resumen grupal de pavimentos

7/25/2019 Resumen Grupal de Pavimentos

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R E S U M E N G R U P A L D E P A V I M E N T O S

INTEGRANTES: Fecha: 18-05-2015

Alejandro Vernica

Jimbo Jos

Morocho Richard

Pelaez Daniela

Tandazo Roberth

Villavicencio Maribel

MTODO RACIONAL PARA DISEO DE PAVIMENTOS

INDICE DE CAPACIDAD PORTANTE

El valor que se toma en las metodologas tradicionales para el diseo es la capacidad de soporte

de CBR para suelos que se encuentran 30 cm arriba de la plataforma, entre los cuales son:

Terrapln en corte

Capas de relleno

Terreno natural

Capa de forma

Los esfuerzos que se aplican en la superficie se disipan a travs del espesor de cada una de las

capas de la calzada, suyas dimensiones se definirn en la medida en que eviten funcionamiento

y cizallamiento del suelo que yace en la profundidad (subrasante).

La capacidad de portante CBR se determina en funcin de las condiciones de densidad y el

contenido de agua, por lo que se recomienda tomar el CBR cuando las condiciones crticas de

terreno son iguales al de laboratorio.

UNIDADES CLIMATICAS

En las zonas tropicales se distinguen tres grandes unidades climticas:

Zona Desrtica

Con una pluviometra muy baja, menos de 300 mm por ao, los suelos rara vez se hallan

saturados y el contenido de natural de agua permanece la mayor parte del tiempo por debajo

del ptimo Proctor Modificador.

Zona tropical con estacin seca bien definida


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El contenido de agua natural en algunos puntos excede el contenido del ptimo Proctor

Modificado.

Zona Ecuatorial con alta pluviometra

Corresponde a la zonas de bosques en la cual las precipitaciones excede 1,2 m por ao y los

suelos permanecen saturados una gran parte de los doce meses, con un contenido de agua

supericial superior del ptimo Proctor Modificado.

CLASES DE CAPACIDAD PORTANTE DE LOS SUELOS

Se debe buscar siempre el mejor suelo posible para la plataforma y asegurar una buena

capacidad portante en los 30 cm.

Si un suelo tiene un CBR entre 2 y 5 se sustituirn aproximadamente 50 cm con un material que

este clasificado dentro de un ndice de soporte superior a s2 o se tratara el suelo soporte con cal

o cemento.TRNSITO

Una calzada se debe dimensionar para un periodo de quince aos antes de su deterioro, sin

tener en cuenta los esfuerzos.

Reparticin del transito

Si la ruta tiene menos de 7m de ancho, se toma el total del trnsito en los dos sentidos de

circulacin. Si la va tiene ms de 7m o si las vas son de circulacin unidireccional, el transito se

considerara en el carril ms cargado.

Peso mximo del eje

La estructura propuestas estn previstas para soportar el eje simple estndar de 130 KN de

referencia y un porcentaje de sobrecargas que no exceda el 10%.

Clases de transito

Transito promedio diario (TPD)


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Es la intensidad mxima promedio para una duracin de vida del orden de quince aos, donde

se incluyen todas las clases de vehculos y los porcentajes promedios de vehculos pesados se

acercan a un valor del 30 % del trnsito total.

Trnsito en nmero acumulado de vehculos pesados

Cuando la estimacin del trnsito acumulado en nmero de vehculos pesados es significativa(carga superior a 5 ton.)

ESTRUCTURA DE PAVIMENTOS

Los materiales que constituyan las diversas capas tengan caractersticas que respondan a unas

exigencias mnimas de calidad.

Que las ejecuciones de calidad de las calzadas respeten los procedimientos constructivos.

Plataforma


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A la capa que se encuentra 30 cm arriba del terrapln. Es indispensable disponer de una buena

capa de soporte para que el cuerpo de calzada se pueda construir y conservar en el tiempo, sin

deformarse.

Se debe tratar o eliminar suelos que presenten las siguientes caractersticas geotcnicas:

IP>40

LL>70

Expansin lineal en molde de CBR > 2%

Contenido en materia orgnica > 3%

Algunos de los mejores tratamientos son los siguientes:

El tratamiento con cal viva permita bajar el contenido de agua y el ndice plstico.

Los tratamientos mecnicos, como adicionar arena o piedra, le dan un esqueleto oplataforma arcillosa.

Los geo textiles permiten colocar capas de forma sobre suelos finos plsticos con alto

contenido de agua que sirven de colchn. Se prev al nivel de plataforma un grado de

compactacin de amenos 95% del Proctor Modificado. En ciertos suelos sensibles se

debe evitar al mximo mover el material.

Capa de la subrasante

Es necesario que los materiales de sustitucin o de aporte tengan un CBR>= 10% para la

circulacin de los equipos, cuando el suelo natural presenta insuficiencia portante, la capa deforma indispensable para los suelos que resulta posible alcanzar el 95% de la densidad seca

mxima del Proctor Modificado.

Debe evitarse ciertos suelos:

Aquellos cuyo tamao mximo de partculas sea superior a 150 mm


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Aquellos cuyo porcentaje de finos (tamao menor de 0,075 mm) se superior a 35 0 45% y

su ndice de plasticidad supere 20 o 30, dependiendo del trnsito.

Capa de subbase

Debe tener un CBR >30, obtenido del 95% de la densidad seca mxima del Proctor Modificado.

Para transito bajo se puede adoptar un CBR 25% y para los trnsitos ms elevados un CBR del

35%

Arcillas con gravas lateriticas naturales


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La densidad seca mnima requerida oscila entre 1,8 y 2 ton/m3

Ejecucin: se hace el extendido por medio de niveladora, en capas comprendida entre 10 y 25

cm. El contenido de agua de compactacin ser la humedad optima ms o menos 2% y la tasa

de compactacin mima ser el 95% de la densidad mxima del Proctor Modificado. Lacompactacin se efectuara con un compactador metlico pesado, donde la carga por rueda

ser mayor de 30 KN.

Gravas lateriticas naturales mejoradas con cementos y cal

Se contempla una capa en grava cemento o grava bituminosa, prevista en la base, que vuelve

rgida la capa de subbase, adems, con el fin de evitar una gran dispersin entre los modulares

de las capas, se incorpora algn porcentaje de cemento o de cal a la grava lateritica de la

subbase.

Tomar en cuenta las siguientes caractersticasTamao mximo nominal de las partculas de 10 a 50 mm

Contenido en materia orgnica < 1,5 %

Material inferior a 80 um


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IP 5 a 20

Densidad mxima PM 1,9 a 2,10 ton/m3

W pm 7 a 13%

Expansin mxima 2,5%

Ejecucin: se extiende estos materiales con la niveladora y se compactan con un contenido de

agua a Wpm +- 1%. Se tiene una densidad seca igual o al menos 95% de la densidad seca

mxima del Proctor Modificado. La compactacin se realiza con rodillo neumtico. El espesor

de la capa oscila entre 10 y 25 cm. Se requiere confinamiento lateral. La deformacin admisible

entre 127/100 y 350/100 mm.

Arenas arcillosas mejoradas con cemento y cal

Se puede aumentar la rigidez de las arenas arcillosas para estructuras comprendidas por una

capa de base en grava bitumen o en grava cemento, las cuales se pueden mejorar utilizando cal

viva o cementos, o combinacin de las dos.

Dimensin mxima 0,5 a 10 mm

Pasa 80 um < 50%

Coeficiente de uniformidad


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Su ndice de plasticidad debe ser superior a 10 y un porcentaje que pasa de 0,425 mm, superior

a quince. El CBR debe ser superior a 60, luego de tres das de secado al aire y cuatro das de

inmersin, mientras que la densidad seca corresponde al 95% del PM. Se requiere 6% de cal.

Escorias volcnicas o puzolanas

Se utilizan en el calzado luego de triturado y tamizado. Dicho material posee caractersticas

puzolanas.

Un ndice de plasticidad menor a 15

Ejecucin: el extendido se realiza con niveladora y su compactacin se hace con compactador

vibrante. Su densidad seca es baja, el contenido ptimo de agua no tiene significado, se pide

95% del PM y se extiende en capas de espesor de 25 cm mximo.

Capas de base

El ndice de capacidad portante CBR ha de ser al menos 80 para una densidad seca

correspondiente al 95% del PM.


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Gravas lateriticas naturales

Porcentaje de finos inferior al 30% y el IP


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Triturado O/D (D


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El ligante bituminoso puede ser un asfalto liquido 10/50 o 50/100, una emulsin de rotura rpida

a partir de asfalto 80/100, con 65% de asfalto residual.

Grava asfalto

El tamao mximo de la grava es de 31,5 mm. La granulometra se encuentra constituidas por

fraccione 0/6 y 6/20 o o/4 0 4/10 y 10/20 o 0/10 y 10/30

In ndice de trituracin de 100%. Se utiliza asfalto 60/70 u 80/100, cuyo porcentaje es el orden

de 3,5 a 5/0, se usa una emulsin de rotura media a 60 o 70% de asfalto residual 80/100.


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Grava cemento

El ndice de trituracin debe ser al menos 35% para trnsitos bajos y 60% para trnsitos

elevados. La resistencia a la compresin simple despus de 7 das de curado al aire RC 7 >35

kg/cm2, la resistencia a la compresin simple despus de 28 das de curado al aire RC28>59

kg/cm2 y la resistencia a la traccin diametral RT28> 5 kg/cm2.

Capas de imprimacin de liga

Imprimacin

Esta operacin solo afecta a un pequeo espesor de 1 a 2 cm de la capa que se trata, con el fin

de impermeabilizar su superficie. Tambin asegura un amejor adherencia entre ccapa no

tratada con ligantes bituminosos y una capa bituminosa.

Los ligantes deben cumplir con las siguientes condiciones:

Sobre material arcillosos con superficies cerrada de 0,7 a 1kg/cm2 de asfalto residual a partir deemulsin de rotura rpida.

Sobre material granular con superficie abierta de 0,8 a 1,2 kg/cm2 de asfalto residual a partir

de emulsin de rotura rpida.

El clima hmedo se utiliza emulsin de rotura rpida a razn de 2 kg/cm2 con 50-60% de asfalto

residual.


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Capas de rodadura

Las capas de rodadura de las calzadas pueden ser tratamientos superficiales, arena-asfalto,

concreto bituminoso, lechadas y microaglomerados en frio.

Tratamientos superficiales

El tratamiento superficial simple se define como aplicacin de una partcula de asfalto sobre la

superficie de una capa de base, seguida de la extensin y compactacin de una sola capa de

agregado.

El tratamiento superficial doble es la aplicacin consecutiva de dos tratamientos superficiales

simples que puede ser de caractersticas diferentes.

Los tratamientos superficiales se reservan para calzadas con niveles bajos de trnsito.

LigantesSi bien se utilizan los asfaltos 80/100 y 80/200 esto no son aconsejables, se prefiere la emulsin

catinica de rompimiento rpido al 60% de asfalto 80/100.

Agregados

Deben provenir de rocas duras, no estar contaminados y tener una forma que permita la

adherencia del asfalto.

Dureza

Limpieza y adherencia

Una mala adherencia no solo se debe a la presencia de polvo en el material, sino tambin a lamisma naturaleza de la roca, por lo que han de aplicarse aditivos en el caso de tenr granulares

silceos como cuarzo, el gres y la rolita.

Forma y tolerancia granulomtrica

El rechazo a D y el tamizado a d, que debe permanecer inferior a 15%

La variacin


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Dimensin de los granulares

Se utilizan generalemnte dimensiones 4/6 6/10 10/14 pero se pueden usar otras fracciones

en funcin de las condiciones locales, como por ejemplo 5/15 15/25 6/10 10/14 14/18 o

con discontinuidades 6/10 14/18

Dosificacin


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Arena asfalto

Un 3,5< cu = D60/d10


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IP nulo

Equivalencia de arean >40

Asfalto 8/100 0 60/100

Se recomienda su fabricacin en central, extender con finisher y compactar con cilindro liso, el

contenido de asfalto es el orden de 7%.

Mezclas densas

Se utilizan en trnsitos T1 y T3.

La mezcla tiene entre 4% y 7% de asfalto y se estudian por medio de ensayo Marsahall y

Duriez., respectivamente.

CONCRETOS ASFALTICOS


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Son altamente elaborados y se utilizan para las capas de rodadura que soportan trnsitos altos

T4 y T5, se debe asegurar que posean un excelente soporte y que la base est conformada con

un material tratado poco deformable, el objetivo es ejecutar la calzada progresivamente y que

adquiere maduracin bajo trnsito.Los concretos asfalticos contienen habitualmente entre 5% y 8% de asfalto, con un mdulo de

riqueza de 3,5 a 4. Los granulares que entran en composicin son gravas trituradas de talla

mxima de 8 a 14 mm.

TIPOS PARTICULAR DE REVESTIMEINTOS

REVESTIMIENTOS CON CONCRETOS ASFLTICOS ANTIAFHERENTES


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Estos concretos asfalticos con formula discontinua se presentan en pequeos espesores. Las

fraccione 2/6 para 0/10 y el 6/10 o 4/10 para el 0/14, se eliminan.

CONCRETOS ASFLTICOS CLAVADOS

En las regiones pobres en materiales duros y sobre todo cuando los materiales son e alto

pulimiento, se extender una capa de concreto asfaltico con 5 a 6 kg/m3 de agregados duros

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REVESTIMEINTO PARA TRNSITO BAJOS

Se hacen con las tcnica de tratamientos superficiales simples, dobles y triples sobre un

ligantes o un tratamiento con granulares.

REOLOGIA DEL ASFALTO

PROPIEDADES REOLOGICAS D ELOS MATERIALES ASFLTICOS

DEFINICION Y DOMINIO

La reologia es la ciencia que estudia la fluencia y la deformacin de la materia.

La teora de la elasticidad y resistencia de los materiales

La plasticidad

La viscosidad

La hidrulica

Los materiales se asumen como cuerpos ideales y elsticos

Se usan los materiales en condiciones en donde le modelo elstico no tiene validez

Se puede obviar fenmenos secundarios en los que la teora elstica no tiene importancia.

El objetivo es determinar deformaciones de cuerpos intermedios entre solidos elsticos y

lquidos viscosos bajo fuerzas actuantes.

La reologa experimental mide sobre los cuerpos reales las deformaciones resultantes de las

solicitaciones particulares, fciles de realiza en el laboratorio.

La reologia terica define matemticamente el comportamiento de estos cuerpos de maneraque se pueda predecir las respuestas en condiciones diferentes del laboratorio.

Mecanismo de la modificacin

Un ligante modificado est constituido por dos fases, se considera tres casos:


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Bajo contenido de polmero (inferior al 4%)

A altas temperaturas mejora la conducta mecnica, a bajas temperaturas disminuye la

fragilidad; por lo tanto fase de pilomeros mejora las propiedades a diferentes temperaturas.

Contenido de polmero elevado (superior al 7%)

Debido a la presencia en los aceites del bitumen, en los que se encuentran los fragmentos ms

pesados del ligante base.

Contenido de polmeros del 5% aproximadamente

Estos sistemas con difciles de controlar y tienen problema de estabilidad (micro morfologa y

propiedades depende de condiciones trmicas)

Modificacin de asfaltos con elastmeros termoplsticosLos cauchos son sistemas de dos fases, cuando el polmero se dispersa en el asfalto caliente, los

dominios de poli estireno se ablandan y pueden disolverse completamente.

El pilero produce una mezcla de comportamiento viscoso a alta temperatura. Por enfriamiento,

los bloques de poli estireno se asocian actuando como reticulantes de los bloques de

elastmeros dispersos, confirindole al asfalto modificado propiedades elsticas, similares a las

de caucho vulcanizado.

De los cuatro principales de elastmeros termoplsticos, los copo limeros de cloques de

estireno son los que han mostrado mayor potencial para producir asfaltos modificados.

Para evitar segregacin de asfltenos se debe adicionar aceite cuidadosamente, ya que

absorbe el polmero e incide en las propiedades finales de la mezcla.

El polmero mejora la elasticidad del asfalto, aumenta la viscosidad, lo que traduce en la

reduccin de la penetracin y en el incremento del punto de ablandamiento.

Caractersticas de los cementos asfalticos modificados con polmero

Hay q evaluar sus propiedades como:

Comportamiento reologico y susceptibilidad a la temperatura

Se evalan mediante ensayos e ndices convencionales utilizados para caracterizar cementos

asfalticos: penetracin, ductilidad y viscosidad a diferente temperatura.

Evaluacin de la compatibilidad

Entre la dispersin del betum y los polmeros, en sus mecanismos y condiciones de fabricacin.


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Caractersticas elsticas

Los ligantes modificados presentan mayor elasticidad, se lo evala mediante el ductilometro.

EnvejecimientoSe usa el mtodo empleado en el ensayo al horno en pelcula fina rotatoria.

Especificaciones de cementos asfalticos modificados con polmero.

Se lo ha utilizado ms debido a que presenta las siguientes caractersticas:

Aumento de volumen de trnsito, altas cargas y presiones.

Durabilidad de asfaltos

Los factores internos y externos influyen, ya que en lo interno el sistema coloidal aumenta la

dureza y fragilidad, mientras que las condiciones climticas .intensidad de trnsito, proceso de

construccin son factores externos que disminuyen la durabilidad

Las caractersticas del cemento asfaltico, son factores que influyen en su durabilidad.

Especificaciones de los cementos asfalticos

Aqu se puede observar segn el grado de viscosidad los requerimientos:


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Curvas de flujo de los cementos asfalticos

Cemento tipo 1

La velocidad de deformacin es constante y proporcional a la fuerza

Cemento tipo 2

La velocidad de deformacin disminuye en principio despus de la aplicacin de carga.

Cemento tipo 3

La velocidad disminuye, pasando por un mnimo y dependiendo de la fuerza aplicada puede

llegar a crecer de modo indefinido.

Influencia de temperatura en la viscosidad

Para esto tenemos que tener las grficas de la variacin de la viscosidad respecto a la

temperatura.

A altas temperaturas aumentan la actividad de disolventes, lo que hace que el lquidointermicelar ocupa mucho mayor volumen que el asfalto.elconiciento de la susceptibilidad

trmica de un cemento asfaltico es vital para determinar las temperaturas optimas de manejo.


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Susceptibilidad trmica del cemento asfaltico

Los cementos con un alto grado de susceptibilidad no son deseables ya que su viscosidad a 135

c muy baja ocasiona inconvenientes durante proceso de mezclado y compactacin y a bajas

temperaturas esto podra causar fisuramiento por contraccin trmica.

Si se registra viscosidad muy baja a altas temperatura estas podran causar ahuellamiento y siviscosidad muy alta a bajas temperaturas causara figuracin.


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Asfalto espumado

Cuando se agrega agua fra en pequeas porciones del asfalto caliente. Esta posee baja

viscosidad y aumento del volumen.

Estas tienen la ventaja de trabajarse das despus de su compactacin, puede almacenarse

durante un ao sin alterar sus propiedades.

Este incrementa la resistencia y reduce la susceptibilidad a la humedad de los materiales

granulares.

Emulsin de asfalto modificado con polmero

La emulsin se caracteriza por su naturaleza ionica, estabilidad en relacin con los materiales

granulares y por el contenido en peso del ligante de base.

Los ensayos son los mismos que los normales solo se diferencian en que:

Se elimina el ensayo de solubilidad, ya que los polmeros puede que no sean solubles con el

disolvente.

Se introduce el ensayo de punto de ablandamiento para conocer el comportamiento del ligante

a alta temperatura y para comprobar la modificacin del mismo.

Se incluye el ensayo de recuperacin elstica, para medir la elasticidad del ligante.

Capas de rodadura en calzadas y capas de base asflticas

Para esas capas se permite el uso de asfalto puro y de emulsiones asflticas modificadas con

polmeros.

Capas de base granulares-emulsin con asfalto puro

Las emulsiones son catinicas. Estas deben ser ruptura lenta. El contenido del ligante oscila

entre 60 y 65 % y el ligante de base debe ser asfalto puro 80/100.

Capas de rodadura en tratamientos superficiales


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Las emulsiones son lo nico que no puede usarse dentro de las categoras ligantes asflticas. En

funcin del trfico deben utilizarse como mnimo las clases.

CAPITULO 2

Generalidades sobre la fatiga de materiales

Si sobre un material se aplican cargas repetidamente, incluso si estas son menores a su

capacidad, este puede fallar por el fenmeno de fatiga.

El ensayo de fatiga consiste en aplicar sobre una probeta cargas iguales y repetidas, hasta su

punto de falla. La curva resultante es la curva de Wohler, que relaciona el nmero de

repeticiones y los esfuerzos correspondientes. La carga para la cual la probeta soportar N

ciclos antes de romperse corresponde al valor de resistencia a la fatiga. El nmero de ciclos

antes de la ruptura se denomina duracin de vida.

Lmite de fatiga

Para cierta amplitud de carga se puede aplicar un nmero infinito de veces sin llegar a la

ruptura, esta solicitacin se denomina lmite de fatiga, y es comprobable metales con valores

entre 0.3 y 0.6; a las bases bituminosas no se ha podido comprobar dicho lmite, habiendo falla

cualquiera que sea la amplitud de la solicitacin.

Dispersin de la duracin de la vida

Los resultados del ensayo de fatiga para iguales cargas resultan el nmero de ciclos a la ruptura

son diversos. La duracin de vida comprobada para metales tiene una relacin de 1 a 10 entre laduracin ms baja y la ms alta, para concretos bituminosos la relacin es de 1 a 50, y de 1 a

1000 para materiales tratados con ligantes hidrulicos.

Dada la variabilidad es prctico generar la curva de Wohler a cierta probabilidad de duracin de

vida. Es preferible un material que presente una duracin de vida poco dispersa, aun si su

duracin de vida es baja, a otro material que tenga un comportamiento ms homogneo.


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Acumulacin de daos. La ley de Miner

La relacin entre las solicitaciones superiores al lmite de fatiga y la duracin de vida n1/N1,

representa la proporcin de esfuerzo que se ha consumido bajo el esfuerzo 1, esta relacin se

denomina como dao de fatiga.

Suelos

Un adecuado conocimiento de la subrasante incluye tres etapas:

a) Identificacin geotcnica, que permitan aproximar el comportamiento predecible del

suelo al comportamiento de una familia conocida. Esta etapa se base en la clasificacin

de suelos.

b) Estudio de los parmetros de estado.

c) Evaluacin de la capacidad portante, en funcin del contenido de agua y CBR.

Leyes de comportamiento mecnico de los suelos

El comportamiento de una material est ligado al estado de esfuerzos y deformaciones, y

se determinan en el laboratorio con ensayos triaxilaes o en campo con ensayos de placa.

Anlisis en el laboratorio

En un suelo no homogneo ni isotrpico, el mdulo de elasticidad permite definir su

comportamiento. El ensayo triacial permite determinar cuatro mdulos distintos,

- Mdulo tangente en el origen Eo.

- Modulo tangente para un valor intermedio de la deformacin, E1

- Modulo secante - Mdulo resliente , que es el que mejor caracteriza al estado del

suelo y la elasticidad adquirida despus de algunos ciclos de carga.


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Ensayos de placa

Permite determinar directamente in situ el mdulo del suelo, consiste en cargar una

placa circular y medir el desplazamiento vertical bajo la carga, el mdulo se deduce con

la frmula de Boussinesq:

. suponiendo un valor de coeficiente

de Pisson cercano a 0.5.El desplazamiento se determina a travs de:

El desplazamiento total es la suma del desplazamiento elstico y plstico.

Para el segundo ciclo:

Si la relacin de mdulos entre la primera carga y la segunda es inferior a 2, se considera

que el suelo es bien compactado.

Aproximacin de modulo a partir del valor de CBR

no es adecuada para suelos buenos. esta frmula sobrestima el mdulo de los suelos.

Influencia del desviador para un nmero de ciclos de carga dado

Para un nmero de ciclos de carga dado, la deformacin crece en forma lineal con el

esfuerzo mximo aplicado, siempre que sea menor al crtico. El estado de esfuerzos se

define por

; donde el numerador representa el esfuerzo desviador

efectivo del ensayo triaxial, y denominador el valor que conduce a la ruptura en la

primera carga.

En un calzada tradicional la deformacin plstica se relaciona con el ahuellamiento y el

nivel de servicio a N repeticiones de carga.


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Limites usualmente admitidos de deformaciones elsticas para un suelo en funcin

del nmero de ciclos

Para determinar la deformacin elstica o el esfuerzo vertical admisible, se ha

propuesto que , para los coeficientes diversos autores hanpropuesto:

Grava no tratada: un material que se comporta como un suelo

Aproximacin terica en el laboratorio

Un ensayo de cmara triaxial permite el estudio de gravas no tratadas, bajo carga

aparece una deformacin plstica p y una deformacin elstica R. El mdulo

resiiliente se expresa ; el cual crece con el esfuerzo medio a unarelacin del tipo .

El exponente decrece con la densidad seca, resultando en un comportamiento

prximo al elstico. El mdulo resiliente depende de la granulometra, as por ejemplo,

el modulo crece cuando pasa de una grava arenosa a una media y de sta a una gruesa.

Aproximacin emprica in situ

El modulo aumenta un poco con la calidad de la grava y con el espesor. Si el ensayo se

efecta en un masivo infinito de grava no tratada se medira el mdulo E6. El mdulo Et

de los primero centmetros inferiores no es muy diferente del mdulo E2 del suelo. El

mdulo E1, medido con un ensayo triplaca representa el promedio de un mdulo que

vara entre E2 y E6.

Una capa de espesor H de grava tratada no tiene mdulo propio; se le asocia en funcinde un mdulo E2 del suelo segn ; donde k(H) es funcin creciente de lacalidad de la grava y vara entre 2 y 4.

Otra relacin es la de .

Materiales tratados con ligantes hidrulicos

Diferentes tipos de ensayos


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Ensayos de traccin directa: la resistencia de traccin RT se obtiene

sometiendo las dos caras de una probeta cilndrica a un esfuerzo de

traccin.

Ensayo de traccin indirecta (ensayo de compresin diametral o

ensayo brasileo). La probeta se somete a ruptura entre dos planosparalelos, los esfuerzos se ejercen segn dos generatrices

diametralmente opuestas, RTB.

Ensayo de traccin por flexin. El esfuerzo se aplica en la cabeza de una

probeta empotrada en la base.

Resultado de ensayos

Los resultados de los ensayos varan con el tiempo, dado que los materiales tratados

con ligantes hidrulicos varan con el tiempo.

-Los ensayos deben empezarse en la maana.

- Los valores obtenidos deben ser representativos del estado final de material.

Los ensayos son efectuados a:

- 90 das para materiales tratados con cemento y cenizas volantes sulfoccicas.

- 180 das para los materiales tratados con escorias, cenizas volantes selicoaluminosas y

puzolanas-cal.

Las relaciones entre las resistencias convencionales son relativamente constantes de un

material a otro.


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Curvas de esfuerzo deformacin- definicin de modulo E

Cuando se somete una probeta a una solicitacin, se pueden medir las deformaciones, talquees posible graficar la curva de variacin de esfuerzo en funcin de la deformacin.

El comportamiento de materiales es elstico, pero no casi siempre lineal.

- En compresin, las gravas cemento y las gravas cenizas se comportan linealmente hasta

un 60 70% de la resistencia a compresin; gravas escorias hasta el 40%.

- En traccin, las gravas cemento y gravas cenizas volantes presentan un

comportamiento lineal hasta un 80% de las resistencia a la traccin y las gravas escoria

hasta el 60%.

-

La lectura del valor se toma al tercio de la carga.Ensayos de fatiga

La probetas son prismticas trapezoidales y se someten a esfuerzos prestablecidos de

flexin, hasta su falla. La curva de esfuerzos y ciclos de ruptura se define claramente.

Materiales Asflticos

Se caracterizan en que para un nivel de esfuerzo fijo, la deformacin depende del tiempo, se

dice que su comportamiento es viscoelstico, debido a que su mdulo depende de la frecuencia

de aplicacin de carga; el modulo es elevado cuando la solicitacin es elevada. El modulo

tambin depende de la temperatura, cuando esta aumenta, el mdulo disminuye. As tambin

depende de su composicin, compacidad y l naturaleza del asfalto.

Mdulo de deformacin

El mdulo de rigidez se caracteriza por dos componentes: ; para suensayo se utiliza probetas trapezoidales empotradas en la base. Una solucin aproximada para

obtener las vibraciones de flexin es la de Rayleigh.

- Deformacin relativa

- El esfuerzo mximo en la fibra ms tensionada

- Mdulo de rigidez


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Influencia de la temperatura y de la frecuencia

La influencia de la frecuencia de la carga influye ms en altas temperaturas. Cuando la

temperatura vara entre 10 a 40 C, el mdulo se divide para 10.

La frecuencia de la solicitacin depende de la distancia entre los dos extremos deldimetro de la rueda y de la velocidad de la carga.

Ensayos de fatiga

Probetas trapezoidales empotradas en la base se someten a traccin por flexin hasta

su falla. Existen dos clases de ensayos:

1. A esfuerzo constante:

2. A deformacin constante:

Influencia de la temperatura

La deformacin que conduce a la ruptura a N ciclos, est ligada a la temperatura.Ensayos de traccin directa

Los materiales se someten a ensayos de compresin simple o compresin diametral,

pero estos no permiten obtener su ley de fatiga; consisten en imponer un

desplazamiento a la probeta a tres velocidades de deformacin y tres temperaturas.

El valor del mdulo a 30 C permite tener una idea de la susceptibilidad del material al

ahuellamiento.

Captulo 3Modelos de la Mecnica de Calzadas

Modelo de Boussinesq

La calzada debe repartir uniformemente la presin del neumtico obre la subrasante, a

travs de modelos que consideran que la presin se esquematiza por un crculo de radio

a; la subrasante tiene un comportamiento elstico y capacidad admisible menor las

presin del neumtico; a una profundidad H, le presin vertical se ha disipado tal que no

sobrepasa el esfuerzo vertical admisible. Boussinesq propuso la ecuacin para

determinar el esfuerzo vertical a una profundidad:


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Modelos bicapas

Cuando el esfuerzo admisible del

suelo es pequeo, es necesario

aumentar la capacidad portante entre

la capa de la calzada y el suelo soporte

a travs de ligantes hidrulicos o

hidrocarburo, de esta forma el espesor

de la capa granular se mantendr

razonablemente. Sin embargo este

espesor no puede ser muy pequeo,

debido a que la modificar el mdulo de

la capa, tambin se modifica su comportamiento mecnico.

As, para dimensionar la calzada se deben considerar criterios de comportamiento en el

tiempo: el esfuerzo vertical de la subrasante y esfuerzo de tensin por flexin en la zona

inferior de la calzada deber ser inferior deben ser menores o iguales un esfuerzo

admisible limite dado por su naturaleza y nmero de cargas aplicadas.

Modelo de Hogg

Para la solucin de las

ecuaciones de elasticidad, se

suponen las siguientes hiptesis

de la capa de calzada: a) el plano

medio se considera como la fibra

neutra, b) las secciones planas no


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se alterna durante la deformacin, c) los esfuerzos normales producidos por la

deformacin transversal pueden despreciarse.

La solucin del modelo de Lagrange relaciona el desplazamiento vertical de la placa, el

esfuerzo vertical z sobre el masivo y los desplazamientos verticales del masivo.

Modelo de Westergaard

El modelo considera que el suelo soporte se asemeja a una serie de resortes, para los

cuales el desplazamiento vertical w es proporcional a la presin vertical v.

MODELOS MULTICAPAS (Burmister, 1943)

El modelo bicapa es interesante puesto que permite determinar las grandes tendencias de

variacin (rol del espesor, rol de la relacin de mdulos entre capas, influencia del radio de

carga) pero se limita a un bicapa; lo que hace necesario pasar a modelos de n capas, ya que

stos facilitan enormemente la esquematizacin de las estructuras: Una estructura tradicional,

se representa mejor por un esquema tricapa (suelo, cuerpo granular y capa de rodadura).

En los estudios de refuerzo, los esquemas de estructuras que hacen intervenir un nmero decapas ms importante son deseables (por ejemplo tres capas para la antigua calzada y dos

adicionales para el refuerzo).

Burmister, trata el problema general de ncapas tal como se esquematiza en la figura

No. 1


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Se trata de un modelo muy poderoso ya que:

Todas las capas se tratan como slidos elsticos (la hiptesis de placa se evita).

Las interfases entre placas pueden ser pegadas o despegadas y una misma estructura puede

tener tanto capas pegadas como despegadas.

En el caso de cargas mltiples (ejes simples, tandem o triden), pueden tratar adicionando los

efectos de capas elementales.


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Fig. 1. Esquema del modelo de Burminster.

Los esfuerzos y deformaciones mximos admisibles que acten en las diferentes

capas de una estructura de pavimento son aquellos que garanticen un alto grado deserviciabilidad y durabilidad del pavimento dentro del periodo de diseo, antes de que

la estructura entera o algunas de las capas falle. El valor de los esfuerzos y

deformaciones es afectado por el comportamiento de una variedad de parmetros,

los cuales son los siguientes:

El trnsito acumulado de acuerdo al periodo de diseo considerado

El riesgo de dao admitido para este periodo

Las caractersticas de resistencia a la fatiga de estos materiales

Los efectos trmicos


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La informacin del comportamiento observado en estructuras con

caractersticas similares

Por medio de la teora de Boussinesq se puede determinar esfuerzos, deformaciones ydeflexiones en la sub base, si la relacin de mdulos entre el pavimento y sub base es

cerca de la unidad. Si es mayor dicha relacin la ecuacin debe ser modificada.

Actualmente el diseo de pavimentos flexibles se efecta en forma emprica, sin

embargo, cada vez ms el diseo mecanistico es ms prevalente lo que requiere una

correcta evaluacin de los esfuerzos y deformaciones debido a las cargas de trfico.

A continuacin encontramos frmulas para el clculo de esfuerzos y deformaciones

emitidas por Burminster:

Frmulas para calcular los esfuerzos:


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Frmulas para calcular las deformaciones unitarias

El Modelo de Westergaard (1926)

Anterior al modelo de Hogg, sigue la lgica

del modelo de Boussinesq, El modelo de

Westergaard conduce a una aproximacin diferente. La complejidad relativa del

modelo de Hogg, proviene en efecto de la naturaleza misma del masivo de

Boussinesq, que soporta la calzada.

Partiendo del principio que la hiptesis de un masivo de Boussinesq para el soporte de

la calzada no es sino una hiptesis simplificada (el comportamiento del suelo es

infinitamente ms complejo); Westergaard ha adoptado para el suelo otra hiptesis

significativa que facilita los clculos.

La hiptesis de placa delgada para la calzada, del modelo de Westergaard lleva a cabo

la esquematizacin del suelo as:

Este se asimila a un sistema de resortes cuyo desplazamiento vertical en un punto (w),

es proporcional a la presin vertical (v)en ese punto, o sea v = Kw.

El modelo de clculo adoptado se esquematiza en la figura 1, ste modelo es todava

muy utilizado. En efecto, las hiptesis simplificativas que comporta permiten tratar

problemas que otros modelos (Hogg y Burmister) no pueden resolver y, en particular,

los problemas de carga en el borde o esquina de la placa en concreto.

Fig. 2. Esquema del modelo de Westergaard.


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En el modelo aparece una variable fundamental del comportamiento de los materiales

tratados con ligantes hidrulicos, el radio de rigidez de la placa:

P es la carga aplicada ya es el radio de carga del esfuerzo de traccin en la base de la

calzada:

Donde C, es una funcin creciente de l, que depende de la posicin de la carga. Para

una carga circular en el centro de una placa, por ejemplo, ste resultado se aproxima

al que da el modelo de Hogg:

En los dos casos, la influencia del espesor se representa por H3y el soporte por

E1/K E1/E2, segn l.

Modelo: La influencia de una variacin del modelo del suelo soporte o de la calzada es

bajo comparativamente al de la variacin del espesor de la calzada.

Aplicacin de modelos de clculo.Alize III

Se describe los modelos adoptados para presentar concretamente el funcionamiento

de los diferentes tipos de estructuras:

Estructuras tradicionales


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Son aquellas que conforman una cobertura bituminosa relativamente delgada y una o

muchas capas de grava no tratada.

Presentan las siguientes caractersticas:

Soportan el paso de ms de 300 veh pesados por da.

El espesor de la calzada oscila entre 40 y 60 cm en el 40% de los casos.

El perfil de esas calzadas se encuentran deformado (65% de los casos) y la capa

de rodadura se halla fisurada (60% de casos) aunque la capa de rdadura no

tenga ms de 5 aos.

La deflexin promedio de estas calzadas reforzada era de 70/100mm y superior

a 100/100 mm ene l 20% de los casos.

El mdulo del cuerpo de la calzada dependa del suelo soporte y era

aproximadamente igual a 2,4 mientras que el mdulo de la carpeta asfltica

era del orden de 2.000 MPa.

Esquematizacin de las estructuras tradicionales y su funcionalidad

Fig. Variaciones de 2 con el espesor de la calzada

Se puede esquematizar mediante un modelo tricapa:

Suelo soporte

Cuerpo granular

Capa de rodadura

O por un modelo bicapa:

Suelo soporte

Cuerpo granular


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El mdulo E2 de la capa en grava no tratada se define con respecto al mdulo

E3 del suelo soporte.

Donde el valor de K vara entre 2 y 4.

Determinar el espesor de la calzada es limitar a un nivel la deformacin 2del

suelo soporte con el trfico.

Fig. Valores de espesores calculados por medio de motodologa racional a partir

de los valores E2/E3y del valor E3

Proceso:

Etapa 1:

El valor de la deflexin en la se puede deducir del baco y se obtiene la

relacin E1/E2.

Etapa 2:

Determinacin de la deformacin admisible , teniendo en cuenta el trfico.

Y con este valor se ingresa a la figura 4.3 donde se obtiene h


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Etapa 3:

Se denominan hN el espesor nominal y o la deformacin que le corresponde.

En un punto cualquiera de la calzada, el espesor de la calzada esta dado por:

varia de manera aleatoria: si no es demasiado grande, la deformacin en un punto cualquiera se puede expresar en funcin de valores de o y

.Entonces , el logaritmo de la deformacin o del esfuerzocaria linealmente con el espesor, coeficiente ste que relaciona la variacin de

la deformacin con la variacin aleatoria del espesor de la estructura del

pavimento.

Etapa 4:

Este espesor calculado debe adaptarse para tener en cuenta las limitaciones de

fabricacin:

Se necesita una capa de rodadura de 6cm

No todo espesor de material puede compactarse al mismo tiempo.

Actualmente se considera una capa de rodadura entre 6 y 10 cm.


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Recomendaciones para construccin de capas asflticas

Se emplean dos tipos de mezclas asflticas:

Las destinadas a los pavimentos con capas tratadas con logantes

hidrulicos, para los cuales la prioridad es la resistencia al

ahuellamiento y no la fatiga.

las destinadas a los pavimentos flexibles nuevos no tratados o alrefuerzo de las capas de rodadura de los pavimentos tradicionales, para

los cuales la prioridad es la resistencia a la fatiga.

En la ejecucin de un trabajo de asfalto es esencial obtener la

compacidad.

Mezclas asflticas en caliente para Capas de Rodadura y de Liga Sobre Soportes

poco deformables.

Se establecen dos categoras:

Mezclas asflticas semiabiertas para capas de rodadura o de liga con

granulometras discontinuas.

Concreto por capas de rodadura.

Mezclas asflticas semiabiertas

Granulometra:


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Se establecen dos tipos:

0/10 =6 y 7cm

0/14= 9cm

Contenido en ligante:

Se puede definir como:

Donde:

Los valores de los mdulos de riqueza k son 3.3 y 3.4 para mezclas asflticas 0/14 y

0/10 respectivamente.

La dosificacin de la mezcla est comprendido entre:

5.5 y 5.8% para 0/14

5.8 y 6.1% para 0/10

Propiedades:

Las propiedades mnimas requeridas para la mezcla asfltica se establecen las tablas

siguientes:


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Mezclas asflticas de mantenimiento en capa delgada

Las mezclas asflticas para capas de pavimentos con espesor de 5cm compactados

tienen como funcin principal de refuerzo de pavimentos existentes o pavimentos

nuevos construidos para evitar degradaciones de la superficie y para los cuales se

pretenda garantizar las caractersticas de rodadura adecuados en seguridad y confort.

A continuacin se resume las caractersticas requeridas de los tres tipos de mezcla:


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Tipos de carpetas de mantenimiento.

Finos de aportes para mezcla asfltica de rodadura

Los finos de adicin estn constituidos normalmente de material calcreo triturado,

pero puede ser tambin de cal grasa, cenizas volantes o cemento.


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Las especificaciones granulomtricas son las siguientes:

Porcentaje que pasa el tamiz de 0.08mm >80%

Porcentaje que pasa el tamiz de 0.2mm =100%

Deben cumplir con las siguientes especificaciones:

Mejoradores de Adhesividad para mezclas asflticas.

Los productos aminas grasas deben someterse a una evaluacin experimental en

laboratorio, su eficiencia de comprobarse por medio de los siguientes ensayos:

Ensayo de placa Vialit

Ensayo de resistencia de ligante en presencia de agua.

Equipos de fabricacin

Centrales asflticas

Categoras y clases de centrales:

Tenemos tres clases de centrales asflticas segn su funcionamiento:

Categora C: centrales continuas

Categora D: centrales discontinuas de fabricacin nica.

Categora E: centrales discontinuas de fabricacin mltiple.


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Usos de cada central:

Categora C: obras de gran tamao donde se requiera las fabricacin de

mximo una y ocasionalmente dos frmulas de mezclas asflticas.

Categora D: puede usarse en las mismas condiciones que la categora C , perocolocado la clasificadora por fuera de la lnea de produccin.

Categora E: en caso de mltiples cambios de fabricacin o paradas frecuentes.

Controles

Los controles para las centrales asflticas incluyen los siguientes aspectos:

Aprobacin del equipo propuesto por el contratista en la evolucin de ofertas.

Aceptacin del equipo luego de instalarlo en el sitio de obra.

Verificacin del equipo antes de iniciar los trabajos en obra. Controles de calibracin y funcionamiento realizados por el contratista antes

de la ejecucin de los trabajos y durante su realizacin.

Dosificadoras de materiales granulares:

Estos deben ser objeto de una verificacin de aptitud en el cual se establece

claramente la identificacin por marca y por tipo, se debe referenciar estos aspectos:

Identificador de dosificador Cualidades tcnicas del dosificador

Rangos de utilizacin y observaciones.

Equipos de extendido y terminado:

El uso del finisher es obligatorio para las mezclas en caliente excepto en los

siguientes casos:

Granulares asfalticos para obras pequeas de bajo trfico en las cuales

se puede utilizar una motoniveladora.

El refuerzo de pavimentos deformados en los que se necesita una capade re nivelacin, es preferible usar una niveladora.

Equipos de compactacin:

Dependiendo de las condiciones previsibles de la obra, tales como las formulacin de

las mezclas, el espesor, el rendimiento y la velocidad de avance del conjunto de los

equipos de compactacin se deben definir aspectos relevantes como naturaleza,

nmero y principales parmetros de los equipos que se van a utilizar.


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Ejecucin de los trabajos

Fabricacin de las mezclas

Emulsiones de polvo

Se presentan los valores admisibles de concentraciones de polvo en los gases a la

salida de la chimenea:

Controles por parte del contratista:

Aportes de los dosificadores de agregados, de la bomba ligante y del

dispositivo de finos. Temperatura y contenido de agua de los agregados secos

Temperatura del ligante y consumo promedio.

En relacin con el concreto asfltico tenemos:

Una temperatura mxima de los agregados antes del mezclado de 180C y

contenido de agua de mximo a las salida del secador de 0.5%.

La temperatura de introduccin de asfalto en el mezclador dentro de los

lmites dados a continuacin:


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Evaluacin de los controles:

Deben evaluarse a partir de los siguientes criterios:

a) Mtodo de medicin del caudal utilizando para centrales continas.

-Promedio: resultado aceptable si su variacin relativa al contenido ligante es


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Reconocimiento del soporte, extendido y nivelacin

Preparacin de la subrasante

Esta debe cumplir con las normas y especificaciones existentes.

Extendido

Debe realizarse mediante el finisher capaz de esparcir la mezcla asfltica sin producir

segregacin respetando el alineamiento, los perfiles y los aspectos preestablecidos.

Terminado

Terminado por nivelacin

Se puede realizar de manera manual o automtica, se debe realizar de acuerdo con lo

siguiente:

Sobre el eje y bordes, como mnimo y sobre cada perfil transversal del

proyecto, en los casos de referenciacin a obras independientes de la calzada.

En puntos seleccionados sobre perfiles espaciados cada 10m en los casos de

referenciacin a obras anexas a la calzada.

La tolerancia aceptable es de 90 al 95%.Terminado de superficie

Se puede aplicar una viga de referencia lateral articulada de al menos 9m de longitud,

jalada por el finisher.

Los controles se hacen sobre la cantidad promedio de las mezclas colocadas en obra

por unidad de superficie, sobre las flechas y eventualmente sobre los perfiles

transversales y la planeidad.


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Compactacin.

Se construir un tramo de prueba destinado a precisar las modalidades de

compactacin, el tramos de prueba debe permitir obtener para el 95% de los ensayos

de al menos el 100% de la compacidad obtenida en promedio en el laboratorio.

Caso particular de mezclas asflticas de granulometra fina.

La grava y la arena asflticas pueden presentar baja estabilidad antes de enfriamiento

del asfalto por lo cual difcilmente podrn soportar el compactador, teniendo a

fisurarse, por esta razn debe realizarse una precompactacin con el finisher,

utilizando una tabla vibratoria pesada; la compactacin ha de efectuarse con un

compactador neumtico inferior a 0,2 MPa durante el lapso en que la temperatura del

producto permanece superior a 80 o 100C de manera inmediata con un compactadorde placas vibrantes.

Caractersticas antideslizantes.

Se debe tomar todas las medidas del caso para evitar superficies de pavimentos lisos.

resumen grupal de pavimentos

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