Guia de Pavimentos y Terracerias (2)

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO ACADEMIA DE DE VIAS TERRESTRES TERRESTRES TURNO MATUTINO

VIAS TERRESTRES III PAVIMENTOS Y TERRACERIAS GUÍA DE ESTUDIO

UNIDAD I Identificar y conocer la terminología y los conceptos que intervienen en las secciones estructurales de los pavimentos flexibles, pavimentos rígidos y sus terracerias

DEFINICION DE PAVIMENTO: Al conjunto co njunto de capas de materiales m ateriales seleccionados seleccionado s que reciben en forma directa las cargas del transito y las transmiten a las capas inferiores, distribuyéndolas con uniformidad; El pavimento nos debe proporcionar seguridad, comodidad al conducir, rapidez .,., esto esta en función del nivel de servicio y del tipo de camino a construir Pavimentos flexibles : la carpeta asfáltica proporciona la superficie de rodamiento; las

cargas de los vehículos hacia las capas inferiores se distribuyen por medio de las características de fricción y cohesión de las partículas de los materiales

Las capas que forman un pavimento flexible son: carpeta asfáltica, base y sub-base, las

cuales se construyen sobre la capa subrasante. Carpeta Asfáltica Base

Estructura de un pavimento flexible Sub-base Capa subrasante Capa subyacente si se tiene un TPDA mayor 5000 vehículos

Terracerías Cuerpo del terraplén Terreno Natural


Pavimentos Rígidos : : la superficie de rodamiento de un pavimento rígido es proporcionada

por losas de concreto hidráulico, las cuales distribuyen las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores por medio de toda la superficie de la losa y de las adyacentes, que trabajan en conjunto con la que recibe directamente las cargas. Las capas que forman un pavimento rígido son: losa de concreto hidráulico, sub-base las cuales se construyen sobre la capa subrasante. Losa de concreto hidráulico Sub-base Rígido

Estructura de un pavimento

Capa subrasante Terracerías Cuerpo del terraplén Terreno Natural

Características y funciones de las capas que constituyen un pavimento y sus terracerías Capas de Pavimentos. Los materiales para construir las capas de pavimento, provienen siempre de bancos; de ellos es posible utilizar aglomerados de arroyos y depósitos, conglomerados suaves o duros y rocas fisuradas o sanas pero que requieren casi siempre uno o mas tratamientos. Los materiales industriales como cemento Pórtland, cal, arena, acero y asfalto se adquieren en las empresas estatales o particulares que los producen y deben de cumplir los requisitos necesarios de calidad para el uso que tendrán.

Carpeta asfáltica ..- es la capa superior de un pavimento flexible que proporciona la superficie de rodamiento para los vehículos y que se elabora con materiales pétreos y productos asfálticos. El concreto hidráulico es un material pétreo, elaborado al mezclar parte de agua y cemento Pórtland con arena y grava, en proporciones tales que se produzca la resistencia y la densidad deseadas


  

Resistencia deseada Densidad optima Manejabilidad del concreto fresco

Funciones de las capas Base y Sub-base : tienen finalidades y características semejantes de resistencia (VRS de la Porter estandar), plasticidad (contracción lineal) y el valor cementante    

Recibir y resistir las cargas del transito a través de la capa que constituye la superficie de rodamiento (carpeta asfáltica o losa de concreto hidráulico) Transmitir y distribuir adecuadamente estas cargas a las terracerías Impedir que la humedad de las terracerías ascienda por capilaridad En caso de introducirse agua por las parte superior, permitir que el liquido descienda hasta la capa subrasante, donde se desaloja al exterior por el efecto del bombeo o la sobré elevación

Características de bases y sub-bases 

El valor cementante en una base es indispensable para dar una sustentación adecuada a la carpeta asfáltica que varían de 2 a 8 cm.

Las Terracerías ..- es el volumen de materiales que se extraen o que sirven de relleno en la construcción de una vía terrestre 



La extracción puede hacerse a lo largo de la línea de la obra y si este volumen se usa en la construcción de los terraplenes o lo rellenos, las terracerías son compensadas y el volumen de corte que no se usa se denomina desperdicio. Si el volumen que se extrae en la línea no es suficiente para construir los terraplenes o los rellenos, se necesita extraer material fuera de ella o sea en zonas de préstamo  

Si estas se ubican cerca de la obra de 10 a 100 m a partir del centro de la línea, se llama zona de prestamos laterales Si se encuentra a mas de 100 m son de préstamo de banco

Las terracerías en terraplén se dividen en el cuerpo del terraplén que es la capa inferior y la cpa subrasante que se coloca sobre la anterior con un espesor mínimo de 30 cm.

Finalidad de la capa Subrasante : recibir, resistir y distribuir de forma adecuada las cargas del transito que le son transmitidas por el pavimento hacia el cuerpo del terraplén Funciones estructural y común en la subrasante  

Recibir y resistir las cargas del transito que le son transmitidas por el pavimento Transmitir y distribuir de modo adecuado las cargas del transito al cuerpo del terraplén


Funcionales     

Evitar que los materiales finos plásticos contaminen el pavimento Evitar que las terracerías cuando estén formadas principalmente por rocas, absorban el pavimento Evitar que las imperfecciones de la cama de los cortes se reflejen en la superficie de rodamiento Uniformar los espesores de pavimento, sobre todo cuando varían mucho los materiales de terracerías a lo largo del camino Economizar espesores de pavimento, en especial cuando los materiales de las terracerías requieren un espesor grande.

Para el proyecto geométrico de la subrasante: La capa subrasante coincide con la línea subrasante del proyecto geométrico, el cual debe cumplir con las especificaciones de pendiente longitudinal para la obra; esta línea marca la altura de las terracerías y por lo tanto su espesor     

Especificación de la pendiente longitudinal de la obra Que la subrasante tenga la altura suficiente para dar cabida a las obras de drenaje La altura conveniente de la subrasante a fin de que el agua capilar no afecte el pavimento Que la subrasante provoque los acarreos mas económicos posibles Por lo tanto los elementos que la definen son topográficos, geométricos y de costos

Las características mínimas de la capa Subrasante     

Espesor de la capa: 30 cm mínimo Tamaño máximo: 7.5 cm (3 pulg) Grado de compactación: 95 % del PVSM Valor relativo de soporte: 15 % mínimo Expansión máxima 5 %

Construcción de la capa subrasante Los materiales deben compactarse con el equipo mas adecuado, de acuerdo con sus características  En general la capa subrasante consta de dos capas de 15 cm de espesor mínimo  Cuando los materiales encontrados en las zonas cercanas a la obra no cumplen con las características marcadas en las normas, se requiere estabilizarlos mecánica o químicamente  Para construir las terracerías es necesario formar caja y sustituir el material extraído por otro de características adecuadas

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Subyacente: cuando se presente un transito promedio diario anual de 5000 vehículos se debe colocar la capa subyacente de 50 cm de espesor. Cuerpo del terraplén : su finalidad es alcanzar la altura necesaria para satisfacer principalmente las especificaciones geométricas (sobre todo en lo relativo a la pendiente longitudinal), resistir las cargas del tránsito transmitidas por las capas superiores y distribuir los esfuerzos a través de su espesor para transportarlos en forma adecuada al terreno natural, de acuerdo con su resistencia  

Los materiales empleados para construir el cuerpo del terraplén deben tener un VRS mayor a 5% y sus tamaños máximos pueden ser de hasta 75 cm Se clasifican con base a la facilidad que tienen para compactarse con los métodos usuales y para medir el grado alcanzado

La construcción del cuerpo del terraplén puede realizarse de 3 maneras diferentes: 1. Cuando los materiales son compactables  Se les debe dar el tratamiento con el equipo adecuado que corresponde según su calidad  El grado de compactación de estos materiales en el cuerpo del terraplén es del 90%  El espesor de la capa responde al equipo de construcción 2. Si los materiales no son compactables  Se forma una capa con un espesor casi igual al de tamaño de los fragmentos de roca, no menor que 15 cm  Un tractor de orugas se pasa tres veces por cada punto de la superficie de esta capa, con movimiento en zigzag  Para mejorar el acomodo es conveniente proporcionar agua en una cantidad de 100 L por cada m3 de material 3. Si es necesario efectuar rellenos en barrancas angostas y profundas, en donde no es fácil el acceso del equipo de acomodo o compactación 

Se permite colocar el material volteo hasta una altura en que ya pueda operar el equipo


UNIDAD I Cuestionario 1.

Se le llama pavimento:

2.

Son características del pavimento flexible:

3.

El pavimento rígido se compone de:

4.

Las Terracerías se definen como:

5.

Cuando se va a construir un camino que presente un (TPDA) mayor a 5000 vehículos, es necesario que se construya bajo la sub.-rasante una capa conocida como:

6.

Los factores principales para estructurar la sección transversal de las vías terrestres es necesario considerar:

7.

Dibuje una sección tipo de carretera en TERRAPLEN, indicando sus partes estructurales; incluya las capas de un pavimento rígido

8.

Dibuje una sección tipo de carretera en corte, indicando sus partes estructurales; incluya las capas de un pavimento flexible

9.

Mencione los elementos o capas que integran las Terracerías

10.

Indique las funciones del cuerpo del terraplén

11.

Indique las normas mínimas que deben cumplir los materiales para poder ser utilizados en el cuerpo del terraplén

12.

Defina la capa base de un pavimento

13.

Indique las funciones de la capa sub-base de un pavimento

14.

Indique las funciones de la capa base y subrasante de un pavimento

15.

Mencione el equipo que se utiliza para la construcción de pavimentos (rígidos, flexibles) y las Terracerías:


UNIDAD II Identificar las pruebas adecuadas para interpretar las propiedades físicas-mecánicas que deben reunir los materiales que se emplean en el diseño-construcción de los pavimentos flexibles, rígidos

Pruebas para los materiales de construcción. Se dividen en pruebas de clasificación, de control y de proyecto; las pruebas de clasificación permiten identificar los materiales de construcción y decidir si se pueden utilizar en algunas capas estructurales. Con las pruebas de control se verifica si la obra cumple los requisitos del proyecto. Por ultimo, las pruebas de proyecto, permiten realizar la estructuración racional de la sección transversal de una vía terrestre.

Pruebas de clasificación para materiales pétreos y suelos. Las principales pruebas de clasificación que se aplican a los materiales pétreos y suelos de una vía terrestre son: granulometría, plasticidad, resistencia, expansión, valor cementante, densidad, adherencia con el asfalto, dureza y forma de la partícula. -

-

-

-

Pruebas de clasificación

-

-

materiales para terracerías. materiales para pavimentos. materiales asfálticos. materiales de fábrica.

-

-

-

-

-

-

-

granulometría. plasticidad. resistencia. expansión. valor cementante. densidad. adherencia con el asfalto. dureza. forma de la partícula .

Pruebas de materiales para la estructura de una vía terrestre.

Pruebas de control

-

-

mismas pruebas de clasificación. pruebas de compactación. de campo. estática de laboratorio. dinámica -

-

-

Pruebas de

-

-

-

porter modificada pruebas de Hveen. pruebas del cuerpo de ingenieros. pruebas triaxiales. siga.

de acuerdo con la tecnología que se


Clasificación de suelos. Para fines de clasificación, los materiales que constituyen la corteza terrestre, se agrupan en tres divisiones: suelos, fragmentos de roca y roca. El termino suelo, se aplica a todas aquellas partículas de material menores de 7.6 cm (3’’). El termino fragmentos de roca, se aplica a los fragmentos mayores de 7.6 cm (3’’) y

que no forma parte de una formación rocosa masiva. El termino roca, se usa para formaciones rocosas mas o menos continuas o masivas. El suelo se subdivide en suelos de partículas finas o finos y suelos de partículas gruesas o gruesos. Los finos, son aquellas partículas que son menores que la malla #200 y los gruesos son los que se retienen en la malla # 200 y pasan la malla de 7.6 cm (3’’). Los

finos comprenden los suelos orgánicos limos y arcillas. Los suelos orgánicos son los que contienen una cantidad apreciable de materia orgánica y un material fino orgánico es limo o arcilla, según sus características de plasticidad. Los suelos en que predomina mucho la materia orgánica quedan en un grupo denominado turba. Los gruesos comprenden los grupos denominados arenas y gravas, siendo la frontera entre ellos la malla # 4. Los fragmentos de roca se subdividen en chicos, medianos y grandes. Los fragmentos chicos, son aquellos que se retienen en la malla de 7.6 cm (3’’) y su

dimensión máxima es menor de 30 cm. Los fragmentos medianos son aquellos que su dimensión máxima esta comprendida entre 30 cm y 1 m. Los fragmentos grandes son aquellos cuya dimensión maxima es mayor que de 1m. Cada uno de estos grandes grupos tiene un símbolo genérico, dado por una o más letras alusivas.

Clasificación de los materiales pétreos y suelos.

DIVISIONES

suelos

SUBDIVISIONES

GRUPO

altamente orgánicos

turba

Pt

-

orgánicos

O

< malla # 200

limos

M

< malla # 200

arcillas

C

< malla # 200

arenas

S

> # 200 y < # 4

gravas

G

> # 4 y < 7.6 cm (3'')

chicos

Fc

> 7.6 cm (3'') y < 30 cm

finos

gruesos fragmentos de roca

DIMENSIONES DE SIMBOLO LAS PARTICULAS O FRAGMENTOS.


ígneas

rocas

sedimentarias

metamórficas

medianos

Fm

> 30 cm y < 1 m

grandes

Fg

>1m

extrusivas

Rie

-

intrusivas

Rii

-

clásticas

Rsc

-

químicas

Rsq

-

orgánicas

Rso

-

no foliadas

Rmn

-

foliadas

Rmf

-

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS). La base del SUCS, es la carta de plasticidad, resultado de una investigación realizada por Casa grande en el laboratorio. En ésta investigación se vio que si se sitúan los suelos en un sistema coordenado que tenga el límite líquido en el eje de las abscisas y al índice plástico en el de las ordenadas, su agrupamiento no ocurre al azar, sino que se agrupan de manera que en cada zona de la carta se sitúan suelos con características de plasticidad y propiedades mecánicas e hidráulicas cualitativamente definidas; del mismo modo que los suelos vecinos poseen propiedades similares, los alejados los tienen diferentes. Con base en esta observación Casa grande pudo establecer en la grafica de fronteras que separan a lo materiales finos en diferentes grupos de propiedades a fines (línea A y B de la siguiente grafica). El sistema unificado abarca tanto suelos gruesos como a los finos, distinguiéndolos por el cribado a través de la malla 200; las partículas gruesas son mayores que dicha malla y las finas menores. Un suelo se considera grueso si más del 50% de sus partículas son gruesas y fino si más de la mitad de sus partículas en peso son finas.

Clasificación de los materiales según la secretaría de comunicaciones y transportes MATERIAL TIPO “A O I”

Es un suelo blando, que puede ser removido sin mucho esfuerzo, con ayuda de una escrepa jalada por un tractor, También dentro de estos suelos se considera los poco o nada cementados con partículas de hasta 7.5cm, además, de los suelos agrícolas, los limos y arenas. MATERIAL TIPO “B O II”


Es un material duro que por sus características representa una mayor dificultad para su extracción, por lo es necesario el empleo de cuchillas o de una pala mecánica, dentro de esta clasificación se encuentran las piedras sueltas menores de 75 cm., además de las rocas basálticas, las areniscas y conglomerados fuertemente cementados, areniscas blandas y tepetates. MATERIAL TIPO “C O III”

Es un material de tipo rocoso que por su dificultad de extracción es necesario el usote explosivos, dentro de esta clasificación se encuentran las piedras mayores de 75 cm., además de las rocas basálticas, las areniscas y conglomerados fuertemente cementados, calizas, riolitas, granitos etc.

Estudios Preliminares y Definitivos. Elección de ruta. La ruta es la franja de la corteza terrestre donde se construirá una vía terrestre y su ancho es variable; pues al principio del proyecto solo se tienen el ancho de la vía y al final se tiene determinado el derecho de vía. Para la realización del proyecto geométrico y la estructuración de una vía terrestre, es necesario realizar la recopilación de datos, los cuales nos justificaran el proyecto a realizarse.

Datos estadísticos:      

Sociales. Políticos. Económicos. Geográficos. Geológicos. Clima-hidrológicos.

Los estudios geológicos influyen en las vías terrestres para saber lo materiales que se pueden utilizar, conocer la formación y los accidentes geológicos que se presentan. La topografía y la precipitación pluvial estarán íntimamente relacionadas con el drenaje y la posición de la rasante. Las características mecánicas o geotécnicas de la zona en que se localiza la obra, influirá en la cimentación de alcantarillas y puentes y en el uso de los materiales y sus costos.


Métodos de Exploración Indirectos o Geofísicos Cada día es mayor el uso de métodos geofísicos en el campo de las exploraciones en las vías terrestres, estos métodos exploración pueden rendir excelentes frutos por su capacidad para explorar grandes extensiones a un costo bajo y con una precisión que resulta suficiente. La geofísica es una ciencia que permite relacionar parámetros físicos del sub-suelo en evidencia por la geología superficial y establecer las características geológicas de los diferentes espesores de la corteza terrestre, la presencia de cavernas, afluentes subterráneos, etc.

Los métodos que más se utilizan son los siguientes :      

magnéticos. gravimetricos. radioactivos. geotérmico. sísmico. eléctrico.

Bancos de materiales.

Uno de los costos mas importantes en la construcción y mantenimiento de vías de comunicación corresponde a los materiales, como: roca, grava, arena y otros suelos por lo que su selección y localización se convierte en uno de los problemas básicos del ingeniero civil. Por la experiencia nos enseña que si se da ha estas tareas la debida importancia, podrán localizarse depósitos de materiales apropiados cerca del lugar de su utilización, abatiendo los costos de transportación. La siguiente tabla puede servir para proporcionar una valuación preliminar de las diferentes clases de roca, en cuanto a sus características como materiales de construcción, un buen diagnostico definitivo depende de tantos factores específicos


que no es posible emitirlos en ningún caso particular solo con base en la información contenida en dicha tabla.

ROCA

METODO DE EXCAVACION FRAGMENTACION REQUERIDO

granito diorita

explosivo

fragmentos irregulares, que dependen del uso de los probablemente resistentes explosivos

basalto

explosivo

fragmentos irregulares, que dependen de las juntas y probablemente resistentes grietas

toba

equipo explosivo

o

arenisca

equipo explosivo

o en lajas, dependiendo de la según la naturaleza del estratificación cementante

conglomerado

equipo explosivo

o

SUSCEPTIBILIDAD A LA METEORIZACION

fragmentos irregulares, algunas variedades se muchas veces con finos en deterioran rápidamente exceso

exceso de dependiendo cementante

los

finos, algunos se alteran para del formar arenas limosas

limonita lutita

equipo

muchas se desintegran rápidamente para formar arcillas; debe desde pequeños bloques a considerárseles lajas sospechosas a menos que las pruebas indiquen otra cosa.

caliza masiva

explosivo

las vetas pizarrosas se fragmentos irregulares; deterioran, pero las otras muchas veces lajas son resistentes

coquina creta

equipo

algunas formas porosas se fragmentos porosos, alteran por humedecimiento visualmente con exceso de otras se cementan con finos procesos alterados de humedecimiento y secado

cuarcita

explosivos

fragmentos irregulares muy probablemente resistentes angulosos


pizarras esquistos

explosivos

algunas se deterioran con fragmentos irregulares o proceso de lajeados según la foliacion humedecimiento y secado

gneis

explosivos

fragmentos irregulares probablemente resistentes muchas veces alargados

desechos industriales y equipo de minas

la mayoría de las variedades (excepto las depende del material, pero ígneas de mina) deben en la mayoría de los casos considerarse deteriorables, es irregular en tanto las pruebas no indiquen otra cosa

Localización de bancos . Localizar un banco es más que descubrir un lugar en donde exista un volumen alcanzable y explotable de suelos o rocas que pueda emplearse en la construcción de una vía de comunicación, satisfaciendo las especificaciones de calidad de la institución constructora (dependencia federal o local) y los requerimientos de volumen del caso. A de garantizarse que los bancos elegidos son los mejores entre los disponibles en varios aspectos que se interrelacionan. En primer lugar, en lo que se refiere a la calidad de los materiales extraíbles, en relación estrecha con el uso que se le dará dicho material; en segundo lugar, tienen que ser los mas fácilmente accesibles y los que puedan explotar por los procedimientos mas eficientes y menos costosos; en tercer lugar, tienen que ser los que produzcan las mínimas distancias de acarreo, de los materiales a la obra; en cuarto lugar, tienen que ser los que conduzcan a los procedimientos constructivos mas sencillos y económicos durante su tendido y colocación en la obra, requiriendo los mínimos tratamientos de estabilización; en quinto lugar, los bancos deben de estar localizados de tal manera que su explotación no conduzca a problemas legales de difícil o lenta solución y que no perjudiquen a los habitantes de la región, produciendo injusticias sociales.


UNIDAD II Cuestionario 1.

Las principales pruebas de clasificación que se aplican a los materiales pétreos y suelos de una vía terrestre son:

2.

Menciona las características principales de los materiales conforme al SUCS

3.

Menciona las características principales de los materiales conforme a la Secretaría de Comunicaciones y Transportes

4.

Cual es la diferencia entre la clasificación de los materiales que realiza el SUCS y la clasificación de la clasificación que realiza la SCT

5.

¿Cual es la importancia que tiene el análisis del suelo sobre el eje del camino?

6.

Los estudios preliminares y trabajos de control, necesarios para realizar la construcción de un pavimento, son:

7.

Cual es el objetivo de estos estudios:

8.

Defina que es un pozo a cielo abierto

9.

Para la explotación del banco se debe considerar:

10.

Cual es la definición de desmonte

11.

Consiste en obtener una porción representativa del volumen del material pétreo en estudio, Se realiza directamente en los bancos de explotación, en almacenes de materiales, durante las maniobras de carga y descarga, incluye las operaciones de envase, identificación y transporte de las muestras.

12.

Son características de un material compactable:

13.

Es el equipo que se utiliza para la construcción de cortes es el adecuado para obtener la geometría y selección de los materiales especificados en el proyecto:


14.

Cuales son los aspectos fundamentales que se deben considerar para la Explotación del Banco de Materiales:


UNIDAD III Se realizaran pruebas de laboratorio en suelos estabilizados-mejorados para identificar las características físicas-mecánicas que deben reunir los materiales susceptibles de emplearse en el diseño-construcción de los pavimentos flexibles, rígidos y sus terracerías, seleccionando el método adecuado de estabilización de suelos

Estabilización o mejoramiento del material La estabilización consiste en agregar un producto químico o aplicar un tratamiento físico logrando así que se modifiquen las características de los suelos. Se dice que es la corrección de una deficiencia para darle una mayor resistencia al terreno o bien, disminuir su plasticidad. Las tres formas de lograrlo son las siguientes:

FÍSICAS .    

Mezclas de suelos (común) Geotextiles (común) Vibriflotación (mecánica de suelos) Consolidación previa.

QUÍMICAS.        

Cal. Económica para suelos arcillosos (disminuye plasticidad) Cemento Pórtland para arenas o gravas finas (aumenta la resistencia) Productos asfálticos. Para material triturado sin cohesión (emulsión, muy usada) Cloruro de sodio. Para arcillas y limos (impermeabilizan y disminuyen los polvos) Cloruro de calcio Para arcillas y limos (impermeabilizan y disminuyen los polvos) Escorias de fundición. Comúnmente en carpetas asfálticas, dan mayor resistencia, impermeabilizan y prolongan la vida útil. Polímeros. Comúnmente en carpetas asfálticas, dan mayor resistencia, impermeabilizan y prolongan la vida útil. Hule de neumáticos. Comúnmente en carpetas asfálticas, dan mayor resistencia, impermeabilizan y prolongan la vida útil.

MECÁNICAS.  

Compactación. El mejoramiento anterior regularmente se hace en la sub-base, base y en carpetas asfálticas.


Son características de un material compactable: cuando después de disgregarse, se retiene menos del 20 % en la malla de 7.5 cm (3 pulg) y menos del 5% en la malla de 15 cm (6 pulg).

LAS ESTABILIZACIONES DE TIPO MECÁNICO SE PRESENTAN EN TRES CASOS, SIENDO ESTOS LOS SIGUIENTES:   

para mejorar la granulometría. Para reducir la plasticidad. Para aumentar el valor cementante.

Estabilización para mejorar la granulometría Cuando un material tiene una granulometría discontinua porque escasean algunos tamaños en sus partículas y ello hace inadecuado su uso, se puede agregar otro elemento que disminuya ese efecto. Sin embargo es necesario conocer las proporciones en que se deben mezclar ambos materiales; esto se realiza con base en un nomograma, en el cual se obtiene la granulometría determinada al mezclar dos materiales diferentes.

Estabilización mecánica para la reducción de plasticidad

En la naturaleza a menudo se encuentran materiales con una plasticidad ligeramente mayor a las que marcan las normas. Entonces, si es necesario utilizarlos en algunas capas del pavimento, se reduce esta característica para que sean aceptables. Es una práctica común, mezclarlos con arena, cuya efectividad es mayor cuanto mas fina sea, aunque es posible utilizar también materiales con menor plasticidad. En forma empírica se ha encontrado la formula para calcular el índice plástico de la mezcla de materiales a partir de las características de estos.

Ip 

k ( f ) I k ( f ) I k ( f ) I ......... k ( f ) k ( f ) k ( f ) ........ 1

1

1

1



1

2



2

2

2

2





3

3

3

3

3





Donde: K1, K2, K3,….= porcentaje en que los suelos S1, S2, S3,…. intervienen en la mezcla.


f1, f2, f3,….. = porcentaje de finos que pasa por la malla #400, en cada suelo. I1, I2, I3,….. = í ndice plástico de cada suelo.

Al estabilizar lo materiales para reducir su plasticidad, es posible reducir también el costo de construcción, pues se evitan probables acarreos largos, de elementos que cumplan por naturaleza las normas restrictivas. Estabilización mecánica para aumentar el valor cementante

Cuando existen carpetas como las que se acostumbran utilizar en nuestro país de 2 a 8 cm, colocadas sobre bases construidas con materiales de grava-arena, inertes y sometidas a la acción del transito, se producen deformaciones rítmicas transversales denominadas permanentes. Para evitar lo anterior en caminos con transito de hasta 2,000 vehículos diarios, se agrega a los materiales inertes: limo, caliche, sílices o arenas arcillosas de baja plasticidad o sea con un índice plástico que no llegan a un 18%, que corresponde a contracciones lineales menores que el 6.5%, estos materiales de base deben cumplir con las normas respectivas en cuanto a valor cementante, VRS y plasticidad. Calculo de volúmenes para realizar mezclas de materiales naturales

Los materiales naturales, se mezclan por lo general en la obra y solo en pocas ocasiones en la planta. Al mezclar dos materiales, la cantidad no aumenta en proporción a sus volúmenes individuales sino que como algunas partículas de uno de los materiales ocupan los huecos del otro, entonces casi siempre el volumen es menor que el de la suma individual de los materiales. A fin de conocer la cantidad de material necesario para tener en volumen compacto (V), formado por los materiales 1 y 2, en una estación de 20 m, se procederá de la siguiente manera:

o o o o o o o o o o o o o o

Datos: Ancho de la corona = C (m). Espesor compacto de la capa = d (m). Distancia de tiro = 20 m (1 estación). Porcentaje en peso del material 1 = A %. Porcentaje en peso del material 2 = B %. Peso volumétrico seco máximo de la mezcla = PVSM (kg/m 3). Grado de compactación de la mezcla = Gc (%). Peso volumétrico seco y suelto del material 1 = PVSS (1) (kg/m 3). Peso volumétrico seco y suelto del material 2 = PVSS (2) (kg/m 3). Volumen compacto necesario de la mezcla en la obra = Va = C * d * 20 (m 3). Peso del volumen necesario =Wa = Va * PVSM * Gc (kg). Peso del material 1 = W 1 =Wa * A (kg). Peso del material 2 = W 2 =Wa * B (kg).


Volumen seco y suelto del material 1 =

V

1



W PVSS 1

1

Volumen seco y suelto del material 2 =

V

2



W PVSS 2

2

Porcentaje en volumen de los materiales 1 y 2. Porcentaje

V

1



V V V 1

1



(100)

Porcentaje

V

2

2



V V V 2

1



(100)

2

Ejemplo: Se construirá una capa de base mezclando dos materiales, el ancho de la corona será de 9 m y el espesor compacto de la capa de base será de 0.15 m. Los datos reportados por el laboratorio de materiales son: C=9m d = 0.15 m PVSM = 1,900 kg/m 3 A % = 80 % B % = 20 % Gc = 95 % PVSS (1) = 1,500 kg/m 3 PVSS (2) = 1,500 kg/m 3

Solución: Va = C * d * 20 = 9 * 0.15 *20

= 27 m3.

W1 =Wa * A = 48,735 * 0.80

= 38,988 kg.

Wa = Va * PVSM * Gc = 27 * 1,900 * 0.95

= 48,735 kg.

W2 =Wa * B = 48,735 * 0.20

= 9,747 kg.


V

1



W PVSS 1

V

2

1





W PVSS 2

2

38988



1500

= 25.992 m3.

9747 1100

= 8.86 m3.

Porcentaje:

V

1



V V V

(100)

=

V V V

(100)

=

1

1

V

1





2

1

1



2

25.992 25.992  8.86 8.86 25.992  8.86

(100) =

74.58 % = 75 %

(100) =

25.42 % = 25 %

Sumatoria = 100 % Calculo de abundamientos

En diferentes etapas del proyecto y de la construcción de las vías terrestres, es necesario homogenizar los diferentes volúmenes de material de construcción, así cuando en capítulos anteriores se habla de calcular acarreos de los materiales se hace referencia a calcular el coeficiente de variación volumétrica de corte de terraplén a fin de manejar ambos materiales con el mismo peso volumétrico. Así mismo, este coeficiente de variación volumétrica, se define como la relación del peso volumétrico del material de corte y el peso volumétrico del material del terraplén.


Si los volúmenes son diferentes: Cvc

W corte * V del terraplen  t

W del terraplen * V del corte

Si los volúmenes son iguales: Cvc

V del terraplen  t

V del corte

Cuando se mezclan materiales durante la construcción para fines de pago y los contratistas realizan sus estimaciones, entonces son útiles los siguientes coeficientes de variación. Las variables o datos son los mismos que en el caso anterior de cálculo de volúmenes.

a) Coeficiente de variación volumétrica de los materiales sueltos, con respecto a la mezcla compacta. Cv(1

  2 ) / mc

Es decir:

Va V 1



V 2


Cv(1

  2 ) / mc

1

( PVSM * Gc * A%) /( PVSS (1)  ( PVSM * Gc * B%) /( PVSS (2)

b) Coeficiente de variación volumétrica de la mezcla compacta de dos materiales sueltos con respecto a cada material separado. Cvmc / 1s

Cvmc / 1s





V 1

Cvmc / 2 s

Va

A% * PVSM * Gc

Cvmc / 2 s

PVSS (1)





V 2 Va

B% * PVSM * Gc PVSS (2)

c) Coeficiente de variación volumétrica de dos materiales sueltos con respecto a la mezcla suelta.

Cv(1

  2 ) / ms

Cv(1



2 ) / ms 

Vms V 1



V 2

1

PVSSm * A% / PVSS (1)  PVSSm * B% / PVSS (2)

d) Coeficiente de variación volumétrica de la mezcla suelta de dos materiales con respecto a cada material suelto y separado. Cvmc / 1s

Cvmc / 1s





V 1 Vms

A% * PVSSm PVSS (1)

Cvmc / 2 s

Cvmc / 2 s





V 2 Vms

B% * PVSSm PVSS (2)


Estabilización Química con Cal y Cemento Pórtland .

Un suelo se estabiliza químicamente cunado interviene el agua en la mezcla de los materiales y se presentan reacciones químicas. Hay materiales que se utilizan para realizar este tratamiento, los cuales por lo general son de tipo industrial como el cemento Pórtland y la cal hidratada que son los principales. Para encontrar el porcentaje de los materiales que intervienen en la mezcla es necesario estudiar diversas proporciones en el laboratorio y con base en la prueba correspondiente a las características que se quieren obtener, se toma la decisión. Con el uso del cemento Pórtland y la cal hidratada es posible bajar la plasticidad y aumentar la resistencia. Usualmente los porcentajes de cal empleados varían del 2% al 7%. El porcentaje es diferente en el tratamiento con cemento Pórtland, pues responde a las características principales que se desea obtener en la mezcla. Si el objetivo es reducir la plasticidad las proporciones varían del 2% al 7%, en cambio si se desea aumentar de manera considerable la resistencia la proporción es del 5% al 15%. En el primer caso, las mezclas son de mejoramiento de suelos (suelo mejorado), en el segundo se obtiene el llamado suelo-cemento (tepetate, arcilla, gravas, limos). En uno y otro caso los procedimientos de prueba en el laboratorio son diferentes, así como la construcción en campo.

Geotextiles Los Geotextiles son telas permeables no biodegradables que pueden emplearse como filtros en sustitución de agregados graduados como estabilizadores de suelos blandos y como elementos para sustituir la erosión de suelos y el acarreo de azolves. Se emplean como elementos de distribución de cargas en los pavimentos, en los taludes y en los cortes, ayudan a proteger de la erosión. Comúnmente se tienen tres tipos que se conocen como material entrelazado en forma perpendicular, materiales de tela unidas mediante un tejido de punto, y los menos usuales que son los materiales no tejidos, se recomienda seguir el siguiente procedimiento constructivo: La capa inferior a la colocación del geotextil deberá estar totalmente terminada, en suelos muy blandos se puede cortar la vegetación al ras y se deberán rellenar las depresiones, se deberá estirar el geotextil para que no haya arrugas, dándole el traslape adecuado. Cuando sea necesario rellenar este material se colocará por delante para que el equipo de construcción no toque directamente el producto, y cuando se vaya a ser usado como refuerzo, deberá pasársele un equipo pesado y darle al menos cuatro pasadas. Los Geotextiles pueden aplicarse sobre pavimentos deteriorados de concreto hidráulico o asfáltico para colocar una sobre-carpeta; si se emplea como refuerzo evita que las grietas existentes en el pavimento se reflejen en la sobre-carpeta, si se usa como impermeabilizante deberá agregársele asfalto para formar una barrera, el beneficio que se tiene al usar este producto es el aumentar su vida útil al pavimento, disminuyen los costos de mantenimiento e incrementa su periodo de vida


Problemas típicos y posibilidades de estabilización de algunos suelos comunes

TIPOS DE SUELO

suelos arenosos

PROBLEMAS Y MEDIOS DE ESTABILIZACION USUALES Cuando la granulometría es uniforme puede convenir la estabilización con mezcla de otros suelos. Las arenas limpias pueden mejorar sus características con cemento o asfalto.

En general el único tratamiento suelos limosos con económico al que son susceptibles es la algo de arcilla compactación

no existen tratamientos económicos, suelos limosos con debe evitarse sus uso en superficies muy poca o ninguna expuestas, por los polvos que producen arcilla cuando se secan suelos arcillosos responden a la estabilización con cal agrietados suelos arcillosos no agrietados y de responden muy bien a la compactación textura abierta arcillas suaves

susceptibles a la estabilización con cal

Respuestas de algunos minerales típicos a los diferentes métodos de estabilización.

MINERAL O COMPONENTE DEL SUELO TIPICO

ESTABILIZACION RECOMENDADA

FINALIDAD

materia orgánica

estabilización mecánica

los demás métodos no son efectivos


mezcla con materiales finos no plásticos

para etabilidad mecánica

cemento

para incrementar resistencia

asfalto

para adquirir cohesión

limos

no responde a los métodos de estabilización en uso

-

alófonos

cal o mezclas de cal y yeso

para incrementar la resistencia

arena

para estabilización mecánica

cemento

para incrementar resistencia a corto plazo

cal

para mayor trabajabilidad y adquirir resistencia a largo plazo

cemento

para incrementar resistencia a corto plazo

cal

para mayor trabajabilidad y adquirir resistencia a largo plazo

montmorilonita

cal

para mayor trabajabilidad y adquirir resistencia a corto plazo

clorita

cemento

aun no hay experiencia concluyendo sobre los efectos de esta estabilización

arenas

caolín

ilita

Estabilización con asfalto

El mejoramiento de las propiedades de los suelos añadiéndoles asfalto y productos asfálticos, es una técnica que se emplea regularmente por su efectividad y bajo costos. Son tres los tipos de productos que se han empleado para este fin, los cuales son: 1. productos bituminosos; que son sistemas anhidros de hidrocarburos totalmente solubles en bisulfuro de carbono. 2. productos asfálticos; procedentes de la destilación y refinamiento del petróleo o asfaltos naturales. 3. productos residuos de la destilación destructiva de materiales orgánicos; tales como el carbón, ciertos aceites, lignitos, turbas y madera.


Los productos asfálticos y bituminosos en general, son normalmente demasiado viscosos para que se puedan incorporar directamente a los suelos, por ello han de usarse calentados, emulsificados en agua o rebajados en solventes generalmente con sustancias volátiles como la gasolina. Contenidos usuales de cal hidratada en diferentes suelos (porcentaje en peso de suelo seco). TIPO DE SUELO

PRETRATAMIENTOS

ESTABILIZACIONES DEFINITIVAS

-

%

%

roca triturada *

2 a 4

no recomendada

gravas arcillosas bien graduadas

1 a 3

3

arenas **

no recomendada

no recomendada

arcilla arenosa

no recomendada

5

arcilla limosa

1 a 3

2 a 4

arcilla plástica

1 a 3

3 a 8

arcilla muy plástica

1 a 3

3 a 8

suelos orgánicos

no recomendada

no recomendada

* Solo recomendable si tiene finos plásticos. ** Conviene la cal con visitas a estabilización con asfalto, pues mejora la adherencia.


UNIDAD III CUESTIONARIO 1. Mencione en que consiste la estabilización de los materiales y describa los tipos que se utilizan: 2. Mencione las operaciones constructivas para la estabilización de capas de pavimento de un suelo-cemento: 3. Mencione las operaciones constructivas para la estabilización de capas de pavimento con cal : 4. Defina que son los Geotextiles, en que casos se utilizan y cuales son sus presentaciones: 5. Mencione en que consiste la estabilización con asfalto: 6. Mencione en que consiste la estabilización para mejorar la granulometría 7. Mencione en que consiste la estabilización para disminuir la plasticidad 8. Mencione en que consiste la estabilización para incrementar el valor cementante:


UNIDAD IV Diseñara las mezclas de productos asfálticos para construir la carpeta y efectuara las pruebas inherentes

Definición de carpeta asfáltica : Es la capa superior de un pavimento flexible que proporciona la superficie de rodamiento para los vehículos y que se elabora con materiales pétreos y productos asfálticos Los materiales pétreos para construir carpetas asfálticas son suelos inertes, provenientes de playones de ríos o arroyos, de depósitos naturales denominados minas o de rocas los cuales por general requieren cribado y triturado para utilizarse. Las características más importantes que deben tener y satisfacer los materiales pétreos para carpetas asfálticas son: GRANULOMETRÍA, DUREZA, FORMA DE LA

PARTÍCULA Y ADHERENCIA CON EL ASFALTO.

Granulometría .- sirve para determinar el porcentaje en peso de las partículas de diferentes tamaños que lo forman. Dureza.- para canecer la dureza de los materiales utilizados en las vías terrestres se aplican diferentes pruebas: desgaste de los Ángeles, intemperismo acelerado Forma de la partícula .- sirve para conocer el porcentaje de partículas en forma de aguja (aciculares) o de laja que hay en un material Adherencia con el asfalto .- esta característica resulta muy afectada en forma negativa cuando hay agua, por ello los materiales afines al liquido (hidrófilos) tienen en general mala adherencia con el asfalto, y las pruebas de este tipo se realizan en presencia de ese elemento. Las pruebas más usuales de adherencia en México.  



Prueba de desprendimiento por fricción.- si el % de desprendimiento es de 25 % o menos se considera que el material tiene adherencia aceptable Prueba de perdida de estabilidad por inmersión en agua.- se considera que un material tiene adherencia aceptable si el valor calculado es menor que 25% Prueba inglesa.- si el porcentaje de cubrimiento reporta que es mayor al 90% la adherencia es aceptable


Cemento Asfáltico .- es el ultimo residuo de la destilación del petróleo y a temperaturas normales es solidó y de color café oscuro. Para mezclarse con los materiales pétreos, debe calentarse a 140°C, por lo que es necesaria una planta, el cemento mas utilizado es el núm. 6 Cementos Asfáltico: núm. 3, 6, 7, 8.

Especificaciones para cementos asfalticos Cemento Asfaltico No.3 No.6 No.7 Penetración, 100 g 5 s, 25°C, 180-200 80-100 60-70 grados Viscosidad Saybolst furol a 135° C, 60 85 100 s, mínimo Punto de Inflamacion (copa de 220 232 232 Cleveland), °C minimo Punto de reblandecimiento °C 37-43 45-52 48-56 Ductilidad, 25° C cm, minimo 60 100 Solubilidad en tetracloruro de 99.5 99.5 99.5 carbono, por ciento, minimo Prueba de la película delgada, 50 cm3, 5h, 163°C: penetración retenida, por ciento, 40 50 54 minimo Perdida por calentamiento, por 1.4 1.0 ciento, máximo. Características

No.8 40-50

99.5

58

REBAJADOS ASFALTICOS Con el fin de poder trabajar con el cemento asfaltico a temperaturas menores, es necesario fluidificarlo, para ello se producen los rebajados y las emulsiones asfálticas. Los rebajados asfalticos se fabrican diluyendo el concreto asfaltico en gasolina, tractolina ( también conocida como petróleo diáfano), diesel o aceites ligeros. FR= Fraguado Rapido FM=Fraguado Medio FL=Fraguado Lento EMULSIONES ASFALTICAS Para tener un producto asfaltico que se puede aplicar o mezclar con petreos húmedos, se fabrican las emulsiones asfálticas, en las que el cemento asfaltico se suspende en agua, por medio de un emulsificante y un estabilizador . De acuerdo con el emulsificante usado se producen emulsiones cationicas y anionicas


Tipos de carpetas más utilizadas en el país. a) b) c) d)

por riego mezclas en el lugar concretos asfálticos asfaltos modificados

Rebajados Asfálticos .- se fabrican diluyendo el concreto asfáltico en gasolina, tracto Lina (también conocida como petróleo diáfano), diesel o aceites ligeros. Rebajados de fraguado rápido (FR), rebajados de fraguado medio (FM), rebajados de fraguado lento (FL) Todos estos se pueden producir con diferentes proporciones de cemento asfáltico (50 a 80%) y los correspondientes solventes o “fluxes” (50 a 20%) de esta manera se tienen 5 tipos de cada rebajados que se enumeran del 0 al 4; los que tienen gran cantidad de cemento asfáltico son los de mayor denominación y esta disminuye a media que aumenta el contenido de los solventes, por lo tanto se detienen FR del 0 al 4, FM del 0 al 4 y FL del 0 al 4. **Nota: para realizar las mezclas con los agregados pétreos y los cementos o los rebajados asfálticos es necesario que los primeros estén bien secos, pues de otra manera no hay adherencia con el asfalto.

Emulsiones asfálticas .- al tener un producto asfáltico que se pueda aplicar o mezclar con pétreos húmedos se fabrican las emulsiones asfálticas, en las que el cemento asfáltico se suspende en agua por medio de emulsificate y un estabilizador. Se producen emulsiones aniónicas y cationicas, estas ultimas resisten mayores humedades en los pétreos, las emulsiones también son de fraguado rápido, medio y lento conforme el porcentaje de cemento asfáltico. Las pruebas más usuales que se efectúan a los productos asfálticos son: a) b) c) d) e) f)

Destilación.- esta prueba se realiza en asfaltos rebajados y emulsiones Penetración.- se realiza en cementos asfálticos y el los residuos de la destilación de bajados y emulsiones asfálticas Viscosidad.- se trata de conocer la dificultad que tiene un producto asfáltico para pasar por un orificio de características específicas. Punto de encendido.- se efectúa en cementos y rebajados asfálticos, esta es muy importante por que a partir de sus resultados se puede deducir el tipo de solvente que contiene el producto en estudio. Asentamiento en 5 días.- con esta prueba se conoce si las emulsiones son suficientemente estables Demulsibilidad con cemento Pórtland


g) h)

Carga de la partícula Acidez.-

Regionalización de los productos asfálticos

El asfalto es un material bituminoso, sólido o semisólido con propiedades aglutinantes y que se licua gradualmente al calentarse, se obtiene de la destilación del petróleo. En México este tipo de producto se emplea para la construcción de carpetas desde aproximadamente 1920; anteriormente se le clasificaba de acuerdo a su dureza, siendo el cemento asfáltico más usado el que tenía una dureza media (CA-6). Con la entrada de México al TLC se tuvieron que adecuar las normas Mexicanas a las de la ACTM y a las especificaciones del SEP ( Programa Estratégico de investigación de Carreteras.) de la ASTM (American Standard Test Materials.) de ese tiempo a la fecha, los materiales asfálticos se clasifican de acuerdo a la viscosidad que presentan. A continuación se anotarán las recomendaciones generales para cada uno de los productos asfálticos con la finalidad de darles un mejor uso

ASFALTO AC-5

AC-10 AC-20 AC-30

REGION RECOMENDADA Sirve para elaborar emulsiones y concretos asfálticos que se utilicen en la zona de la sierra madre occidental, en Durango o Chihuahua, y en algunas regiones altas de los estados de México, Morelos y Puebla. Se recomienda para la región central y el altiplano de la república mexicana. Para el sureste de la república y las regiones costeras del golfo y el pacífico, pasando por Sinaloa e inclusive hasta Baja California. Norte y noreste del país, excluido el estado de Tamaulipas.

Esta distribución se basa en condiciones climáticas y no incluye otras variables importantes como el tipo de agregado pétreo, la intensidad del tránsito y otros factores como el NAF. Por lo que para realizar un concreto asfáltico de calidad deberán tomarse en cuenta las siguientes características: a) enviar pétreos sanos, limpios y bien graduados, b) utilizar procedimientos constructivos adecuados y c) aplicar las temperaturas recomendadas. En algunas ocasiones será necesario adicionar algún aditivo. Aplicación de los productos asfálticos Cemento asfáltico o emulsión. AC-5, AC-10, AC-20, y AC-30 (solos o modificados)

Trabajos recomendados en forma general. Para realizar concretos asfálticos en las regiones


Emulsiones asfálticas catiónicas de fraguado lento o superestable. Emulsiones asfálticas catiónicas de fraguado medio

Emulsiones de fraguado rápido.

señaladas y sobre todo en carreteras de alta circulación con alta intensidad de tránsito y con un elevado número de carga por eje. Para riego de impregnación de bases hidráulicas. Para carpetas asfálticas mezcladas en frio, para carreteras con tránsito máximo de 2000 vehículos, también se emplea en trabajos de bacheo, renivelación y sobre-carpetas. Se utiliza para riegos de liga, carpetas asfálticas de riego y riegos de sello convencionales.

Tipos de carpetas.    

Realizadas en planta o en caliente con tránsito de hasta 2000 vehículos (AC-20, material pétreo y temperatura de 140 a 160° C.) Carpetas de riegos (emulsión y material pétreo.) Carpetas asfálticas en frío o en el lugar. Revestimientos. Se puede circular todo el año (espesor de 15cm) con material seleccionado (en desiertos arenas con emulsión asfáltica en una cantidad de 6lt/m.³ de pétreo; después de compactado se debe efectuar un poreo para tapar oquedades.) (en la costa arena con 100lt/m.³ y sin poreo), para un régimen pluvial alto se recomienda estabilizar con cemento la tercería y colocar fragmentos de roca chica.)

Objeto o finalidad de modificar un asfalto

La finalidad de modificar a los asfaltos es la de mejorar sus propiedades para que presente un mejor comportamiento a los cambios climáticos y de temperatura. Además los hace más resistentes al envejecimiento, aumenta la capacidad de carga y de soporte, mejoran las condiciones de elasticidad, flexibilidad, cohesión y viscosidad, lo cual redunda en una mayor vida útil y en la disminución del espesor de la carpeta. El cemento asfáltico, para modificarlo se puede mezclar con materiales del tipo S-BS (estireno butadieno-estireno), SBR (estireno butadieno-hule), productos EVA (productos termoplásticos además de poli estírenos y podolefinas. Otro producto que también se emplea para darle mayor dureza es el hule molido de neumáticos y en algunas ocasiones la escoria de fundición. Principales pruebas para determinar las propiedades físicas de los cementos asfálticos. 

PESO ESPECÍFICO . Este ensaye se efectúa para ubicar las correlaciones necesarias de peso a volumen, varía con la temperatura, o al adicionarle algún otro material; regularmente el asfalto presenta una densidad mayor que el agua.


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SOLUBILIDAD TRICLOROETILENO . Este método sirve para detectar impurezas o materiales extraños que presente el asfalto, o bien algún elemento que no sea soluble al asfalto. PUNTO DE INFLAMACIÓN . Es una prueba de seguridad que se realiza para conocer a que temperatura provoca flama el material asfáltico. PUNTO DE REBLANDECIMIENTO . Pro el método del anillo y la esfera, nos proporciona una medida a la resistencia del material a el cambio de sus propiedades de acuerdo a su temperatura. PENETRACIÓN A 25° C. Con esta prueba se determina la dureza que presentan los diferentes tipos de asfalto; de acuerdo a la dureza nos indica de que tipo de cemento se trata. DUCTILIDAD A 25° C. Mide al alargamiento que presenta el asfalto sin romperse, la longitud del hilo de material se mide cuando se corta en cm, este ensaye además de indicarnos el tipo de asfalto nos da la edad del mismo; ya que si se rompe a valores menores a los establecidos nos indica que es un asfalto viejo y que ha perdido sus características, por consecuencia puede provocar grietas en la carpeta "cemento asfáltico crackeado" (viejo.) VISCOSIDAD SAYBOL FUROL. Nos ayuda a conocer la temperatura en la cual el asfalto es de fácil manejo. En esta prueba se mide el tiempo que tardan en pasar 60 cm.³ de asfalto por un orificio de diámetro aproximadamente igual a 1 mm, este ensaye se efectúa a temperaturas que van de los 60 a los 135° C dependiendo del tipo de asfalto de que se trate. VISCOSIDAD ABSOLUTA A 60° C. Con esta prueba se clasifica el cemento. Consiste en hacer pasar hacia arriba el asfalto dentro de un tubo capilar bajo condiciones controladas de vacío y temperatura, el resultado se calcula de acuerdo al tiempo que tarda en pasar el asfalto de un punto a otro dentro del tubo, este tiempo se multiplica por una constante del equipo usado y la unidad que se maneja es el "poise" que es una fuerza de 1gr/cm.² y de acuerdo con la viscosidad que presente se clasifican los asfaltos. VISCOSIDAD CINEMÁTICA A 135° C. Con esta prueba se mide el tiempo en que un volumen de asfalto fluye a través de un viscosímetro capilar, de un orificio determinado. El tiempo se multiplica por un factor de calibración del viscosímetro, la unidad que emplea es el "centistokes". Esta unidad se basa en las relaciones de densidad de un líquido a la temperatura de prueba representada en 1gr/cm.³ PERDIDA POR CALENTAMIENTO. También llamada prueba de la película delgada; esta prueba estima el endurecimiento que sufren los asfaltos después de calentarse a temperaturas extremas (163° C) además nos determina los cambios que sufre el material durante el transporte, almacenamiento, calentamiento, elaboración y tendido de mezcla. Se efectúa en películas de pequeño espesor que se someten a los efectos del calor y el aire, con ellos se evalúa el endurecimiento que presenta y la pérdida de su propiedades; después de efectuado este ensaye se efectúan pruebas de viscosidad, ductilidad, penetración y pérdida de peso.


UNIDAD IV Cuestionario 1. Indique las características que deben tener los pétreos para poder utilizarse en carpetas asfálticas 2. Cual es el concepto general de contenido óptimo de asfalto 3. Defina que es cemento asfáltico, un rebajado asfáltico y una emulsión asfáltica 4. Explique la nomenclatura de los rebajados asfálticos 5. Defina fraguado en los rebajados y rompimiento en las emulsiones asfálticas 6. Indique los tres tipos de carpetas asfálticas mas usadas en el país 7. Indique los tres tipos de carpeta asfálticas mas usadas en el país 8. Explique las diferencias entre las granulometrías para los pétreos que se utilizan en los tres tipos de carpetas asfálticas 9. Como se obtienen los óptimos de asfalto para cada uno de los tres tipos de carpetas 10. Describa el procedimiento de construcción para una carpeta de tres riegos 11. Explique el método de construcción para las carpetas en frió 12. Describa el procedimiento de construcción para las carpetas de concreto asfáltico. 13. Que es un riego de sello y como se construye 14. Que es un mortero asfáltico, 15. Cuales son las ventajas que tienen con respecto al riego de sello


UNIDAD V Identificara las características físicas que deben reunir los materiales susceptibles de emplearse en la construcción de obras viales, así mismo estará capacitado para efectuar los procesos de laboratorio de acuerdo a las normas estipuladas para las pruebas e interpretación de los resultados Características de los materiales pétreos .

Son suelos inertes, provenientes de playones de ríos o arroyos, de depósitos naturales denominados minas o bancos de materiales y cribado para poder utilizarse. Contenido optimo de asfalto

El contenido optimo de asfalto para una carpeta, es la cantidad de asfalto que forma una membrana alrededor de las partículas del material pétreo, del espesor suficiente para resistir los elementos del intemperismo y que así el asfalto no se oxide con rapidez, pero que no sea tan gruesa como para que la mezcla pierda estabilidad o resistencia y soporte las cargas de los vehículos carreteros o aéreos. Las fallas en el pavimento pueden ser estructurales o funcionales

La falla estructural implica una destrucción de la estructura del pavimento y en general se debe a que el transito que ha soportado es mayor al que se calculo para su vida útil, aunque en otras ocasiones la falla estructural se presenta en forma prematura, mucho antes de terminar el periodo útil, esto se debe a espesores reducidos de pavimentos, materiales de mala calidad, baja compactación y un proyecto de drenaje inadecuado. La falla funcional es aquella que tienen los caminos cuando las deformaciones superficiales son mayores que las tolerables y provoca ciertas incomodidades al transito, de acuerdo con el tipo de camino de que se trate, se puede tener una superficie de rodamiento con deformaciones aceptables para caminos secundarios, pero inconvenientes para autopistas. El índice de servicio esta ligado a este concepto de falla funcional, este índice se estima en función del estado físico de la superficie de rodamiento, se califica en base a la cantidad de baches, deformaciones y grietas que presenta el camino o bien de acuerdo a la opinión de los usuarios. El índice de servicio se califica en escala de 1 a 5; Cuando una obra es recién construida e inicia su funcionamiento debe tener un índice de servicio de 4.0 a 4.5, la cual disminuye conforme pasa el tiempo.


Cuando un camino de primer orden o autopista llega a un valor de 2.5, o de 2 uno de segundo orden, el transito tiene bastante problemas y la comodidad del viaje llega al punto mínimo. En este momento la obra alcanza su falla funcional. Si el camino sigue en servicio, logra la falla estructural y prácticamente ya no se puede realzar el transito, debido a un mal diseño de la estructura en cuanto a los materiales o sus espesores o a que no se pronostico el transito en forma adecuada, una obra vial puede llegar a la falla estructural al estar casi destruida antes de terminar su vida util del proyecto, sin que quizás hubiese habido falla funcional, ya que el deterioro ha sido rápido. Para una obra deteriorada con el tiempo no llegue a la falla estructural, es necesaria rehabilitarla cuando alcance la falla funcional y su calificación sea de 2 para los caminos secundarios o de 2.5 a 3.0 para los de primer orden y especiales, o un poco antes (quizás medio punto antes de preferencia).

Criterio de calificación para obtener el índice de servicio, la SCT cuenta con un manual APLICACIONES DE LOS CONCEPTOS DE CALIFICACION Y COMPORTAMIENTOS A RECONSTRUCCION Y CONSERVACION DE CARRETERAS, con base en el cual califica a los caminos de la red nacional. ( para solicitar la investigación) El nivel de servicio indica la cantidad de transportación necesaria para satisfacer cierta demanda La calidad de servicio refleja la manera en que esa cantidad se encuentra disponible, incluyendo aspectos tales como seguridad y confiabilidad, flexibilidad, rapidez, tiempo de viaje, comodidad, economía de energía, efectos en la comunidad y efectos en el medio ambiente Tipos de fallas que se presentan en el pavimento flexible RODERAS .- son deformaciones longitudinales que se presentan en la superficie de

rodamiento, en la zona de mayor incidencia de las ruedas de los vehículos: si son menores a 1 cm. se deben a una deformación de la capa asfáltica; pero si son mayores se debe a una insuficiencia en la base o que esta es de la calidad adecuada. SUPERFICIE DE RODAMIENTO LISA.- este defecto se debe a un exceso de asfalto

en el riesgo liga, en la mezcla asfáltica o en el riego de sello. El exceso de asfalto por acción del transito se bombea hacia la superficie de rodamiento, provocando así su alisamiento pero aun de esta manera se puede tener una capa de asfalto de 1 o 2 mm en forma de nata; esto es muy peligroso, pues los vehículos derrapan con facilidad.     

Pequeñas deformaciones transversales rítmicas.Desintegración de la carpeta.Grietas longitudinales a la orilla de la carpeta.Presencia de calaveras.Baches.-


     

        

 

Agrietamiento en forma de piel de cocodrilo o mapeo Corrimiento de la carpeta asfáltica Descarnado de la carpeta Deformaciones de la superficie de rodamiento del orden de 5 cm Deformaciones fuertes de la superficie de pavimento Deformaciones de la corona junto a las cunetas

PEQUEÑAS DEFORMACIONES TRANSVERSALES DESINTEGRACION DE LA CARPETA GRIETAS LONGITUDINALES A LA ORILLA DE LA CARPETA PRESENCIA DE CALAVERAS BACHES AGRIETAMIENTO EN FORMA DE PIEL DE COCODRILO CORRIMIENTO DE LA CARPETA ASFALTICA DESCASCARADO DE LA CARPETA ASFALTICA DEFORMACIONES DE LA SUPERFICIE DE RODAMIENTO DEL ORDEN DE 5 cm DEFORMACIONES FUERTES DE LA SUPERFICIE DE PAVIMENTOS DEFORMACIONES DE LA CORONA


UNIDAD VI Se aplicara la terminología y los conceptos que intervienen en las secciones estructurales para el diseño de los pavimentos flexibles, rígidos y sus terracerias.

TEORIA DE BOUSSINES Y BURMISTER 

PRESENTACION EN POWER POINT (ANEXO)

PRUEBA DE LA PLACA 

PRESENTACION EN POWER POINT (ANEXO)

CARACTERISTICAS DEL TRANSITO QUE ES NECESARIO CONOCER PARA EFECTUAR EL PROYECTOS DE LOS PAVIMENTOS SON: Transito Diário Promedio Anual (TDPA).Transito en el carril de diseño.- se necesita conocer el % porcentaje de vehículos que usan el carril en donde se carga mas el movimiento, llamado carril de diseño, respecto a un camino de dos carriles (uno de cadao sentido), se ha llegado a la conclusión de que el carril de diseño lleva de 60 a 65% del TDPA; en cuanto a un camino de cuatro carriles, el de diseño lleva casi la misma cantidad de vehículos que uno de dos, ya que en los carriles de la derecha transitan los automotores de mayor peso y que dañan mas el pavimento, por lo que se toma en este caso 50% del TDPA para el carril de diseño. Composición del transito por tipos de vehículos.-también es necesario conocer la cantidad de vehículos, el tipo de vehículos (tipo A - son los automóviles y las camionetas pick-up y los que tengan un peso menor de 3 ton)(tipo B - son los autobuses)(Tipo C - son los camiones de carga con mas de 3 ton), de cada vehiculo es necesario conocer su peso en vació y cargado Peso de los vehículos, cargados y vacíos.- la importancia de conocer el tipo de vehículos sus pesos y la posición y numero de ejes y ruedas, es la de poder estudiar la magnitud de los esfuerzos en la estructura vial y proyectar adecuadamente la sección transversal Número y posición de ejes y llantas Incremento anual del transito Número de vehículos o de ejes que transitaran por el camino durante su vida útil Transito a un nivel fijo Transito mezclado (factor de daño)


Esfuerzos en pavimentos flexibles Distribución de esfuerzos en el interior de la masa de los suelos, cuando en esta actúa una carga superficial, con ellos el proyectista puede tener una idea ligera de lo que pasa en el suelo, pues su comportamiento es bastante diferente, debido principalmente a que los suelos no son homogéneo, isótropos ni elásticos sino dinámicas en diferentes sentidos; asimismo, las características físicas del suelo varían en cuanto a su propia formación, a su contenido de humedad a su posición del nivel de aguas freaticas. Los principales problemas que el ingeniero debe resolver para proyectar los pavimentos en forma adecuada, son los mismos a los cuales se enfrenta la mecánica de suelos: resistencia y deformación. Por ello es necesario conocer la distribución de los esfuerzos en la estructura de una obra vial, originados por las cargas del transito sobre la superficie de rodamiento ya sea una calle, un aeropuerto, una carretera.

TRANSITO PARA EL DISEÑO Para llevar a cabo el diseño geométrico de una vía es necesario, tener en cuenta otro factor muy importante que es el tránsito, es decir los datos reales del número de vehículos que circulan o circularán por ella; depende de la situación. Este factor es la guía para saber el servicio que prestará la vía y así poder hacer el diseño, de lo contrario no tendría sentido. Para este estudio se tiene en cuenta el TPD que representa el tránsito promedio diario, este dato es el más importante ya que permite determinar el uso anual que tendrá la vía y así hacer un análisis del diseño. Pero esto no es suficiente ya que los datos obtenidos son de años anteriores, por eso es necesario hacer una proyección del tránsito a futuro el cual tiene ciertas componentes. 1. Tránsito futuro       

Tránsito normal Tránsito actual Tránsito atraído Aumento de tránsito Crecimiento normal Tránsito producido o inducido Tránsito de desarrollo

Para el caso que vamos a desarrollar en el diseño de la vía sólo trabajamos con el tránsito normal , ya que es una vía nueva y no existen datos al respecto, por tanto se toman los correspondientes a una vía que se supone tiene un tránsito similar al esperado en la nueva vía.


Se utilizó el TPD registrado hasta 1998 en la Te de Santa Rosa - Villanueva, que tiene 16Km de longitud. Los datos encontrados son proyectados por medio de regresiones lineales y así se obtiene un estimativo. Para el estudio del transito de la vía se tiene en cuenta también las características de los vehículos que circularán por ella ya que existen de diferente tamaño y peso, dependiendo de esto se dividen en varios tipos:    

Vehículo liviano o Automóvil (A) Buses y busetas (B) Camiones (C) Remolques (R)

Cada uno de estos con sus propias características. En las estadísticas presentadas sólo se tiene en cuenta Automóviles (A), Buses (B), Camiones(C). CARACTERISTICAS DE LOS VEHICULOS CARRETEROS CRITERIOS Y CONTROLES BASICOS PARA EL DISEÑO Características Generales Las características de los vehículos de diseño condicionan los distintos aspectos del dimensionamiento geométrico y estructural de una carretera. Así, por ejemplo:  El ancho del vehículo adoptado incide en el ancho del carril de las bermas y de los ramales.  La distancia entre los ejes influyen en el ancho y los radios mínimos internos y externos de los carriles en los ramales.  La relación de peso bruto total/potencia guarda relación con el valor de pendiente admisible e incide en la determinación de la necesidad de una vía adicional para subida y, para los efectos de la capacidad, en la equivalencia en vehículos ligeros. Dimensiones para vehículos ligeros La longitud y el ancho de los vehículos ligeros no controlan el diseño, salvo que se trate de una vía en que no circulan camiones, situación poco probable en el diseño de carreteras rurales. A modo de referencia se citan las dimensiones representativas de vehículos de origen norteamericano, en general mayores que las del resto de los fabricantes de automóviles: Ancho: Largo:

2,10 m. 5,80 m.


Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento, se requiere definir diversas alturas, asociadas a los vehículos ligeros, que cubran las situaciones más favorables en cuanto a visibilidad.    

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h: Altura faros delanteros: 0,60 m. h1: Altura ojos del conductor: 1,07 m. h2: Altura obstáculo fijo en la carretera: 0,15 m. h3: Corresponde a altura de ojos de un conductor de camión o bus, necesaria para verificación de visibilidad en curvas verticales cóncavas bajo estructuras (2,50 m). h4: Altura luces traseras de un automóvil o menor altura perceptible de carrocería: 0,45 m. h5: Altura del techo de un automóvil: 1,30 m.

Dimensiones para vehículos pesados Las dimensiones Máximas de los Vehículos a emplear en el diseño geométrico serán las establecidas en el Reglamento de Pesos y Dimensión vehicular para la circulación en la Red Vial Nacional,

CARACTERISTICAS DE LOS VEHICULOS CARRETEROS DE PROYECTO. Automóvil. (A2)

Camión ligero. (A’2)

Autobús de dos ejes. (B2)

Autobús de tres ejes. (B3)

Autobús de cuatro ejes. (B4)

Camión de dos ejes. (C2)


Camión de tres ejes. (C3)

Camión de cuatro ejes. (C4)

Tractor de dos ejes con semiremolque de un eje. (T2-S1)

Tractor de dos ejes con semiremolque de dos ejes. (T2-S2)

Tractor de tres ejes con semiremolque de dos ejes. (T3-S2)

Tractor de tres ejes con semiremolque de tres ejes. (T3-S3)

Camión de dos ejes con remolque de dos ejes. (C2-R2)

Camión de tres ejes con remolque de dos ejes. (C3-R2)

Camión de tres ejes con remolque de tres ejes. (C3-R3)

Tractor de dos ejes con semiremolque de un eje y remolque de dos ejes. (T2-S1-R2)

Tractor de dos ejes con semiremolque de dos ejes y remolque de dos ejes. (T2-S2-R2)

Tractor de tres ejes con semiremolque de un eje y remolque de dos ejes. (T3-S1-R2)


Tractor de tres ejes con semiremolque de dos ejes y remolque de dos ejes. (T3-S2-R2)

Tractor de tres ejes con semiremolque de dos ejes y remolque de tres ejes. (T3-S2-R3)

Tractor de tres ejes con semiremolque de dos ejes y remolque de cuatro ejes. (T3-S2-R4)

RADIO MÍNIMO RUEDA INTERNA TRASERA

TIPO DE VEHÍCULO

NOMENCLATURA

ALTO TOTAL

ANCHO TOTAL

LARGO TOTAL

LONGITUD ENTRE EJES

RADIO MÍNIMO RUEDA EXTERNA DELANTERA

VEHÍCULO LIGERO

VL

1,30

2,10

5,80

3,40

7,30

4,20

OMNIBUS DE DOS EJES

B2

4,10

2,60

9,10

6,10

12,80

8,50

OMNIBUS DE TRES EJES

B3

4,10

2,60

12,10

7,60

12,80

7,40

CAMION SIMPLE 2 EJES

C2

4,10

2,60

9,10

6,10

12,80

8,50

CAMION SIMPLE 3 EJES O MAS

C3 / C4

4,10

2,60

12,20

7.6

12,80

7,40

SEMIREMOLQUE TANDEM

T2S1/ 2 / 3

4,10 *

2,60

15,20

4,00 / 7,00

12,20

5,80

SEMIREMOLQUE TANDEM

T3S1 / 2 / 3

4,10

2,60

16,70

4,90 / 7,90

13,70

5,90

REMOLQUE 2 EJES + 1 DOBLE (TANDEM)

C2 – R2 / 3

4,10

2,60

19,90

3,80 / 6,10 / 6,40

13,70

6,80

REMOLQUE 3 EJES + 1 DOBLE (TANDEM)

C3 – R2 / 3 / 4

4,10

2,60

19,90

3,80 / 6,10 /6,40

13,70

6,80


MANTENIMIENTO. Las vías terrestres se proyectan y construyen para que estén en servicio por un determinado numero de años (25 años como mínimo), llamado horizonte de proyecto o vida útil de la obra. Al concluir este tiempo los caminos se abandonan, se rescatan o se reconstruyen. Al estar en operación una obra, se deteriora poco a poco y se presentan diferentes condiciones de servicio por más tiempo que es generalmente lo que sucede. Los deterioros pueden ser pequeños al principio pero mas adelante probablemente sean más serios los daños y acelere la falla de la vía, por lo tanto una vía requiere mantenimiento o conservación para asegurar su vida de proyecto y proporcionar un servicio adecuado.


UNIDAD VI Cuestionario 1. Menciones las características principales de la TEORIA DE BOUSSINES: 2. Menciones las características principales de la TEORIA DE BURMISTER: 3. Menciones la importancia y en que consiste la Prueba de la Placa en las Vías Terrestres: 4. Para llevar a cabo el diseño y localización de una vía, es necesario considerar varios factores menciona cuales son: 5. Cual es la importancia de conocer el tipo de vehículos sus pesos, la posición y numero de ejes y ruedas: 6. Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento, se requiere definir diversas alturas cuales son:


UNIDAD VII Se diseñara el espesor de un pavimento flexible y sus características para carreteras y aeropistas METODO DEL INSTITUTO DE INGENIERIA (UNAM) METODO POR EL INSTITUTO DE ASFALTO PARA CARRETERAS METODO DE LA MARINA E.U.A METODO DE LA AASHTO


UNIDAD VII Cuestionario 1. Menciones las características principales del método de Diseño del Instituto de Ingeniería de la UNAM 2. Menciones las características principales del método de Diseño de la Marina de EUA 3. Menciones las características principales del método de Diseño de la AASHTO 4. Cual es la importancia de conocer diferentes método de Diseño para pavimentos flexibles


UNIDAD VIII Se diseñara el espesor de un pavimento rígido y sus terracerias para calle, carretera y aeropista METODO DE DISEÑO DE LA P.C.A para carreteras y calles METODO P.C.A para Aeropistas

Guia de Pavimentos y Terracerias (2)

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