máxima densidad se suele obtener cuando la distribución de tamaños se adapta a la fórmula de Fuller:

p = 100(d/D)0.5 Generalmente, la proporción de finos que permite alcanzar la máxima estabilidad es inferior a la requerida para lograr máxima estabilidad 

La granulometría por escoger debe establecer un balance entre la facilidad constructiva y la mayor estabilidad posible 

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES ESTADOS FÍSICOS DE LAS MEZCLAS DE SUELO - AGREGADO

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES VARIACIÓN DE LA DENSIDAD Y DEL CBR CON LA CANTIDAD DE FINOS DE UN MATERIAL GRANULAR


Angularidad del agregado grueso (INV E-227) A

igualdad de distribución de tamaños, un agregado con partículas fragmentadas mecánicamente presenta mayor estabilidad que uno con partículas redondeadas, debido a la mayor trabazón entre las partículas Para iguales granulometrías, el material con partículas trituradas da lugar a un mayor coeficiente de permeabilidad, lo que hace que sea más fácil de drenar 


Angularidad del agregado fino (AASHTO T 304 – INV E-239) Porcentaje de vacíos con aire de las partículas menores de 2.36 mm, levemente compactadas 

V= volumen del molde W=peso de arena en el molde GA = peso específico arena


Partículas aplanadas y alargadas (INV E-240)  La

presencia de partículas aplanadas y alargadas es indeseable, por cuanto ellas tienden a quebrarse durante la construcción y bajo tránsito, modificando la granulometría original del agregado DETERMINACIÓN DE PARTÍCULAS ALARGADAS Y PLANAS (ASTM D 4791)


Limpieza Índice plástico (AASHTO T 89 y T 90 – INV E-125 y E-126) Representa

el rango de humedad en el cual una fracción fina se encuentra en estado plástico

Límite líquido (LL)

Límite plástico (LP)

Índice Plástico (IP) = LL - LP


Limpieza Equivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-133) El

efecto de la plasticidad depende de la proporción de material fino presente en la mezcla La determinación del índice plástico se suele complementar con la del equivalente de arena, el cual permite valorar la cantidad y actividad de la fracción coloidal de las partículas finas 

El agregado se mezcla con una solución de cloruro de calcio-glicerina-formaldehído y se agita dentro de un cilindro graduado, forzando a las partículas más finas a quedar en suspensión 


Limpieza Equivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-233) Luego

de un término de reposo, se miden las alturas de arena (HA) y finos (HF) y la relación entre ellas, en porcentaje, es el equivalente de arena


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

usa como complemento del equivalente de arena, cuando el valor de éste no satisface el límite especificado Caracteriza

la actividad de la fracción arcillosa del agregado fino y su sensibilidad al agua El

valor de azul es la cantidad de azul de metileno que adsorben 1,000 gramos del material pasante del tamiz de 2 mm, colocados en una solución acuosa


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

negativo

positivo


Resistencia a la fragmentación Las partículas del agregado grueso deben ser resistentes a la abrasión y a la degradación mecánica, para prevenir la formación de finos que alteren la granulometría original durante la compactación y, posteriormente, bajo la acción del tránsito automotor 

La

resistencia a la fragmentación se suele medir mediante cuatro (4) ensayos: — Desgaste Los Ángeles — Trituración por impacto — Trituración por aplastamiento — 10% de finos


Resistencia a la fragmentación Desgaste Los Ángeles (AASHTO T 96 – INV E-218 y 219) Una muestra del agregado grueso es sometida a atrición e impacto por unas esferas de acero mientras gira en un cilindro metálico a 31-33 rpm por 15 minutos, determinándose la fracción del material ensayado que pasa el tamiz de 1.70 mm (# 12)


Resistencia a la fragmentación Valor de trituración por impacto (VTI) (BS 812) Una

muestra del agregado grueso se somete a 15 golpes con una masa de 13.6 kg que cae libremente desde una altura de 380 mm, determinándose luego el porcentaje de partículas que pasa el tamiz de 2.36 mm (# 8), respecto del peso inicial de la muestra


Resistencia a la fragmentación Valor de trituración por aplastamiento (VTA) (BS 812) Una

muestra del agregado grueso (12.5 mm – 9.5 mm) se somete a una carga de 400 kN y se determina el porcentaje de partículas que pasa el tamiz de 2.36 mm, respecto del peso inicial de la muestra


Resistencia a la fragmentación 10 % de finos (BS 812 – INV E-224) Utiliza

el mismo equipo que el ensayo VTA

Una

muestra del agregado grueso se somete a diferentes cargas, determinándose en cada caso el porcentaje de partículas que pasan el tamiz de 2.36 mm (# 8) respecto del peso inicial de la muestra La

carga necesaria para producir 10% de partículas menores de 2.36 mm constituye el resultado de la prueba


Durabilidad Las partículas de los agregados deben ser resistentes a cambios mineralógicos y desintegración física a causa de los ciclos de humedecimiento y secado impuestos durante la construcción y el período de diseño del pavimento 

La

durabilidad debe ser considerada en el momento de escoger los agregados pétreos. Materiales susceptibles de degradación por la acción de agentes climáticos durante la vida útil del pavimento, deben ser evitados


Durabilidad La

durabilidad de los agregados para construcción de capas de pavimentos se acostumbra evaluar mediante dos ensayos: — Solidez bajo la acción de sulfatos de sodio o

magnesio

— Micro - Deval


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

del agregado, de diversos tamaños, se someten a cinco ciclos de expansión y contracción, consistente cada uno de ellos en: — I nmersión durante un lapso de 16 a 18 horas en una

solución de sulfato de sodio o de magnesio — Secado hasta peso constante a 110º C Terminado

el último ciclo se lavan las fracciones para eliminar el sulfato que contengan; se secan y se tamizan sobre los tamices en los cuales se retenían antes del ensayo, determinado las pérdidas en peso sufridas por cada fracción


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

Inmersión del agregado en la solución

Secado en el horno


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

Fracción de agregado antes del ensayo

Fracción de agregado luego de 5 ciclos


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

muestra de 1,500 gramos del agregado seco es sumergida en 2 litros de agua durante 1 hora dentro de un cilindro de 194 mm de diámetro Se

introducen 5,000 gramos de esferas de acero de 9.5 mm de diámetro dentro del cilindro y se somete éste a rotación a 100 ± 5 rpm durante 2 horas Se

seca la muestra y se determina la proporción de material que pasa el tamiz de 1.18 mm (# 16) respecto del peso seco inicial de la muestra, la cual constituye el resultado del ensayo


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


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

Muestra, esferas y agua dentro del cilindro

Máquina de ensayo


Permeabilidad Las

características de permeabilidad de un material granular dependen de la granulometría, del tipo de agregado, del tipo de ligante y de la densidad La

permeabilidad disminuye a medida que se incrementa la fracción fina del material A

medida que la granulometría se acerca a la ecuación de Fuller, el material tiende a la impermeabilidad Coeficientes

de permeabilidad inferiores a 10-3 cm/s dan lugar a materiales de pavimento que, desde el punto de vista práctico, se consideran impermeables

ESCORIA DE ALTO HORNO Producto

no metálico, compuesto principalmente por silicatos y alumino-silicatos de calcio y otras bases, que se obtiene en un alto horno, simultáneamente con la producción del hierro

ESCORIA DE ALTO HORNO

PROPIEDADES QUÍMICAS


PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS TÍPICAS


Características Muchos Departamentos de Carreteras consideran la escoria de alto horno como un agregado pétreo convencional 

La

escoria puede ser triturada y clasificada para producir un material que satisfaga los requisitos granulométricos de una subbase o base granular La

escoria tiene propiedades cementantes, pero es frágil y de baja resistencia al impacto y a la abrasión, por lo cual no se suele exigir la ejecución de ensayos de este tipo para valorar su aptitud de uso como material de pavimento

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARA LOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍAS DE TRÁNSITO PESADO

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARA LOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍAS DE TRÁNSITO PESADO

CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE GRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS

Módulo resiliente El

módulo resiliente es un estimativo del módulo de elasticidad que se basa en determinaciones de esfuerzos y deformaciones bajo cargas rápidas, como las que reciben los materiales del pavimento a través de las ruedas de los vehículos El módulo resiliente no es una medida de la resistencia del material, por cuanto éste no se lleva a rotura en el ensayo, sino que recupera su forma original 

03. Materiales Para Base y Sub Base

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