sábado, 31 de marzo de 2012

BASES

Las características de los materiales para base o subbase varían si éstas no son estabilizadas, como las bases granulares, o si están estabilizadas con asfalto o con cemento.

viernes, 30 de marzo de 2012

Coeficientes estructurales o de capa

Estos coeficientes son una medida de la capacidad relativa de cada capa como componente estructural de un pavimento, aunque directamente no sean un índice de la resistencia del material. No obstante ello, estos coeficientes están correlacionados con distintos parámetros resistentes.
En la Figura 5.10 hay un ábaco, válido para capas de concreto asfáltico, donde estos coeficientes "a" están en función de la estabilidad Marshall, del cohesiómetro de Hveem y del módulo resiliente.

jueves, 29 de marzo de 2012

Desprendimientos y peladuras

Los desprendimientos consisten en la pérdida de agregados de la superficie y las peladuras en la pérdida de asfalto en la superficie. Estos fenómenos indican que hay una adherencia asfalto agregado insuficiente y traen como consecuencia una reducción del módulo, resistencia a la tracción y capacidad de carga. Hay aditivos que permiten evitar este problema. Consisten en compuestos orgánicos que alteran la química del asfalto agregado para resistir mejor la penetración de humedad en la interfase. La cal, que puede ser usada como filler, mejora la resistencia a los fenómenos de desprendimientos y peladuras.

miércoles, 28 de marzo de 2012

Características térmicas y de humedad

Las características térmicas de los pavimentos asfálticos no son las mismas que las de los pavimentos de hormigón, por ejemplo no hay alabeos por gradientes de temperatura, pero una reducción de la misma produce fisuras. En climas fríos es común ver fisuras transversales en pavimentos de concreto asfáltico.

martes, 27 de marzo de 2012

Ahuellamiento

Es la acumulación gradual de deformación permanente en las capas del pavimento. La expresión que da el número de repeticiones de cargas hasta producir la rotura por ahuellamiento es:


Este procedimiento limita la deformación vertical en el extremo superior de la subrasante a un valor que no sobresolicite al suelo, pero no provee ningún diseño para las capas superiores. Por lo tanto las especificaciones de los materiales deben ser cuidadosamente controladas para asegurar el mínimo de deformaciones.

lunes, 26 de marzo de 2012

Resistencia a la tracción Indirecta (IV)

El problema de la fisuración por fatiga fue estudiado por numerosos investigadores, tanto en laboratorio como in situ. Los resultados demuestran la linealidad existente en diagramas log log. Así la ecuación AASHTO/ARE es:

Este modelo fue desarrollado usando teorías elásticas lineales multicapa con dos cargas circulares para representar una rueda dual. Los módulos de capa fueron determinados a partir de ensayos de laboratorio en probetas con presiones de confinamiento correspondientes a las esperadas en una estructura de pavimento, pero consideradas como independientes de las tensiones en el análisis de regresión lineal.

domingo, 25 de marzo de 2012

Resistencia a la tracción Indirecta (III)

El ensayo de fatiga puede hacerse en probetas Marshall (4" x 2.5" ó 10 cm x 6.3 cm) obtenidas por moldeo en laboratorio o extraídas de pavimentos existentes. El ensayo es muy similar al del módulo resiliente. En este caso la fatiga se define como el número total de ciclos al cual la muestra se parte en dos mitades o al número de ciclos para producir un decremento en el módulo resiliente en un 50 %.

sábado, 24 de marzo de 2012

Resistencia a la tracción Indirecta (II)

Hay muchos métodos para determinar las propiedades de fatiga en mezclas bituminosas. Una de ellas es la carga al tercio en vigas de concreto asfáltico. Las muestras son vigas prismáticas de concreto asfáltico de 3 x 3 x 15" (7.5 x 7.5 x 38 cm) y cargadas con solicitaciones pulsantes de 0.1 seg de duración con 0.4 seg de descanso.
La relación es del tipo:

viernes, 23 de marzo de 2012

Resistencia a la tracción Indirecta (I)

Se determina en las probetas Marshall (4" x 2.5" o 10 cm x 6.3 cm) de la misma forma que para probetas de hormigón. La carga es aplicada a una velocidad de 51 mm/min a una temperatura estándar de 22 °C.
Estudios recientes de investigación han demostrado que los coeficientes de fatiga pueden ser calculados a partir de datos de ensayos de tracción indirecta. Maupin (1976) demostró que las características de fatiga de concretos asfálticos densos responden a estas expresiones:

La representación de datos de fatiga a deformación constante es la más usada. El ensayo a tensión constante es más útil para ensayar y diseñar pavimentos más gruesos.
La fisuración por fatiga es una de las dos mayores causas de fallas en pavimentos asfálticos. La falla consiste en la formación progresiva de fisuras bajo cargas repetitivas. Cuando se incrementa el número de cargas, la fisura se propaga a través de la capa de pavimento y eventualmente aparece una fisura visible en la superficie del pavimento. Una falla por fatiga generalmente está definida como el punto en el cual un porcentaje dado de la superficie del pavimento se cubre con fisuras por fatiga.

jueves, 22 de marzo de 2012

Módulo dinámico de rigidez

Este es obtenido mediante ensayos dinámicos cíclicos de flexión. La carga aplicada es pulsante con una duración de 0.1 seg y un período de reposo de 0.4 seg. La rigidez a flexión (flexural stiffness), calculada luego de 200 repeticiones es:

miércoles, 21 de marzo de 2012

Módulo resiliente diametral

Es un ensayo de carga repetitiva hecho en probetas cilíndricas (forma Marshall). La distribución de tensiones y deformaciones específicas dentro de la probeta es la misma que la desarrollada en el ensayo de tracción indirecta. En este caso, la carga dinámica es aplicada a través de una célula de carga a lo largo del diámetro de la probeta (diámetro = 4" ó 10 cm). La muestra es asegurada en un collar y ubicada debajo de la célula de carga. Hay sensores para medir deformaciones horizontales y verticales asegurados contra el collar y haciendo contacto con la muestra (Figura 5.7).
La carga vertical produce deformaciones según el diámetro horizontal, las que son medidas por trasductores. La frecuencia de la aplicación de la carga varía entre 0.3 y 1.0 Hz. Las cargas mantienen la muestra dentro del régimen elástico con un intervalo de descanso entre cargas para permitir una recuperación de la fluencia (creep).
El módulo resiliente es:

martes, 20 de marzo de 2012

Ensayo Hveem

Las dimensiones de la muestra son las mismas. Se usa una célula triaxial especial para medir la resistencia de la mezcla al desplazamiento lateral bajo cargas verticales a 60 T. Valores de estabilidad entre 30 y 37 dan mezclas satisfactorias. El ensayo de hinchamiento, hecho a temperatura ambiente mide la resistencia a la acción del agua.
El cohesiómetro da un índice de la resistencia a la tracción del concreto asfáltico. La misma muestra del estabilómetro es llevada al cohesiómetro donde es sometida a tracción flexionándola alrededor de su base. Los resultados son expresados en una escala arbitraria donde 0 indica falta de resistencia a tracción y 700 un concreto muy bueno.

lunes, 19 de marzo de 2012

Ensayo Marshall

Fue desarrollado por el US Corps of Engineers. Las dimensiones de la muestra son 4" (10 cm) de diámetro por 2.5 " (6.3 cm) de altura. Sobre esta muestra se hace un análisis de densidad vacíos y estabilidad flujo. La máxima resistencia que la muestra puede desarrollar a 60 T es la estabilidad Marshall. El movimiento total, medido en 0.25 mm de incremento, que ocurre entre carga cero y la carga máxima es el flujo de la mezcla. Se aceptan como mínimo estabilidades de 500 lbs (227 Kg o 2.22 KN). El contenido de vacíos oscila entre 3 a 5 %.

domingo, 18 de marzo de 2012

Ensayos sobre muestras de concreto asfáltico

Los ensayos que se hacen sobre muestras de concreto asfáltico son:
a) Para control de calidad y diseño de mezclas
a.1) Ensayo Marshall
Estabilidad; Flujo; Vacíos; Susceptibilidad a la humedad
a.2) Ensayo de Hveem
Resistencia; Cohesiómetro; Vacíos; Susceptibilidad a la humedad
b) Para diseño
Ensayo de módulo resiliente
c) Mecánicos
Constantes de fatiga; Parámetros de ahuellamiento; Ensayo de tracción indirecta

sábado, 17 de marzo de 2012

Cementos asfálticos

Es un material de color marrón oscuro a negro que puede estar en estado sólido, semi sólido o líquido, formado por betunes naturales u obtenidos por destilación del petróleo. Los grados de cemento asfáltico tienen una clasificación basada en la viscosidad del material (cuanto más fluido sea un cemento asfáltico, menos viscoso será).
Las viscosidades se miden a temperaturas de 60 ºC. El grado de viscosidad se determina en el material que viene directamente del proceso de destilado y el grado de viscosidad del residuo es determinado a partir de la película fina resultante del ensayo de endurecimiento (película fina en estufa).

 

AC-2.5
AC-5
AC-10
AC-20
AC-40
Viscosidad a 60° C   P
250+/-50
500+/100
1000+/-200
2000+/-400
4000+/-800
Viscosidad a 135° C sCt
80
110
150
210
300
Penetración a 25°C (Pfeiffer y van Doormal) 100grx5seg, en 0.1 mm
200
120
70
40
20
Punto de inflamación °C
163
177
219
232
232
Solubilidad en tricloroetileno %
99
99
99
99
99
Ensayos sobre residuo de película en estufa





Viscosidad a 69°C   P
1.250
2.500
5.00
10.000
20.000
Ductilidad (25°C, 5cm/min) en cm
100
100
50
20
10
El grado a utilizar en cada área debe ser seleccionado en función del clima. Para climas fríos, se deben usar cementos asfálticos de bajo grado de viscosidad para resistir la fisuración por baja temperatura. En climas cálidos se deben usar cementos asfálticos de alto grado de viscosidad para evitar el ahuellamiento.

viernes, 16 de marzo de 2012

CONCRETO ASFÁLTICO

El concreto asfáltico es un material compuesto por agregados embebidos en una matriz de cemento asfáltico que llena el espacio dejado por éstos y los une. El cemento asfáltico se mantiene flexible y provee integridad estructural cubriendo los agregados y dándole a la mezcla propiedades cohesivas. Dado que el cemento asfáltico es semi sólido a temperaturas corrientes, la calidad y granulometría de los agregados juega aquí un papel mucho más importante que en los pavimentos de hormigón.
Un concreto asfáltico debe tener una cantidad precisa de cemento asfáltico para proveer el porcentaje de vacíos deseado para la mezcla.
La granulometría de los agregados debe obedecer a lo indicado en el gráfico de Figura 5.6. Tal como se muestra en dicha figura, se pueden seguir curvas como las más finas ubicadas por encima o por debajo de la línea de máxima densidad; lo que no debe hacerse es cruzar la línea de máxima densidad dado que se pueden obtener mezclas con baja resistencia a la deformación bajo carga.

jueves, 15 de marzo de 2012

Propiedades expansivas y contractivas del hormigón

La expansión y contracción del hormigón a causa de los efectos climáticos son funciones de las propiedades térmicas del hormigón. Los procedimientos mecánicos que calculan los gradientes térmicos requieren del conocimiento de la conductividad térmica K, la difusividad térmica Ө, el calor específico C y el coeficiente de expansión o contracción  que varía de 5 a 14 x 10-6 °C-1. Este fenómeno (t°C) produce alabeos en la losa.
Los cambios de volumen acompañados por la pérdida de humedad para hormigón fresco o endurecido están referidos a la retracción, la cual se divide en retracción por secado o fraguado para hormigón endurecido y retracción plástica para hormigón fresco.
La retracción es mayor en hormigón simple que en hormigón armado.

miércoles, 14 de marzo de 2012

Durabilidad del hormigón

En general el hormigón es un material muy durable. No obstante puede haber problemas si la combinación de agregados o agregados/cemento tiene algún efecto desfavorable. Las fisuras de durabilidad ("D" cracking) tienen lugar cuando el agua se congela en los agregados porosos susceptibles a las heladas, expande y fisura el agregado. Aparecen fisuras que siguen las juntas u otro tipo de fisuras ya formadas donde la presencia de humedad es mayor.


Si en una sección se encuentra fisuras "D" se debe realizar un muestreo para confirmarlo. En las juntas donde se toman las muestras se debe verificar si la muestra está intacta o se disgrega. Un análisis petrográfico confirmará la presencia de fisuras en el agregado.
Hay ciertos tipos de agregados que contienen materiales que reaccionan con los álcalis del cemento (sodio y potasio). Estos agregados tienen sílice amorfa y la reacción produce un gel que absorbe agua y se expande fracturando la matriz de cemento y fisurando el hormigón. En este caso, a diferencia de las fisuras "D" que empiezan de abajo, se manifiestan en todo el espesor de la losa. Aparecen como fisuras finas en una disposición de mapa similares a la piel de cocodrilo en pavimentos asfálticos. Una forma de mitigar esta reacción es con el uso de cementos puzolánicos. En todo caso es recomendable realizar ensayos de reactividad álcali – árido de manera previa a la construcción de pavimentos rígidos.

martes, 13 de marzo de 2012

Modelo del mantenimiento cero

Este modelo (Darter 1977) provee un 24% de fallas

lunes, 12 de marzo de 2012

Modelos de fatiga

El pavimento puede soportar un “infinito” número de cargas. En realidad debe entenderse “infinito” como un número muy grande de repeticiones de carga, este valor es afectado por las sobrecargas en los pavimentos reales. Este aspecto se ha sustentado por una investigación de Packard en el cual a esta tensión las probetas han soportado 10 a 20 millones de repeticiones sin mostrar signos de fatiga.Las propiedades de fatiga del hormigón son importantes en el diseño de pavimentos rígidos. La fatiga puede definirse como el fenómeno por el cual el material falla por la repetición de cargas que no son lo suficientemente grandes para causar la falla en una sola aplicación. De este modo, por encima de un cierto esfuerzo se presenta un daño estructural que después de un número de repeticiones de carga inducirá la falla en el material.
Los factores que afectan al módulo de rotura afectan también a la fatiga. Hay diversos modelos de fatiga obtenidos a través de estudios en laboratorio correlacionados con pavimentos existentes. Estos modelos son:

El pavimento puede soportar un “infinito” número de cargas. En realidad debe entenderse “infinito” como un número muy grande de repeticiones de carga, este valor es afectado por las sobrecargas en los pavimentos reales. Este aspecto se ha sustentado por una investigación de Packard en el cual a esta tensión las probetas han soportado 10 a 20 millones de repeticiones sin mostrar signos de fatiga.

domingo, 11 de marzo de 2012

Módulo de elasticidad

Es un parámetro que indica la rigidez y la capacidad de distribuir cargas que tiene una losa de pavimento. Es la relación entre la tensión y la deformación. Las deflexiones, curvaturas y tensiones están directamente relacionadas con el módulo de elasticidad del hormigón. En los pavimentos de hormigón armado continuos, el módulo de elasticidad junto con el coeficiente de expansión térmica s y el de retracción del hormigón c, son los que rigen el estado de tensiones en las armaduras.
El módulo de elasticidad está relacionado con el módulo de rotura a través de la expresión:

sábado, 10 de marzo de 2012

Módulo de rotura (resistencia a la flexión) (II)

Los ensayos con carga al tercio alcanzan un 80% del valor que dan los realizados en el punto medio.
Hay distintas correlaciones entre las resistencias del hormigón como las que se aprecian a continuación, sin embargo, su uso no es recomendable puesto que la resistencia a la flexión es susceptible a un sinnúmero de variables como ser el tipo de cemento, de agregados, la granulometría y dureza de los agregados, inclusive la limpieza del agregado grueso es muy importante, así como el uso de aditivos, por este motivo, es recomendable que siempre se desarrollen correlaciones en base a los datos reales de campo y no se deriven de otros proyectos, únicamente a manera de información se presentan las siguientes relaciones:

viernes, 9 de marzo de 2012

Módulo de rotura (resistencia a la flexión)

Es un parámetro muy importante como variable de entrada para diseño de pavimentos rígidos. Se la conoce también como resistencia a la tracción por flexión o simplemente resistencia a la flexión. Es la medida del esfuerzo en la fibra extrema que se desarrolla al someter una viga a la flexión.
Para este ensayo se usan probetas prismáticas con cargas en el tercio central. De esta manera se tiene en el tercio medio una zona sometida a un momento flector constante igual a P x l/3 y cero de esfuerzo cortante, la rotura se producirá en el punto más débil del tercio central. Este ensayo es recomendable frente al ensayo de carga en el punto medio, en el cual la rotura se producirá indefectiblemente en el punto medio (punto de aplicación de la carga) donde el momento flector y el esfuerzo cortante son máximos.

jueves, 8 de marzo de 2012

Resistencia a la tracción indirecta

Se llama también ensayo de tracción por compresión diametral. Es un ensayo muy práctico para averiguar la resistencia a la tracción del hormigón dado que los ensayos de tracción directa son muy difíciles de ejecutar. La resistencia a la tracción indirecta se determina con esta expresión: