PAVIMENTOS ASFALTICOS E HIDRAULICOS VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ing. Gonzalo Loyola Lozano. BITUMENES DEL PERU S.A.C.
“TECNOLOGIAS APLICADAS EN OBRAS CIVILES”
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PAVIMENTOS Definición. – Elemento estructural apoyado en toda su superficie, diseñado y construido para soportar cargas estáticas y móviles en un periodo de tiempo. Está formado por una o varias capas de espesores y calidades diferentes que se colocan sobre el terreno preparado para soportarlo, tiene como función mas importante el proporcionar una superficie resistente al desgaste y suave al deslizamiento. – Se dividen en: Pavimentos Flexibles, rígidos y Mixtos.
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El Pavimento como elemento estructural Rasante Capa de Rodadura
Base
Sub-Base
Sub-Rasante
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Pavimento Base
Sub-base Sub-Rasante
Capa de rodadura : debe ser impermeable, resistente al desgaste. Base: Terreno mejorado, alta densidad y Estabilidad, nivelado, perfilado y Compactado. Distribuye esfuerzos a la Sub-base. CBR: 20 a 50 regular > 50 exelente Sub-base: agregados petreos, convenientemente Graduados CBR: 7 a 20 Regular 20 a 50 Bueno. Sub-Rasante: terreno de fundaci贸n de los pavimentos. Constituido con material natural, corte 贸 relleno CBR: 0 a 03 Pobre 3 a 07 Pobre a Regular.
Clasificación Pavimentos según la calidad de los materiales: – Afirmados, empedrados, estabilizados, asfálticos e hidráulicos. Estructura. – Simples y reforzados. Tipo de tránsito y uso. – Urbanos, carreteras, autopistas, aeropuertos, deportivos e industriales. Periodo de vida útil. – Temporales y “ definitivos “. Distribución de carga a la subrasante. – Asfálticos ( Flexibles ) e Hidráulicos ( Rígidos ).
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Componentes Estructurales. 1.- FLEXIBLES Carpeta asfรกltica Imprimaciรณn
2.- RIGIDOS Losa hidrรกulica
Base granular Sub-base Sub-base Subrasante Subrasante
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1.- Pavimentos flexibles. Aquellos que su estructura tiene la finalidad de repartir las cargas originadas por el trรกfico hacia la subrasante, en menor proporciรณn y que estรก supeditada a su espesor. Los pavimentos flexibles son aquellos que se construyen con una carpeta de asfalto como superficie de rodadura. Carpeta asfรกltica Imprimaciรณn Base granular
ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO 6/28
Sub-base Subrasante
Propiedades de los materiales 1.--CARPETA ASFALTICA. • 2.- RIEGO DE IMPRIMACION. • 3.- BASE GRANULAR. • 4.- SUB-BASE.
Carpeta asfáltica Imprimación Base granular Sub-base
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• 5.- SUB-RASANTE
Subrasante
Propiedades de los materiales 1.- CARPETA ASFALTICA: Llamados flexibles por sus propiedades termoplastaicas de color negro ESTABILIDAD. Capacidad para resistir desplazamiento y deformación DURABILIDAD: Habilidad para resistir acción del tránsito y del clima (polimerización, oxidación o desintegración) Carpeta asfáltica
IMPERMEABILIDAD. Resistencia al paso del aire y agua
Imprimación Base granular Sub-base
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Subrasante
Propiedades de los materiales 1.- CARPETA ASFALTICA: TRABAJABILIDAD. Facilidad para colocar y compactar la mezcla • FLEXIBILIDAD. Capacidad de deformarse sin agrietarse • RESISTENCIA A LA FATIGA. Resistencia a carga repetida • RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO. Calidad superficial
Carpeta asfáltica Imprimación Base granular Sub-base
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Subrasante
Propiedades de los materiales 2.- RIEGO DE IMPRIMACION: Es una aplicaciรณn de asfalto diluido de curado medio ( MC-30) o asfalto emulsionado( CSS-1), en suficiente cantidad para que penetre en la base. a.- Previene la posibilidad que se desarrolle un plano de deslizamiento entre la Base y la carpeta Asfรกltica b.- Evita que el material de base se desplace bajo cargas de transito durante la construcciรณn. Carpeta asfรกltica Imprimaciรณn c.- Protege la capa de base de la intemperie Base granular d.- Conserva la humedad optima de la base. Sub-base 10/28
Subrasante
Propiedades de los materiales 3.- MATERIAL DE BASE: - Es una capa de alta densidad y estabilidad. - Resistente a los cambios de volumen por humedad y temperatura. - Disminuye los esfuerzos creados por las cargas de transito. - CBR , debe ser superior a 50%. - Trafico Ligero y medio >80% Carpeta asfáltica - Trafico Pesado > 100% Imprimación - Se especifican su granulometría y otros Base granular parámetros. Sub-base - Especificaciones EG -2000 11/28
Subrasante
Especificaciones Técnicas generales para la construcción de carreteras EG-2000 Requerimientos Granulométricos para Base Granular Porcentaje que Pasa en Peso Tamiz
Gradación A
Gradación B
Gradación C
Gradación D
50 mm (2”)
100
100
---
---
25 mm (1”)
---
75 – 95
100
100
9.5 mm (3/8”)
30 – 65
40 – 75
50 – 85
60 – 100
4.75 mm (Nº 4)
25 – 55
30 – 60
35 – 65
50 – 85
2.0 mm (Nº 10)
15 – 40
20 – 45
25 – 50
40 – 70
4.25 um (Nº 40)
8 – 20
15 – 30
15 – 30
25 – 45
75 um (Nº 200)
2–8
5 – 15
5 -15
8 – 15
Valor Soporte Relativo, CBR (1)
Tráfico Ligero y Medio
Mín 80%
Tráfico Pesado
Mín 100%
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La curva de gradación "A" deberá emplearse en zonas cuya altitud sea igual o superior a 3000 m.s.n.m.
Propiedades de los materiales 4.- MATERIAL DE SUB-BASE: -La resistencia no es tan importante como en las bases. -Esta a mayor profundidad, por lo tanto la influencia de las cargas es menor. - La mezcla de materiales no necesariamente debe ser densa. - Se especifican términos de Carpeta asfáltica permeabilidad y erosión interna. Imprimación - Sirven de drenaje al pavimento Base granular - Controla la ascensión capilar del agua Sub-base Subrasante 13/28
Especificaciones Técnicas Generales para la Construcción de carreteras Requerimientos Granulométricos para Sub-Base Granular Porcentaje que Pasa en Peso Tamiz
Gradación A (1)
Gradación B
Gradación C
Gradación D
50 mm (2”)
100
100
---
---
25 mm (1”)
---
75 – 95
100
100
9.5 mm (3/8”)
30 – 65
40 – 75
50 – 85
60 – 100
4.75 mm (Nº 4)
25 – 55
30 – 60
35 – 65
50 – 85
2.0 mm (Nº 10)
15 – 40
20 – 45
25 – 50
40 – 70
4.25 um (Nº 40)
8 – 20
15 – 30
15 – 30
25 – 45
75 um (Nº 200)
2–8
5 – 15
5 – 15
8 – 15
Fuente: ASTM D 1241 (1)
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La curva de gradación "A" deberá emplearse en zonas cuya altitud sea igual o superior a 3000 m.s.n.m.
Propiedades de los materiales 5.- MATERIAL DE SUBRASANTE: Terreno de fundación de los pavimentos, constituida por el terreno natural de corte o de la parte superior de un relleno. CONSIDERACIONES: - Si el terreno de fundación es pésimo, debe desecharse el material que lo compone y reemplazarlo por un suelo de mejor calidad, siempre que sea posible. - Si el terreno de Sub-Rasante es bueno o regular, Carpeta asfáltica Imprimación podría prescindirse de la sub-base. Base granular Sub-base 15/28
Subrasante
FALLAS COMUNES EN LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES a) Longitudinales ( falta de ligante en la unión) b) Transversales ( Mala junta de construcción) c) Piel de cocodrilo ( Humedecimiento de base ) d) Exudación ( exceso de ligante asfáltico ) e) Fisuras en bloque ( Cambio térmicos, mezclas duras) f) Peladuras ( Mala adherencia) g) Ahuellamiento ( Mala compactación, bases, etc.) ) h) Ondulaciones ( Bases o subrasante poco estables) I ) Reflexión ( Reflejo de grietas en capa subyacente)
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Proceso Constructivo
SUB-RASANTEN
17/28 MATERIAL DE BASE
CARPETA ASFALTICA
VIA TERMINADA
2.- Pavimentos Rígidos Los pavimentos típicamente rígidos son los de concreto, en su configuración tienen cemento Pórtland, - Estos pavimentos tienen la característica de no admitir flexión. - Estos pavimentos reciben la carga de los vehículos y la transmiten a la sub-rasante. - Son los pavimentos típicamente rígidos y son de concreto. - Reciben la carga del vehiculo y la reparten en el área de la subbase ó sub-rasante. Losa hidráulica - Por su alta rigidez y alto modulo elástico, Sub-base tiene un comportamiento estructural de viga. - Este pavimento absorbe la carga vehicular Subrasante 18/28
Propiedades del Concreto hidráulico Concreto para Pavimentación: Resistencia del Concreto : f ’c= 280 kg/cm2 Agregado grueso: piedra chancada ¾” ( Vol. = 50 - 60% / m3) Agregado Fino : Arena Gruesa 3/8” ( Vol. = 50 - 40% /m3 ) Agua : Agua limpia ( Vol. =15 – 20% /m3) Cemento : Portland ,etc. ( 11 – 13 bls. /m3) Losa hidráulica Sub-base Subrasante 19/28
Propiedades de la subrasante de los pavimentos Rigidos Identificar las combinaciones o niveles de factores que deben ser considerados en el diseño: – – –
Tipo de subbase y espesor Pérdida de soporte, LS, por efecto de erosión de subbase Profundidad de la fundación rígida
– Espesor estimado de losa (inicio del proceso de iteración) Al igual que el MR( Modulo de Reacción), lo ideal sería estimar el módulo de reacción de subrasante por mes
Losa hidráulica Sub-base Subrasante
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Procesos involucrados en la colocación de un pavimento Rígido 1. Excavación del suelo hasta nivel de subrasante. 2. Acondicionamiento y mejoramiento de suelos, nivelado y compactado de la superficie de apoyo, sub base y base, trasporte del material, colocación y compactación del material de aporte. 3. Colocación de carpeta con hormigón 4. Proceso de obtención y clasificación de los áridos: carga, tamizado 21/28
FALLAS COMUNES EN LOS PAVIMENTOS RIGIDOS
a) Levantamiento de Losas( tiene lugar en las juntas) b) Fisuras de esquina( cargas repetidas, perdida de soporte) c) Fisuraci贸n en D ( congelamiento y decong. Del hormig贸n) d) Desplazamientos verticales diferenciales e) Da帽os en el sellado de juntas f) Fisura longitudinal g) Punzonamiento h) Fisuras en forma de mapa i) Desportilladuras en juntas y fisuras 22/28
FALLAS EN PAV. RIGIDOS
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CONCRETO HIDRAULICO CONSIDERACIONES: - Empleo de materiales y mano de obra locales. - Aplicación muy sencilla, no requiere de mano de obra altamente calificada. - Las reparaciones necesarias en el futuro se realizan con la misma mano de obra. - Procedimiento de aplicación flexible, ajustable fácilmente a las situaciones locales. - Con esta tecnología se puede construir fácilmente por etapas, ya sea a lo largo o a lo ancho de la vía. 24/28
VENTAJAS Y DESVENTAJAS 1.- FLEXIBLES Carpeta asfรกltica Imprimaciรณn
2.- RIGIDOS Losa hidrรกulica
Base granular Sub-base Sub-base Subrasante Subrasante
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS PAV. ASFALTICO (m3)
PAV. RIGIDO ( m3)
Agreg. Grueso = 40% Agreg. Fino = 60% Asfalto = 27.5 gls. Agua Potable = 0.00
Agreg. Grueso Agregado Fino Cemento Agua potable
Espesores = 2” Tiempo de Vida = 15 años Costo S/.xm2 = S/. 35.00
Espesores = 25 cm. Tiempo de Vida = 40 años Costo S/. x m2 = S/. 140.00
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= 60% = 40% = 13 bls = 20%
Histografia del Rendimiento de Pavimentos
Flexibilidad del pavimento 60ﾂｰ C
Condiciones optimas del pavimento
Perdida de finos
Desprendimientos
Inicio de fisuras Agrietamiento extensivo Condiciones criticas del ligante
Falla estructural
Inicio de falla total Falla total estructural
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Aﾃ前S de servicio
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GRACIAS POR SU ATENCION
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Oficina Técnica
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Laboratorio
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