Mezcla asfáltica en caliente - II

El rango de las temperaturas del cemento asfáltico para la preparación de la mezcla de los especímenes en el laboratorio, será el correspondiente para producir una viscosidad cinemática entre 0.15 y 0.19 Pascales-segundo (Pa-s) (150 y 190 centiStokes cS). Para el diseño de mezcla asfáltica por el procedimiento de Superpave, sólo se podrán usar los asfaltos con clasificación PG. 

a.2) Agregados pétreos 

Para los requerimientos de la Mezcla Asfáltica, se adoptará el método Marshall según AASHTO T-245, que sirve para verificar las condiciones de vacíos y estabilidad que deben satisfacer los valores indicados en el Manual Centroamericano de Especificaciones para la Construcción de Carreteras y Puentes Regionales, SIECA, 2,001. La porción de agregados minerales gruesos retenida en la malla No. 8 se denominará agregado grueso y se compondrá de piedras o gravas trituradas. Sólo se podrá utilizar un tipo único de agregado grueso. La piedra o grava triturada debe ser limpia, compacta y durable, carente de suciedad u otras materias inconvenientes y debe tener un desgaste no mayor de 40% a 500 revoluciones al ensayarse por el método de AASHTO T-96. Al ser sometidas a ensayos alternativos de resistencia mediante sulfato de sodio empleando el método de AASHTO T-104, no podrá tener una pérdida en peso mayor de 12%. Cuando se utilice grava triturada, no menos de 50% en peso de las partículas retenidas en la tamiz No. 4, debe tener dos caras fracturada como mínimo.

El agregado grueso no debe contener más de 8% en peso, de partículas planas o alargadas, considerándose partículas alargadas aquellas cuya relación de largo entre ancho es mayor que 5.0 y plana cuando la relación de ancho entre espesor es mayor que 5.0, según AASHTO T-11 y T-27.

Mezcla asfáltica en caliente - I

Es la mezcla de agregados pétreos con aglomerantes bituminosos, materiales que deben cumplir con los requisitos aquí especificados, los cuales mezclados mediante procedimientos controlados en caliente, darán como resultado un material con propiedades y características definidas. 

a) Materiales 

a.1) Material bituminoso El material asfáltico, tipo, grado, y especificación del cemento asfáltico o del cemento asfáltico modificado con polímeros a usar, debe ser uno de los establecidos en la tabla 5-2. Para el caso de asfaltos con clasificación PG (Performance Grade ó grado de comportamiento), el grado será de acuerdo con el rango comprendido entre el promedio de las temperaturas máximas durante los siete días más calurosos del año y la temperatura mínima donde se localice el proyecto incrementando el valor de temperatura alta un grado de conformidad con el manual del Instituto de Asfalto para tránsito lento y un grado adicional si el tránsito esperado excede ESALs de 30 x 106 en el carril de diseño, pudiéndose fijar grados intermedios para los rangos de temperatura indicados en la tabla 5-2 o grados mayores que los indicados cuando así se requiera.

CAPAS ASFÁLTICAS:

Mezcla asfáltica en frío 

Es la mezcla de agregados pétreos con aglomerantes bituminosos emulsificados o asfaltos rebajados, materiales que deben cumplir con los requisitos aquí especificados, los cuales son mezclados mediante procedimientos controlados y darán como resultado un material con propiedades y características definidas. 

a) Materiales

a.1) Material bituminoso El material bituminoso para la fabricación de la mezcla, será una Emulsión asfáltica ó asfalto rebajado seleccionada de acuerdo al tipo de agregados que se pretenda utilizar, cumpliendo con AASHTO M- 140 y M-208. 

a.2) Agregados pétreos Los agregados pétreos serán rocas o gravas trituradas siendo materiales limpios, densos y durables, libre de polvo, terrones de arcilla u otras materias indeseables, que puedan impedir la adhesión completa del asfalto a los agregados pétreos. Los materiales deben cumplir con el ensayo de abrasión según AASHTO T-96; equivalente de arena según AASHTO T-176; límite plástico según AASHTO T-90; límite líquido según AASHTO T-89 y desintegración al sulfato de sodio según AASHTO T-104.

Superficie de rodadura

Es la capa que se coloca sobre la base. Su objetivo principal es proteger la estructura de pavimento, impermeabilizando la superficie, para evitar filtraciones de agua de lluvia que podrían saturar las capas inferiores. Evita la desintegración de las capas subyacentes a causa del tránsito de vehículos. Asimismo, la superficie de rodadura contribuye a aumentar la capacidad soporte del pavimento, absorbiendo cargas, si su espesor es apreciable (mayor de 4 centímetros), excepto el caso de riegos superficiales, ya que para estos se considera nula. Las superficies de rodadura de los pavimentos flexibles se dividen, según se muestra en la figura 5-2: 

Figura 5-2 Tipos de superficies de rodadura en pavimentos flexibles 

PRODUCTOS ESTABILIZADORES - V

iv. Otros productos estabilizadores Podrán usarse compuestos estabilizadores químicos y orgánicos basados en resinas sintéticas, solos o en combinación con cal, cemento o material bituminoso. Estos productos deben requerir el certificado de calidad extendido por el fabricante o distribuidor, incluyendo los aspectos referentes a dosificación, procedimientos de aplicación, resistencia y durabilidad del producto. Se deberán realizar ensayos de laboratorio a las mezclas de estos productos con suelos, para determinar sus características fisico-quimicas y comprobar su efectividad.

a) Compactación Para estas bases estabilizadas se debe obtener la resistencia a la compresión según AASHTO T-135 y la densidad máxima Proctor, según AASHTO T-99.

PRODUCTOS ESTABILIZADORES - IV

iii. Materiales Bituminosos 

Asfalto es el último producto resultante de la destilación del petróleo. La combinación de suelos con asfalto mejora las condiciones de estabilidad y resistencia a la humedad, proporcionando mejor distribución de las cargas ocasionadas por el tránsito a las capas subyacentes de la estructura de pavimento. 

a) Materiales El material de base debe ajustarse a los requisitos contenidos en el numeral 5.2.3,1 literal a). b) Requisitos del material bituminoso El material bituminoso debe ser cemento asfáltico de alta penetración, asfaltos rebajados, emulsiones asfálticas y alquitranes. La cantidad de emulsión asfáltica puede variar entre 4% y 8% y al utilizar asfaltos rebajados, entre 3.5% a 7.5% con respecto al peso seco del material a estabilizar. 

c) Compactación La mezcla debe ser uniformemente compactada, hasta lograr la densidad máxima. En caso que el espesor de la base estabilizada con material bituminoso fuera mayor de 15 centímetros, la mezcla debe ser tendida y compactada en dos ó más capas.

PRODUCTOS ESTABILIZADORES - III

ii. Cal Es el producto de la cocción de la piedra caliza, para constituir un material ligante al combinarse con agua y suelo. Cuando ha sido compactada a su humedad óptima y densidad máxima, constituye una base integrante de un pavimento, destinada fundamentalmente a distribuir y transmitir las cargas originadas por el tránsito, a la capa de subbase. La utilización de cal para la estabilización de bases, se considera cuando es necesario cambiar algunas características físicas y mejorar las condiciones mecánicas del material. Es conveniente que al utilizar cal para estabilizar suelos, se realicen pruebas en el laboratorio, que permitan determinar el contenido máximo que se puede utilizar, sin que se produzcan agrietamientos en las muestras, ya que este comportamiento es el que se obtendría en la carretera. Es necesario tomar en cuenta, que el utilizar cal para estabilizar, los materiales obtienen del material estabilizador algunas condiciones de beneficio como son la impermeabilidad, disminución de los limites de consistencia y aumento del CBR; en el caso de la cal es difícil llegar a tener un material rígido, porque la reacción química es bastante más lenta que con cemento para lograr una resistencia especificada. Es conveniente hacer notar que la cal como estabilizador es un material de calidad, ya que por ser un producto derivado de piedra caliza, tiene la capacidad de combinarse con cualquier otro material sin producir reacciones químicas que involucren un fraguado rápido, ni una rigidización que derive en el aparecimiento prematuro de grietas por contracción. 

a) Materiales El material de base debe ajustarse a los requisitos contenidos en el numeral 5.2.3,1 literal a). b) Requisitos de la cal La cal hidratada debe cumplir con lo establecido en AASHTO M-216. Las cantidades de cal pueden variar entre 2% y 6% en peso, del material a estabilizar. uomo ios materiales a estaonizar con caí pueaen ser ae cualquier ciase de suelo, lo recomendable es hacer pruebas de laboratorio, para determinar la cantidad adecuada en porcentaje con respecto al peso que es necesario aplicar, efectuando pruebas de compresión no confinada y observando el comportamiento de las muestras al dejarlas secar al aire. El material debe ser regado con agua en cantidad adecuada para su homogenización. La Lechada de cal, puede hacerse con cal hidratada o cal viva pulverizada, cumpliendo los siguientes requisitos: a.1) El contenido de sólidos debe ser un mínimo del 87% en masa, de óxidos de calcio y magnesio. a.2) El porcentaje retenido del residuo en masa debe cumplir con lo indicado en la tabla 5-1 según el tamaño de los tamices.

PRODUCTOS ESTABILIZADORES - II

c) Compactación La capa estabilizada debe compactarse en su totalidad hasta lograr su densidad máxima, según AASHTO T-134 y T-191 y debe ejecutarse en capas no mayores de 30 ni menores de 15 centímetros. Cuando la capa estabilizada es muy alta, la compactación debe hacerse por capas de 15 centímetros y no debe tenderse la siguiente capa antes de transcurrido el tiempo mínimo de curado de la inmediata inferior. No deben transcurrir más de 60 minutos entre el final del tendido y la conformación y el inicio de la compactación. Realizada la compactación, se debe comprobar la resistencia a la compresión según ASTM1 D-1632 y D-1633. La textura de la superficie no debe ser lisa, debiéndose escarificar ligeramente o pasar escoba de arrastre para dejar la superficie con rugosidad adecuada, con el fin de evitar deslizamientos entre la capa de rodadura y sobre el material de base estabilizado. 

d) Curado La superficie debe protegerse, aplicándole un material de curado que sea adecuado para este tipo de trabajo. Lo que normalmente se hace, es aplicar un riego de imprimación con material bituminoso líquido, con el fin de formar una capa impermeable y así evitar que el agua necesaria para el fraguado del cemento, se evapore. Para lograr la resistencia requerida, el curado debe realizarse en forma eficiente, de lo contrario la resistencia puede disminuir hasta un 40%.

PRODUCTOS ESTABILIZADORES - I

i. Cemento Portland 

Es el producto de la mezcla de diferentes materiales que se someten a un proceso de cocción y molido, para constituir un material ligante al combinarse con agua y suelo. Cuando las bases han sido compactadas a su humedad óptima y densidad máxima, son altamente resistentes a la desintegración, además de mejorar sus condiciones de estabilidad y resistencia a la humedad, proporcionando una mejor distribución de las cargas de tránsito a las capas subyacentes de la estructura de pavimento. La adición de cemento a ciertos suelos plásticos los transforma en buenos materiales para base. La utilización de cemento Portland para la estabilización de materiales de base, se considera cuando es necesario cambiar algunas características físicas y mejorar sus condiciones mecánicas. 

Es conveniente que al utilizar cemento para estabilizar suelos, se realicen pruebas en el laboratorio, que permitan determinar el contenido máximo que se puede utilizar, sin que se produzcan agrietamientos en la muestras, ya que este comportamiento es el que se obtendría en la carretera. Es necesario tomar en cuenta, que no es lo mismo estabilizar que rigidizar, ya que los materiales obtienen del producto estabilizador algunas condiciones de beneficio como son la impermeabilidad, disminución de los límites de consistencia y aumento del CBR, pero también toman otras como una alta rigidización que no es conveniente al material, por el hecho de que esta condición permite el aparecimiento de grietas. Es conveniente hacer notar que el cemento como estabilizador es un material de alta calidad, especialmente si los materiales con los cuales se va a combinar son de la misma generación que él (gravas, rocas, arenas, etc.), pero al utilizarse con suelos como limos, arcillas, etc. La situación cambia, ya que estos son muy susceptibles a agrietarse cuando el contenido de cemento es muy alto.

a) Materiales El material de base debe ajustarse a los requisitos contenidos en el numeral 5.2.3,1 literal a). b) Requisitos del cemento Portland El cemento Portland a utilizar deberá ajustarse a la norma AASHTO M 85-63. La cantidad aproximada de cemento debe estar comprendida dentro de un 3% mínimo a un 8% máximo de cemento en peso, respecto al peso del material a estabilizar.

Elementos que integran el Pavimento Flexible - IV

Base estabilizada 

Es la capa formada por la combinación de piedra o grava trituradas, combinadas con material de relleno, mezclados con materiales o productos estabilizadores, preparada y construida aplicando técnicas de estabilización, para mejorar sus condiciones de estabilidad y resistencia, para constituir una base integrante del pavimento destinada fundamentalmente a distribuir y transmitir las cargas originadas por el tránsito, a la capa de subbase.

Elementos que integran el Pavimento Flexible - III

Base 

Es la capa de pavimento que tiene como función primordial, distribuir y transmitir las cargas ocasionadas por el tránsito, a la subbase y a través de ésta a la subrasante, y es la capa sobre la cual se coloca la capa de rodadura. Las bases especificadas son las siguientes: 

Base granular Material constituido por piedra de buena calidad, triturada y mezclada con material de relleno o bien por una combinación de piedra o grava, con arena y suelo, en su estado natural. Todos estos materiales deben ser clasificados para formar una base integrante de la estructura de pavimento. Su estabilidad dependerá de la graduación de las partículas, su forma, densidad relativa, fricción interna y cohesión, y todas estas propiedades dependerán de la proporción de finos con respecto al agregado grueso. a) Materiales Debe corresponder a los tipos de graduación determinados según AASHTO T-27 y T-11. Además, el material de base es necesario que llene como mínimo las siguientes condiciones: 

a.1 Valor soporte (CBR) para piedra triturada y para grava (canto rodado), según AASHTO T-193, la compactación según AASHTO T-180 e hinchamiento máximo según AASHTO T 193. 

a.2 El material debe estar libre de impurezas y residuos orgánicos. 

a.3 La porción de agregado retenida en el tamiz No. 4 no debe tener un porcentaje de desgaste, por abrasión, según AASHTO T-96. 

a.4 La porción que pasa el tamiz No. 40 debe tener un índice de plasticidad según se indica en AASHTO T-90 y un límite liquido mayor al indicado en AASHTO T-89, determinados ambos sobre una muestra preparada en húmedo según AASHTO T-25. 

a.5 El porcentaje que pasa el tamiz No. 200, debe ser menor que la mitad del porcentaje que pasa el tamiz No. 40. 

a.6 El equivalente de arena no debe de ser menor a como se indica en AASHTO T-176.

b) Compactación Antes de tender el material de base, el material de subbase debe tener la compactación especificada. Cuando el espesor de base sea mayor de 20 centímetros, se tendrá que hacer la compactación por capas, siempre que éstas no sean mayores de 20 ni menores de 10 centímetros. Además, se tiene que humedecer la superficie entre capas, para conseguir una mejor adhesión entre éstas y así evitar deslizamientos. Al compactar, el material debe ser homogéneo y debe estar humedecido y mezclado, para lograr la densidad especificada. La capa de base ya terminada, tiene que quedar lo más uniforme posible, para evitar concentración de esfuerzos en la capa de rodadura, al estar el pavimento ya dispuesto para la circulación de vehículos.

Elementos que integran el Pavimento Flexible - II

Subbase 

Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento, de tal manera que la capa de subrasante la pueda soportar absorbiendo las variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar a la subbase. La subbase debe controlar los cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento. Se utiliza además como capa de drenaje y contralor de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares. Al haber capilaridad en época de heladas, se produce un hinchamiento del agua, causado por el congelamiento, lo que produce fallas en el pavimento, si éste no dispone de una subrasante o subbase adecuada. Esta capa de material se coloca entre la subrasante y la capa de base, sirviendo como material de transición, en los pavimentos flexibles. 

a) Materiales El material de subbase deberá ser seleccionado y tener mayor valor soporte (CBR) que el material de subrasante y su espesor será variable por tramos, dependiendo de las condiciones y características de los suelos existentes en la subrasante. Los materiales de subbase deben ser suelos del tipo granular que llenen los siguientes requisitos:

  a.1 El valor soporte (CBR) debe determinarse según AASHTO T- 193 sobre muestra saturada según AASHTO T-180.

a.2 El tamaño de las piedras que contenga el material de subbase no debe ser mayor de 2/3 del espesor de esta y los porcentajes que pasan los tamices No. 40 y No. 200, deben ser según AASHTO T-11 y 1-21. a.3 El índice de plasticidad debe determinarse según AASHTO T- 90, y el límite Líquido según AASHTO T-89, determinados ambos sobre una muestra preparada en húmedo, según AASHTO T-146.

  a.4 El equivalente de arena es determinado por el método AASHTO T-176. 

a.5 El material debe estar libre de impurezas tales como: basura, materia orgánica, terrones de arcilla y cualquier otro material que pueda ocasionar problemas específicos al pavimento. 

b) Compactación El material de subbase debe ser tendido en capas no mayores de 20 centímetros de espesor. Este debe homogenizarse y conformarse, agregándole la cantidad de agua que sea necesaria para lograr la compactación en su totalidad, hasta alcanzar su densidad máxima por el método AASHTO T-180.

Elementos que integran el Pavimento Flexible - I

Subrasante 

Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto. Esta capa puede estar formada en corte o relleno y una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño. El espesor de pavimento dependerá en gran parte de la calidad de la subrasante, por lo que ésta debe cumplir con los requisitos de resistencia, incompresibilidad e inmunidad a la expansión y contracción por efectos de la humedad, por consiguiente, el diseño de un pavimento es esencialmente el ajuste de la carga de diseño por rueda a la capacidad de la subrasante. 

a) Materiales Tiene que estar libre de vegetación y materia orgánica, de lo contrario, el material deberá reemplazarse por material adecuado para subrasante en el tramo correspondiente o considerar la estabilización de los suelos subyacentes. En general los materiales apropiados para capa de subrasante, son los suelos de preferencia granulares con porcentajes de hinchamiento según ensayos AASHTO T-193 y que no tengan características inferiores a los suelos que se encuentran en el tramo. Según AASHTO M-145, los suelos clasificados A-8, son materiales inadecuados para la capa de subrasante, ya que son suelos orgánicos constituidos por materiales vegetales o fangosos. Estos suelos generalmente tienen textura fibrosa, color café oscuro y olor a podredumbre y son altamente compresibles, con muy baja resistencia. Cuando en la subrasante aparezcan áreas con este tipo de material, deberá reemplazarse por otro que llene los requisitos para subrasante, haciendo previamente la remoción del material inapropiado. 

b) Compactación Para compactar la capa de subrasante, el espesor de ésta debe escarificarse, homogenizarse, mezclarse, conformarse y compactarse en su totalidad, hasta lograr la densidad máxima según AASHTO T- 180.

ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO

Tipos de pavimento
Los pavimentos se dividen en flexibles y rígidos. El comportamiento de los mismos al aplicarles cargas es muy diferente, tal como puede verse en la figura 5.1.

En un pavimento rígido, debido a la consistencia de la superficie de rodadura, se produce una buena distribución de las cargas, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante. Lo contrario sucede en un pavimento flexible, la superficie de rodadura al tener menos rigidez, se deforma más y se producen mayores tensiones en la subrasante.

Corrección del Módulo efectivo de reacción de la subrasante por la pérdida de apoyo de subbase

Cálculo del Daño relativo (Ur) en pavimento rígidos, en función del espesor de losa y Módulo de reacción de la subrasante

Cálculos del Módulo de reacción de la subrasante, para considerar efectos de la fundación rígida cerca de la superficie

Módulo de reacción (Mk) para pavimentos rígidos - IV

En el ejemplo, se usará el mes de junio, comenzando por el espesor de la subbase de 6", hada arriba se encuentra el módulo de la subbase de 20,000; hacia abajo se encuentra la curva del módulo de resiliencia de la subrasante que es de 7,000; del punto de abajo se desplaza hacia la derecha hasta encontrar la línea que da vuelta y luego hacia arriba a converger con la otra línea de arriba y se encuentra el valor de 400, que es el Módulo compuesto de reacción de la subrasante; dato que se coloca en la columna 4. 

• En otro ejemplo se partirá de los datos del mes de abril de la tabla 4-1, en la cual el efecto de Mr de la fundación rígida cercana a la superficie es de 4000 PSI y está a menos de 1.5 metros de profundidad ó sea 5 pies, con estos datos y conforme el ábaco de la figura 4-5, se sale de la parte izquierda del mismo, en donde partiendo de 4000 PSI hada arriba encontramos la curva de 5 pies y luego horizontalmente nos pasamos hacia la derecha hasta encontrar la curva del valor compuesto de k = 230 (PCI) y de allí hacia abajo encontramos el valor de k = 300 (PCI) que es el valor de reacdón de la fundación rígida; valor que colocamos en la columna 5.

 • Como otro ejemplo y con el valor estimado del espesor ( 9" ) de la losa y utilizando el valor de k = 540, del mes de Julio de la tabla 4- 1, en el ábaco de la figura 4-6, partiendo de 540 hacia arriba encontramos la curva de 9 y hacia la izquierda encontramos el valor de 0.60 que es el daño relativo U en fundón de k para cada mes, dato que se coloca en la columna 6. • Teniendo todos los valores de U- en la tabla 4-1, éstos se suman y se dividen entre el número de meses incluidos en el cálculo para sacar el promedio; el valor efectivo de k es el que corresponde al valor medio del daño relativo (U,) para el espesor de la losa proyectada.

Módulo de reacción (Mk) para pavimentos rígidos - III

Módulo de reacción (Mk) para pavimentos rígidos - II

■ En la columna 2 se coloca el módulo de resiliencia de la subrasante para cada mes.
■ En la columna 3 se colocan valores del módulo de resiliencia de la subbase, los cuales serán asumidos.
■ Partiendo de los datos del ejemplo y de la tabla 4-1, y por medio del ábaco de la figura 4-3, para cada uno de los meses, se estima el valor de k, que es el efecto combinado de la subrasante y subbase; esto es, suponiendo que la capa rígida se encuentra a más de 3 metros de profundidad.

Módulo de reacción (Mk) para pavimentos rígidos

El módulo de reacción de la subrasante, sirve para el diseño de pavimentos rígidos; y para la determinación del valor efectivo de Mk, debe proceder así:
■ Es conveniente asumir combinaciones de los diferentes datos que son necesarios para el cálculo del módulo de reacción de la subrasante, los cuales deberán ser considerados como sigue:
I. Tipo de Subbases con resistencias y valores del módulo
II. Espesor de la Subbase
III. Pérdida de soporte (LS)
IV. Profundidad a la fundación rígida
V. Espesor estimado de la losa

EJEMPLO: Cálculo para obtener el Módulo de reacción de la subrasante para pavimentos rígidos: Datos Tipo de Subbase Granular Espesor de la Subbase (plgs) 6 Pérdida de soporte (LS) 10 Profundidad a la fundación rígida (pies) 5 Espesor de losa proyectado (plgs) 9 Para cada combinación de datos que se efectúe cambiando los factores, es necesario hacer una tabla similar a la Tabla 4-1, separada para cada uno y poder determinar el módulo de reacción compuesto de la subrasante.

Correlación CBR - Mr (Gráfica de Kentucky)

Correlación CBR - Mr (Gráfica de Kentucky)

Módulo de resiliencia (Mr) para pavimentos flexibles - III

Módulo de resiliencia (Mr) para pavimentos flexibles - II

Seguidamente, se determina el daño relativo medio anual, para lo cual se suman todos los Uf y se divide entre el número de meses tomados en cuenta. El Módulo de resiliencia (Mr) de la subrasante es el correspondiente al Uf medio y éste será el valor a considerar para el diseño del pavimento flexible, siendo en el presente caso igual a 4,800. Convenientemente se han reportado factores que pueden ser usados para estimar el módulo de resiliencia (Mr) con el CBR, el valor R y el índice de suelo. Se han dado correlaciones para encontrar el valor del módulo de resiliencia (Mr) como la siguiente relación:

Módulo de resiliencia (Mr) para pavimentos flexibles - I

En el método de AASHTO (1986 y 1993), el módulo de resiliencia reemplaza al CBR como variable para caracterizar la subrasante, subbase y base. El módulo de resiliencia es una medida de la propiedad elástica de los suelos que reconoce a su vez las características no lineales de su comportamiento. El módulo de resiliencia puede ser usado directamente para el diseño de pavimentos flexibles, pero también puede ser convertido a un módulo de reacción de la subrasante (valor k) para el diseño de pavimentos rígidos. En este método de AASHTO se deben usar los valores medios resultantes de los ensayos de laboratorio, ya que la incertidumbre de la confiabilidad (R) debe tomarse en cuenta.

Como la humedad en la subrasante es variable en el transcurso del año, es necesario hacer el estudio de la variación del módulo de resiliencia (Mr) con respecto a la humedad y poder determinar un Mr promedio de diseño, para lo cual debe procederse así: Es necesario efectuar ensayos de Mr en el laboratorio, sobre muestras de suelo que representen las condiciones de tensión y humedad que simulen bajo las cuales estarán en el transcurso del año. Con estas pruebas se establece una relación en el laboratorio, de las condiciones entre el módulo de resiliencia y la humedad.

III. Es posible estimar valores normales (en época seca) del módulo de resiliencia, en función de las propiedades conocidas de los suelos y utilizar relaciones empíricas para calcular las variaciones conforme las épocas del año; El módulo de resiliencia en la época del deshielo es entre un 10 a un 20 %

Ensayos de suelos - VI

e) Módulo de resiliencia (Mr, AASHTO T - 294) 

Este ensayo se desarrolló con el objeto de analizar la propiedad que tienen los materiales de comportarse bajo cargas dinámicas como las ruedas de tránsito. Una rueda al moverse transmite fuerzas dinámicas a todas las capas de pavimento incluyendo a la subrasante y como reacción a estas fuerzas, cada capa de pavimento se deforma; el resultado de estas fuerzas de reacción varia desde un valor muy bajo hasta su máximo, en un período muy breve, ya que está en función de la velocidad y peso del vehículo. Este ensayo no es destructivo de la muestra, ya que estas no fallan durante el análisis. Dichas muestras son de forma cilindrica y se colocan en una cámara triaxial, la cual permite ejercer innumerables presiones de confinamiento a la muestra; con un dispositivo especial es posible aplicar cargas pulsantes de diferente magnitud y duración. En dicho ensayo se registra la deformación sufrida por la muestra. 

En el ensayo se siguen las directrices de AASHTO T-294-92, el cual se divide en dos procedimientos, como sigue: a) para materiales tipo 1 o sea materiales granulares no ligados y subrasantes con menos del 70 % de pasa tamiz No. 10 y menos del 20 % pasa tamiz No. 200; y b) para materiales tipo 2 o sea subrasantes que no cumplen con los requerimientos de los tipo 1, tales como los suelos A-4, A-5, A-6, A-7 y en algunos casos los A-1-b, A-2 y A-3. Este ensayo del módulo de resiliencia es más sensible a las propiedades de los suelos que otros ensayos de resistencia; una cualidad de este ensayo, es que al no romperse la muestra, ésta se puede someter a varios tipos de tensiones, lo que permite ahorrar tiempo en la preparación de otras, reduciendo errores. Las muestras se pueden preparar con diferentes contenidos de humedad, así como diferentes valores de compactación. El contenido de humedad de un suelo tiene un fuerte impacto en el valor del módulo de resiliencia, ya que éste disminuye cuando se incrementa el contenido de humedad y obliga a hacer ajustes en los valores del módulo cuando el pavimento se satura en determinada época climatológica.

Ensayos de suelos - V

d) Penetración dinámica PR con cono

Este ensayo sirve para medir en el terreno, la resistencia que tienen los materiales, tanto de estructuras de pavimento como de subrasantes. La operación consiste en hacer penetrar el cono dentro del pavimento o suelo, haciendo que una carga concentrada que funciona como martillo se deje caer repetidamente y se registre la penetración obtenida en cada caída en mm/golpe, denominado cada valor como tasa de penetración dinámica = PR (Penetration Rate)