Diseño y Construccion de Pavimentos Asfalticos en Zonas de Altura

Foro CARRETERAS, PUENTES Y GESTION VIAL Puno , 18 y 19 de Noviemb re de 2005 2005

FORO NACIONAL CARRETERAS, CARRETERA S, PUENTES Y GESTION VIAL Diseñ o Estructural y Constr Constr ucci ó n de Pavimentos Asf álticos en Zonas Zonas de Altura Nuevos Nue vos Métod os y Materiales Materiales

Expositor Ing. Pablo Pablo del Aguil a Agui la Consultor en Tecnolog Tecnolog ías de Pavimentaci ó n

FACTORES QUE AFECTAN A LOS PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA      

 

TEMPERATURA AMBIENTE BAJA (NOCHE(NOCHE -DIA) TEMPERATURA PAVIMENTO ALTA (DIA) GRADIENTE TERMICO RADIACION SOLAR MALA CALIDAD DE LOS AGREGADOS INADECUADA CALIDAD DE LOS LIGANTES ASFALTICOS CONDICIONES TOPOGRAFICAS CRITICAS FALTA DE UNA TECNOLOGIA APROPIADA

INSTITUTO INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION CONSTRUCCION Y GERENCIA GERENCIA – ICG Telefax : 421-7896 / [email protected] [email protected] / www.construccion.org.pe www.construccion.org.pe

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PROBLEMATICA DE LOS PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA 

Zona de Altura, Cordillera o Altiplano Altitud > 3,500 msnm

Radiación 5.5x106cal/m2/día

Precipitación 500-1500 mm +40...45°C

Gradiente



-15…-20°C

TEMPERATURA BAJA

- Endurecimiento del

bitumen (susceptibilidad térmica) - Rigidizaci Rigidizació ón de la mezcla - Fragilidad - Fisuramiento ante cargas de trá tráfico.










FACTORES QUE AFECTAN A LOS PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA 

TEMPERATURA AMBIENTE BAJA (NOCHE -DIA)  









TEMPERATURAS AMBIENTE NEGATIVAS (HASTA -20 C) DEPENDIENTE DE LA ALTITUD ((-6.5/km) Y VELOCIDAD DEL VIENTO SE AFECTA LA SUPERFICIE DEL PAVIMENTO (CONDICION VITREA) LOS EFECTOS SE HACEN CRITICOS CON EL TIEMPO (ENVEJECIMIENTO) CARGAS PESADAS Y LENTAS º º

TEMPERATURA ALTA

-Radiaci Radiació ón solar -Litoral vs. Zona Altura - Promueve oxidaci oxidació ón ===> calentamiento ===> endurecimiento ===> envejecimiento - Eleva el gradiente térmico











TEMPERATURA PAVIMENTO ALTA (DIA)   

 



TEMPERATURAS AMBIENTE HASTA 2828-30 C DEPENDIENTE DE LA ALTITUD ((- 6.5/km) DEPENDIENTE DE LA RADIACION (Presió (Presión atmosf érica y masa volumé volumétrica de aire) PAVIMENTO ASFALTICO (Black Body) RELACION ENTRE TEMPERATURA AMBIENTE Y TEMPERATURA DEL PAVIMENTO (+ 1515 -20 20ººC) TEMPERATURA DEL PAVIMENTO HASTA 5050-55 55ººC º º


GRADIENTE TERMICO











GRADIENTE TERMICO


RADIACION SOLAR  









CON LA ALTURA DISMINUYE LA PRESION ATMOSFERICA CON LA PRESION DISMINUYE LA MASA VOLUMETRICA DEL AIRE DEBIDO A LA MENOR DENSIDAD DEL AIRE AUMENTA LA RADIACION SOLAR LA RADIACION EN ALTURA ES APROXIMADAMENTE 5 VECES LA RADIACION A NIVEL DEL MAR SE PRODUCE UN MAYOR CALENTAMIENTO DEL PAVIMENTO SE ACELERAN LOS PROCESOS DE OXIDACION Y ENVEJECIMIENTO











CALIDAD DE LOS SUELOS Y AGREGADOS      



AGREGADOS DE TIPO VOLCANICO BAJO PESO ESPECIFICO ALTA ABSORCION DE AGUA  ASFALTO BAJO ANGULO DE FRICCION INTERNA BAJA RESISTENCIA AL CORTE DE LAS CARPETAS BAJO MODULO DE RESILIENCIA DE LAS CAPAS GRANULARES SUELOS CON ALTA RESILIENCIA


CALIDAD DE LOS LIGANTES ASFALTICOS      

PEN 8585-100 / PEN 120120-150 BAJO PUNTO DE ABLANDAMIENTO BAJO PUNTO DE TRANSICION VITREA ALTA SUSCEPTIBILIDAD TERMICA CONTENIDO DE PARAFINAS PROPENSION A LA OXIDACION  CAMBIOS RADICALES EN LA COMPOSICION QUIMICA  ENDURECIMIENTO













CONDICIONES TOPOGRAFICAS CRITICAS CONDICIONES  

CURVAS CON RADIOS PEQUEÑ PEQUE ÑOS PENDIENTES PRONUNCIADAS


FALTA DE UNA TECNOLOGIA APROPIADA 

SOLO HAY PAVIMENTOS EN ALTURA EN ARGENTINA,










FACTORES QUE AFECTAN A LOS PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA CARGAS DE TRAFICO TEMPERATURA BAJA

GRADIENTE TERMICO

RADIACION SOLAR VIENTO

OXIGENO (AIRE)

OXIGENO OXIGEN O (AGUA) (A GUA) AGREGADOS DE MALA CALIDAD

ASFA LTO DE ASFALTO CALIDAD DUDOSA DUDOSA

SUELOS DE MALA CALIDAD (RESI (RESILIENTES) LIENTES)

MECANISMOS DE FALLA EN LOS PAVIMENTOS PAVIMENTOS PARA ZONAS DE ALTURA 

ESTADIO INICIAL  

MICROFISURAMIENTOS DURANTE LA COMPACTACION MICROFISURAMIENTOS DURANTE LA NOCHE POR












EFECTO DEL TRAFICO EN LA PROPAGACION DEL FISURAMIENTO

Pres Pr esio ione ness ne neut utra rass

Fisu Fi sura rami mien ento to


ESTADIO MEDIO  

FISURAMIENTOS POR FATIGA TERMICA DEFORMACIONES PERMANENTES LOCALIZADOS











ESTADIO FINAL  



 

FISURAMIENTOS POR FATIGA TERMICA FISURAMIENTOS POR FATIGA MECANICA Y ENDURECIMIENTO DEL PAVIMENTO DEFORMACIONES PERMANENTES GENERALIZADAS (CANALIZACION Y AHUELLAMIENTOS) EXUDACION PELADURAS

DISEÑO ESTRUCTURAL DE PAVIMENTOS PAVIMENTOS PARA ZONAS DE ALTURA 

METODO DEL USACE 

FILOSOFIA DEL METODO (CONGELAMIENTO E HINCHAMIENTO DE LOS SUELOS)











METODO DE LA AASHTO 

 

FILOSOFIA DEL METODO (SERVICIABILIDAD Y CONFIABILIDAD) CAPACIDAD DE SOPORTE DEL SUELO MATERIALES PARA EL PAVIMENTO (Sub(Sub-base, Base granular, Mezcla Asf áltica)  MODULOS  COEFICIENTES ESTRUCTURALES


SELECCION DEL LIGANTE 

CONDICIONES DE SERVICIO  

TEMPERATURA SUPERIOR (+50º (+50ºC) TEMPERATURA INFERIOR ( 20 C) º º












DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS PARA PAVIMENTOS EN ZONA DE ALTURA 

TECNOLOGIA CONVENCIONAL      

CONTENIDO DE ASFALTO (5-6%) VACIOS DE AIRE (3-5%) ABSORCION DE ASFALTO ≤ 1% VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL (14 -16%) ESTABILIDAD > 800 kg GRANULOMETRIA DE AGREGADOS (Especificacioness ASTM o Asphalt Institute) (Especificacione










DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS PARA PAVIMENTOS EN ZONA DE ALTURA 

TECNOLOGIA PARA MEZCLAS EN ALTURA 

PRACTICA NORMAL PARA LA SELECCION DE LA LA COMBINACION DE AGREGADOS 





EXPERIENCIA MAYORITARIA: MEZCLAS FINAS (30(3040% RETENIDO EN LA MALLA Nº4) RESULTADOS: Mezclas con esqueleto mineral dé débil, envejecen rá rápidamente y fisuran)

FILOSOFIA PARA PAVIMENTOS EN ALTURA 



USO DE LA LINEA DE MAXIMA DENSIDAD  NO SE REQUIERE HUSO GRANULOMETRICO CURVA GRANULOMETRICA POR DEBAJO DE LA ZONA RESTRINGIDA (SUPERPAVE)










ESPECIFICACIONES SUPERPAVE ESPECIFICACIONES Porcentaje Pasante Pasante 100

Lí nea máxima densidad nea má

Zona restringida restringida Punto control control

tam nom max

tam max

0 .075

.3

2.36

4.75

9.5

12.5

Abertura de mallas (mm) a la Potencia 0.45

19.0










GRADACION SUPERPAVE 

RESULTADOS  Esqueleto mineral resistente  Facilidad de compactaci ón a alta temperatura deformaciones es  Resistencia a las deformacion permanentes a)  Bajo contenido de asfalto (economí a)










LA EXPERIENCIA OPTIMA PARA PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA 

RESULTADO DEL DISEÑO CARPETA: 10 cm (Construido= 8 cm)  BASE GRANULAR: 15 cm  SUB BASE: 15 cm 

COEFICIENTE ESTRUCTURAL DE LA CARPETA CON POLIMEROS REAL: 0.75












EQUIVALENCIA ESTRUCTURAL PARA MEZCLAS CON ASFALTO CON POLIMERO 60000 50000 ) N ( a 40000 g i t a F 30000 e d a 20000 d i V 10000

CAP-20 4% SBS-AA 6% SBS-AA 4% SBS-BB 7% SBS-BB 4% SBS-CC 6% SBS-CC

0 4

7

8

10

15

Diferencia de tensiones (kg/cm2)

20










CONCLUSIONES LA PRACTICA DEL DISEÑO ESTRUCTURAL Y DE MEZCLAS ASFALTICAS PARA PAVIMENTOS EN ZONAS DE ALTURA, EN PARTICULAR EN EL PERU, MANTIENE UNA SERIE DE PARADIGMAS QUE NO CONTRIBUYEN A LA OBTENCION DE PAVIMENTOS RESISTENTES Y DURABLES.










CONCLUSIONES LA TECNOLOGIA SUPERPAVE EXPLICA MUCHOS DE LOS PROBLEMAS SUSCITADOS Y SU UTILIZACION HA AYUDADO Y ES DE ESPERARSE QUE CONTRIBUYA A LA SOLUCION DE LA MAYORIA DE ELLOS.










CONCLUSIONES LOS ASFALTOS MODIFICADOS CON POLIMEROS, DE ACUERDO A LAS EXPERIENCIAS OBTENIDAS EN PROYECTOS A ESCALA REAL, SON UNA ALTERNATIVA TECNICA Y ECONOMICAMENTE FACTIBLE, AUN COMO INVERSION INICIAL.

Diseño y Construccion de Pavimentos Asfalticos en Zonas de Altura

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