APUNTES DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS Tema1.pdf

8/10/2019 APUNTES DE DISEO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS Tema1.pdf

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APUNTES DE DISEO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOSING. EDUARDO LOPEZ SANCHEZ

Departamento de Ciencias d e la Tierra

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APUNTES DE DISEO Y CONSTRUCCION DE PAVIMENTOSPLAN 2010

ING. EDUARDO LOPEZ SANCHEZINSTITUTO TECNOLOGICO DE TEHUACAN

A. TEMARIO

Unidad Temas Subtemas1. Generalidades de los

pavimentos1.1. Historia de los pavimentos1.2. Tipos de pavimentos1.3. Caractersticas de los tipos de pavimentos1.4. Estructuras de los pavimentos.1.5. Diferencias entre los pavimentos flexibles yrgidos.

2. Agregados y asfaltosempleados en lapavimentacin

2.1. La normatividad actual aplicable a laconstruccin de terraceras.2.2. La normatividad actual de las bases, sub-basesy carpetas de pavimentos.2.3. Clasificacin de los productos asflticos2.4. Propiedades y usos de los productos asflticos.2.5. Normas actuales aplicables a los productosasflticos.

3. Pavimentos flexibles 3.1. Caractersticas del trnsito.3.2. Mtodo de diseo del Instituto de Ingeniera dela UNAM3.3. Mtodo de diseo de la AASHTO.3.4. Mtodo de diseo del Instituto del asfalto de losEUA.3.5. Procedimientos de construccin y control decalidad de los pavimentos flexibles.

4. Pavimentos rgidos 4.1. El modulo de ruptura del concreto.

4.2. Mtodo de diseo de la PCA.4.3. Mtodo de la AASHTO.4.4. Dise de juntas de construccin.4.5. Procedimientos de construccin y control decalidad de los pavimentos rgidos

5. Rehabilitacin yconservacin depavimentos flexibles

5.1. La viga Benkelman.5.2. Mtodo del Instituto del Asfalto de los EUA.,para el refuerzo de pavimentos flexibles5.3. Mtodo de California para el refuerzo depavimentos flexibles.5.4. Procedimientos constructivos y control decalidad en la rehabilitacin y conservacin de

pavimentos

B. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Disea, construye, rehabilita y conserva pavimentos rgidos y flexibles


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1. Generalidades de los Pavimentos

Un pavimento es una estructura construida sobre el terreno natural para permitir el paso delos vehculos a una velocidad considerable ofreciendo cierta comodidad y seguridad alusuario final.

Un pavimento est constituido por diferentes capas de materiales comenzando con lasuperficie de rodamiento, continua una serie de capas de sustento que se desplantan,finalmente, sobre el terreno natural.

Existen dos tipos de pavimentos: a) los rgidos, en los cuales la superficie de rodamiento laproporciona una losa de concreto hidrulico, y b) los flexibles, todos aquellos que no sonrgidos.

En ingeniera civil, tradicionalmente, se dice que el pavimento descansa sobre lasterraceras; este concepto se refiere a las capas de material que se construyen hasta elnivel de la rasantea partir del terreno natural despalmado, formando dos capas principales:a) la capa subrasante, la que se ubica inmediatamente por debajo de la lnea virtual

llamada rasante y definida por los niveles del proyecto ejecutivo a partir de la curva-masa, yb) el cuerpo de terraceras, que puede ser corte o terrapln, segn el caso. En algunoscasos, la estructura del pavimento puede estar combinado formando una estructurallamada en balcn, en donde una parte se encuentra en corte, y la restante en terrapln.

Las capas que forman parte del pavimento, de abajo hacia arriba, son: a) sub-base, b)basey c) superficie de rodamiento. La capa sub-base puede no ser necesaria si el diseoas lo considera; la base puede ser de varios tipos, como veremos ms adelante,sobresaliendo el tipo de base hidrulica, que es muy comn en las estructuras depavimentos en Mxico. La superficie de rodamiento o rodadura puede ser de mezclaasfltica o de concreto hidrulico, algo que ms adelante comentaremos.

1.1. Histor ia de los pavimentos

La historia de los pavimentos en Mxico se remonta a tiemposprecortesianos, en donde sobresale mencionar la existenciade rutas de comunicacin entre las civilizaciones mayas yolmecas mediante caminos revestidos o empedradosdenominados sac-bs, o en el caso de las calzadas deTenochtitlan por parte de los aztecas, algunas desplantadassobre suelos lacustres que sorprendieron a losconquistadores espaoles al mando de Hernn Corts.Existieron algunas calzadas principales construidas a base de piedra y tierra que

comunicaba a Tenochtitlan con Xochimilco, Texcoco, Teotihuacan, Tollancingo, Atlixco,Cholula hasta llegar a la regin mixteco- zapoteca en Oaxaca y Chiapas, y algunassecundarias que comunicaban a la regin purpecha en Michoacn y Mezcaltepec en laregin del Pacfico.

Durante la poca colonial se adecuaron muchas veredas y brechas de comunicacinexistentes para formar una red de vas terrestres en la Nueva Espaa, con fines de


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comercializacin, expansin,conquista, religiosidad y minerausados por recuas y carretas dedos y cuatro ruedas, introducidaspor los espaoles junto con elcaballo dando origen a los caminos

reales con rutas principales quecomunicaban a Mxico conVeracruz por Jalapa, a Veracruzpor Orizaba, a Acapulco, aGuatemala por Chiapas, a SantaF de Nuevo Mxico, a Quertaro;tambin haba rutas de San LuisPotos a Monterrey, de Morelia aGuadalajara y Colima, deZacatecas a Monclova y deDurango a Morelia.

Durante el movimiento insurgente los caminos sirvieron para transportar vveres y materialde combate por los ejrcitos de ambos mandos, con uso de carretas y diligencias utilizandolas vas existentes, muchas de las cuales fueron saboteadas y se encontraban en psimascondiciones al no recibir su adecuado mantenimiento.

En la era de la Repblica se dio ms importancia a los puertos y la construccin de la redferroviaria que al crecimiento de las vas terrestres, provocando con ello, que en 1848Mxico perdiera ms de la mitad de su territorio debido a la falta de caminos quepermitieran integrar a los pobladores de ese territorio a la idiosincrasia mexicana.

Con la llegada de Benito Jurez a la presidencia de Mxico se dio un gran apoyo a laconstruccin de nuevos caminos, mismos que fueron usados por l durante su peregrinar

por la invasin francesa en nuestro pas, quienes usaron las rutas acondicionadas para unmejor avance en territorio mexicano. Debido a que Jurez recorri casi todas las rutasexistentes durante su travesa y descubri sus incomodidades, se empe en remediar elproblema que representaba la comunicacin terrestre convirtindose en el primer gobiernocaminero estableciendo una red carretera con rutas de Mxico a Puebla, Jalapa, Veracruz,Pachuca, Tuxpan, Toluca, Morelia, Guadalajara, etc., prcticamente comunic a todo elpas.

Durante el perodo del porfiriato se dio gran impulso a la red ferroviaria realizando pocasobras en materia de carreteras, dedicando su atencin a la rehabilitacin y adecuacin delos caminos existentes para el paso de los primeros vehculos automotores que empezarona circular en Mxico, construyendo algunas rutas como la de Tehuacn a Oaxaca y Puerto

Angel, de Tula a Cd. Victoria.

Despus de la Revolucin Mexicana se inici la reconstruccin del pas por parte deVenustiano Carranza, dando origen a la Secretara de Comunicaciones y Obras Pblicasen 1917, para que despus el gobierno de Alvaro Obregn diera impulso real a la industriacaminera al adquirir maquinaria especializada para la construccin de nuevas carreteras, eincluso celebrar el primer Congreso de Caminos que fue la punta de lanza para dar origen


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a la Comisin Nacional de Caminos por parte del gobierno de Elas Calles, en 1926,rescindiendo con ello los contratos de las empresas extranjeras que se encargaban de laconstruccin de las primeras carreteras asfaltadas para permitir que ingenieros mexicanosse encargaran ahora de ello. Toc al gobierno de Lzaro Crdenas la terminacin en 1935de la carretera Mxico a NuevoLaredo, destacando por su

longitud como una obra deingeniera mexicana en esapoca. La nacionalizacin delpetrleo deriv en un apoyo delgobierno para la construccin denuevos caminos utilizando elasfalto como principal materiaprima y estableciendo las pautaspara definir institucionesregularizadoras de los proyectosnuevos y su construccin bajo lasupervisin de las dependencias institucionales. As, en 1940 aparece la Ley de Vas

Generales de Comunicacin, dando origen a la Secretara de Comunicaciones y ObrasPblicas que posteriormente se convertira en la Secretara de Comunicaciones yTransportes (SCT) actual. La creacin del organismo descentralizado denominadoCaminos y Puentes Federales de Ingresos y Servicios Conexos (CAPUFE) dio apertura alproyecto y construccin de carreteras de altas especificaciones a partir de 1952,permitiendo el establecimiento de cuotas en carreteras, autopistas y puentes gestionadospor dicho organismo.

La situacin actual de la red carretera en Mxico se muestra en la siguiente tabla, deacuerdo a informacin disponible en la pgina de las Estadsticas del Transporte deAmrica del Norte ligada a travs del portal de la SCT:

1.2. Tipos de pavimentos

Estructuralmente existendos tipos de pavimentos: a)Los pavimentos rgidos

formados por una superficiede rodamiento de concretohidrulico, con refuerzo osin refuerzo, que absorbe lamayor cantidad de losesfuerzos inducidos por el trnsito transmitiendo a las capas inferiores valores muy bajos;b) Los pavimentos flexibles, formados por superficies de rodamiento de material asfltico o

Jerarquas 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

LONGITUD DEL SISTEMA

Red de carreteras 323065 330005 337168 349037 352072 355796 356945 360075 366096 366807 371936 374262

Pavimentadas 108488 110910 113125 117023 116923 122678 123354 127173 132729 136157 138404 141361

Sistema carretero principal 101798 104189 105633 109326 110920 111900 113004 114061 119757 121340 122436 124246

Menos de cuatro carriles 91585 93841 95496 98748 99951 100669 101676 102445 107783 109368 109796 111205

Cuatro carriles o ms 10213 10348 10137 10578 10969 11231 11328 11616 11974 11972 12640 13041

Locales

No pavimentadas 214577 219095 224043 232014 235149 233118 233591 232902 233367 230650 233532 232901


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adoquines soportadas por capas de material graduado que permiten la transmisin deesfuerzos por cohesin y friccin a travs de las capas que lo forman.

1.3 Caractersticas de los tipos de pavimentos

En los pavimentos rgidos se utiliza una losa de concreto hidrulico reforzada o no como

superficie de rodamiento, con modulacin a travs de juntas transversales y longitudinalesque permitan una adecuada transferencia de cargas entre los mdulos por medio devarillas pasa juntas, trabazn de agregados o elementos machimbrados. La losa se colocasobre una base, de preferencia rgida, formada por material gravoso arenoso o gravosolimoso estabilizada con cemento Portland, que presente muy bajas deformaciones paraque sirve de capa de sustento a la losa; por debajo de la esta capa se ubicar la capasubrasante, que forma parte de las terraceras.

En los pavimentos flexibles, la superficie de rodamiento o carpeta lo proporciona unamezcla asfltica formada por gravas, arenas y finos aglutinados por cemento asfltico, lacual tiene la propiedad de ajustarse a las deformaciones que puedan presentarse en lascapas inferiores por cedencia; la primera capa por debajo de la carpeta asfltica es la base,

la cual puede ser: a) hidrulica, si est formada por gravas y arenas (agregados)controladas que permitan el drenado del agua hacia las capas inferiores, b) estabilizada, sise agrega cemento Portland o cal para rigidizar a los agregados, c) cementada, si contienefinos poco plsticos que ofrecen cohesin para cementar a los agregados, d) base asflticao base negra, si se agrega cemento asfltico mediante emulsiones a los agregados. Lasiguiente capa, conocida como sub-base, est formada por material gravoso-arenosoeconomizada con la combinacin con material del terreno natural, si se ajusta a la calidadrequerida, o con material de bancos de prstamo ms econmicos, permitiendo elpresentar diseos de pavimentos ms asequibles.


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1.4 Estructuras de los pavimentos

Es importante definir la estructura de un pavimento tomando en cuenta la capa decimentacin que proporcionan las terraceras a travs del terreno natural y las capas quelo conforman, como la cama de los cortes, el cuerpo del terrapln, la capa subyacente y lacapa subrasante.

El terreno natural es la seccin del material del sitio seleccionado para el trazo de uncamino que posee sus propiedades de humedad, plasticidady granulometranaturales sinser modificadas por adicin de otro material, aunque se permite un mejoramiento de sucapacidad de carga mediante la reduccin volumtrica del suelo (compactacin). Cuandose requiere, por especificacin del proyecto del camino, realizar cortespara conformar lacamade los mismos, se deber cortar o abrir una caja del espesor que requiere el diseodel pavimento para escarificar el piso de desplante y compactar en capas al grado decompactacinespecificado, segn el ensaye indicado. Esto logra aumentar la capacidadde soportedel terreno natural y permite definir a la capa subrasante; en el caso del cuerpo

del terrapln, debern colocarse las capas compactadas del material propuesto pararellenar y alcanzar los niveles del proyecto para finalizar con la capa subrasante; en loscaminos de altas especificaciones o de gran volumen de trnsito, se requiere una capa detransicin entre el cuerpo del terrapln o la cama de los cortes y la capa subrasante quese conoce como capa subyacente, la cual deber cumplir con los requisitos de calidadespecificados en la normativa vigente.

Es recomendable que el terreno natural proporcione una capacidad de carga mnima de 1kg/cm2 como piso de desplante medido mediante una prueba de cortante, compresinsimple inconfinadao ensaye triaxial sin consolidar y sin drenaje (UU); sin embargo, en lossuelos de los pavimentos, el parmetro de resistencia lo proporciona el valor de soporte

California (CBR) o el valor relativo de soporte (VRS) obtenidos mediante un ensayeAASHTO o un ensaye Porter modificado, respectivamente. La normativa vigente de laSecretara de Comunicaciones y Transportes (SCT) indica los siguientes parmetros ycaractersticas de los materiales para terraceras, capa subyacente y capa subrasante demostrados en las Tablas 1 y 2.

Tabla 1. Definicin y caractersticas de las capas de las terraceras.

Terrapln Son suelos y fragmentos de roca, producto de los cortes o de la extraccinde bancos, que se utilizan para formar el cuerpo del terrapln hasta el nivelde la capa subyacente.

Capasubyacente

Son suelos y fragmentos de roca, producto de los cortes o de la extraccinde bancos, que se utilizan para formar dicha capa inmediatamente porencima del cuerpo del terrapln, si as lo solicita el diseo.

Capasubrasante

Son suelos naturales, seleccionados o cribados, producto de los cortes o dela extraccin de bancos, que se utilizan para formar dicha capainmediatamente por encima de la cama de los cortes, de la capa subyacenteo del cuerpo del terrapln cuando sta ltima no se construya para servir depiso de desplante del pavimento.


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Los requisitos de calidad de las capas subyacente y subrasante estn en funcin delnmero de ejes equivalentes de 8.2 Ton(L), valor que se obtiene al realizar el estudiode trnsito correspondiente para el camino a proyectar y est en funcin de lacomposicin vehicular, el horizonte de proyecto, la tasa de crecimiento anual, el nmerode carriles del camino, los coeficientes de equivalencia. Estos datos los calcularemos msadelante. Los requisitos de calidad estn contenidos en la normativa SCT N-CMT-1-01/02,N-CMT-1-02/02 y N-CMT-1-03/02.

Tabla 2: Requisitos de calidad

Parmetro \ CAPA TERRAPLEN SUBYACENTE SUBRASANTETamao mximo, mm NA Que sea compactable 75Lmite lquido, max., % 50 50 40ndice plstico, mx, % NA NA 12

CBR, mn., % 5 10 20Expansin mx., % 5 3 2

Grado decompactacin,% 902 952 1002

Nmero de ejes equivalentes de 8.2 ton, L L105 105


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La granulometra que deben cumplir los materiales para revestimientos se presenta en latabla 4.

Tabla 4. Requisitos granulomtricos y curva granulomtrica para revestimientos

Abertura mm DesignacinPorcentaje que

pasa75.00 3 10050.00 2 85 10037.50 1 75 10025.00 1 66 10019.00 61 1009.50 3/8 50 1004.75 No. 4 40 802.00 No. 10 30 600.85 No. 20 20 44

0.425 No. 40 14 320.250 No. 60 10 250.150 No. 100 7 200.075 No. 200 5 15


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La primera capa que forma parte de la estructura del pavimento, inmediatamente despusde las terraceras, es la capa sub-base, sin embargo, esta capa es opcional, si el diseodel pavimento establece que no se requiere, pues puede omitirse. Sin embargo, es unacapa que economiza el diseo del pavimento al permitir el uso de materiales que puedenser del mismo terreno natural, si se cumplen los requisitos de calidad, o combinados de

bancos de prstamos con calidad menores que los que deben cumplir los materiales de lacapa base. Los materiales que pueden usarse en esta capa los define la normativa SCTN-CMT-4-02-001/11, en la tabla 5.

Tabla 5. Requisitos de calidad de los materiales para sub-bases de pavimentos asflticos

CaractersticaValor %

L106 L>106Lmite lquido, mximo 30 25Indice plstico, mximo 10 6Valor Soporte de California (CBR), mnimo 50 60Equivalente de arena, mnimo 30 40

Desgaste Los Angeles, mximo 50 40Grado de compactacin, mnimo 100 100

Los requisitos de granulometra de los materiales para sub-bases de pavimentosasflticos se muestran en la tabla 6.

Tabla 6. Requisitos de granulometra de los materiales para sub-bases de pavimentosasflticos

Malla Porcentaje que pasaAbertura mm Designacin L106 L>106

75.00 3 100 10050.00 2 85 100 85 10037.50 1 75 100 75 10025.00 1 62 100 62 10019.00 54 100 54 1009.50 3/8 40 100 40 1004.75 No. 4 30 100 30 802.00 No. 10 21 100 21 600.85 No. 20 13 92 13 45

0.425 No. 40 8 75 8 330.250 No. 60 5 60 5 26

0.150 No. 100 3 45 3 200.075 No. 200 0 - 25 0 15


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El importante comentar que el tamao mximo de las partculas no ser mayor del 25%del espesor de la base. Si la granulometra del material obtenido en el banco, una vezsujeto al tratamiento mecnico, no cumple con los requisitos de calidad, se podr mezclarcon materiales de otros bancos, en la proporcin adecuada para que cumpla con dichosrequisitos; en ningn caso es aceptable mezclar con materiales finos que agreguenplasticidad a la mezcla. Existen procedimientos grficos y matriciales basados enoptimizacin para realizar el diseo granulomtrico de las mezclas. Ms adelante secomentarn algunos casos.

La base es la capa que halla inmediatamente por debajo de la superficie de rodamiento ypueden ser de los siguientes tipos:

a) Bases hidrulicas, formadas por materiales granulares que sirven de apoyo para unacarpeta asfltica, una capa de rodadura asfltica o una carpeta de concreto hidrulico,

cuyos materiales generalmente deben recibir un tratamiento como cribado, trituracinparcial o total y mezclas, que ofrezcan un drenado adecuado del agua que llegue apenetrar por la carpeta para ser desalojada posteriormente por el bombeo de lasubrasante. Normalmente este material deber ser controlado y con requisitos de calidadmuy rigurosos, en donde las granulometras debern ser las adecuadas para cada casode superficie de rodamiento que vaya a recibir, como lo contempla la norma N-CMT-4-02-

L106 L>106


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002/11. Dependiendo del trnsito esperado durante la vida til del pavimento medido atravs de L, se seleccionar como se indica en la tabla 7.

Tabla 7. Porcentaje de roca triturada para base hidrulica de acuerdo a L

L107

50% 75% 100%

Los requisitos de calidad de las bases hidrulicas dependern del tipo de superficie derodamiento a la que dar sustento, teniendo el caso para carpetas de concreto hidrulicoy para carpetas asflticas, como se muestra en la tabla 8.

Tabla 8. Requisitos de calidad para base hidrulica dependiendo del tipo de carpeta

Caracterstica

Tipo de carpetaDe concreto

hidrulicoDe mezcla asfltica

Valor % L106 L>106Lmite lquido, mximo 25 25 25ndice plstico, mximo 6 6 6Equivalente de arena, mnimo 40 40 50Valor Soporte de California (CBR), mnimo 80 80 100Desgaste Los ngeles, mximo 35 35 30Partculas alargadas y lajeadas, mximo 40 40 35Grado de compactacin, mnimo 100 100 100

La granulometra para bases hidrulicas que recibirn carpetas de concreto hidrulico se

muestra en la tabla 9, junto con su curva granulomtrica.Tabla 9. Requisitos de granulometra para bases de pavimentos con carpetas de concretohidrulico


pasa37.50 1 10025.00 1 70 10019.00 60 1009.50 3/8 40 1004.75 No. 4 30 80

2.00 No. 10 21 600.85 No. 20 13 440.425 No. 40 8 310.250 No. 60 5 230.150 No. 100 3 170.075 No. 200 0 10


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Los requisitos granulomtricos y su respectiva curva granulomtrica para las baseshidrulicas que soportarn carpetas de mezcla asfltica de granulometra densa semuestran en la tabla 10.

Tabla 10. Requisitos granulomtricos para bases hidrulicas de carpetas asflticas de

granulometra densa.Malla Porcentaje que pasa

Abertura mm Designacin L106 L>10675.00 3 100 10050.00 2 85 100 85 10037.50 1 75 100 75 10025.00 1 62 100 62 9019.00 54 100 54 839.50 3/8 40 100 40 654.75 No. 4 30 80 30 502.00 No. 10 21 60 21 36

0.85 No. 20 13 44 13 250.425 No. 40 8 31 8 170.250 No. 60 5 23 5 120.150 No. 100 3 17 3 90.075 No. 200 0 - 10 0 5


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La curva granulomtrica del material por emplear, determinada mediante el procedimientoM-MMP-4-01-003, Granulometra, tendr una forma semejante a la de las curvas que semuestran en las figuras de las tablas 9 y 10, segn sea el caso, sin cambios bruscos dependiente. La relacin entre el porcentaje en masa que pase la malla con abertura 0.075mm (No. 200) al que pase la malla con abertura de 0.425 mm (No. 40) no ser mayor de0.65. Si la granulometra del material obtenido en el banco, una vez sujeto al tratamientomecnico, no cumple con los requisitos de calidad, se podr mezclar con materiales deotros bancos, en la proporcin adecuada para que cumpla con dichos requisitos; enningn caso es aceptable mezclar con materiales finos que agreguen plasticidad a lamezcla. Como se dijo anteriormente, existen procedimientos grficos y matricialesbasados en optimizacin para realizar el diseo granulomtrico de las mezclas, lo queveremos ms adelante.

b) Bases tratadas, se refiere a materiales granulares que no cumplen con los requisitos decalidad para las bases hidrulicas o que, por razones estructurales, requieren de laincorporacin de un producto que modifica alguna de sus caractersticas fsica,generalmente hacindolos ms rgidos y resistentes, mejorando su comportamientomecnico e hidrulico, para ser colocados sobre la sub-base o la subrasante y formar unacapa de apoyo para una carpeta asfltica o para una carpeta de concreto hidrulico.

L106

L>106


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En la norma N-CMT-4-02-003/04 se habla de seis tipos de bases tratadas: 1) losmateriales de base modificados con cal, con incorporaciones de 2% a 3% en masa de calpara modificar su plasticidad y reducir el efecto de la materia orgnica, 2) los modificadoscon cemento Portland, con incorporaciones de 3% a 4% para modificar su plasticidad eincrementar su resistencia, 3) los materiales estabilizados con cemento, con

incorporaciones de 8% a 10% en masa de cemento Portland para obtener resistencias ala compresin simple a los 28 das de 25 kg/cm2e incrementar su rigidez, reduciendo elefecto de la fatiga sobre la carpeta o mejorando el apoyo de las losas de concretohidrulico, 4) los materiales estabilizados con asfalto mediante emulsiones o asfaltosrebajadoscon incorporacin del 3% al 4% en masa de cemento asfltico para mejorar sucomportamiento y el efecto de la plasticidad, 5) las bases de mezcla asfltica o basesnegras, en donde se incorpora, en caliente o en fro, de 4% a 5% en masa de cementoasfltico para formar una capa de concreto asfltico magro, y 6) las bases de concretohidrulico magro o de baja resistencia, con incorporacin de cemento Portland necesariopara obtener una resistencia a la compresin simple a los 28 das de 150 kg/cm2a 200kg/cm2y transformar un pavimento flexible en un pavimento rgido, como es el caso de

concretos compactados con rodillo (CCR) o de la recuperacin en fro de pavimentosasflticos y su base hidrulica.

Tabla 11. Requisitos de calidad para materiales de banco modificados con cal o cementoPortland o estabilizados con cemento Portland.

Material RequisitoCal Cumplir con N-CMT-4-03-001Cemento Portland Cumplir con N-CMT-2-02-001

Tipo CPOMaterial de base sin modificacin Cumplir con granulometra indicado por N-CMT-4-02-

002Contenido de materia orgnica con color menor alobtenido con lquido oscuro que la solucinnormalizada no. 3 de M-MMP-4-01-012

Material de base modificado Cumplir con lmite lquido, ndice plstico, equivalentede arena, CBR y desgaste Los ngeles que indiqueN-CMT-4-02-002

Material estabilizado concemento Portland

Resistencia a la compresin simple a los 28 das nomenor de 25 kg/cm2 para cilindros compactados al100% con respecto a su masa volumtrica secamxima obtenida mediante ensaye AASHTOModificadaindicada en M-MMP-4-01-010

Materiales modificados con cal oestabilizados con cementoPortland

En el tramo, cumplir la compactacin al 100% conrespecto a la masa volumtrica seca mximaobtenida mediante ensaye AASHTO Modificadaindicada en M-MMP-4-01-010


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Tabla 12. Requisitos de calidad para materiales de banco estabilizados con asfalto.

Material RequisitoProducto asfltico Cumplir con N-CMT-4-05-001Material de base Cumplir con granulometra indicado por N-CMT-4-02-002

Contenido de materia orgnica con color menor al obtenido

con lquido oscuro que la solucin normalizada no. 3 de M-MMP-4-01-012Desprendimiento por friccin menor del 25%Cubrimientocon asfalto mayor de 90%Para materiales arenosos, estabilidad mnima de 64 kg.Para materiales plsticos, estabilidad mnima de 180 kg,expansin mxima 2% y absorcin mxima 5%

Materiales estabilizado conasfalto

En el tramo, cumplir la compactacin al 100% con respectoa la masa volumtrica seca mxima obtenida medianteensayeAASHTO Modificadaindicada en M-MMP-4-01-010

Tabla 13. Requisitos de calidad de materiales para base negra.

CaractersticaValor %

L106 L>106Lmite lquido, mximo 30 25Indice plstico, mximo 6 6Contenido de agua, mximo 1 1Equivalente de arena, mnimo 40 50Partculas alargadas y lajeadas, mximo 50 40Desgaste Los Angeles, mximo 30 30Prdida de estabilidad por inmersin en agua,mximo

25 25

Grado de compactacin, mnimo 95 95

Tabla 14. Requisitos granulomtricos para bases negras

Malla Porcentaje que pasaAbertura mm Designacin L106 L>106

37.50 1 100 10025.00 1 90 100 90 10019.00 76 100 76 1009.50 3/8 42 100 42 1004.75 No. 4 24 100 24 702.00 No. 10 10 90 10 270.85 No. 20 5 65 5 14

0.425 No. 40 4 47 4 100.250 No. 60 2 35 2 80.150 No. 100 1 25 1 70.075 No. 200 0 - 15 0 6


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Cuando la base negra se disee con el mtodo Marshalldeber cumplir los requisitos delas tablas 15 y 16.

Tabla 15. Requisitos de calidad para base negra diseada mediante el mtodo Marshall

CaractersticaValor

L106 L>106Compactacin, nmero de golpes en cada cara

de la probeta

50 75

Estabilidad, N (lbf), mnimo 4410 (990) 6890 (1540)Flujo, mm (10-2in) 2 4.5 (8 18) 2 4 (8 16)Vacos en la mezcla asfltica (VMC), % 3 8 3 - 8

L106

L>106


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Tabla 16. Vacos en el agregado mineral (VAM) para bases negras diseadas por elmtodo Marshall

Tamao mximo del material ptreoutilizado en la mezcla

Vacos en elagregado

mineral (VAM)

%, mnimomm Designacin4.75 No. 4 186.30 179.50 3/8 1612.5 1519.0 1425.0 1 1337.5 1 12

Cuando en la elaboracin de la base negra se utilice emulsin asfltica, sta ser derompimiento medio o lento y cuando se utilice asfalto rebajado, ste ser de fraguadorpido. La temperatura de las emulsiones asflticas al momento del mezclado, ser de5C a 48C; en el caso de asfaltos rebajados, ser de 60C a 80C. Para obtener un buencubrimiento de los ptreos, es conveniente realizar el mezclado en planta.

No se aplicarn los materiales asflticos cuando la temperatura ambiente sea menor de5C, cuando est lloviendo o haya amenaza de lluvia o cuando la velocidad del vientoimpida que la aplicacin con la petrolizadora sea uniforme.

Los contenidos de cemento asfltico, agua y disolventes en las bases asflticas yacompactadas quedarn dentro de los lmites fijados por la tabla 17.

Tabla 17. Contenidos de cemento asfltico, agua y disolventes en bases negras

Material asflticoempleado en la

elaboracin de la basenegra

Tolerancia en elcontenido de cemento

asfltico (CA), %(Respecto a la masa del

material ptreo)

Contenido deagua libre

permitido, %(Respecto a lamasas de la

mezcla asfltica)

Relacin dedisolventes a

cemento asfltico enmasa, valor K

Cemento asflticoCA 0.05 1 0

Emulsin asfltica sindisolventes

CA 0.10 --- 0

Emulsin asfltica condisolventes CA 0.10 --- 0.05 a 0.08

Asfaltos rebajadosCA 0.10 1 0.05 a 0.08


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Los requisitos de calidad de materiales para base de concreto hidrulico magro o de bajaresistencia provenientes de bancos de prstamo se indican en la tabla 18.

Tabla 18. Requisitos de calidad del material ptreo para bases de concreto hidrulicomagro.

Material RequisitoCemento Portland Cumplir con N-CMT-2-02-001

Tipo CPOMaterial ptreo La fraccin del material ptreo que se retenga

en la malla 4.75 mm (No. 4) tendr al menos50% en masa de partculas trituradas quepresenten dos o ms caras fracturadas.Se suministrarn fraccionados al menos endos tamaos, separados por la malla 4.75 mm(No. 4)Contenido de materia orgnica con color msclaro que la solucin normalizada No. 3

Caracterstica Valor %Indice plstico, mximo NPEquivalente de arena, mnimo 50Desgaste Los Angeles, mximo 30

Tabla 19. Caractersticas granulomtricas del material ptreo para bases de concretohidrulico magro.


pasa25.00 1 10019.00 87 1009.50 3/8 55 894.75 No. 4 35 692.00 No. 10 22 540.85 No. 20 15 40

0.425 No. 40 10 300.250 No. 60 8 230.150 No. 100 5 180.075 No. 200 3 10


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Tabla 20. Caractersticas granulomtricas del material ptreo combinado con cementoPortland para concreto hidrulico magro

Abertura mm Designacin Porcentaje quepasa

25.00 1 10019.00 88 1009.50 3/8 59 904.75 No. 4 41 722.00 No. 10 29 580.85 No. 20 23 45

0.425 No. 40 18 360.250 No. 60 16 300.150 No. 100 14 250.075 No. 200 12 18


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Los materiales ptreos se suministrarn fraccionados al menos en dos tamaos,separados por la malla con abertura de 4.75 mm (No. 4), si la dosificacin del cemento sehace en planta estacionaria. Si el cemento se agrega en el camino, se suministrar en unsolo tamao.

Los materiales combinados y el cemento Portland, se mezclarn en la proporcinnecesaria para producir un concreto hidrulico homogneo, con la resistencia a lacompresin simple establecida en el proyecto o aprobada por la SCT, de forma que en suestado fresco tenga un revenimientode cero (0) cm. Ser responsabilidad del Contratistade la obra determinar el proporcionamientoadecuado en el laboratorio para alcanzar laresistencia de proyecto.

Salvo que en el proyecto o la SCT indiquen otra cosa, la base de concreto hidrulicomagro o de baja resistencia, una vez agregado el cemento Portland, se compactar alcien (100) por ciento con respecto a la masa volumtrica seca mxima obtenida mediantela pruebaAASHTOmodificada con el contenido de agua ptimo. La compactacin de una

seccin transversal cualquiera se terminar totalmente en menos de tres (3) horas. Desdeel instante en que se haya iniciado la incorporacin y mezclado de agua para el concretohidrulico magro o de baja resistencia destinado a esa seccin, excepto cuando elproyecto indique o la SCTaprueba la utilizacin de un aditivo retardador de fraguado, encuyo caso dicha seccin se compactar totalmente dentro del plazo de trabajabilidad de lamezcla.


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En todo momento se mantendr hmeda la superficie de la base de concreto hidrulicomagro mediante riegos de agua finamente pulverizada, hasta la colocacin de lamembrana de curado, si el camino est fuera de operacin. En caso contrario secontinuar con los riegos durante tres (3) das.

Una vez compactada y curada la base, su resistencia a la compresin simple a losveintiocho (28) das de edad, determinada mediante el procedimiento M-MMP-2-02-058,Resistencia a la compresin simple de cilindros de concreto, ser la establecida en elproyecto o la que indique la SCT.

En el caso de los materiales obtenidos de la recuperacin in-situ de pavimentosexistentes, para ser utilizados en una nueva base, estabilizada o no, se corregirnmediante la adicin de otros materiales provenientes de banco, de tal manera quecumplan con los requisitos establecidos en esta Norma segn el uso a que se destinen.En los casos en que esto no sea posible o econmicamente inconveniente, tal situacindeber ser tomada en cuenta en el diseo del pavimento.

1.5 Diferencias entre los pavimentos flexibles y los rgidos

Los pavimentos rgidos estnestructurados de tal forma que la losade concreto hidrulico al entrar encontacto con las ruedas de losvehculos del trnsito, absorba losesfuerzos de tensin inducidas porellas. La capa de sustento de la losa,llamada sub-base, prcticamente norecibe esfuerzos, sin embargo, nodeben presentarse asentamientos nideformaciones causadas porcedencia del suelo de las terraceras yque se manifiesta en las capassuperiores. Normalmente el diseo deeste tipo de pavimento involucraanlisis basados en los esfuerzos detensin que se presentan a lo largodel espesor del pavimento debido a laaccin del trnsito, as como de

pequeos esfuerzos inducidos poralabeos por cambios volumtricos del concreto hidrulico debido a gradientes detemperatura. Tambin se presentan esfuerzos debidos a la friccin de la ruedas en la losaaccionados por arranque y frenado, siendo valores que se representan por medio defactores que amplifican los esfuerzos de tensin del trnsito. La transferencia deesfuerzos en la losa por su modulacin debido a los agrietamientos naturales que se


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presentan en el concreto por cambios volumtricos debidos a la temperatura lo que obligaa inducir zonas de debilitamiento mediante el aserrado creando las juntas transversales ylongitudinales de transferencia de cargas as como las juntas de construccin yexpansin, obliga a disear adecuadamente estos mecanismos de transferencia,conocidos como pasa-juntas, machimbrado, malla de refuerzo o trabazn de agregados.

En los pavimentos flexibles, lasdiferentes capas que conformanexclusivamente al pavimentoestructuralmente trabajan mediante lafriccin y cohesin de los materialesaglutinantes en conjunto con losmateriales granulares que forman elmaterial ptreo de las capas sub-basey base, quienes reciben de lasuperficie de rodamiento los esfuerzos

de tensin transmitidos por el trnsito que rueda. La zona de esfuerzos es ms reducida alo largo pero con valores de esfuerzos verticales ms crticos que los que se presentan enun pavimento rgido. Sin embargo, la colaboracin de cada capa en absorber parte de losesfuerzos y transmitirlos a las capas inferiores, provoca un comportamiento estructural, endonde su mayor problema ser la deformacin repetida generando un fenmeno de fatigaque provocar en un momento determinado la deformacin permanente de la capa,reflejndose en la superficie de rodamiento, que comenzar a mostrar signos de falla alpresentarse el agrietamiento, piel de cocodrilo, disgregado de la mezcla y, finalmente, elbache.

Podemos resumir que la principal diferencia entre los dos pavimentos es la forma en

cmo transmiten las cargas del trnsito a lacapa subrasante. En los rgidos, la alta rigidezde la losa de concreto pemite comportarse comouna placa rgida y distribuir las cargas sobe unrea mayor de la subrasante, transmitiendopresiones muy bajas a las capas inferiores(terreno natural). Por s misma, la losaproporciona la mayor capacidad estructural delpavimento rgido.

Como el pavimento flexible est construido con materiales dbiles y menos rgidos que los

concretos hidrulicos y ms deformables, de forma tal que transmiten a la subrasante lascargas de manera ms concentradas en menos rea de apoyo, normalmente requierems capas y mayores espesores para resistir la transmisin de las cargas a lasubrasante.

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