Bases permeables

Son bases con alto grado de permeabilidad (mayor de 305 m/día o 0.35 cm/seg) que permiten que el agua que penetra en el pavimento pueda drenar rápidamente. Estas bases pueden ser tratadas o no tratadas. En el caso de bases tratadas, éstas pueden ser con cemento o con asfalto. El cemento se agrega en una cantidad de 80 a 170 Kg/m³ y el asfalto entre un 2.0 y 2.5% en peso. Las bases tratadas deben tener suficiente ligante como para mantener el material ligado y brindar estabilidad. En ambos casos debe usarse material de filtro como subbase para evitar que esta base drenante se contamine con finos provenientes de la subrasante. Alternativamente se puede usar un geotextil.

El espesor mínimo para bases granulares drenantes es 4” (10 cm). Este espesor debe ser suficiente para permitir que el agua vaya hacia drenes colectores laterales. Esta base permeable se debe extender como mínimo entre 0.30 y 1.00 m afuera del borde del pavimento para proveer una superficie estable para la pavimentadora, aunque normalmente se prefiere extenderla por debajo de la totalidad de las bermas.

Tabla 5.5. Condiciones que debe cumplir una base drenante

Tamiz	No tratada	Tratada
		N° 57	California	California	Wisconsin	Nueva Jersey
1.5”	100	100	---	100	---	---
1.0”	95-100	95-100	100	86-100	---	100
3/4”	---	---	90-100	X+/22	90-100	95-100
1/2”	60-80	25-60	35-65	---	---	85-100
3/8”	---	---	20-45	X+/22	20-55	60-90
N°4	40-55	0-10	0-10	0-18	0-10	15-25
N°8	5-25	0-5	0-5	0-7	0-5	2-10
N°10	---	---	---	---	0-5	---
N°16	0-8	---	---	---	---	2-5
N°50	0-3	---	---	---	---	---
N°200	---	0-2	0-2	---	---	---

X=valor propuesto por el contratista

Coeficientes estructurales o de capa II

Figura 5.19. Relación entre el coeficiente estructural para base tratada con comento y distintos parámetros resistentes.

Figura 5.20. Relación entro el coeficiente estructural para base tratada con asfalto y distintos parámetros resistentes

Coeficientes estructurales o de capa I

Son coeficientes que están relacionados con parámetros resistentes de bases granulares, subbases granulares, bases tratadas con asfalto y bases tratadas con cemento. Conforme a estos coeficientes, se puede proceder al diseño de un paquete estructural para un pavimento flexible. En las Figuras 5.17, 5.18, 5.19 y 5.20 se muestran ábacos para determinar los coeficientes estructurales para bases granulares, subbases granulares, bases tratadas con cemento y bases tratadas con asfalto, las mismas que han sido extractadas de la Guía AASHTO – 93.

Figura 5.17. Relación entre el coeficiente estructural para base granular y distintos parámetros resistentes.

Figura 5.18 Relación entre el coeficiente estructural para subbase granular y distintos parámetros resistentes.

Bases tratadas con asfalto II

Las bases tratadas con asfalto pueden hacerse con asfaltos emulsionados. El módulo resiliente de este tipo de mezclas está comprendido entre el correspondiente a una base granular y el de un concreto asfáltico, variando entre 550 y 3,450 MPa (80,000 a 500,000 psi). Para estimar el módulo resiliente de estas mezclas se usa esta expresión:

donde:

                                                                      

  (5.22)

g = densidad (lb/pie)

SF = fracción de arena (material entre tamiz N°40 y tamiz N°200) en porcentaje

Pen = penetración del asfalto a 25°C (77°F)

Para una mezcla con el 40% de arena (SF=0.4), una densidad g=2,240 Kg/m³ (140 pci) y una penetración para el asfalto Pen = 20, el M_R aplicando la fórmula citada es:

0.04 x 140 + 2.46 x 0.40 ‑ 0.015 x 20 ‑ 1.13 = 5.154              

Bases tratadas con asfalto I

Tienen aplicación en todo tipo de pavimentos. Estos materiales se diseñan para incrementar la resistencia estructural, mejorar la resistencia al bombeo y mejorar las condiciones de drenaje. Las bases permeables tratadas con asfalto dan excelentes propiedades drenantes.

 Los criterios para diseño de este tipo de materiales son los mismos que para concreto asfáltico. Cuando se utilizan bajo un pavimento de hormigón se deben hacer las mismas consideraciones que para una base tratada con cemento. 

La rigidez de la base tratada con asfalto puede incrementar las tensiones de alabeo en la losa, por lo que deben usarse juntas más próximas. Además en casos de erosión de bases tratadas con asfalto puede esperarse escalonamiento en las juntas.

Módulo elástico

Este parámetro depende del tipo de suelo, propiedades y contenido de cemento. El módulo elástico de esta mezcla es independiente de la tensión aplicada dado que estos materiales son linealmente elásticos en el rango de cargas usuales. No obstante, el módulo elástico se puede incrementar en el tiempo debido a reacciones puzolánicas. Los valores más usuales para suelo cemento varían entre 345 y 13,800 MPa, mientras que las bases tratadas con cemento los tienen entre 6,700 y 20,700 MPa.

Bases tratadas con cemento II

La resistencia a la compresión de las bases tratadas con cemento está asociada por la relación de polvo (Ver Figura 5.16) que es: Estas bases son más rígidas que las bases granulares no tratadas y, en consecuencia, resisten mejor las deformaciones de la losa del pavimento ya que resisten el alabeo térmico, que incluso puede manifestarse en forma de fisuras transversales. Puede, a veces, tener lugar una falla transversal, por lo que es conveniente colocar juntas poco espaciadas y barras pasadoras en pavimentos rígidos sobre bases tratadas con cemento.

Figura 5.16 Efecto de la relación de polvo en la resistencia a la compresión de varias bases tratadas con cemento

Bases tratadas con cemento I

Pueden ser usadas bajo pavimentos de hormigón para proveer buen soporte estructural, resistir o minimizar el bombeo y minimizar los efectos de humedad y ciclos de congelación y deshielo. Este tipo de base puede usarse para pavimentos de concreto asfáltico, pero las fisuras por retracción desarrolladas por las bases tratadas con cemento se pueden reflejar en superficie. El diseño de una base tratada con cemento se hace en base a requerimientos de resistencia a las cargas de tránsito y a ciclos de congelación y deshielo. Esta última se mide por el porcentaje de pérdida de peso de la muestra luego de 12 ciclos de congelamiento a 8 °C y deshielo por un día. El criterio de resistencia mecánica es expresado como la mínima resistencia a la compresión simple a los 7 días. Esto está dado en función de la granulometría por el ábaco de la Figura 5.15.

Valores de K en función de

Tabla 5.4. Valores de K en función de

K	Esubrasante  MPa (psi)
3.5 - 4.8	21 (3000)
2.4 - 2.7	41 (6000)
1.8 - 1.9	83 (12000)
1.6 - 1.8	138 (20000)
1.5 - 1.7	207 (30000)

Además el módulo está relacionado con el CBR. En la fig. 5.14 está indicada la relación entre M_R Y CBR

Módulo resiliente (II)

El módulo de la base depende del soporte brindado por la subrasante. Con esta expresión se puede calcular un módulo medio:

Módulo resiliente (I)

Este parámetro depende de las tensiones aplicadas y responde a la siguiente expresión:

Los valores más comunes de K1 y K2 son 9600 y 0.55 respectivamente. Los valores típicos de presión de confinamiento varían entre 34 KPa (5 psi) hasta elevadas presiones de 345 KPa (50 psi), dependiendo del espesor de la capa y de la carga. El valor del módulo resiliente para estas condiciones varía entre 23,625 psi (163 MPa) a 82,550 psi (580 MPa) para las condiciones de baja o alta presión.

Valores de F para diseño de bases y subbases

Resistencia (II)

Para un diseño, el valor de CBR de bases granulares está relacionado con el CBR de las capas inferiores por esta expresión:

Resistencia (I)

La estabilidad de una mezcla de agregados depende de su granulometría, densidad relativa, fricción interna y cohesión. Una base granular o una subbase se diseñan para una máxima estabilidad y un alto ángulo de fricción interna. La granulometría y el contacto entre partículas provee la resistencia al corte necesaria. La resistencia de materiales no ligados está expresada en función del CBR, ensayos triaxiales o ensayos R (Hveem).

 

Tabla 5.2. CBR y requerimientos para subbase

	Máximo CBR de diseño	Tamaño de agregado máximo	Pasa tamiz Valor máximo		LL	IP
			2.0 mm No. 10	0.075 mm No. 200
	%	mm	%	%	%	%
Subbase	50	76(3”)	50	15	25	5
Subbase	40	76(3”)	80	15	25	5
Subbase	30	76(3”)	100	15	25	5
S selecc	20	76(3”)	---	25	25	12

Tabla 5.3. CBR y requerimientos para base

Base tipo	CBR diseño %
Piedra partida bien graduada	100
Macadam c/agua	100
Macadam seco	100
Bases bituminosas intermedias y superficiales en caliente	100
Roca caliza	80 - 100
Estabilizado granular	80