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Capítulo XI:
Diseño de Afirmados
Red Vial No Pavimentada
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Carreteras Km
A Nivel de Afirmado 12,690
Sin Afirmar 56,100
Total km de Superficie descubierta 68,790
Según estudios del Banco Mundial, el
enorme perjuicio en las redes viales
proviene del hecho, que cada dólar que no
se gasta oportunamente en conservación se
traduce en tres dólares en obras de
rehabilitación y construcción.
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Nuestra Realidad
El 87% de nuestros caminos cuentan con una
superficie de rodadura granular (afirmado), los
cuales por situaciones presupuéstales o bajo
volumen de transito actual no tienen asegurada su
pavimentación a corto o a mediano plazo.
Generalmente estos caminos son atendidos
mediante la ejecución de mantenimiento
periódico anual, con la reposición y/o
mantenimiento de la superficie de rodadura, las
que en corto tiempo se disgregan.
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La disgregación prematura de estas
superficies de rodadura, además de la
inversión mal aplicada trae como
consecuencia :
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DETERIORO DE LAS
CONDICIONES DE TRANSITO
EMISION DE POLVO
EXISTENCIA DE BARRO EN
EPOCAS DE LLUVIAS
EXPLOTACION INDISCRIMINADA
DE CANTERAS
Resistencia al Corte
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Capacidad Portante o
Valor de Soporte
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Capacidad Portante o
Valor de Soporte
La deformacion del suelo es modelada de la
siguiente forma:
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Suelos y Capas de
Revestimiento Granular Los caminos por sus capas superiores y superficie de
rodadura pueden ser clasificados como sigue:
a. Caminos de tierra, constituido por suelo natural y mejorado
con grava seleccionada por zarandeo;
b. Caminos gravosos, constituidos por una capa de
revestimiento con material natural pétreo sin procesar,
seleccionado manualmente o por zarandeo, de tamaño
máximo de 75 mm.
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Suelos y Capas de
Revestimiento Granular
c. Caminos afirmados, constituidos por una capa de
revestimiento con materiales de cantera, dosificadas
naturalmente o por medios mecánicos (zarandeo), con una
dosificación especificada, compuesta por una combinación
apropiada de tres tamaños o tipos de material: piedra,
arena y finos o arcilla, siendo el tamaño máximo 25 mm.
c.1 afirmados con gravas naturales o zarandeadas
c.2 afirmados con gravas homogenizadas mediante
chancado
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Suelos y Capas de
Revestimiento Granular
d. Caminos con superficie de rodadura estabilizada con
materiales industriales:
d.1 afirmados con grava con superficie estabilizada con
materiales como: asfalto (imprimación reforzada),
cemento, cal, aditivos químicos y otros.
d.2 suelos naturales estabilizados con: material granular y
finos ligantes, asfalto (imprimación reforzada), cemento,
cal, aditivos químicos y otros.
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Tráfico
El tráfico proyectado al año horizonte, se
clasificará según lo siguiente:
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Tráfico
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CBR de diseño
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Capa de Afirmado
El afirmado es una mezcla de tres tamaños o tipos de
material: piedra, arena y finos o arcilla. Si no existe una
buena combinación de estos tres tamaños, el afirmado
será pobre.
El afirmado requiere de un porcentaje de piedra para
soportar las cargas, asimismo necesita un porcentaje de
arena clasificada según tamaño para llenar los vacíos
entre las piedras y dar estabilidad a la capa; y,
obligatoriamente un porcentaje de finos plásticos para
cohesionar los materiales de la capa de afirmado.
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Tipos de Afirmado
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Tipos de Afirmado
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Requisitos de Calidad
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Capa de Afirmado
En el caso que se tuvieran materiales con Índice
de Plasticidad fuera del rango 4- 12%, se deberá
estudiar el empleo de un tratamiento superficial,
como la imprimación reforzada bituminosa,
estabilización con cal, cemento, cloruros de sodio
(Sal) o magnesio u otros estabilizadores químicos;
con la finalidad de mantener y/o prolongar la vida
útil del camino.
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CATALOGO ESTRUCTURAL
DE SUPERFICIE DE
RODADURA
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Fórmula de diseño NAASRA
Para el dimensionamiento de los espesores de la capa de afirmado, se
adoptó como representativa la siguiente ecuación del método
NAASRA, (National Association of Australian State Road Authorities
(hoy AUSTROADS) que relaciona el valor soporte del suelo (CBR) y la
carga actuante sobre el afirmado, expresada en Número de
Repeticiones de EE:
Fórmula de diseño NAASRA
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CATALOGO DE CAPAS DE REVESTIMIENTO GRANULAR
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Estabilizadores
Estabilizador de suelos.- Producto químico, natural o sintético, que por su acción y/o combinación con el suelo, mejora una o mas de sus propiedades de desempeño desde el punto de vista de la ingeniería.
Los productos estabilizadores mas estudiados son:
A)Cemento, cal y asfaltos
B)En base a sales (cloruros de Na, Ca, Mg )
C)En base a polímeros (derivados del petróleo)
D)En base a enzimas
Estabilizadores
Estabilizar un suelo natural consiste en mejorar
sus características físicas y/o mecánicas, tales
como la resistencia al esfuerzo cortante, la
deformabilidad o compresibilidad, la estabilidad
volumétrica ante la presencia de agua, entre
otros, buscando en todos los casos un buen
comportamiento al esfuerzo deformación de los
suelos y de la estructura que se coloque sobre
ellos, a lo largo de su vida útil.
Estos productos actúan exclusivamente sobre la fracción fina de los suelos (limos y arcillas)
El efecto mas importante de estos productos es la reducción del agua contenida entre las partículas de suelo, aumentando así el % de vacíos y facilitando una mejor compactación.
De los efectos de estabilizar los suelos destacan:
a) Aumento de la capacidad portante
b) Ligera disminución de la plasticidad
c) Reducción de la absorción capilar
d) Reducción de la capacidad de hinchamiento
Cuadro Nº 01
Present. Características de Materiales Observación
PERMAZYME 22X Líquido • A. Grueso (2” – malla Nº 4) .................. 30 a 60%
• Fino pasa Malla Nº 200 ........................ 20 a 30%
• Índice Plástico (IP) ............................... 6 – 15%
• IP entre 10 y 15% implica el empleo de capa
granular superficial antiderrapante.
• La dosis de Aditivo es a razón de un Litro por
cada 33 m3 de material compactado.
El uso de mayor
cantidad de arcilla ó IP
mayor a 10% produce
resbalamiento al
contacto con el agua.
Usar superficie
antiderrape.
CON AID Líquido • La dosis de Aditivo a aplicar es diseñada
específicamente para las condiciones propias del
proyecto (suelos, canteras, condiciones
ambientales), variando entre 5 y 9 ml/m2.
• Básicamente funciona en suelos granulares que
contengan arcilla.
El fabricante del
estabilizador
proporciona el diseño
(%) del estabilizador
TERRAZYME 22X Líquido • A. Grueso (2” – malla Nº 4) .................. 30 a 60%
• Fino pasa Malla Nº 200 ........................ 15 a 35%
• Índice Plástico (IP) ............................... 6 – 10%
• La dosis de Aditivo es a razón de un Litro por
cada 33 m3 de material compactado.
El uso de mayor
cantidad de arcilla
produce resbalamiento
al contacto con el
agua. Usar superficie
antiderrape.
Present. Características de Materiales Observación
RBI GRADO 81 Polvo • Tamaño máximo del agregado 2”.
• Se emplea entre 2 y 5% de aditivo (en peso
respecto del suelo seco).
Puede aplicarse en
casi toda la variedad
de suelos.
CLORURO DE
CALCIO KD 36
Líquido • A. Grueso (1” – malla Nº 4) .................. 15 a 60%
• Fino pasa Malla Nº 200 ........................ 10 a 30%
• Índice Plástico (IP) ............................... 4 – 15%
• Sulfatos ............................................. Máx. 0.01%
• Se emplea entre 1 y 2% de aditivo (en peso
respecto del suelo seco).
No puede colocarse
directamente capas
asfálticas, por la
acción química sobre
el asfalto, que produce
el estabilizador.
CEMENTO
PORTLAND
Polvo • Suelos A-1, A-2, A-3, A-4, A-5. A-6 y A-7
• Índice Plástico (IP) ............................... NP – 18%
• Sulfatos SO4 ....................................... Máx. 0.2%
• Dependiendo del suelo entre 3 y 10% de cemento
(en peso respecto del suelo seco).
-.-
Cuadro Nº 01
Ubicación : Departamento de Huancavelica
Tráfico : Mediano – pesado
Medio ambiente : Sierra con períodos de lluvia y heladas.
Tipo de Superficie : Superficie de rodadura de tipo grava
arcillosa GC/A-2-4(0)
Características del suelo:
Pasa malla Nº 200 : 17%
Piedra : 67%
Arena : 16%
Índice plástico : 10%
Estabilizador : Cloruro de Calcio KD-36
Presentación : Líquido de color amarillento
Fecha de aplicación : Agosto 2001
Comportamiento : Bueno
Carretera: Huancayo – Imperial – Pampas – Churcampa
Sector: km 43+480 – km 43+980
Subtramo I (afirmado sin estabilizar). Tomas donde se aprecian el antes y el
después de los trabajos de mantenimiento efectuado a la carretera Imperial –
Pampas – Churcampa.
Abril 2002
Julio 2002
Carretera: Huancayo – Imperial – Pampas – Churcampa
Sector: km 43+480 – km 43+980
Subtramo II (afirmado estabilizado). En la
foto del mes de abril se puede apreciar el
estado de un sector de la vía, con
presencia de baches incipientes. La foto
del mes de julio se muestra el estado
actual del mismo sector, los baches han
sido totalmente cubiertos.
Abril 2002
Julio 2002
Carretera: Huancayo – Imperial – Pampas – Churcampa
Sector: km 43+480 – km 43+980
Carretera: Pacasmayo - Cajamarca
Sector: Acceso a la Mina Yanacocha
Carretera: Conococha – Antamina
Sector: Acceso a la Mina Antamina / Yanacancha
Ubicación : Departamento de Cajamarca-Ancash
Tráfico : Pesado
Medio ambiente : Sierra alta con lluvias y heladas
Tipo de Superficie : Base del tipo GM / A-1-a(0); GP-GM / A-1-
a(0) Características del suelo:
Pasa malla Nº 200 : 10% - 14%
Piedra : 55% - 63%
Arena : 35% - 19%
Índice plástico : NP
Estabilizador : RBI Grado 81
Presentación : Polvo
Fecha de aplicación : Setiembre y Agosto 2001
Comportamiento : Bueno
Carretera: Conococha – Antamina
Sector: Acceso a la Mina Antamina / Yanacancha
Afirmado
Estabilizado
Afirmado No
Estabilizado
Carretera: Conococha – Antamina
Sector: Acceso a la Mina Antamina / Yanacancha
Afirmado
Estabilizado
Afirmado No
Estabilizado