UAP-FILIAL-PUNO Contenido I. INTRODUCCIÓN..................................................1 II. MARCO TEORICO.................................................2 2.0 CANTERAS DE MATERIAL DE PRESTAMO............................2 Generalidades.................................................2 2.1 ESTUDIO DE CANTERAS DE MATERIAL DE PRÉSTAMO PARA CAPAS COMPACTADAS DE PAVIMENTO........................................2 2.1.1 UBICACIÓN.................................................3 2.1.2 DESCRIPCIÓN...............................................3 2.1.3 MUESTREO..................................................3 2.2 DETERMINACIÓN DE MATERIALES Y CARACTERÍSTICAS PARA LAS CAPAS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO: AFIRMADO Y BASES GRANULARES. MEZCLAS DE SUELOS Y AGREGADOS.......................4 2.2.1 Especificaciones Granulométricas..........................5 2.2.2 Calidad de Agregados......................................7 2.2.3 Suelos Estabilizados......................................9 2.3 Ensayos de calidad de agregados:...........................13 2.4 Ensayo de abrasión (máquina de los Angeles)................13 2.5 Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas................15 2.6 Porcentaje de Caras Fracturadas............................15 2.7 Prueba de Equivalente en Arena.............................16 2.8 ENSAYOS PARA CUANTIFICAR EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LAS CAPAS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO................16 2.8.1 ENSAYO DE COMPACTACION...................................17 PROCTOR MODIFICADO:............................................17 MÉTODO DEL ENSAYO DE CAPACIDAD DE SOPORTE......................18 III. BIBLIOGRAFIA............................................... 20 PAVIMENTOS pág. 1
2.1 ESTUDIO DE CANTERAS DE MATERIAL DE PRÉSTAMO PARA CAPAS COMPACTADAS DE PAVIMENTO..........................................................................................2
2.2 DETERMINACIÓN DE MATERIALES Y CARACTERÍSTICAS PARA LAS CAPAS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO: AFIRMADO Y BASES GRANULARES. MEZCLAS DE SUELOS Y AGREGADOS..................................................4
MÉTODO DEL ENSAYO DE CAPACIDAD DE SOPORTE................................................18
III. BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................20
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I. INTRODUCCIÓN Los agregados empleados en la construcción de carreteras, deben cumplir con requisitos
de granulometría y especificaciones técnicas, que garanticen un buen comportamiento
durante su periodo de vida. En el presente trabajo encargado del curso de pavimentos se
cubrirá el tema de la granulometría y calidad de agregados que conformarán las capas de
afirmado, sub base y base.
Durante los últimos 10 años se han desarrollado nuevas tecnologías y criterios para el
diseño de mezclas asfálticas, variando los criterios del diseño de mezclas, pero los
métodos de evaluación de calidad de los agregados no se ha modificado.
Así mismo veremos cada uno de los ensayos más importantes para la Determinación de
materiales y características para las capas que conforman la estructura del pavimento de
manera que podamos tener o adquirir un conocimiento amplio respecto al tema.
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II. MARCO TEORICO
2.0 CANTERAS DE MATERIAL DE PRESTAMO
GeneralidadesLos materiales naturales, tales como las rocas, gravas, arenas y suelos seleccionados,
denominados frecuentemente bajo los términos genéricos de "áridos", "inertes" ó
"agregados", según sus usos y aplicaciones, cumplen un rol significativo e importante en
la calidad, durabilidad y economía de las obras viales. La naturaleza y propiedades físicas
de dichos materiales, así como las formas en que se presentan y su disponibilidad, serán
los factores principales que determinarán los usos de estos, así como el grado de
procesamiento que requerirán antes de su empleo.
Las técnicas de diseño y construcción han establecido especificaciones bastante precisas
para el uso de estos materiales, tanto en la ejecución de los terraplenes y obras básicas
de la carretera, como en las distintas capas del pavimento o en las obras de concreto, por
lo tanto una de las tareas más importantes de los proyectistas será asegurar la existencia
de "áridos o agregados" con calidad y en cantidad suficiente para cubrir las necesidades
de la obra o identificar fuentes de las cuales puedan ser extraídos materiales que una vez
procesados satisfagan las especificaciones fijadas.
La mayor o menor disponibilidad de estos en las proximidades de la obra, así como la
intensidad del procesamiento afectan con frecuencia los costos de construcción, por lo
cual se justifica una exploración sistemática del área del proyecto, siempre que se puedan
lograr reducciones razonables de las distancias de transporte y de los procesos de
transformación de los materiales.
2.1 ESTUDIO DE CANTERAS DE MATERIAL DE PRÉSTAMO PARA CAPAS COMPACTADAS DE PAVIMENTO.El interés del estudio de las fuentes de materiales de donde se extraerán agregados para
capas compactadas de pavimento u otros diferentes usos principales como
mejoramientos de suelos, terraplenes, afirmado, agregados para rellenos, subbase y base
granular, agregados para tratamientos bituminosos, agregados para mezclas asfálticas y
agregados para mezclas de concreto, es determinar sí los agregados son o no aptos para
el tipo de obra a emplear, en tal sentido se requiere determinar sus características
mediante la realización de los correspondientes ensayos de laboratorio.
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2.1.1 UBICACIÓNLas Fuentes de Materiales o Canteras serán ubicadas en función a su distancia de la obra
a realizar (centro de gravedad), considerando para su selección la menor distancia a la
obra, siempre que cumplan con la calidad y cantidad (potencia) requeridas por la obra.
Para el efecto, se realizará un levantamiento topográfico del recorrido desde el inicio de la
cantera a la obra, precisando kilometraje, longitud y tipo de acceso, asimismo se
delimitará topográficamente los linderos de las fuentes de materiales o canteras.
2.1.2 DESCRIPCIÓNLas Canteras serán evaluadas y seleccionadas por su calidad y cantidad (potencia), así
como por su menor distancia a la obra. Las prospecciones que se realizarán en las
canteras se efectuarán en base a calicatas, sondeos y/o trincheras de las que se
obtendrán las muestras necesarias para los análisis y ensayos de laboratorio.
El estudio de canteras incluye la accesibilidad a los bancos de materiales, descripción de
los agregados, usos, tratamiento, tipo, periodo de explotación, propiedad, permisos de
uso y otras informaciones.
2.1.3 MUESTREOPara muestreo de los estratos el consultor se ceñirá al Manual de Ensayo de Materiales
del MTC vigente, norma MTC E 101. En lo no especificado en el Manual de Ensayo de
Materiales, se procederá de acuerdo a lo siguiente:
Se realizará mínimo 05 exploraciones, por cada área menor o igual a una hectárea, la
ubicación de los puntos de prospección será a distancias aproximadamente iguales, para
luego densificar la exploración si se estima pertinente. Las exploraciones consistirán en
calicatas, sondeos y/o trincheras, a profundidades no menores de la profundidad máxima
de explotación, a fin de garantizar la real potencia de los bancos de materiales.
La cantidad de muestras extraidas de canteras deberá ser tal que permita efectuar los
ensayos exigidos, así como también ensayos de verificación para rectificar y/o ratificar
resultados poco frecuentes.
Las muestras representativas de los materiales de cada cantera serán sometidas a los
ensayos estándar, a fin de determinar sus características y aptitudes para los diversos
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usos que sean necesarios (rellenos, afirmado, sub-base, base, tratamientos superficiales,
carpetas asfálticas, obras de concreto hidráulico, etc.).
Se presentarán registros de exploraciones para cada una de las prospecciones, en donde
se detallarán las ubicaciones de las prospecciones con coordenadas UTM-WGS84, las
características de los estratos encontrados tales como: tamaño, forma, color, espesor de
cada estrato, profundidad de la prospección, así como material fotográfico de las
calicatas; de tal manera que en los registros se precisen las características de los
estrados encontrados.
Estas muestras se clasifican según Hvorslev (1949), en muestras representativas y no
representativas:
· Muestras representativas, son las que contienen todos los materiales constituyentes del
estrato, del cual fueron tomadas, no han tenido ningún cambio químico. Sin embargo su
condición física o estructural, sí se ha alterado, además de su contenido de humedad,
estas muestras se usan para llevar a cabo una clasificación general, gracias a sus
propiedades índice, y la identificación de cada material.
· Muestras no representativas, se les conoce así, a las muestras, que no representan
algún estrato en especial, sino que sus partículas se han mezclado con los de otros
estratos o materiales, por lo cual resultan inadecuados para un examen de laboratorio, sin
embargo, son útiles para establecer una clasificación preliminar, y una determinación de
las profundidades a las cuales ocurren cambios mayores en los estratos, y de donde o a
partir de cuando, podemos obtener muestras representativas o no alteradas.
2.2 DETERMINACIÓN DE MATERIALES Y CARACTERÍSTICAS PARA LAS CAPAS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO: AFIRMADO Y BASES GRANULARES. MEZCLAS DE SUELOS Y AGREGADOS.El pavimento es el conjunto de capas granulares de materiales apropiados que conforma
una estructura que es colocada sobre la superficie de la subrasante adecuadamente
preparada y diseñada 'tanto en calidad y espesor que lo hace resistente la acción de
tráfico, intemperismo y otros agentes perjudicial. La acción fundamental es la transmisión
adecuada de los esfuerzos de las cargas del tráfico al terreno de fundación durante su
vida útil. En conjunto hace posible el tránsito fluido de vehículos, con seguridad, confort y
economía.
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La determinación de materiales para la estructuración del pavimento obedece a la
selección de materiales y métodos de diseño que por su naturaleza sean, convenientes
para los requerimientos que se estén persiguiendo. Por otro lado es común establecer los
datos básicos para el diseño, es decir: tráfico, tipo de suelo de la subrasante (suelo de
fundación), importancia de la vía, condiciones de drenaje, etc.
2.2.1 Especificaciones GranulométricasLos materiales granulares que conformaran las capas de afirmado, sub base y base,
deben cumplir con rangos granulométricos especificados por el MTC.
La gradación es una de las más importantes propiedades de los agregados. Este afecta
casi todas las propiedades importantes de una mezcla asfáltica en caliente, incluyendo
dureza, estabilidad, durabilidad, permeabilidad, trabajabilidad, resistencia a la fatiga,
resistencia al rozamiento, y resistencia a la humedad. De esta manera, la gradación es la
primera consideración en un diseño de mezclas asfálticas.
Teóricamente, es razonable pensar que la mejor gradación sea la densa o bien gradada;
sin embargo, recientes investigaciones han demostrado que las mezclas del tipo Stone
Mastic Asphalt, SMA, tienen un mejor comportamiento cuando están sometidas a la
acción de tráfico pesado, en zonas de altura.
Las especificaciones granulométricas vigentes en el Perú son las Especificaciones
Técnicas Generales para Construcción de Carreteras EG-2000, del Ministerio de
Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción, Oficina de Control de Calidad. En
la tabla 1 se listan los rangos máximos y mínimos para materiales de afirmado. En la
figura 1 se grafican los rangos especificados.
Tabla 1: Huso Granulométrico para Afirmado
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Figura 1: Rangos Granulométricos para Materiales de Afirmado,Sub-base y Base Granulares (MTC)Las especificaciones técnicas para rangos granulométricos de materiales de sub base y
base, son los mismos. Las normas ASTM D 1241 las especifican bajo el título Standard
Specification for Materials for Soil-Aggregate Subbase, Base and Surface Courses, ésta
norma fue revisada por última vez en 1994. El Ministerio de Transportes y
Comunicaciones la hizo suya y las consideró dentro de las especificaciones emitidas en el
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año 2000. La tabla 2 muestra las especificaciones granulométricas para materiales de sub
base y base granular. En la figura 2 se muestran las especificaciones gráficamente.
Tabla 2: Huso para Sub-Base y Base Granular
Standard Specification for Materials for Soil-Aggregate Subbase, Base and Surface
Courses.ASTM D-1241-68 (Reapproved 1994); y Especificaciones Técnicas Generales
para Construcción de Carreteras EG-2000, Ministerio de
Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción, Oficina de Control de Calidad: (1)
la curva “gradación A” deberá emplearse en zonas con altitud mayor o igual a 3000
m.s.n.m.
2.2.2 Calidad de AgregadosPara verificar la calidad de un determinado banco de materiales, estos deben ser
sometidos a ensayos de suelos, debiendo cumplir con las especificaciones técnicas
emitidas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones EG-2000.
Los materiales que serán empleados como material de afirmado o sub base podrá ser
agregado natural, triturado o una combinación de ambos. Los agregados para bases
deberán ser chancados.
Todos los agregados utilizados como afirmados, sub base y base serán resistentes, sin
exceso de partículas chatas o alargadas, no podrán presentar terrones de arcilla ni
materia orgánica.
Los ensayos a los que están sometidos los suelos son: Abrasión “Los Angeles”,
Equivalente de Arena, ensayo de proctor modificado, CBR asociados a la máxima
densidad seca y al óptimo contenido de humedad del proctor, partículas chatas y
alargadas, caras de fractura, sales solubles y contenido de impurezas orgánicas.
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Figura 2.1: Rangos granulométricos para materiales de sub base y base granulares (MTC)Las muestras al llegar al laboratorio se separan, porque serán ensayadas para que
verifique diferentes requisitos de calidad. En la tabla 3 se muestra en resumen, los
ensayos a los que están sometidas las muestras que conformarán las capas de afirmado,
sub base, base o carpeta de rodadura.
Tabla 3: Ensayos de Calidad de Agregados
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En la tabla 3 se listan las especificaciones técnicas que deben cumplir los materiales que
serán usados como afirmado, sub base y base.
2.2.3 Suelos EstabilizadosLas normas del Ministerio de Transportes y Comunicaciones considera dentro de sus
especificaciones a los suelos estabilizados con cemento y cal, se harán un breve resumen
de ambas combinaciones.
a) Estabilizados con Cemento
El material a estabilizar con cemento podrá ser A-1, A-2, A-3, A-4, A-5, A-6 y A-7, con
tamaño máximo de 2” y no mayor de 1/3 del espesor de la capa compactada.
En la tabla 4 se muestran las especificaciones del agregado que será estabilizado con
cemento.
El cemento con que será estabilizado el suelo será portland, el cual deberá cumplir con la
Norma Técnica Peruana NTP 334.009, Norma AASHTO M85 ó ASTM C 150. El cemento
que podrá ser empleado es el denominado Tipo I o cemento portland normal.
Tabla 4: Especificaciones Técnicas para Materiales empleados enConstrucción de Carreteras
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Tabla 5: Especificaciones de Agregado que será Estabilizado con Cemento
La mezcla suelo-cemento se diseña mediante los ensayos de resistencia a compresión
simple y humedecimiento-secado (normas MTC E 1103 y MTC E 1140).
En ensayos de compresión simple, la resistencia no debe ser menor de 1.76 MPa (18
kg/cm2) luego de 7 días de curado húmedo. Para el ensayo humedecimiento-secado, el
contenido de cemento deberá ser tal, que la pérdida de peso de la mezcla compactada,
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no supere los siguientes límites de acuerdo con la clasificación que presente el suelo por
estabilizar:
b) Estabilizados con Cal
El terreno de fundación se estabiliza con cal por diferentes razones: para agilizar la
construcción, en el tratamiento de suelos expansivos y para proporcionar una cimentación
fuerte a la estructura del pavimento. Un suelo estabilizado con cal puede ser rígido y
durable, mejorando el comportamiento del pavimento.
La incorporación de cal a suelos de gradación fina como las arcillas origina que los
cationes de la superficie de arcilla sean sustituidos por los de óxido de calcio,
incrementando el pH y alterando la mineralogía de la superficie de las moléculas de
arcilla.
Esta alteración reduce la capacidad de la arcilla para absorber agua y por lo tanto reduce
su expansión y plasticidad, mejorando su estabilidad.
Se debe incorporar cal al suelo y mezclar, agregar agua durante el mezclado. El suelo
debe encontrarse dentro de ±2% del óptimo contenido de humedad previo a la
compactación. La compactación debe realizarse dentro de los 30 minutos posteriores al
mezclado final.
Los suelos que serán estabilizados con cal deberán cumplir con las especificaciones de la
tabla 6, los suelos no deben tener mas del 3% en peso de materia orgánica.
El tamaño máximo del agregado grueso que contenga el suelo no debe ser mayor de 1/3
del espesor de la capa compactada de suelo-cal.
Tabla 6: Especificaciones de Agregado que será Estabilizado con Cal
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La cal que se empleo para estabilizar bases de suelo-cal puede ser cal hidráulica y debe
satisfacer los requisitos establecidos en la especificación AASHTO M 216 o ASTM C 977.
La aplicación de la cal puede variar entre 2 y 8% en peso de los materiales. Cuando la
mezcla de suelo-cal sea usada como parte de una capa estructural, el CBR de la mezcla
deberá cumplir con las especificaciones citadas para materiales de sub base y base.
c) Mezclas de Suelos y Agregados
La combinación de agregados es un tema conocido por todo los estudiantes de ingeniería,
los métodos son diversos, entre ellos se encuentran la dosificación de los agregados por
peso y por métodos gráficos.
Se dará a continuación un ejemplo del método gráfico del cuadrado, para combinación de
dos agregados.
Ejemplo: Combine los agregados A y B para que cumplan con las especificaciones:
1. Se traza un cuadrado ABCD, sobre cuyos lados se marcan los porcentajes de 0 a 100
de izquierda a derecha en el lado AB y viceversa en el lado CD. Ver figura 3.
2. Sobre AD se marcan los porcentajes de uno de los agregados y sobre BC los
porcentajes del otro.
3. Se unen con una línea continua los extremos correspondientes a un mismo tamiz,
escribiendo sobre esta línea el tamiz al que corresponde. Sobre estas líneas se grafican
pequeños cuadrados que representan los límites superior e inferior de las
especificaciones
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4. Se unen los cuadrados de los límites superiores (a, b, c, ......) y luego los cuadrados de
los límites inferiores (a´, b´, c´, ...).
5. El espacio que une los cuadrados más cercanos (a y b´) representa el margen de
porcentajes entre los cuales se puede hacer la combinación de los dos materiales.
6. Para el ejemplo puede variar (a) entre 70% del agregado B más 30% del agregado A; y
(b´) de 35% del agregado B más 65% del agregado A.
2.3 Ensayos de calidad de agregados:Todos los agregados que conformen alguna de las capas de la estructura del pavimento,
deberán cumplir con las especificaciones de la tabla 4. Los ensayos considerados
verifican cierta característica de los agregados, en este libro se describe las razones por
las que se consideran en las especificaciones.
Si el lector está interesado en conocer el procedimiento de ensayo, puede revisar el
Manual de Laboratorio Ensayos para Pavimentos Volumen I, de S. Minaya y A. Ordoñez,
primera edición, publicada por el Departamento de Mecánica de Suelos de la Universidad
Nacional de Ingeniería, 2001.
2.4 Ensayo de abrasión (máquina de los Angeles).Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradación
durante la producción, colocación y compactación de las obras de pavimentación, y sobre
todo durante la vida de servicio del pavimento.
Debido a las condiciones de esfuerzo-deformación, la carga de la rueda es transmitida a
la superficie del pavimento a través de la llanta como una presión vertical
aproximadamente uniforme y alta. La estructura del pavimento distribuye los esfuerzos de
la carga, de una máxima intensidad en la superficie hasta una mínima en la subrasante.
Por esta razón los agregados que están en, o cerca de la superficie, como son los
materiales de base y carpeta asfáltica, deben ser más resistentes que los agregados
usados en las capas inferiores, sub base, de la estructura del pavimento, la razón se debe
a que las capas superficiales reciben los mayores esfuerzos y el mayor desgaste por
parte de cargas del tránsito.
Por otro lado, los agregados transmiten los esfuerzos a través de los puntos de contacto
donde actúan presiones altas. El Ensayo de Abrasión de Los Ángeles, ASTM C-131 ó
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MTC E 207, mide básicamente la resistencia de los puntos de contacto de un agregado al
desgaste y/o a la abrasión.
El porcentaje de desgaste se calcula como la diferencia del peso inicial menos el peso
final de la muestra ensayada, entre el peso inicial.
Figura 3: Combinación de dos agregados por el método del cuadradoEnsayo de Durabilidad.Es el porcentaje de pérdida de material en una mezcla de agregados durante el ensayo
de durabilidad de los áridos sometidos al ataque con sulfato de sodio o sulfato de
magnesio.
Este ensayo estima la resistencia del agregado al deterioro por acción de los agentes
climáticos durante la vida útil de la obra. Puede aplicarse tanto en agregado grueso como
fino.
El ensayo se realiza exponiendo una muestra de agregado a ciclos alternativos de baño
de inmersión en una solución de sulfato de sodio o magnesio y secado en horno. Una
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inmersión y un secado se consideran un ciclo de durabilidad. Durante la fase de secado,
las sales precipitan en los vacíos del agregado. En la reinmersión las sales se rehidratan y
ejercen fuerzas de expansión internas que simulan las fuerzas de expansión del agua
congelada. El resultado del ensayo es el porcentaje total de pérdida de peso sobre varios
tamices para un número requerido de ciclos. Los valores máximo de pérdida son
aproximadamente de 10 a 20% para cinco ciclos de inmersión-secado.
Foto 1: Ensayo de Durabilidad
2.5 Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas.Se ha demostrado en un sin número de investigaciones, que el exceso de partículas
chatas y alargadas, pueden perjudicar el comportamiento de la estructura del pavimento.
La carga proveniente del tráfico puede quebrar las partículas y modificar la estructura
original. Se denomina partícula chata cuando la relación ancho/espesor es mayor de 1/3;
y alargada cuando la relación largo/ancho es mayor de 1/3.
2.6 Porcentaje de Caras Fracturadas.Algunas especificaciones técnicas contienen requisitos relacionados al porcentaje de agregado grueso con caras fracturadas con el propósito de maximizar la resistencia al esfuerzo cortante con el incremento de la fricción entre las partículas. Otro propósito es dar estabilidad a los agregados empleados para carpeta o afirmado; y dar fricción y textura a agregados empleados en pavimentación.
La forma de la partícula de los agregados puede afectar la trabajabilidad durante su colocación; así como la cantidad de fuerza necesaria para compactarla a la densidad requerida y la resistencia de la estructura del pavimento durante su vida de servicio.
Las partículas irregulares y angulares generalmente resisten el desplazamiento (movimiento) en el pavimento, debido a que se entrelazan al ser compactadas. El mejor
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entrelazamiento se da, generalmente, con partículas de bordes puntiagudos y de forma cúbica, producidas, casi siempre por trituración.
2.7 Prueba de Equivalente en Arena.Esta prueba de equivalente de arena tiene como objetivo principal el determinar la calidad
que tiene un suelo que se va emplear en las capas de un pavimento, esta calidad es
desde el punto de vista de su contenido de finos indeseables de naturaleza plástica.
Este método cuantifica el volumen total de material no plástico deseable en la muestra,
fracción gruesa, denominado su proporción volumétrica como equivalente de arena.
Debido a que una buena cimentación de un camino necesita la menor cantidad de finos
posibles, sobre todo de arcilla, que son los materiales que en contacto con el agua causan
un gran daño al pavimento.
Esta prueba es determinante para saber si se puede usar un material en un pavimento.
Efecto perjudicial que tienen las partículas de finos.
En los agregados finos naturales a veces se presentan impurezas orgánicas, las cuales
disminuyen la hidratación del cemento y el desarrollo consecuente de la resistencia del
hormigón.
2.8 ENSAYOS PARA CUANTIFICAR EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LAS CAPAS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO.Los materiales que conformaran las capas de afirmado, sub base y base deberán ser
ensayados con el método de Proctor Modificado para determinar su máxima densidad
seca y el óptimo contenido de humedad. Con estos valores se prepararan especímenes
remoldeados para el ensayo de CBR. El CBR asociado al 95% de la máxima densidad
será el CBR de diseño para cada capa.
Se debe recalcar que el CBR asociado a la máxima densidad seca, es un método que se
recomienda usar sólo en el caso de material de cantera (afirmado, sub base y base) o en
subrasantes granulares. No se recomienda emplear este método en subrasantes finas.
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2.8.1 ENSAYO DE COMPACTACION.En mecánica de suelos, el ensayo de compactación Proctor es uno de los más
importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un
terreno. A través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en
relación con su grado de humedad, condición que optimiza el inicio de la obra con relación
al costo y el desarrollo estructural e hidráulico.
Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados; el "Ensayo Proctor Normal", y el
"Ensayo Proctor Modificado". La diferencia entre ambos estriba en la distinta energía
utilizada, debido a una mayor masa del pisón y mayor altura de caída en el Proctor
modificado.
PROCTOR MODIFICADO:Este método describe el procedimiento para la determinación de la relación entre el
contenido de humedad y de la densidad de los suelos compactados.
Este método de ensayo se emplea para la determinación rápida del peso unitario máximo
y de la humedad óptima de una muestra de suelo empleando una familia de curvas y un
punto.
Procedimiento
En primera instancia se tomaron cerca de 50 kilogramos de base granular B-200, el
material se introdujo en el horno por 24 horas para quitarle la humedad y trabajar con el
material totalmente seco. En este proceso se obtuvo la humedad inicial del material.
Con el material seco se procedió a tamizar 20 y 10 kilogramos. El material retenido en el
tamiz de tamaño ¾ de pulgada fue remplazado por el mismo peso del material retenido en
el tamiz número 4, como sé estable en la norma.
Del material tamizado se pesaron 4800 y 1800 gramos y se le hallo el 3% de la humedad
el cual fue mezclado e introducido dentro del recipiente del Proctor en tres capas, cada
una de las capas fue compactada por medio del martillo compactador, el cual al
levantarse se le provee de una energía potencial, la cual es transmitida al suelo cuando
se suelta el martillo. De acuerdo con la norma se debe aplicar 25 golpes a cada capa de
material y para que las capas no sean independientes una de la otra, con la espátula se
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raya el material. Al terminar las tres capas el recipiente debe ser enrazado y pesado, una
pequeña porción de material se utiliza para la determinación de la humedad del material.
El mismo procedimiento se repite para las humedades del material de 5%, 7%, 9% y 11%
El Proctor se peso sin material y se le midieron tanto el diámetro interno como su altura lo
cual permite determinar el volumen del mismo
MÉTODO DEL ENSAYO DE CAPACIDAD DE SOPORTELos métodos de diseño de pavimentos relacionan el valor de la capacidad de soporte del
suelo o CBR con el módulo resiliente del material. El módulo resiliente es el parámetro
que se utiliza en el diseño del pavimento.
El módulo resiliente se obtiene de ensayos triaxiales mediante ciclos de carga y descarga;
sin embargo, AASHTO 2002 presenta una ecuación que permite correlacionar el valor del
módulo resiliente con el del CBR. De aquí la importancia de evaluar adecuadamente el
CBR del material.
El ensayo de “California Bearing Ratio” o CBR, es un ensayo relativamente simple,
comúnmente usado para obtener un índice de la resistencia del suelo de subrasante,
material de base, sub base o afirmado.
Para materiales de base, sub base y afirmado, así como subrasantes granulares, el CBR
puede estar asociado a la máxima densidad seca del próctor modificado; sin embargo,
para subrasantes finas (subrasantes arenosas, arcillosas o limosas) el valor del CBR debe
estar asociado a su densidad de campo. Investigaciones han demostrado que el CBR de
suelos finos en muestras compactadas al OCH y MDS, arrojan valores de CBR muy por
encima de su valor real. Tranquilamente una arcilla compactada al OCH y MDS puede
tener un CBR de 15%, pero ensayada en su condición natural el CBR puede ser menor a
2 ó 3%.
El comportamiento de la subrasante es función de la humedad y densidad, asociado a las
condiciones ambientales del sitio. En suelos de baja capacidad de soporte donde los
valores de humedad alcanzan la condición saturada y los valores de densidad de campo
están muy por debajo de la densidad de compactación, los valores de los módulos
elásticos realmente son muy bajos. Se proponen tres métodos para determinar el valor de
CBR:
- CBR in situ, mide directamente la deformación ante una carga aplicada,
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- CBR en muestras inalteradas, es un método recomendado para subrasantes de
suelos finos. Consiste en obtener una muestra inalterada de campo, que será
protegida para que no pierda su humedad natural (si no fuese posible obtener una
muestra inalterada de campo, se puede preparar especimenes en laboratorio a la
humedad y densidad natural). En el laboratorio se realiza el ensayo de penetración
en su condición natural y saturada, siguiendo el mismo procedimiento que en
muestras remoldeadas.
- CBR en muestras remoldeadas, método recomendado para subrasantes
granulares, materiales de base, sub base y afirmado.
Los especimenes pueden ensayarse en su condición natural o saturada, luego de un
período de inmersión en agua, la condición saturada es la más desfavorable.
El CBR es la relación (expresada en porcentaje) entre la resistencia a la penetración
requerida para que un pistón de 3 pulg2 de área penetre 0.1 pulg dentro de un suelo entre
1000 psi que es la resistencia a la penetración de una muestra patrón. La muestra patrón
es una piedra chancada. El CBR se expresa como:
En ocasiones, el CBR calculado para una penetración de 0.2 pulg. con su correspondiente
resistencia a la penetración estándar de 1500 psi, puede ser mayor que el obtenido para
una penetración de 0.1 pulg. Cuando esto ocurre, se debe realizar un nuevo ensayo, si los
resultados son similares, el valor del CBR para 0.2 pulg de penetración, se reporta como
el CBR representativo de la muestra.
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III. BIBLIOGRAFIA. Manual MTC de Carreteras “Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos” Sección:
