T E S I S

Transcripción

T E S I S

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN
ESTUDIOS CON RECONOCIMIENTO DEVALIDEZ OFICIAL DE LA
SECRETARIATE EDUCACIÓN PUBLICA, CONFORME AL
ACUERDO No. 952359 DE FECHA 15 DE NOVIEMBRE DE 1995.
ACONDICIONAMIENTO Y REMODELACION DE
LACARPETA ASFÁLTICA EN EL AUTÓDROMO
DE LOS HERMANOS RODRIGUEZ UTILIZANDO
EL SISTEMA S.M.A. CON VIATOP 66
T E S I S
QUEPARAOBTENER ELTITULODE:
LICENCIATURAINGENIERÍAENCONSTRUCCIÓN
PRESENTA:
OMAR TITO MEMBRILLO FERNANDEZ
ASESOR:
ING. HECTOR SILVESTRE SANDOVAL VALLE
18 DE JUNIO DE 2004
Agradecimientos
Amis padres
Artemio Membrillo Morales
María del Rocío Fernández Merlos
Amis hermana!
Ivonne Membrillo Fernández
Janeth Julieta Membrillo Fernández
Amis abuelos
Genaro Membrillo Sandoval
Evencia Morales Balanzario
Genaro Fernández Muñoz
Virginia Merlos Camargo
Para Ti...
CONTENIDO
Página
OBJETIVO
1
JUSTIFICACIÓN
1
METODOLOGÍA
2
INTRODUCCIÓN
3
CAPITULO I
REVISIÓN DEL PAVIMENTO ACTUAL DEL AUTÓDROMO
1.1.Zonificación Geotécnica
6
1.2. Trabajos de Campo
6
1.2.1.Sondeos deCono Eléctrico
6
1.2.2.Pozos aCielo Abierto
9
1.2.3.Interpretación Estratigráfíca
15
1.3.Nivel Freático
16
1.4. Ensayes de Laboratorio
16
1.4.1.Granulometna
16
1.4.2.Determinación del Valor Relativo de Soporte
20
1.4.3.Determinación del PesoVolumétrico SecoMáximo
26
1.4.4.Prueba del Equivalente deArena
27
1.4.5.Límites de Consistencia
30
CAPITULO II
CAPAS YFUNCIONES DEL PAVIMENTO FLEXIBLE EN EL CIRCUITO
II.1.Pavimento Definición
37
11.2. Trazado del Circuito
38
11.3.Análisis General de losPavimentos Flexibles
39
11.4.Cargas deTránsito
39
11.5. Diseño dePavimentos
40
11.5.1.Sección del Nuevo Pavimento
42
11.6. Terraplén
42
II.6.1.Sub-Rasante
43
11.6.2.Sub-Base
44
II.6.2.1. Sub-Base en el Circuito
45
II.6.3.Base
45
II.6.3.1.Base en el Circuito
46
II.7.Funciones deBase ySub-Base
47
11.8.Carpeta
II.8.1. Carpeta Asfáltica en el Circuito
48
48
11.9.Método Marshall
51
11.10.Riego de Impregnación
57
11.11.Riego deLiga
58
11.12.Riego de Sello
60
11.13.Fallas en losPavimentos
62
11.14.Zona de Curvas
63
11.15.Zona deRectas
65
CAPITULO III
PAVIMENTO RÍGIDO.
III.l. Foro Sol
67
III.2.Pavimentos Rígidos
68
111.3.Sub-Base
70
111.4.Losa
71
III.4.1. Losa en el Circuito
71
111.5.Prueba deRevenimiento
72
111.6.Materiales Para Concreto Hidráulico
73
111.7.Agrietamiento del Concreto
73
111.8.Tipos deJuntas de losPavimentos Rígidos
111.8.1.Juntas Longitudinales
74
74
111.8.2.Juntas Transversales de Construcción
76
111.9.Dispositivos Especiales enLasJuntas
78
111.10.Bombeo deJuntas
79
111.11.Corte deJuntas
80
CAPITULO IV
ARGUMENTOS A FAVOR DEL S.M.A.
IV.1.StoneMastic Asphalt
84
IV.2. Resistencia al Deslizamiento
85
IV.3. Durabilidad Superficial
86
IV.4. S.M.A.en Europa yUSA
IV.5. Inhibidores de Escurrimiento
IV.6. Ventajas Para el Medio Ambiente
86
87
88
CAPITULO V
SISTEMA S.M.A CON VIATOP 66.
V.l. Especificación Técnica deViatop 66
V.2.Carpetas Asfálticas Tipo S.M.A. con Viatop 66
V.3. Diseño de La Mezcla Asfáltica
91
92
97
V.4.Prueba Marshall
98
V.5.Prueba Schellemberg
101
V.6.Preliminares de S.M.A
102
V.7. Agregados Pétreos
102
V.8.Planta Productora deMezcla Asfáltica
V.9.Producción deMezcla Asfáltica Tipo S.M.A. con Viatop 66
V.10. Operación de Tendido yCompactación
103
104
105
V.10.1. Proceso de Compactación
107
V.U. Banco de Materiales
108
Conclusiones
109
Bibliografía
112
C I I o
•
B !B L I D T E C A
Dar a conocer la utilización del sistema S.M.A con Viatop 66 en la rehabilitación
de la carpeta asfáltica en el autódromo de los Hermanos Rodríguez en la Delegación
Iztacalco ciudad de México, así como el proceso de elaboración, diseño de la mezcla
asfáltica, compactación, procedimientos constructivos, aplicaciones del Viatop 66 y
pruebas de control de calidad. Explicar los trabajos que se realizaron en el autódromo
capitalino, donde se llevaron estudios de mecánica de suelos, impacto ambiental y
deportivo.
Justificación.
Dentro del sistema carretero nacional, las vialidades primarias y secundarias de
cada ciudad, presentan problemas ya que existen diversos factores que afectan el buen
funcionamiento de los pavimentos, no solo en las carpetas asfálticas, si no en las capas
estructurales del cuerpo del pavimento, el factor más significativo sin lugar a duda es el
tránsito promedio diario anual (TPDA) ya que se incrementa cada año el flujo de
automóviles y el pavimento esta diseñado para un cierto flujo de tránsito anualmente, lo
que impide que estos desempeñen su funcionalidad al cien por cien, otro factor es el agua
que una vez queentra alcuerpo del pavimento presenta deformaciones notorias yestenose
puede utilizarporel mal estadoque presenta.
A todo lo anterior existen soluciones técnicas como el Viatop que integra
componentes naturales para la realización de carpetas asfálticas, por el alto contenido de
fibras celulósicas, que gracias al armazón de fibras demarcado efecto de estabilización los
asfaltos adquieren una excelente estabilidad ypropiedades destacadas deprocesamiento en
la elaboración de carpetas asfálticas. El Viatop se rige bajo la norma Ztv Asphalt del
ministerio alemán de vías terrestres.
2
Metodología.
Para la realización de los temas tratados se recurrirá a una metodología mixta, es
decir, se recurrirá en primer lugar a una investigación documental que explique la
elaboración de los pavimentos rígidos y flexibles, pruebas de laboratorio necesarias para
llevar aun buen termino lospavimentos, con lamejor calidad posible.
Posteriormente se consultó con las autoridades responsables tanto del proyecto
como de la ejecución y supervisión de la obra, esto con la finalidad de recaudar la
información precisa de todas las partes e integrarlas en los capítulos que formaran esta
tesis, siguiendoun orden cronológico en cada capítulo.
3
Introducción.
Nuestro país vive momentos que requieren del impulso de nuevas tecnologías que
permitan la creación y desarrollo de una infraestructura sólida y durable, tal es el caso de
los pavimentos que existen en las calles de la ciudad de México, por desgracia muchos de
estos seencuentran en muy mal estado.
En consecuencia, losprocedimientos constructivos con losque sedesarrollan en su
momento, a futuro se ven afectados debido a la extracción de agua de los mantos acuíferos
del valle de México, esto aunado a la carga de vehículos con exceso de peso que circulan
diariamente por las calles de la ciudad, hace que se tengan baches por doquier y que las
delegaciones respecto al servicio de bacheo se vean mal en cuanto al trabajo que realizan
para poder solucionar el estado actual del pavimento.
De lo anterior se desprende que las autoridades y las empresas constructoras se
deben abrir a las propuestas innovadoras para poder combatir los problemas de excesos de
baches, asentamientos, desprendimiento de agregados, pulido de superficie y
agrietamientos tipo piel de cocodrilo en las calles de la ciudad de México y aumentar la
vida útil de lospavimentos quegeneralmente esde 5 a 10años.
De esta forma permitir que los avances técnicos que se desarrollan en otros países
puedan ayudar a combatir este tipo de problemas, claro, se requiere de un buen proyecto y
de un buen procedimiento constructivo para poder tener buenos resultados y que se tenga
una durabilidad buena de las cosas que se están haciendo, sin esto, sena imposible poder
disminuir la cantidad de desperfectos quepresentan nuestrospavimentos en la actualidad.
4
En el año 2001 se decidió darle al autódromo de los Hermanos Rodríguez de la
Ciudad Deportiva de la Magdalena Mixhuca de la Delegación Iztacalco, México D.F; una
remodelación total, tanto de gradas, como del pavimento en la totalidad del circuito.
El circuito presentó al principio un deterioro notable en cuanto a asentamientos y
agrietamientos tipopiel decocodrilo. La remodelación serealizó teniendo como fin utilizar
nuevas técnicas para la elaboración de carpetas asfálticas, tal caso corresponde al Sistema
S.M.A. con Viatop 66 de origen Alemán bajo la norma Ztv Asphalt Stb 96 del ministerio
Alemán de vías terrestres.
Esta tecnología que se está utilizando actualmente, es una buena oportunidad para
empezar a mejorar los procedimientos y métodos constructivos y de esta manera ir
restaurando los pavimentos actuales, esto no implica altos costos ya que la comparativa de
precios con relación a otras técnicas es mucho menor yde mejor calidad como las pruebas
lo demuestran.
Con esto seexhorta aque lasfuturas generaciones de ingenieros civiles tengan una
serie de nuevas técnicas para poder desarrollar, junto con sus conocimientos una nueva
forma de elaboración decarpetas asfálticas.
A continuación señalaré que es el Sistema S.M.A. con Viatop 66, su proceso de
elaboración, asícomo lostrabajos que serealizaron en laremodelación del pavimento en el
autódromo capitalino y las pruebas de control de calidad que se estuvieron realizando
constantemente para llevar a buen termino la obra, donde pude apreciar los trabajos de
remodelación hasta la conclusión de losmismos en el 2002.
CapítuloI
REVISION DEL PAVIMENTOACTUAL Y
PRUEBAS DE LABORATORIO
6
1.1.Zonificación geotécnica
El sitio en estudio se localiza en la zona geotécnica denominada zona de lago
centro I (ver fig. 1) de acuerdo con la zonificación del valle de México, la cual ha estado
sujeta a cargas generadas por construcciones pequeñas y medianas, se caracteriza por los
grandes espesores de arcillas blandas de alta compresibilidad, que subyacen a una costra
endurecida superficial de espesor variable. Esta zona ha estado sujeta al bombeo profundo
lo que ha provocado una preconsolidación de las arcillas cambiando con el tiempo sus
propiedades mecánicas.
1.2.Trabajos de campo
Se determinó realizar los sondeos del muestreo de suelos, mediante pozos a cielo
abiertoysondeosdecono eléctrico.
1.2.1.Sondeosdecono eléctrico (SCE)
Estos métodos consisten en hacer penetrar una punta cónica en el suelo ymedir la
resistencia queel suelo ofrece. Existen diversos tipos de conos (ver fig. 2).
Dependiendo del procedimiento para hincar los conos en el terreno,estos métodos
se dividen en estáticos y dinámicos. En los primeros la herramienta se hinca a presión,
medida en la superficie con un gato apropiado; en los segundos el hincado selogra agolpes
dados con unpeso quecae.
En la prueba dinámica puede usarse un penetrómetro del tipo "c" para ensaye
dinámico, atornillado alextremo de la tubena deperforación, consisteen hacerlopenetrara
golpes dados por un martinete de 63.5 Kg, que cae desde 76 cm. de altura, contando el
número degolpes necesario para lograr unapenetración de 30 cm.
ZONIflCACIOM GEOTEChICA
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Figura 1ZonifícacióngeotécnicadelaciudaddeMéxico, sitiodeestudio
Los sondeos de cono eléctrico consisten en registrar a cada 10 cm. la resistencia
que ofrece el suelo mediante el hincado de las barras de perforación que en su parte
inferior tienen instalada una celda de carga, que esta conectada a una consola en la que se
registran los valores de resistencia; la velocidad de hincado esde 1cm/seg.
Ademe
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1 !
TUBO de
perforación
mm
•50.8mmJ
a) Tipodanés.
b) Tipo holandés.
c) Tipo para ensaye dinámico.
d) Tipode inyección.
Figura 2Tipos de penetrómetros.
9
1.2.2. Pozos acielo abierto (PCA)
Cuando este método sea practicable, debe considerársele como el más satisfactorio
para conocer las condiciones del subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de
dimensiones suficientes para que un técnico pueda directamente bajar y examinar los
diferentes estratos de suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones
precisas referentes al agua contenida en el suelo. Desgraciadamente este tipode excavación
nopuede llevarse agrandes profundidades acausa, sobre todo,de la dificultad de controlar
el flujo de agua bajo el nivel freático; naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes
estratos atravesados también influyen grandemente en los alcances del método en sí. La
excavación se encarece mucho cuando se hace necesario utilizar ademes y se tengan
traspaleos acausa de la profundidad.
Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la naturaleza del suelo
"in situ" y la misma, modificada por la excavación realizada. En efecto una arcilla dura
puede, con el tiempo, aparecer como suave y esponjosa a causa del flujo de agua hacia la
trinchera de excavación; una arena compactada puede presentarse como semifluida ysuelta
por el mismo motivo. Se recomienda que siempre que se haga un pozo a cielo abierto se
lleve un registro completo de lascondiciones del subsuelo durante laexcavación, hecha por
un técnico conocedor.
Si se requiere ademe en el pozo puede usarse madera o acero; por lo regular el
ademe se hace con tablones horizontales, pero deberán ser verticales y bien hincados si se
tuviesen suelos friccionantes situados bajo el nivel freático.
En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes
estratos que se hayan encontrado. Las muestras alteradas son simplemente porciones de
suelo que se protegerán contra pérdidas de humedad introduciéndolas en frascos o bolsas
emparafinadas.
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Las muestras inalteradasbeberán tomarse con precauciones, generalmente
labrando la muestra en una oquedad que se practique al efecto en la pared del pozo. La
muestra debe protegerse contra la pérdida de humedad envolviéndola en una o más capas
demanta debidamente impermeabilizada con brea y parafina.
Para determinar las condiciones estratigráfícas de la zona serealizaron 18 sondeos
decono eléctrico (SCE) y 12depozos acielo abierto(PCA).
Sellevaron acabo 17sondeos de conoeléctrico, a 10.0m yuno másllevado a42.0
mdeprofundidad, medidos desde el nivel del pavimento;además 12pozos acielo abiertoa
2.0 m de profundidad; en seis de ellos se obtuvieron muestras integrales y 6 cúbicas
inalteradas de lacostra superficial.
Ubicación de los sondeos que se realizaron a lo largo del circuito tanto de SCE,
como de PCA (ver fig. 3).
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Fig.3Ubicación deSCE,PCAySCE No,18a42m.de profundidad.
12
Durante la ejecución de los sondeos, se obtuvieron los perfiles estratigráficos de
cada unode los SCE yPCA (verfíg.4,4-a y4-b).
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Resistenciadepuntaqc (kg/cm*)
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Figura4-bPozosacieloabiertoNo 9yNo 10 llevadosaunaprofundidad de2 m
15
1.2.3.Interpretación estratigráfíca
Laestratigrafía del sitiodefinida con los sondeos decono eléctrico ycon lospozos
a cielo abierto realizados en el autódromo de los Hermanos Rodríguez de la ciudad de
México, con el conocimiento que setenía de la zona en cuestión sedescribe:
De0.0 a0.25 m
carpeta asfáltica.
De 0.25 a 1.0 m
relleno.
De 1.0 a5.0 m
costra superficial.
De 5.0 a42.0m
serie arcillosa superior.
La estratigrafía del sitio está compuesta por una carpeta asfáltica de 25 cm. de
espesor, de 0.25 a 1.0 m rellenos de grava-arena, de 1.0 a 5.0 m la costra superficial
compuesta por materiales limo arenoso y arcillosos y por último la serie arcillosa
conformada por suelos arcillosos hasta la máxima profundidad explorada a42.0 m.El nivel
deagua freática sedetectó alos 3.0 m.
16
1.3.Nivel freático
El nivel de aguasfreáticas sedetecto alaprofundidad de 3.0 mrespecto al nivel de
la carpeta asfáltica del circuito.
La zona esta sometida al hundimiento regional producidopor laextracción deagua
potable de los acuíferos profundos; a partir de la información de la DGCOH (Dirección
General de Construcciones de Obras Hidráulicas). El hundimiento en la zona de la
delegación Iztacalco esdel orden de los 15a20cm al año.
1.4.Ensayes de laboratorio
Las muestras debidamente protegidas e identificadas se trasladaron al laboratorio
correspondiente para realizar laspruebas solicitadas:
A las muestras integrales se les realizó análisis granulométrico, determinación del
peso volumétrico seco máximo, contenido de agua, prueba de Valor Relativo de Soporte
(VRS) óptimo ysaturado,Equivalente deArena yPruebas índice.
1.4.1. Granulometría
La prueba de granulometría de un material sirve para determinar el porcentaje en
peso, de las partículas de diferentes tamaños que lo forman. Para realizar esta prueba, se
hace uso de tamices o mallas por las que se hace pasar el material, se pesan las partículas
que se retienen en cada una de ellas y se encuentra el porcentaje respectivo con relación al
peso secototal; después secalcula el porcentaje quepasa por lasdiferentes mallas.
17
La denominación de las mallas se hace de dos maneras; la primera de ellas indica
la separación interior que hay entre los alambres yseusapara lasmallas de 7.5 cm. (3pulg)
a 6.4 cm. (1/4pulg); la segunda forma de denominar las mallas es asignándoles un número,
que indica la cantidad de alambres o hilos que se tiene en una pulgada y se usa para las
mallas de laNo.4ala No.200que son lasmás utilizadas en suelos;aunquehay otras como
la 325 que se utiliza en los cementos portland; en este segundo caso, el calibre de los hilos
está especificado.
Para obtener los datos con mayor exactitud, la porción de un material que pasa la
malla 4, se lava por la malla 200; por diferencia de peso se calcula el porcentaje que pasa
esta malla ymás tarde setamiza esta porción de material entre las mallas 4 a200.
Generalmente el resultado de esta prueba se presenta en una gráfica (ver fig. 5);
cuando la curva no tiene cambios bruscos de pendiente, se dice que la granulometría es
continua como la 1-1; cuando se tienen cambios bruscos, se dice que la granulometría es
discontinua como la 2-2, en cuyo caso hay escasez de las partículas de los tamaños en
donde la pendiente de la curva es menor; cuando la curva granulometríca selocaliza dentro
de un tramo estrecho de tamaños, como la 3-3, se dice que se tiene un material de
granulometría uniforme; en ciertas ocasiones, se requieren granulometrías continuas, en
otras se requieren granulometrías uniformes; sehan hecho estudios en losque seha llegado
a la conclusión que el uso de granulometrías discontinuas en gravas y arenas para
concretos, conducen a una reducción en el consumo de cemento; por otro lado, las
especificaciones respecto aesta característica de losmateriales son más omenos rígidas, de
acuerdo alacapa que setrate de construir.
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Granulométna obtenida en laboratorio.
Valores obtenidos del pozo acielo abierto No. 11
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2
1 1/2
1
3/4
1/2
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50800
38100
25400
3/8
1/4
19100
12700
9500
6.700
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4699
PASANo4
p RnrNioo
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PARCIAL RCT
%
ACUMO l'ASA
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100 0
263 00
282 00
419 00
565 00
287 00
484 00
426 00
5530 00
32
34
96 8
93 4
51
68
35
88 3
81 5
59
52
67.0
CURVA GRANULOMETRICA
78 0
72.1
67 0
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La muestra para llevar acabo la prueba deberá haber sido secada, disgregada y
cuarteada según los procedimientos normales. Cuando se ha logrado la disgregación de los
grupos se tamiza la muestra por la malla de 3/4".Si la muestra original contiene material
mayor de %", ese peso debe reemplazarse por la misma cantidad de material que pasa la
malla de %"yseretiene en lade14".
La muestra seleccionada del suelo de la sub-rasante se compacta en un molde que
tiene 6" de diámetro y6 a 7pulgadas de altura, se eligen el contenido de agua, la densidad
y el esfuerzo de compactación empleados en el moldeo de la muestra para que
correspondan a las condiciones de campo esperadas. Después de que se ha compactado la
muestra, secoloca sobre ella una sobrecarga con un peso equivalente alpeso estimado del
pavimento ylabase, yse sumerge en aguael conjunto durante cuatrodías.
Al completarse dicho período durante el cual se embebe la muestra, se retira ésta
del agua y se deja que escurra por un periodo de 15 minutos. La muestra, conservando la
sobre carga que seleimpuso, sesomete de inmediato apenetración mediante un émbolo de
1.95" de diámetro, el cual se mueve a una velocidad de 0.05 pulg/min. Se registran las
cargas totales correspondientes alaspenetraciones de 0.1, 0.2, 0.3,0.4 y0.5 pulgadas.
20
21
Se traza entonces una curva carga - penetración (ver fig. 6), se hacen algunas
correcciones necesarias, y se determina el valor corregido de la carga unitaria
correspondiente a una penetración de 0.1 pulg. Después, se compacta dicho valor con otro
de 1000lb/pulg es necesarioparaproducir lamismapenetración en roca triturada estándar.
Secalcula entonces el valorrelativo de soporte utilizando la siguiente expresión.
Carga unitaria aunapenetración de 0.1 pulg.
VRS%=
(100)
1000
El método comprende tresensayes que son: a)determinación delpeso volumétrico
máximo yhumedad óptima, b) determinación de laspropiedades expansivas del material,y
c)determinación del Valor Relativo de Soporte.El molde empleado esde 15.24cm (6") de
diámetro interiorpor 20.32cm (8")de altura.
Las condiciones que presentaba el autódromo capitalino al principio de la
remodelación, en los recorridos que se realizaron y con base en los resultados del
laboratorio arrojaron que en la zona de curvas la calidad del cuerpo del pavimento era
deficiente, de acuerdo con las pruebas realizadas a las muestras integrales de los pozos a
cielo abierto distribuidos a lo largo de estas zonas se observó que el VRS del material de
relleno presentó valores bajos entre el 34.6 y el 48.9 (ver tabla 1)para un material de base
la SCTespecífica que elVRSdebe cumplir con el 80 %mínimo.
22
Por lo tanto el material no cumple con esta condición. En la zona de recta, en los
pozos a cielo abierto realizados a lo largo de la recta se observó que el material de relleno
tiene 1.0 m de espesor, también se tomaron muestras integrales realizándose pruebas de
calidad, indicando el resultado de laprueba deVRS.
A las muestras cúbicas obtenidas de la costra superficial se les determinó el VRS
(vertablas 1y2).
23
PRUEBA DE VALOR RELATIVO DESOPORTE
3500
100%
BASE
DE
BUENA
3000
2500
2000
1500
1000
REGULAR A
BUENA
500
SUB-RASANTE
10%
MALAA DUDOSA
5%
MUY MALA
1.27 2.54 3.81 5.08
7.62
10.16
PENETRACIÓN EN MILÍMETROS
Figura6Gráfica deValor Relativo de Soporte.
12.70
^
24
PCA No 5Valorespara el VRS.
¡
COMÍ'ACIACIÓN
[
MOl DE N-
!
W 111 h MOI 1)1
t
i
rOKlfeK
99870
5040 0
W IIUMUXlgr
12 73
11 O i l MOI 1)1
,
It IA L I S N i lcm
0 35
11 1)1 1 MA 1 cm
12 38
ARIA HUcm'
195 571
VOl UMI Nctlll
2421 0
V V11 Ks/cm3
2 082
P VS Kg/CB13
1.771
H O%
175
VL OF VRS SAT
|!
MK)
! I Nl I K M ION |
nit»
|
0
0 00
00
730
257 3
183 0
64(i 2
IIII
1 SI
1110
! IOS 7
0 21)
5 OS
4 17 0
I5"8 1
0 311
7 1.2
0210
2203 1
I) III
10 16
7V, I)
?V1S 3
0 50
12 70
o 10
254
|
PINI 1RACIÓN
1 Ip nun
I
il
0
1 OOO
1
|
i
0 05
0
1 27
PENETRACIÓN ENPLCS
o NAT
< 'P'Ki,
OO
5100
180 1
5120
1
145 00
3 81
|
248 00
875 7
0 2fl
5 1)8
[
31800
1122 9
0 10
2 54
0 30
7 62
39000
1377 1
0 40
10 16
408 00
1440 6
0 50
12 70
435 00
1536 0
k VNIMO s \ l
3 531
1 1 INAI
1
3 531
2318
1 INK 1AI
j
ANIIIO
0 15
K ANILLO OIT j
005 0 1 0 0 1 90 2 0
DPI y
l|
j
00
AMI I D
1 27
0
0 05
i
63 2
1
% 0E VRS OpL WÓNa
I'lg
¡
0 00
ÍJ 1)1 1 Xl*
j
j
|
2 318
1
Tabla 1.Especificaciones dela SCTvs.Resultados de Laboratorio delmaterial de relleno (grava- arena) en muestras
integrales.
Características
Límite liquido %
Contracción lineal%
VRS
Contenido dehumedad
óptima%
PVSMkg/cm3
Equivalente de arena
Especificaciones de
la SCT de material de
base
30Max
3.5 Max
80 Min
-
1
25.1
2.3
48.9
16.9
Resultados de laboratorio PCA
3
9
5
7
30.3
29.4
28.7
33
3.6
5.2
4.7
5.1
39.3
93
63.2
34.6
17.5
14.8
16.3
21
11
32
5.8
71.3
18.4
30 Min
1.71
20.5
1.777
15.8
1.701
12.9
1.771
14.9
Tabla2 Resultadosdelaboratoriodelmaterialarcilloso(costrasuperficial).
Características
ValorRelativo deSoportenatural
%
Resultados de laboratorio de muestras
cúbicas.
PCA-3
PCA-*
PCA-7
PCA-11
10.4
11
5.7
4.7
1.629
15.3
1.768
22
26
1.4.3. Determinación del Peso Volumétrico Seco Máximo (PVSM) mediante la Prueba
Proctor
La prueba consiste en utilizar cierta cantidad de material, agregar un poco de agua
que servirá como lubricante, se homogeneiza y se coloca en un molde en 3 capas
compactadas, para llenar un volumen de 948 cm3.
Se debe llenar en 3 capas y a cada capa se aplican 25 golpes con un martillo que
pesa 2.5 Kg. Y se deja caer de una altura de 30.5 cm aplicando 25 golpespor capa, método
de compactación por impactos.
Llenando el molde sedetermina su peso volumétrico húmedo, hecho lo anterior se
toma una muestra del contenido de agua del centro de la muestra moldeada, se deshecha el
material anterior y se procede al llenado del molde con el nuevo material y se adiciona
agua, se vuelve a llenar el molde como se hizo anteriormente, adicionando distintos
contenidos de agua, esta operación se repite hasta que los pesos volumétricos húmedos
empiecen a bajar.
La compactación del material en la forma ya especificada, se efectúa a diferentes
contenidos de agua. Para cada contenido de agua se determina el peso volumétrico seco y
segrafican losresultados (verfig.7).
27
!
130
V
¡
^X^
Vv
120
2 110
Densidad máxm
T
CO
1
CO
se
» 100
~
¿
i
N
X*
E1
-T3 (
90
^
__j/
NN
80
JO
20
30
HUMEDAD. PORCENTAJE DEL PESO SECO
Figura 7Curva proctor que muestra la acción del agua en la compactación de los suelos, el
PVSM yla humedad óptima.
1.4.4. Equivalente de arena
Esta prueba permite determinar el contenido y actividad de los materiales finos o
arcillosos presentes en los materiales pétreos empleados en las capas estructurales.
La prueba consiste en agitar un cilindro, que contiene una muestra del material
pétreo quepasa la malla número 4,mezclada con una solución (clorurodecalcio anhídrido,
glicerina yagua) que permite separar la arena de la arcilla.
Se pretende que esta prueba sirva como un método rápido de campo, para
investigar la presencia o ausencia de finos activos, que puedan ser perjudiciales para los
agregados pétreos dentro de laestructura de un pavimento.
28
Procedimiento de la prueba.
a) El material para la prueba deberá ser la porción de la muestra quepase la malla
No. 4. Por lo tanto, si la muestra contiene partículas gruesas de grava, debe cribarse por la
malla No. 4 y disgregar los terrones de material más fino. Si la muestra original no está
húmeda, ésta deberá humedecerse antes del tamizado.
b) Se tapa la probeta ysele agita vigorosamente en forma longitudinal, de un lado
a otro, manteniéndose en posición horizontal. Se tienen que realizar 90 ciclos en
aproximadamente 30 segundos con una carrera aproximada de 20 cm. (8"). Un ciclo
consiste en un movimiento completo de oscilación, es decir, de un lado a otro hasta
concluir en laposición de partida.
c) Sedestapa laprobeta yse empieza ameter el tubo del irrigador, se enjuagan los
lados hacia abajo ydespués seintroduce el tubo hasta el fondo del cilindro.Una vez hecho
esto, se separa el material arcilloso del arenoso, para lo que es necesario suspenderlo en
solución mediante un movimiento suave de picado con el tubo irrigador y agitando
simultáneamente el cilindro. Cuando el nivel del liquido llegue a 37.5 cm. (15"), se sube
lentamente el tubo del irrigador sin cortar el chorro, de manera que el nivel del líquido se
mantenga en los mismos 37.5 cm. Mientras se seca el tubo. El chorro se regula
completamente fuera y el nivel final debe ajustarse a los mismos 37.5 cm. Después se deja
la probeta en reposo absoluto durante exactamente 20 minutos. Cualquier vibración o
movimiento del cilindro durante este tiempo alterará el asentamiento normal dela arcillaen
suspensión yla arena sedimentada, lo queprovocará resultados erróneos.
d) Transcurrido el periodo de 20 minutos, se anota la lectura del nivel total
superior con la arcilla en suspensión, con una aproximación de 0.1 de pulgada.
29
El equivalente de arena secalcula con la siguiente fórmula:
Lectura hasta el nivel superior de la arena (cm)
% Equivalente de arena =
X 100
Lectura total hasta el nivel superior de la arcilla (cm)
Siel valordel equivalente de arena es menor que el valor especificado, se ejecutan
dos pruebas adicionales con el mismo material y se toma el promedio de las tres como el
valordel equivalente de arena.
Figura 8Aparato del equivalente de arena
30
1.4.5. Límites de consistencia
Límite líquido (L.L).
Sepuede definir el límite líquido como el contenido mínimo de agua con elcual el
suelo fluirá con la aplicación de una fuerza cortante muy pequeña. Se supone que con este
contenido de agua,elsuelo secomportará prácticamente comoun líquido.Por loregular, el
límite líquido sedetermina enel laboratorio mediante el empleodeundispositivo mecánico
llamado copa deCasagrande (ver fig. 9).
Cuando se emplea este dispositivo y, el límite líquido puede definirse como el
contenido de agua en el que un canal de dimensiones estandarizadas se cierra con la
aplicación de 25 golpes o impactos, producidos al elevar la copa de Casagrande y
permitiendo que caiga a 1centímetro de altura. Usualmente, en la realización de la prueba,
noresulta práctico establecer el contenido de agua exacto que corresponde a 25golpes.
En consecuencia, se efectúa un determinado número de ensayos con la humedad
del suelo tanto arriba como abajo del límite líquido y se prepara la gráfica (ver fig. 10).
Entonces, la humedad en la que la línea recta ocurva de flujo corta la línea correspondiente
a 25 golpes, se toma como el límite líquido. Los laboratorios en los que se efectúa un gran
número de pruebas de rutina han establecido varios métodos cortos para determinar el
límite líquido dentro deintervalos deprecisión tolerables.
31
Figura9CopadeCasagrande1
12
Ingeniería decarreteras H WngthJ Paquette
80
70
I
TJ
raí
T3
mmm
O
'
60
Suelos
poco
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50
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Suelos
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10
0
A
>
ML
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Limite líquido
Fig. 10 Carta de plasticidad de Casagrande
/ ^
33
Límite plástico (L.P)
En términos generales, se puede definir el límite plástico como el contenido
mínimo de agua con el cual el suelo se mantiene en una condición plástica. Este límite
inferior de plasticidad es definido un tanto arbitrariamente; el límite plástico se puede
definir también como el contenido de agua más bajo con el que se pueden hacer cordones
arrollados de 1/8 depulgada de diámetro con el suelo sin que sedesmorone (ver fig. 11).Si
un suelo cohesivo tiene una humedad superior al limite plástico, los filamentos pueden
arrollarse a diámetros menores de 1/8 de pulgada sin que se desmoronen; si el suelo está
más seco, se desmoronará antes de llegar a este diámetro. Si el suelo tiene un contenido de
agua igual al del límite plástico, puede hacerse el cordón con la presión de la mano hasta
que tenga un diámetro de 1/8 de pulgada y entonces se desmenuzará opartirá en pedazos.
Ciertos suelos, como las arenas limpias, no son plásticos, es decir, no puede determinarse
su límite plástico.
Figura 11cordones arrollados de 1/8"
34
índice deplasticidad (I.P).
El índice de plasticidad de un suelo se define como la diferencia numérica entre
los límites líquido y plástico. De esta forma se indica el intervalo de contenido de agua
dentro del cual el suelo tiene una condición plástica. Los suelos arenosos y los limos, en
particular los del tipo de polvo de roca tienen caractensticamente un bajo I.P, en tanto que
los suelos arcillosos presentan valores elevados del índice de plasticidad. En general, se
puede decir que un suelo sumamente plástico, indicado por un valor elevado del I.P es
también extremadamente compresible.
Ll -Lp=Ip
35
LímitesobtenidosenelpozoacieloabiertoNo.9
LIMITE LIQUIDO
N° DE GOLPES
TARA N '
Wm + T
Wd + T
W 1
gr
gr
gr
w
%
RESUMEN
35
66
2028
1786
9 42
28 7
25
178
22 47
1D54
9 59
29 4
Umiloliquido ( LL %I
15
60
23 29
2010
9 62
30 4
LimitePtislrco ( LPV.)
9
21
24 53
20 95
9 57
315
Cont nal deagua (W V.)
índicedePlaslicidad IIP'/.)
29 4
18 3
111
SUCS
CL
Consistencia relativa ( C r )
LIMITE PLÁSTICO
CONTRACCIÓN LINEAL
TARAH°
Wm * T
|
Wd + T
L mtc ci'i
9 96
91
18 81
|
1741
1
9 75
18.3
L nna! t m
9 60
172
18 94
'
17 51
i
9 69
18 3
Cont Lm ".i
3.6
1
WT
gi
^
:
1
NKJWiO
Di
OCLFES
CapítuloII
CAPAS YFUNCIONESDELPAVIMENTO
FLEXIBLEENELCIRCUITO
37
Pavimentos Flexibles.
II.1. Pavimento
Estructura formada por una serie de capas o capa de material especialmente
seleccionado que comprende desde la superficie de rodamiento hasta la parte superior de
las terracerías capaz de soportar los efectos del tránsito y del intemperismo durante un
periodo dado,brindando comodidad yseguridad al usuario.
Los pavimentos flexibles están compuestos básicamente por un suelo de
cimentación oterraplén, sub-rasante, sub-base,base yla carpeta asfáltica (verfig. 12).
CARPETA
ACOTAMIENTO
?&?-*-
SÜB-8ASE
"t&m
TERRACERIA
Figura 12Sección típica de unpavimento flexible en terraplén.
38
Autódromo Hermanos Rodríguez
II.2.Trazado del circuito
El circuito de la Magdalena Mixhuca de cuatro kilómetros se remodeló en su
totalidad utilizando carpetas asfálticas tipo sistema S.M.A. con Viatop 66. Con excepción
del paso sobre el foro sol. En ese sitio se decidió utilizar un pavimento rígido, para no
construir las capas que se requieren en un flexible, debido a que actualmente es un estadio
de béisbol, donde el pasto es sintético y es necesario colocarlo sobre una superficie que
permita la adherencia del pasto, además de serun escenario para conciertos.
39
11.3.Análisis general delospavimentos flexibles
Una definición de uso común es: "un pavimento flexible es una estructura que
mantiene un contacto íntimo con las cargas y las distribuye a la sub-rasante; su estabilidad
depende del entrelazamiento de los agregados, de la fricción de las partículas y de la
cohesión".
De este modo el pavimento clásico flexible comprende en primer lugar a aquellos
pavimentos que están compuestos por una seriede capas granulares rematadasporuna capa
de rodamiento asfáltica de alta calidad relativamente delgada. Es característico que los
materiales de más alta calidad estén en la superficie ocerca de ella.
11.4.Cargasde tránsito
Una de las funciones principales de la estructura del pavimento eslade resguardar
la sub-rasante de las cargas impuestas por el tránsito. El proyectista deberá diseñar un
pavimento que resista un gran número de aplicaciones repetidas de cargas de magnitud
variable. Los factores de carga principales que son además importantes en el diseño de
pavimentos flexibles son:
1- Magnitud dela carga por eje yruedas.
2- Volumen ycomposición de la carga por eje.
3- Presión de las llantas yáreade contacto.
40
Por lo común, la magnitud de la carga máxima se controla mediante los límites
legales de carga. Con frecuencia, seemplean investigaciones de tránsito yestudios de carga
para establecer la magnitud relativa y la ocurrencia de las diferentes cargas a que está
sometido el pavimento.
La predicción o estimación del tránsito total que rodará sobre un pavimento
durante su vida de diseño, seestima mediante el tránsitopromedio diario anual (TPDA).
La mayoría de los procedimientos de diseño se utilizan para un incremento en el
volumen del tránsito con base en la experiencia, empleando algunas tasas estimadas de
crecimiento.
II.5.Diseño de pavimentos
El tránsito promedio diario anual (TPDA) que circula actualmente por el
pavimento del circuito se estima en 7,394 según datos proporcionados por la empresa
encargada de coordinar lostrabajos en la remodelación del autódromo.
Por consiguiente la nueva sección del pavimento sediseñopara una vida útil de 10
años yuna tasa de crecimiento del 2 %por cada vehículo
4)
El número de ejes equivalente quecircularán porelpavimento durante su vida útil,
sedetermina como seindica a continuación:
CAT-=365
(l+0"-l
Donde:
CAT =Coeficiente acumulado detránsito,
r=Tasa de crecimiento anual,
n=Período de diseño.
Sustituyendo los valores se llega a un Coeficiente Acumulado de Tránsito para un
pavimento de 10años de vida útil de 3,996.64.
Y, Lo,d =Ko,dxCATxTPDA
Donde:
^Lo,<á = Número de ejes equivalentes, al nivel de la carpeta y sub-base
adimensional.
Ko,d = Coeficiente proporcional de daño a nivel de carpeta y sub-base
adimensional.
42
Para un coeficiente proporcionado de daño de 0.524 al nivel de carpeta y de 1.47
de sub-base con un coeficiente acumulado de tránsito de 3,996.64 se tiene un número de
ejes equivalente de:
]r¿o,£/ =0.524 x 3,996.64 x 7394=15'484,805.83
£JLO,Í/ = 1.47 x 3,996.64 x 7394=43'440,199.56
II.5.1.Sección del nuevo pavimento
En la zona decurvas sediseñó el pavimento utilizando el método propuesto por el
Instituto de Ingeniería de la UNAM, en donde se consideró el VRS crítico de las capas de
terracerías y sub-rasante, para un VRS del terreno natural de 5.0 % y número de ejes
estimado para una vida de los pavimentos de 10 años, la sección obtenida corresponde a
una sub-base de 35cm, base de 20cm ycarpeta asfáltica de 10cm.
II.6. Terraplén
Los terraplenes se usan en la construcción de carreteras cuando se requiere elevar
la rasante del camino a una altura sobre el nivel de la superficie del terreno existente, con
objeto de mantener normas de diseño ode prevenir daños ala carretera debidos a la acción
del agua superficial o subterránea.
43
Los terraplenes se construyen de materiales compactados. Desde el punto de vista
de la práctica promedio, también la gran mayoría de los terraplenes utilizados en la
construcción de carreteras alcanza probablemente cuando mucho una altura de 15 pies.
Muchos miden 2, 3 ó4 pies, teniéndose informes de terraplenes que han llegado hasta 383
piesde altura.
II.6.1. Sub-rasante
Funciones de la sub-rasante:
a) Recibir y resistir las cargas del tránsito que le son transmitidas por el
pavimento.
b) Transmitir y distribuir adecuadamente las cargas del tránsito al cuerpo del
terraplén osuelo de cimentación.
c) Evitar que el pavimento sea absorbido por las terracerías, cuando estas estén
formadas por fragmentos de roca con un diámetro de3".
d) Evitar imperfecciones de la cama de los cortes se reflejen en la superficie de
rodamiento.
En algunos casos, esta capa estará formada sólo por la superficie natural del
terreno.
44
11.6.2. Sub-base
Para muchos, una de las principales funciones de la sub-base de un pavimento
flexible es decarácter económico.
Se trata de formar el espesor requerido del pavimento con el material de más bajo
costo.
Todo el espesor podría construirse con un material de alta calidad, como el usado
en la base, pero se prefiere hacer aquella más delgada y substituirla en parte por una subbase de menor calidad, aún cuando esto traiga consigo un aumento en el espesor total del
pavimento. Naturalmente cuanto menor sea la calidad del material colocado será mayor el
espesor necesario para soportar los esfuerzos transmitidos.
Otra función consiste en servir de transición entre el material de base,
generalmente granular más o menos grueso y la propia sub-rasante. La sub-base, más fina
que labase actúa como filtro deésta e impide su incrustación en la sub-rasante.
También se coloca para absorber deformaciones perjudiciales en la sub-rasante,
por ejemplo cambios volumétricos asociados a cambios de humedad, impidiendo que se
reflejen en la superficie del pavimento.
Otra función de la sub-base es la de actuar como dren para desalojar el agua que se
infiltre al pavimento y para impedir la ascensión capilar hacia la base de agua procedente
de la terracería.
45
II.6.2.1.Sub-base en el circuito
La sub-base de 35 cm de espesor se construyó de un material con las
características que se señalan (ver tabla 3) y una granulometría comprendida dentro de la
zona 2,que secompacto al 100 %de su PVSM en laprueba próctor modificada.
Tabla 3Zonas en que seclasifica el material de sub-base de acuerdo con su granulometría.
Zona-1
Zona-2
Zona-3
6.0 Máximo
4.5 Máximo
3.0 Máximo
Características
Contracción lineal en
%
VRS Saturado en %
%
50 Mínimo
20 Mínimo
II.6.3. Base
Hasta cierto punto existe en la base una función económica análoga a la discutida
para el caso de la sub-base,puespermite reducir el espesor de la carpeta, más costosa, pero
la función fundamental de la base de un pavimento consiste en proporcionar un elemento
resistente que transmita a la sub-base y a la sub-rasante los esfuerzos producidos por el
tránsito en una intensidad apropiada.
46
La base en muchos casos debe también drenar el agua que se introduzca a través
de la carpeta o por los acotamientos de los pavimentos, así como impedir la ascensión
capilar.
II.6.3.1.Base enel circuito
La base de 20 cm de espesor, está constituida por una grava bien graduada con
partículas de tamaño máximo de 38.1 mm, una granulometría comprendida dentro de la
zona 1 y cumpliendo con las características que se señalan (ver tabla 4 - figura 14)
compactada al 100 %de su PVSM próctor modificada.
La sub-base y la base tienen finalidades ycaracterísticas semejantes, sin embargo,
lasprimeras pueden ser de menor calidad.
Tabla 4 Especificaciones.
Zona-1
Zona-2
Zona-3
Límite líquido en %
30 Máximo
30 Máximo
30 Máximo
Contracción lineal en %
4.5 Máximo
1 3.5 Máximo
2.0 Máximo
Características
VRS estándar
Equivalente de arena en
%
80 Mínimo
30 Mínimo
47
200
IDO
60
40
20
10
MALLA
4
V»-
V
I" ' '/!" 2"
(Número)
Figura 14Gráfica decomposición granulometríca.
II.7. Funciones debasey sub-base
a) Recibir y resistir las cargas del tránsito a través de la capa que constituye la
superficie de rodamiento (carpeta asfáltica olosa).
b) Transmitir adecuadamente, distribuidas, estascargas a las terracenas.
48
c)Impedir que lahumedad de las terracenas ascienda por capilaridad.
d) En caso de que haya una introducción de agua por la parte superior, permitir
que ésta descienda hasta la capa sub-rasante en la que por el efecto del bombeo, o
sobre elevación sea desalojada hacia el exterior.
II.8. Carpeta
La carpeta debe proporcionar una superficie de rodamiento adecuada, con textura
y color convenientes y resistir los efectos abrasivos del tráfico. Hasta donde sea posible,
debe impedir el paso del agua alinterior del pavimento.
11.8.1.Carpeta asfáltica enel circuito
La carpeta construida porun concreto asfáltico preparada con uncemento asfáltico
tipo AC 20 marca Viatop 66 y material pétreo triturado cuyo tamaño máximo es de 25.4
mm (1 pulgada), una granulometna como la que se señala (ver figura 15) y las
especificaciones contenidas (vertabla 5).El espesor de lacarpeta seráde 10cm.
La carpeta se compactó al 95 % del peso volumétrico de proyecto de la mezcla,
determinado con el método Marshall en especímenes compactados con 75 golpes por cara.
La temperatura del concreto asfáltico al momento de tenderlo nodebería sermenor de 110°
C ysu espesordebió de seruniforme, por tal serequirió de informes de laboratorio.
gura 15Ensaye de materiales para concretó asfáltico
GRÁFICA DECOMPOSICIÓN GRANULOMETRICA
<c
en
<
UJ
3
O
s
ABERTURA MALLA ( No / m )
GRAVA
TRITURADA
•%P A S A
!
1/2-
lOO
8S
36
25
19
16
13
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7
J/8"
16
30
50
loo
zoo
I ESPEí
CARACTERÍSTICAS DEL ESPEOMEN
MALLAS
TEMP ELABORACIÓN t
170°
PESO VOLUMÉTRICO tytri
2,264
ES'AeiLDADkg
U59_
FLUJO mm
1-
VACÍOS %
_4
38
194
CONTCEMA^ /PÉTREOS
__77_
CARACTERÍSTICAS DLL CEMENTO ASFALT CO
TIPO
A C20
"ENE-TACiON 25-C lOOgr 5S»8
g j
0
-°
VARCA
VIATOP
TiPO
n
VISCOSIDAD SAYBOLT F Seg
j
CAWOAD/CA 1
045
ES
Las juntas longitudinales de construcción debieron cubrirse con un producto
asfáltico de fraguado rápido (FR), para proceder después al tendido de la siguiente franja.
Las juntas transversales debieron cortarse verticalmente y cubrirse con un asfalto de
fraguado rápido FR-3,antes de iniciar el siguiente tendido.
Tabla 5 Especificaciones.
Contracción lineal %
2 Máximo
Desprendimiento por fricción
25 Máximo
Estabilidad
25 Máximo
55 Máximo
Composición granulometríca para carpeta asfáltica elaborada en caliente.
200
100
60
40
20
10
MALLA
(Número)
4
>/«"
V«" <f
W
1
51
Después de tendido el concreto asfáltico y cuando la temperatura del mismo se
encontró entre 80 y 100°Cdebió plancharse uniformemente con una aplanadora de rodillo
metálico tipo tándem (6 a 8pasadas) y 12toneladas depeso,para dar un acomodo inicial a
la mezcla. Se debió alcanzar un grado de compactación de 95 % a una temperatura de 70°
C.
No se permitió que se aplicara el tendido del concreto asfáltico sobre una base
húmeda.
11.9.MétodoMarshall (Diseño de mezcla asfáltica)
El propósito del método es determinar el contenido óptimo de asfalto para una
combinación especifica de agregados. Es importante mencionar que el método sólo se
aplica amezclas asfálticas elaboradas en caliente queusan cemento asfáltico clasificado por
viscosidad openetración ytamaños máximos de agregados de unapulgada omenores.
Para diseñar una mezcla asfáltica elaborada en caliente por el método Marshall,
primero debe determinarse las cualidades (estabilidad, durabilidad y trabajabilidad) que
debe tener la mezcla, seleccionar el tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que
puedan combinarse para producir esas cualidades.
Una vez hecho lo anterior se procede a la preparación de los ensayos. La primera
preparación para los ensayos consiste en reunir muestras representativas del asfalto y del
agregado que van a serutilizados en la mezcla.
52
Las probetas de ensayo de las posibles mezclas son preparadas haciendo que cada
una contenga una ligera cantidad diferente de asfalto ydeben de serde 2.5 pulg. de espesor
yde4pulg.dediámetro,elaboradas de la siguiente manera:
O El asfalto y los agregados se calientan y mezclan completamente hasta que
todas las partículas del agregado estén revestidas, ello simula los procesos de
calentamiento ymezclado que ocurren en la planta.
O Las mezclas asfálticas calientes se colocan en los moldes precalentados
Marshall y luego se compactan con el martillo Marshall, el cual también se
calientapara que noenfríe la mezcla al golpearla.
O Las briquetas son compactadas con 35,50 ó75 golpes por cara dependiendo de
la cantidad de tránsitopara la cual la mezcla está siendo diseñada.
O Posteriormente a la compactación las probetas se dejan enfriar y se extraen de
los moldes.
Existen tresprocedimientos en el método Marshall y son:
1) Determinación del peso específico total.
2) Medición de la estabilidad yla fluencia.
3) Análisis deladensidad ycontenido de vacíos de lasprobetas.
La estabilidad Marshall es la máxima resistencia a la carga, en libras que puede
soportar la muestra de prueba estándar a 60° C. Se coloca la muestra y se aplica la carga
cilindrica de lado ésta es perpendicular al eje de la muestra (ver fig. 16-b). El valor de
fluencia es la deformación total, en unidades de 1pulg, que sepresenta en la muestra entre
los estados de carga nula y carga máxima durante la prueba de estabilidad. La carga del
ensaye se aplica a la probeta a una velocidad de 2 pulg. Por minuto hasta que la muestra
falle.
53
Para muchos materiales, su resistencia frecuentemente es una medida de su
calidad; sin embargo, este no necesariamente es el caso de las mezclas asfálticas en
caliente.Las estabilidades extremadamente altas seobtienen acosta de la durabilidad.
Una vezque serealizan losensayes de estabilidad yfluencia, seprocede a efectuar
un análisis de densidad y vacíos para cada serie de probetas de prueba. El propósito del
análisis es el dedeterminar el porcentaje de vacíos en la mezcla compactada.
Los vacíos son las pequeñas bolsas de aire que se encuentran entre las partículas
de agregado revestidas de asfalto. El porcentaje de vacíos se calcula apartir del peso
específico total de cada probeta compactada ydel peso específico teórico de la mezcla (sin
vacíos).
Los vacíos del agregado mineral (VAM), están definidos por espacios
intergranulares de vacíos que se encuentran entre las partículas del agregado de la mezcla
compactada, incluyendo los vacíos de aire y el contenido efectivo de asfalto, y se expresa
como unporcentaje del volumen total de lamezcla,el VAM puede sercalculado alrestarel
volumen de agregadodel volumen total de la mezcla compactada.
Los vacíos llenos de asfalto (VEA) son el porcentaje de vacíos intergranulares
entre las partículas de agregado (VAM) que se encuentran llenos de asfalto. El VAM
abarca asfalto y aire, por lo tanto el VEA se calcula al restar los vacíos de aire del VAM,
posteriormente esdividoporel VAM yexpresando el valor final como un porcentaje.
El análisis de los resultados del ensaye Marshall. Consiste en trazar unas gráficas,
para poder entender lascaractensticas particulares decada probeta usada en la serie.
54
Mediante el estudio de las gráficas se puede determinar cual probeta, de la serie
cumple mejor los criterios establecidos en el diseño de la mezcla. Las proporciones de
asfalto y agregado en esta probeta se convierten en las proporciones a utilizar en la mezcla
final.
La figura 16-a, muestra las gráficas de resultados del ensaye Marshall. Cada
gráfica tiene trazados los resultados de las diferentes pruebas. Los valores de estos
resultados están representados por puntos. La primera gráfica muestra los porcentajes de
vacíos; la segunda los porcentajes de vacíos en el agregado mineral; la tercera los
porcentajes de vacíos llenos de asfalto; la cuarta las densidades; la quinta los valores de
estabilidad Marshall; yla sexta los valores de fluencia Marshall.En cada gráfica los puntos
que representan los diferentes valores son conectados mediante líneas para formar curvas
suaves.
Al verificar lasgráficas se observa lo siguiente:
• El porcentaje de vacíos disminuye a medida que aumenta el contenido de
asfalto (gráfica 1).
• El porcentaje de vacíos en el agregado mineral generalmente disminuye hasta
un valormínimo,yluego aumenta con los aumentos en el contenido de asfalto
(gráfica 2).
• El porcentaje de vacíos llenos de asfalto aumenta con aumentos en el
contenido de asfalto (gráfica 3).
a La curva para la densidad de la mezcla es similar a la estabilidad, excepto que
la densidad máxima se presenta a un contenido de asfalto ligeramente mayor
queel que determina la máxima estabilidad (gráfica 4).
a Hasta cierto punto los valores de estabilidad aumentan a medida que el
contenido de asfalto aumenta. Mas allá de ese punto, la estabilidad disminuye
con cualquier aumento en el contenido de asfalto (gráfica 5).
• Los valores de fluencia aumentan con aumentos en el contenido de asfalto
(gráfica 6).
55
Gráfico i
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ContenidodeAsfalto,porciento
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Figura 16-a Ejemplo de gráficas para los resultados de una serie de cinco probetas
Marshall.
56
La determinación del contenido óptimo de asfalto, es apartir de los resultados
grafícados Primero, sedetermina el contenido de asfalto para el cual elcontenido de vacíos
esde4%
Luego se evalúan todas las propiedades calculadas y medidas para este contenido
de asfalto, posteriormente se comparan con los criterios de diseño y con el porcentaje de
vacíos en el agregado mineral Si se cumplen todos los criterios, éste es el contenido de
diseño de asfalto Si no se cumplen todos los criterios, será necesano hacer algunos ajustes
o volver adiseñar la mezcla
Figura 16Probando especímenes en la prueba Marshall
57
11.10.Riego de impregnación
Se trata de la aplicación de asfalto rebajado, a una superficie terminada de subbase o de base hidráulica, con el objeto de impermeabilizarla y estabilizarla
superficialmente, lo que favorecerá la adherencia entre está y la capa asfáltica que le
precede.
El material asfáltico que deberá emplearse para el riego de impregnación, será del
tipode rebajados de fraguado medio (FM),según el proyecto deque setrate.
En algunas ocasiones se requerirá de un aditivo para los materiales asfálticos, con
el objeto de mejorar su adherencia con la superficie de la sub-base o base y asegurar su
anclaje. Cuando esto sea necesario,deberá dejarse claramente establecido en el proyecto.
Procedimiento constructivo.
Antes de aplicar el riego de impregnación, se procederá al barrido de la superficie
por tratar, para eliminar el material suelto, polvo y materias extrañas que se encuentran en
ella.
Una vez barrida la superficie, se hará el riego del material asfáltico, por medio de
la petrolizadora.
Este riego de asfalto no debe hacerse, bajo ninguna circunstancia, si la superficie
por tratar está mojada. El riego debe ejecutarse de preferencia durante las horas más
calurosas del día.
El tipode ligante asfáltico ylacantidad que seriegueporm ,serán establecidas de
acuerdo con elproyecto,también sidebe hacerse de una sola vez oen varias pasadas.
58
La superficie impregnada deberá presentar un aspecto uniforme y el ligante
asfáltico estar perfectamente adherido; la penetración del ligante debe ser mayor de 4 mm,
aunque en algunos casos se puede aceptar como satisfactoria una penetración menor
siempre que haya buena adherencia entre el material asfáltico y el de la capa cuya
superficie se impregnó.
Cuando a pesar del barrido se presenta una superficie de textura muy cerrada y
seca, puede darse un riego ligero de agua para romper la tensión superficial. Se dejará casi
totalmente evaporada este riego de agua y cuando la superficie se observe seca, se
procederá a realizar el riego de impregnación. La superficie tratada deberá cerrarse al
tránsito durante un mínimo de 24horas.
Durante los trabajos de remodelación, en la superficie de la base se colocó un
riego de impregnación con objeto de dar una mayor estabilización, impermeabilización y
favorecer una superficie de trabajo para la construcción dela carpeta asfáltica, para el riego
de impregnación se empleo un producto asfáltico de fraguado medio FM-1 a razón de 1.5
litrosporm ,que secolocó sobre una superficie compactada, seca y barrida.
11.11.Riego de liga
El riego de liga se define como una aplicación simple de material asfáltico a una
base o superficie asfáltica. El objeto del riego de liga, es el de proporcionar adhesión entre
la superficie existente y la nueva superficie asfáltica o carpeta. Con frecuencia, en estos
riegos se usa asfalto líquido del grado FR-3, aun cuando también se han utilizado los
asfaltos líquidos de fraguado medio (FM).También con estepropósito yhasta ciertopunto,
se emplean los alquitranes para caminos. Algunas instituciones especifican el uso de
emulsiones asfálticas.
59
En la remodelación del circuito con el objeto de favorecer la adherencia se coloco
un FR-3 a razón de 0.6 litros por m2, sobre una superficie exenta de polvo y partículas
extrañas. Sedejo transcurrir un tiempo de 30minutos para queel riego de liga adquiriera la
viscosidad adecuada.
Los riegos de liga se aplican con mucha frecuencia a viejas superficies de
diferentes tipos como un primer paso en la construcción de una nueva superficie asfáltica
de rodamiento. En muchos casos, debido a la rugosidad o condiciones inadecuadas de la
vieja superficie, será necesario una amplia corrección yun tratamiento de reparación antes
de iniciar la construcción de la nueva superficie, como en el caso del riego de
impregnación, es absolutamente esencial que la superficie a la que se va a aplicar el
material esté limpia y seca. En la mayona de los casos, la superficie sebarre para limpiarla
de todo el material suelto, justo antes de hacer la aplicación. Si se utiliza emulsión de
asfalto, se puede humedecer ligeramente la superficie sin que resulten efectos dañinos.
Entonces, con una petrolizadora se aplica el material en la cantidad especificada
manteniéndolo ala temperatura apropiada para su aplicación.
La superficie tratada se protege al tránsito y sedeja secar hasta que alcanza la fase
de viscosidad oadherencia adecuada para la aplicación dela carpeta.
Se puede corregir cualquier rotura que ocurra durante el riego, por el simple
procedimiento deuna aplicación adicional dematerial bituminoso en esospuntos.
60
11.12.Riego de sello
Esteprocedimiento consiste en laaplicación dematerial asfáltico, cubiertocon una
capa de material pétreo para: impermeabilizar la carpeta, protegerla del desgaste y
proporcionar una superficie antideslizante.
El propósito principal de esta aplicación es el de impermeabilizar o "sellar" la
superficie. También se utiliza para rejuvenecer o revitalizar viejas superficies revestidas
con material asfáltico.
Los materiales pétreos para carpetas asfálticas por el sistema de riegos
(tratamientos superficiales) y para riegos de sello, deberán satisfacer los siguientes
requerimientos:
a)Lagranulometna sedeterminará por los métodos ya establecidos.
b)El valorde intemperismo acelerado tendrá un valor máximode 12 %.
c) De la forma de las partículas: Para aquéllas de forma alargada o en forma de
laja, el valor máximo será de 35 %.
Los materiales pétreos que se empleen en la construcción de los riegos de sello
serán loscalificados con los nombres 3A ó3E, (vertabla 6).
61
Tabla 6Caractensticas que deben llenar los materiales pétreos
Tipo de material pétreo
Materiales
3-A
3-E
0.7 a 1.00
0.8 a 1.00
8 a 10
9all
Cemento
asfáltico 1lt/m3
Material pétreo
lt/m2
1
Los ligantes asfálticos que se emplean en la construcción de riegos de sello serán
cementos asfálticos, rebajados de fraguado rápido oemulsiones derompimiento rápido.
Antes de aplicar el riego de sello, la superficie por tratar deberá estar seca y
barrida, para dejarla librede materias extrañas ypolvo.
En cada caso, tomando en cuenta las condiciones de la carpeta por sellar y las
caractensticas del material pétreo que se empleará en el riego, se harán pruebas sobre la
propia carpeta, para determinar las cantidades tanto de materiales pétreos como de ligante,
que deban utilizarse para el tratamiento.
62
Sobre la superficie de la carpeta previamente barrida, se aplico un riego de sello
constituido por un producto asfáltico tipo FR-3 a razón de 11 lt/m2, posteriormente se
colocó un material pétreo triturado a razón de 11 lt/m2 debiéndose rastrear y planchar el
tiempo necesario para que tuviera adherencia con el asfalto, retirando el sobrante mediante
unbarrido, a fin de dejar la superficie terminada libre de material suelto.
11.13.Fallas enlos pavimentos
En la actualidad sedefinen dos tipos de fallas:
a) Fallas estructurales.
b) Fallas funcionales.
Las fallas funcionales corresponden a un defecto que se refleja en la superficie de
rodamiento del pavimento y que afecta el cómodo movimiento de los vehículos, sin
imposibilitar su uso.
La experiencia en este tipo de fallas ha demostrado que una calificación de 1.5 a
2.5 corresponde a un pavimento con falla funcional, la técnica de calificación que
numéricamente es equivalente al "índice de servicio actual" obtenido con equipo costoso,
se usa para llevar acabo la evaluación del estado de la superficie de rodamiento de los
pavimentos.
La calificación actual sepuede definir como la apreciación de un observador de la
"calidad de servicio" de un pavimento en un determinado momento, comparándola con
aquélla para lacual fue construido éste.
63
Calificación
Estado del pavimento
0-1
muy malo
1-2
malo
2-3
regular
3-4
bueno
4-5
muy bueno
Falla Estructural.
Corresponden auna deficiencia del pavimento queprovoca, de inmediato oacorto
plazo, una reducción en la capacidad de carga del mismo, y como consecuencia de su
incapacidad para soportar las cargas de proyecto, la falla estructural se manifiesta, en su
etapa más avanzada, en una destrucción generalizada del pavimento. Estas fallas pueden
catalogarse como graves e imposibilitan al pavimento en su uso correcto. Pueden
presentarse estas fallas tanto en la superficie de rodamiento como en labase,en la sub-base
o en la sub-rasante.
11.14.Zona de curvas
Para un mejoramiento de la zona se tuvieron que realizar los siguientes
procedimientos:
a) Se levantaron los primeros 25 cm de la sección del pavimento que se tenía
antes de laremodelación utilizando equipo mecánico.
64
b) Después de que se alcanzó el nivel, se procedió con la escarificación de los
primeros 20 cm de material de relleno existente (grava - arena) y se compactó
al 90 %del peso volumétrico seco máximo próctor modificada.
c) Después de escarificado y compactado el material existente se colocó la subbase en capas no mayores de 20 cm de espesor en estado suelto, utilizando
materiales granulares que cumplan con las especificaciones de calidad, se
compacto al 100%de supeso volumétrico secomáximopróctor modificada.
d) Con la motoconformadora seextendió el material yseprocedió aagregar agua,
por medio de riegos y mezclados sucesivos hasta alcanzar la humedad óptima
de campo yuna granulometría uniforme.
e) Finalmente, sobre la superficie de la capa de base se colocó el riego de
impregnación, posteriormente el riego de liga para proceder con el tendido de
la carpeta asfáltica ysobre ésta secolocó un riego de sello.
f) Debido al desgaste que sufrirá el pavimento del circuito se tendrá que darle un
mantenimiento de riegos de sello para que siempre haya una adherencia entre
el vehículo yel pavimento.
g) Antes de la colocación del material de sub-base se dio las pendientes
necesarias para el drenaje superficial.
65
11.15.Zona de rectas
a) Selevanto la carpeta asfáltica.
b) Se escarificaron los primeros 20cm yse compacto el material existente al 100
%de supeso volumétrico seco máximo próctor modificada.
c) Sobre la superficie de la capa de base se colocó el riego de impregnación,
posteriormente un riego de liga,paraproceder con el tendidodelacarpeta asfáltica
ysobreésta secolocara un riego de sello.
d) Debido al desgaste que sufrirá el pavimento del circuito setendrá que darle un
mantenimiento de riegos de sello para que siempre haya una adherencia entre el
vehículo yel pavimento.
CapituloIII
PAVIMENTORÍGIDO
67
III.l. Foro Sol (Autódromo)
Debido a cuestiones económicas se decidió darle al autódromo un nuevo trazado,
haciendo un paso a través del foro sol, con una capacidad para 27,207 espectadores, este
nuevo trazo seconstruyo con unpavimento ngido, esto debido alusodel foro como estadio
de béisbol, donde seutiliza pasto sintético
El pavimento rígido entra apartir del kilómetro 3+620 entre la curva 14 y la 15
terminando en el 3+920 delante de lacurva 16 También seencuentra en la zona de fosos
68
III.2.Pavimentos rígidos
Son denominados bicapa por estar compuestos de una sub-base de 30 cm de
espesor y una losa de concreto hidráulico de espesor mínimo de 15 cm; por diseño cuando
sea necesario seconstruirá un terraplén (ver fig. 17).
dpETOHIDRÁULICO
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LOSA DE CONQRETO
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CAPA SUBRASANTE
Figura 17Estructura típica deunpavimento rígido.
Antiguamente, la losa seconstruía sobre las terracerías sin importar la calidad que
tuvieran; esto dio lugar a que un gran número de pavimentos fallaran al aparecer grietas
transversales y longitudinales cercanas a las orillas; al investigar el fenómeno se encontró
que la causa de ellas había sido lo que se ha dado por llamar "fenómeno de bombeo", que
consiste en el ascenso de materiales finos y húmedos hacia la superficie de rodamiento a
travésde lasjuntas,en virtuddeladeformación ylarecuperación de laslosasen lasorillas,
alpaso de los vehículos.
69
Apartir de este estudio, seespecificó que la losa debía colocarse sobre un material
granular, que cuando menos cumpliera las normas para sub-base depavimento flexible; en
un principio no se tomaba en cuenta su espesor; sin embargo, en la actualidad ya se toma,
pues se ha visto que el espesor de la losa se puede disminuir, sobre todo si la sub-base se
estabiliza con cemento portland.
Los pavimentos rígidos o de concreto hidráulico, difieren de los pavimentos
flexibles, primero, en que poseen una resistencia considerable a la flexión, y segundo, en
que son afectados grandemente por loscambios de temperatura.
Lospavimentos deconcreto hidráulico están sujetos a losesfuerzos siguientes:
a)Esfuerzos abrasivos causados porlasllantas de los vehículos.
b) Esfuerzos directos de compresión y cortamiento causados por las cargas de las
ruedas.
Para que lospavimentos rígidos cumplan con la vida útil que de ellos se espera, es
necesario que suproyecto esté basado en los factores siguientes:
a) Volumen, tipo y peso del tránsito a servir en la actualidad y en un futuro
previsible.
b)VRS ycaracterísticas de sub-rasante.
c)Clima de la región.
d) Resistencia ycalidad del concreto a emplear.
70
Generalmente las losas de los pavimentos de concreto hidráulico se colocan
directamente sobre las terracerías cuando éstas son de buena calidad. Sin embargo en
algunos casos, como por ejemplo cuando las cargas a soportar son muy grandes, la subrasante es fina yexpansiva yhay laposibilidad de unexceso de humedad en la sub-rasante,
conviene colocar, entonces, una capa de material de sub-base sobre la sub-rasante debiendo
ser cuidadosamente construida esta sub-base a efecto de que produzca los beneficios
requeridos.
III.3. Sub-Base
Sus funciones son análogas a las de una sub-base en unpavimento flexible y sirve
también para proporcionar una superficie uniforme que sirvade apoyo ala losa yfacilite su
colado; protege a la losa de cambios volumétricos en la sub-rasante, que de otra manera
inducirían esfuerzos adicionales a aquella.
Los efectos de bombeo, pueden controlarse bastante bien con una sub-base
apropiada. En este caso,la sub-base no tiene ningún fin estructural,pues la losa debede ser
suficiente para soportar las cargas; la sub-base casi no influye en el espesor de la losa en
caminos.
71
III.4.Losa
Lasfunciones delalosaenelpavimentorígidosonlas mismasdelacarpeta en el
flexible, máslafunción estructural desoportarytransmitirennivel adecuadolos esfuerzos
queseleapliquen.
III.4.1.Losaenelcircuito:Informesdelaboratorioparalalosadelpavimento.
iacACIÓN:
feoucrrANTE:
REHABILITACIÓNYREMODELACION DELAUTÓDROMO"HERMANOSRODRÍGUEZ*'
DELEGACIÓN IZTACALCO
PECHA PEMUESTREO •
20-Sep-02
HORA DE ENTRADA
HORAOESAUOA
CARACTERÍSTICAS DEL C O N C R E T O SOLICITADO
k
I—
1
COMPAÑÍA
PREMEZCLADORA
TAM.MAX.
VOL TOTAL
REV
AGREGADO
M*3
CM
DE
40
75 0
VOU*CN
REVENIMIENTO
No. DE
WS
OBTENIDO
IWJESTRA
10.0
100
PAVICEMEX
A
28
MUX-CISS-IW?.
PROYECTO
•42
CEMEX
NORMAS OE REFERENCIA
RESISTENCIA
TIPO
KG/Cm«2
« A S DE EDAD
NM)MM56-1997
NMX-C-161~1997.
DATOS DELMUESTREO
1 HORA
HORA
f, SALIDA
ENTREGA
REMISIÓN
ELEMENTO
LOCAUZACION.
F 816
9-12
18605573
7.0
1 8:49
930
18605575
7.0
9.0
[ 9 29
10:57
18605576
70
12 0
' 1235
13 17
18605585
70
90
| 1251
13:40
18605586
7.0
8*
*SEAGREGOENOBRAADITIVO
13:52
FRANJA IZQUIERDA
LOSA PAVIMENTO
2
KM. 3+860 - 3+840
14.20
18605588
70
7.0
FLUIDISANTE PARAALCANZAR
' 13.52
14:50
18605589
7.0
10.0
ELMÍNIMO DEREVENIMIENTO
| 14 48
15:25
18605592
70
10.0
QUE ES DE 8 CM,
15'22
10-14
18605594
70
8.0
16-10
1700
18605597
60
90
1708
17.55
18605600
70
9.0
1
DATOS
—DE ENSAYE
NMX-C-093-1997.
MUESTRA
RESISTENCIA
EDAD
RESISTENCIA
EDAD
RESITENCIA
EDAD
RESISTENCIA
EDAD
NUMERO
PROMEDIO
3 DÍAS
PROMEDIO
7 OÍAS
PROMEDIO
14 DtAS
PROMEDIO
28 DtAS
2
34.5
3BSERVACK 3NES.
•MODULODE RUPTURA 42KG/CM2 A 28DÍAS
I
/-\ .
/
NMX-C-109-1997.
RESISTEN^
PROMEDl'^
72
III.5. Prueba de Revenimiento del concreto
La consistencia de la mezcla fresca de concreto se puede medir con la prueba del
revenimiento.
El revenimiento se mide colocando la mezcla fresca de concreto en un molde de
metal galvanizado en forma decono truncado, que tiene 8pulgadas de diámetro en la base,
4 pulgadas de diámetro en la parte supenor y 12 pulgadas de altura. El concreto se coloca
en el molde en tres capas, cada una de las cuales es comprimida por 25 golpes dados con
una varilla de 5/8 de diámetro y24pulgadas de longitud. La parte superior se deja al nivel
con el moldeyéste seretira verticalmente hacia arriba del concreto.Lamasa de concreto se
asienta, ysu nueva altura se mide de inmediato. La diferencia entre ésta y la altura original
de la masa es el "revenimiento". El revenimiento deseado en un concreto para pavimentos
esde 1a3pulgadas.
Otro paso que debe darse en el procedimiento de diseño general que se está
tratando,eseldela selección del tamaño máximo de los agregados que sepuedeutilizar. El
tamaño máximo de agregado para la pavimentación varia en general de 2.5 a 1.5 pulgadas
en losas de espesor normal que contienen cantidades relativamente pequeñas de refuerzo.
Se puede considerar que el tamaño máximo del agregado puede ser bastante menor cuando
la losa está reforzada en exceso.
Figura 19 Revenimiento.
73
111.6.Materiales para concreto hidráulico
La parte superior de los pavimentos rígidos, son las losas de concreto hidráulico
que seconstruyen sobre la sub-base yproporcionan la superficie de rodamiento.
El concreto hidráulico es un material pétreo artificial, que se elabora mezclando
parte de agua ycementoportland, con arena ygravaen proporciones talesque se produzcan
resistencias yla densidad deseadas.
Las principales propiedades que se deben observar en las gravas y las arenas son:
dureza, plasticidad, sanidad, forma de lapartícula y granulometría.
111.7.Agrietamiento del concreto
El concreto hidráulico es un producto que desde que se termina su mezclado y
puesto en obra, está sujeto a agrietarse; al principio por la pérdida de agua por evaporación
ypor las reacciones químicas internas en esta etapa; estas anomalías pueden reducirse a un
mínimo si se curan en forma adecuada, para lo cual, lo más efectivo es un esparcido
superficial, inmediatamente después del tendido, de alguna sustancia de las que existen en
el mercado que impiden la evaporación del agua de la mezcla.
Una vez que ha endurecido la mezcla, tiende a expandirse o dilatarse y a acortarse
o contraerse de a cuerdo a los cambios de temperatura, lo cual aunado a la fricción que
tiene con la sub-base impregnada, que impide parcialmente su movimiento, hace que el
concreto se agriete.
74
III.8. Tipos dejuntas de los pavimentos rígidos
La necesidad de construir juntas en los pavimentos de concreto hidráulico es
obvia, ya que de no hacerlo se presentarían grietas (controlar el agrietamiento) debido a la
contracción y dilatación del concreto(absorber el movimiento de la losa). Las juntas son
generalmente,puntos débiles de la superficie derodamiento en loscualespuede presentarse
desperfectos al aumentar los pesos de los vehículos; pueden también, despostillarse por el
efecto de elementos extraños en las mismas, tales como piedras, provocando, además, un
aumento en los gastos de conservación, por lo que es conveniente tener mucho cuidado en
suproyecto y construcción.
III.8.1.Juntas longitudinales
Las juntas longitudinales son aquellas que se construyen paralelas al eje del
camino con el fin de permitir los movimientos relativos de las diversas losas. En los
caminos, la cantidad de juntas longitudinales depende del ancho de la corona de los
mismos, escogiéndose, muy comúnmente, en forma tal que ellas dividan a la corona en el
número de las vías necesarias para la circulación.
75
Aunque lasjuntas longitudinales pueden serproyectadas yconstruidas de diferente
manera, es muy común que se emplee el tipo hembra ymacho (ver fig. 20).
0
O
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^^ 0 9t •
Figura 20Juntas longitudinales tipo hembra ymacho.
*
9 í
76
III.8.2.Juntas transversales de construcción
Lasjuntas transversales se usan con dos propósitos para controlar las grietas de la
losa que resultan de lacontracción ypara relajar los esfuerzos provocados por alabeo.En la
actualidad, el tipodejunta decontracción de mayor usoes lajunta simulada (verfíg.21).
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Figura 21 Junta de contracción deplano debilitado.
Cuando se presenta la contracción, se fractura la parte inferior de la losa en el
plano debilitado y las clavijas y el entrelazamiento del agregado mantienen la integridad
estructural de la junta. Este tipo de junta también se conoce con el nombre de junta
"simulada" de contracción.
Los detalles del diseño de las juntas de contracción vanan en cierta medida. La
variación de los diámetros de lasvarillasesde 5/8a 1Vi de pulgada.
77
Con frecuencia, la ranura en la parte superior del pavimento es de anchura
constante, ya sea de 1/8 o de 14 de pulgada, (ver fig. 21). Esta ranura se forma
frecuentemente por medio de un corte, pero también se puede hacer utilizando una tira
premoldeada que seinserta en el concreto fresco.
También, con la sierra se hace un corte más ancho para alojar el sellador de la
junta, en la parte superior del pavimento (ver fig. 22) la ranura ensanchada que puede
suministrar un mejor factor de forma al material sellador. La ranura se rellena después con
cualquiera de ciertos materiales, entre los que se incluyen selladores líquidos o moldeados
en el campo osellados por compresión preformados. Cuando se usan selladores moldeados
en el campo, deberá colocarse cinta opapel aluminio en el fondo para evitar la adherencia
entre el sellador yel concreto.
Cara delajunta insertada.
O
O O
O *
Corte inicial otira insertada.
Figura 22Detalle de lajunta decontracción deplano debilitado.
0
78
III.9. Dispositivos especiales enlasjuntas
Con el propósito de mantener unidas las losas de concreto hidráulico, o con el fin
de transmitir cargas verticales de una losa a otra, se emplearon dispositivos especiales
llamados pasadores ypasa-juntas. Estos dispositivos se hacen de dos maneras, según el fin
que con ello sepersiga.
a) Si su objeto es el de mantener con ellos unidas las losas, soportarán nada más
cargas axiales. En este caso el refuerzo máximo de tensión a que las barras pasadores
pueden estar sometidas será igual alesfuerzo necesario para lafricción entre elpavimento y
la sub-rasante o la base, en la distancia comprendida entre la junta y el bordo libre, del
pavimento en el caso de que los pasadores se coloquen en lasjuntas longitudinales; si los
pasadores se colocan en las juntas transversales, la distancia a considerar será entonces
aquella que separa adichasjuntas dividida entredos.
b) Si el objetivo de laspasa-juntas esel de transmitir cargas de una losa aotra (ver
fig. 23), permitiendo que lasjuntas puedan subir y cerrar, pero manteniendo las losas a la
misma altura, ellas deben formarse con varillas lisas redondas en las que un extremo de
cada varilla debe estarengrasado opintado para evitar su adherencia al concreto. Recientes
experiencias han demostrado que la longitud de las varillas pasa-juntas debe estar
comprendida entre 30 y 40 cm, de tal manera que penetren de 15 a 20 cm, en cada una de
las losas. Este método fue el utilizado en el paso por el foro sol, en el nuevo trazado del
circuito
79
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Varilla lisa.
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Figura 23Junta deexpansión con pasa-juntas.
111.10."Bombeo"dejuntas
Se da atención especial a un problema que puede presentarse en el diseño (y
mantenimiento) de juntas en pavimentos de concreto. Este problema es el "bombeo". El
fenómeno de bombeo sepuede definir como sigue.Con unacierta combinación de factores
presentes, el movimiento de los extremos de la losa bajo las cargas de tránsito provoca la
extrusión o "bombeo" de una parte del material de sub-base en las juntas, grietas y a lo
largode las orillas del pavimento.
El bombeo a través de las juntas sólo se presentará bajo las siguientes
circunstancias: 1)ocurrencia frecuente de cargas rodantes muy pesadas, 2) la existencia de
un exceso de agua en el suelo de sub-base y 3) presencia de un suelo de sub-base que sea
susceptible al bombeo "CH".
80
Estos tres elementos deberán presentarse para que pueda presentarse el bombeo
La cantidad de suelo removido por el bombeo puede ser suficiente para provocar una
considerable reducción en el soporte de que la sub-base presta a la losa ypuede dar como
resultado una falla del pavimento
III.ll. Corte dejuntas
El corte se realiza con cortadoras de concreto auto propulsadas de manejo manual
con hoja sencilla (ver fig 24), o bien, cortadoras de hojas múltiples, las cuales van
montadas directamente sobre el pavimento o sobre las cimbras laterales Para hacer más
eficaz el selladode lasjuntas, en algunos casos requieren en la actualidad unajunta depaso
bajo con una ranura más ancha en la superficie, talesjuntas se hacen utilizando dos o más
cortadoras operando en tándem
Figura 24Cortadora deconcreto con hojas dediamante abnendo unajunta longitudinal
81
Lasjuntas se cortan poco tiempo después de que se le ha dado el acabado final al
concreto. El tiempo para realizar el corte es crítico. Por un lado, se debe realizar el corte
antes de que se presenten grietas al azar; sin embargo, el corte prematuro provoca excesivo
desgajonamiento, erosión debida al agua yexcesivo desgaste de las hojas.
La mejor forma para determinar el tiempo más adecuado para el corte es con toda
probabilidad, la de efectuar un corte pequeño de prueba unas pocas horas después de las
operaciones finales de acabado; entonces seevalúa la apariencia del corte.
En la zona de curvas se realizó la construcción de losllamados "Lavaderos"
AUTÓDROMOHERMANOSRODRIGUEZ
SECCIÓN UVADERO
8varillasdel#3
Tubería
de
P.V.C.
Hidráulicode3"@1.22m.
0,12
Estribosdel #3@30cm.
Concretof c= 300 Kg/cm2
AceroderefuerzoR-42 (Fy=4200 Kg./cm2)
Elacabadodeconcretoserasobremuestraaprobada.
Los materiales y mano de obra deben satisfacer las normas técnicas complementarias del reglamento de
construccióndelDistritoFederal.
CAPITULO IV
ARGUMENTOS A FAVOR DEL S.M.A.
84
IV.l. Stone MasticAsphalt (S.M.A.)
El Stone Mastic Asphalt se ha convertido en una mezcla asfáltica muy utilizada en
la pavimentación de carreteras de alta intensidad de tráfico, aeropuertos y zonas portuarias
deEuropa. Ysu uso seestá extendiendo por el restodel mundo.
La superficie homogénea que proporciona el S.M.A. asegura condiciones de
conducción muy cómodas. Y la textura que se obtiene da una muy buena resistencia al
deslizamiento,con unnivel de ruido relativamente bajo. La fracción gruesa del áridoda una
gran resistencia a la deformación permanente, mientras el mastico rellena los huecos que
quedan entre las partículas, lo que hace que el S.M.A. sea una mezcla asfáltica de gran
duración. El alto contenido de ligante puede provocar un escurrimiento del mismo. Lo que
hace necesario el usode un aditivo inhibidor del escurrimiento.
El betún modificado puede ser usado para mejorar aún más las propiedades
mecánicas del S.M.A. y además reducir el empleo del inhibidor de escurrimiento. Las
caractensticas especiales de la mezcla permiten su aplicación en capas finas, lo que reduce
la cantidad necesaria de este aglomerado de alta calidad en la construcción de los
pavimentos. Por todo esto el S.M.A. ha demostrado ser rentable apesar de requerir un alto
contenido en ligante, asícomo la utilización de áridos de alta calidad.
Un Stone Mastic Asphalt realizado adecuadamente requiere niveles mínimos de
conservación, siempre que se utilice en carreteras bien diseñadas. Las ventajas adicionales
de una rápida aplicación y la facilidad de los trabajos de conservación contribuyen a la
reducción deloscostos durante la vida útil del pavimento.
Alargar la vida útil de los pavimentos y reducir los niveles de ruido beneficiando
de manera constante al medio ambiente.
85
Varios países están aplicando Normas Nacionales para lautilización de los S.M.A.
Tanto en Estados Unidos donde el S.M.A. se conoce como Stone Matrix Asphalt, al igual
que en el resto del mundo, su uso se está incrementando y ganando la aprobación de las
autoridades viales ylaindustria del asfalto.
En países como Alemania, República Checa, Dinamarca, España, Suecia y
Holanda el S.M.A. se ha convertido en una mezcla asfáltica muy utilizada en la
pavimentación de capas superficiales de carreteras, aeropuertos yotros pavimentos.
El S.M.A. presenta importantes ventajas funcionales, económicas y técnicas
comparado con las mezclas convencionales en las capas superficiales: ofrece excelentes
propiedades de conducción, combina una alta estabilidad con una duración mayor, y es
adecuado para ser aplicado en capas finas. Por otra parte se han apreciado las ventajas
ambientales de sus superficies menos ruidosas.
El Stone Mastic Asphalt fue desarrollado en Alemania a mediados de los años
sesenta, resultando sumamente resistente al desgaste y al deterioro causado por los
neumáticos. Como consecuencia de su excelente rendimiento, se estableció en 1984 una
norma nacional. Desdeentonces seha difundido portoda Europa yrestodel mundo.
IV.2. Resistencia al deslizamiento
El S.M.A. puede diseñarse de modo que alcance los niveles de resistencia al
deslizamiento requeridos en lamayor parte de las carreteras.
La textura superficial es importante tanto para la evacuación del agua en la
superficie de contacto entre el neumático y la carretera, como para el agarre de la goma de
los neumáticos en las rugosidades de la superficie. En las superficies de S.M.A. es posible
diseñardiferentes tipos de textura.
86
Este diseño esfunción del tamaño del árido ydelporcentaje dehuecos rellenos por
el mortero.
IV.3. Durabilidad superficial
Se comprobó que losproblemas de recubrimiento de los áridos yagrietamiento de
la superficie (producido por la temperatura yel tráfico) así como losdesprendimientos, son
deterioros que en estecaso no adquieren relevancia.
La excelente duración del S.M.A. se debe ala capacidad impermeable del mastico
empleado. Este mortero es muy rico en ligante y no presenta huecos, yen consecuencia la
velocidad de deterioro del ligante esextremadamente baja.
Los primeros tramos pavimentados con S.M.A. fueron construidos a mediados de
los años sesenta. Algunos de estos que actualmente tienen 43 años, se continúan utilizando
sin mayores trabajos de conservación. Amediados de los años ochenta comenzó a aplicarse
en otrospaíses, comprobándose el mismo excelente rendimiento. Esto plantea un problema
a los ingenieros de carreteras, ya que la ausencia de deterioros significativos hace difícil
estimar la vida útil real deeste material.
IV.4. S.M.A. en Europa y USA
En todos los países se ha registrado una experiencia altamente positiva con el
S.M.A. especialmente por sus caractensticas superficiales, duración y confort de
conducción. En capas de rodadura de elevada resistencia presenta un excelente
rendimiento. Yen carreteras de menor circulación el S.M.A. resulta igualmente favorable.
87
Estos resultados se logran cuando se cumplieron todos los requisitos tecnológicos
del S.M.A.
El espesor de capa recomendado es variable. En general la experiencia ha
demostrado que las capas de rodadura de elevada resistencia requieren capas relativamente
finas.
En general las mezclas para carreteras permiten una proporción mayor de huecos
de 6 a 12 %en algunos países seexige un grado determinado de compactación en Holanda
y Noruega es de 98 %. Actualmente estos valores no pueden compararse entre sí, debido a
lasdiferencias entre lasdensidades de referencia.
La razón para las diferencias entre los países puede encontrarse en los diferentes
tipos de condiciones climáticas que existen en cada uno de los lugares donde se aplique el
S.M.A.
IV.5.Inhibidores de escurrimiento
La capa gruesa de ligante que requiere el S.M.A. hace necesario el uso de un
inhibidor de escurrimiento. En general se emplean fibras de celulosa, fibras minerales y
materiales orgánicos específicos.
La mayor parte de los inhibidores de escurrimiento son activos durante el
almacenamiento, el transporte y la aplicación del S.M.A. caliente; después de la
compactación no influye en el rendimiento de la mezcla, sin embargo se han descubierto
inhibidores con propiedades especificas para aumentar la resistencia a las deformaciones
plásticas aaltas temperaturas, reducirel envejecimiento del betún, aumentar laresistencia a
la fatiga e incrementar la duración obteniendo una vida útil más larga.
88
IV.6.Ventajas para elmedio ambiente
Tanto en su aplicación inicial como a largo plazo, este pavimento de menor
espesor ymayor duración necesita menor cantidad de áridos.
Su vida útil más larga y sus trabajos de mantenimiento menos frecuentes, reducen
los cortes de tráfico que causan demoras y congestionamientos viales y malestar a los
conductores y en consecuencia los altos niveles de contaminación. Por otra parte, como la
frecuencia de accidentes es mayor durante las operaciones de conservación, el S.M.A. es
una construcción que ofrece mayor seguridad, tanto a los usuarios como a los operarios de
la conservación.
La seguridad además se ve incrementada por la superficie rugosa del S.M.A. en
situaciones lluviosas puede drenar más agua que otros pavimentos, disminuyendo de este
modoelpeligro del hidroplaneo. Dado queel agua seintroduce en lamezcla, sereducen las
salpicaduras y el deslumbramiento por el reflejo en la superficie de la carretera, mientras
que mejora la visibilidad de las mareas viales.
La superficie de circulación homogénea, resistente a la deformación de roderas,
también contribuye a la seguridad del conductor, al mismo tiempo que mejora el confort, y
con ello reduce la fatiga.
El S.M.A es una mezcla asfáltica que ofrece numerosas ventajas comparada con
otros materiales, especialmente a lo que se refiere al comportamiento superficial, duración,
costos relacionados con el medio ambiente ycon la vida útil.
Se ha aplicado con éxito en capas superficiales de elevada resistencia. Carreteras
de menor circulación, circuitos de carreras, carriles de bicicletas. En todos estos campos se
han comprobado sus ventajas esenciales.
89
> Alta resistencia ala deformación permanente.
> Alta resistencia al desgaste por acción del tráfico yloscambios climáticos.
> Excelentes propiedades de conducción (regularidad, confort, resistencia al
deslizamiento).
> Bajo determinadas condiciones el S.M.A. presenta además un nivel de ruido
inferior al de otros materiales.
CapituloV
SISTEMA S.MA CONVIATOP66
91
V.l. Especificación técnica del Viatop66
El Viatop 66 es un pellet granulado compuesto por 66 % de fibras celulosas y
34 %decemento asfáltico, de ahísegenera el nombre de "Viatop 66".
La celulosa es un compuesto orgánico que se da con mucha frecuencia en la
naturaleza,pordisgregación química seobtiene una macrocelula químicamente inerte,estas
macromoléculas atadas entre sí y dispuestas en diferentes tipos estructurales, forman las
fibras celulosicasA.
Un tipo particular de estructura, las fibras celulósicas producidas por "JRS"son el
principal componente del Viatop 66.
Gracias al armazón de fibras de marcado efecto estabilizador, los asfaltos
adquieren una excelente estabilidad térmica, flexibilidad en frío y propiedades destacadas
de procesamiento.
El aglomerado MasticK - celulosa contiene una porción muy elevada de pétreos
dentro de un mastic rico en ligante.
La estructura del soporte que es un esqueleto mineral de pétreos y finos de alta
calidad, con el asfalto de alta viscosidad rellena los espacios vacíos lo que da lugar a un
aglomerado asfáltico de larga vida.
Mientras que la resistencia del esqueleto de los pétreos esta asegurada por la
transferencia de carga grano a grano, el ligante del asfalto es reforzada con la fibra que
tiene la misión de asegurar una larga duración para la unión de lospétreos yde protegerlos
contra lasfuerzas de frenados y aceleraciones.
" Pelotilla, Bala,Bolita
* Cuerpo sólidoblancoinsoluble enelagua formada Forma lamembranaenvolventedelascélulas vegetales
A
DecelulosaFormadoporcélulas
K
Matena pegajosa Betún
92
V.2. Carpetas asfálticas tipoS.M.A con Viatop 66
Agregados pétreos.
1.1 La norma alemana Ztv Asphalt Stb 96 (ver fíg. 26) Contiene tres tipos de
curvas granulométricas (ver figuras. 27,28y29).
1.2 La parte contratante deberá precisar claramente, con cual de los tres tipos de
curvas requiere que sefabrique la mezcla, tipo S.M.A con Viatop66.
1.3 El laboratorio de materiales, deberá determinar previamente el banco, o los
bancos de materiales pétreos que contemplen roca triturada con no más de un 20 % de
partículas aplanadas o alargadas con densidad alta, cualidades de afinidad y desgaste que
configuren la curva granulometnca requerida, objeto del contrato.
1.4 Como es frecuente que las arenas menores a 3/16" no contengan el porcentaje
de finos que pasan la malla # 200 (10-13 % en la curva granulométrica), estos deberán
completarse con cal, (Filler que pase la malla 200), en el porcentaje fallante o cuando
menos en el parámetro mínimo de la curva granulometnca.
93
J. RETTENMAIER & SOHNE
IRS
STONEMASTICASPHALT
(S.M.A.CONVIATOP66)
NORMA ALEMANA ZTV ASPHALT Stb96
ACTUALIZADAAENERO DE1997 POR ELFGSV Y
ELMINISTERIOALEMÁNDEVÍASTERRESTRES.
STONE MASTIC ASPHALT
1. Agregados
Fracción
mm
< 0.09mm
%porpeso
> 2.00mm
%porpeso
> 5.00mm
%porpeso
> 8.00mm
%porpeso
> 11.20mm
%porpeso
Arenatrituradayarena natural
0/11
0/8S
0/8
0/5
9a13
75-80
60-70
/40
[10
[1:1 •
10a 13
75-80
/55
[10
10a 13
70-80
50-70
[10
10a 13
60-70
/10
[1.1
[ 1:1
[ 1:1
2.Asfalto
Asfaltotipo
Contenidodeasfalto%porpeso
B65
/6.5
B65
/70
B80
/7.0
B80
/7.2
3. Estabilizadores
FibrasArbocel,
Contenido enlamezcla%porpeso
0.3-1.5
03-15
0.3-1.5
0.3-1.5
4. Mezcla
Espécimen Marshall
Temperaturadecompactación°C
Contenidodevacíosporvolumen
145+- 5
3.0-4.0
U" - "
30 - 4 0
145+ - 5
2.0-4.0
145+- 5
2.0- 4.0
5. Carpeta
Espesor
Cm.
Peso
KgJm"
Gradodecompactación
%
Contenidodevacíos%porvolumen
3.5-4.0
85-100
>97
<6.0
30-40
70-100
>97
<6-0
2.5-3.5
60-85
>97
<6.0
1.5-2.5
35-60
>97
<6.0
B65 = Penetraciones
Figura 26Norma Alemana Ztv Asphalt Stb96.
94
SMA11mm.
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Malla (mm.)
-EspeaficadoLimite Infenor -•-CURVA SMA -•-Especificado LimiteSuperior
Figura27Curvagranulométrica S.M.A de 11 mm.
•
95
Curva granulometríca que seutilizópara el diseño de lacarpeta S.M.A enel
autódromo.
SIMA8mm.
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Mallas(mm.)
-Especificado LimiteSuperior -H-CuRVA SMA TÉ-EspecificadoUmite Inferior
Figura 28Curva granulométnca SMA 8mm
96
SMA 5 mm.
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Mallas(mm.)
-Especificado LimiteSupenor -»-CURVA SMA —*—EspecificadoLimite Inferior
Figura 29 Curva granulométrica SM.A de 5mm.
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97
V.3. Diseño de lamezcla asfáltica
1.1 Una vez obtenida la curva granulometríca, el laboratorio procederá al diseño
de la mezcla mediante laprueba Marshall de 75 golpes.
a) Sedetermina la cantidad de agregado pétreo, finos ycemento asfáltico.
b) El Viatop 66 será dosificado en4.5 Kgportonelada de mezcla.
1.2 A cada diseño corresponderá un informe que contenga como mínimo los
siguientes datos:
a) Gráfica del análisis granulométrico (curva).
b) Gráfica del contenido óptimo de asfalto.
c) Tipo de asfalto usado.
d) Viscosidad.
e) Penetración.
1.3 La viscosidad y penetración del asfalto deberá verificarse en cada carga que
llegue ala planta.
98
V.4.Prueba Marshall
La cantidad de la mezcla asfáltica será de 5 Kg Esta cantidad será suficiente para
obtener tres especímenes Marshall (ver fig. 30) y una prueba de drenado de asfalto (prueba
Schellemberg).
1- Sesecan los agregados, se verifica ladistribución granulometríca y sepesa.
2- Se pesa el Viatop (Se toma en consideración la porción de cemento asfáltico
incluida en el Viatop).
3- Semezcla el Viatop manualmente con las fracciones de arena.
Secolocan los agregados en un recipiente adecuado ylimpio como sigue:
a) Los agregados másgruesos en el fondo.
b) Seadiciona los agregados enel orden decreciente de tamaño.
c) Se agrega la mezcla deViatop arena.
d) Seadiciona el filler al final.
4- Se calientan los minerales incluyendo el Viatop, en un homo a la temperatura
deseada (1500C).
5- Secalienta el cemento asfáltico.
6- Se llena la mezcladora del laboratorio precalentada, con los agregados
calientes yla mezcla del Viatop.
99
7- Semezcla en secodurante 10segundos.
8- Sehace un hueco en el centro de la mezcla.
9- Se vacía el cemento asfáltico ya pesado y caliente, en el hueco. La porción de
cemento asfáltico con el Viatop deberá considerarse al pesarse.
10-Se mezcla intensivamente durante tres minutos hasta que se obtenga una
mezcla homogénea.
100
Filler
>-
^
Arenay Viatop
AgregadosFinos
Agregados Gruesos
Hueco
Cemento
Asfáltico
Figura30PruebaMarshall.
101
V.5.Prueba Schellemberg del drenado de asfalto
Esta prueba es realizada en el laboratorio a fin de determinar si es o no una
cantidad inaceptable de asfalto la que es drenada de la mezcla. La prueba es dirigida como
sigue:
Fig. 01 Se vierte aproximadamente 1 Kg de la mezcla S.M.A inmediatamente
después de mezclar a 1350C, en un vaso de laboratorio de 850 mi; 98 mm de diámetro por
136mm de altura fig. 02.
Fig. 03 Se coloca en el vaso de laboratorio con una cubierta de vidrio o de estaño
dentro del homo a 170"Cpor una hora.
Fig. 04 Al término del periodo de 1 hora, inmediatamente remueva el vaso de
laboratorio y vacíe su contenido sin agitar o vibrar el vaso. Pese de nuevo la mezcla
asfáltica ydetermine elporcentaje de perdida depeso.
Fig. 05 Se debe tener cuidado cuando se realice esta prueba, ya que el material
perderá el 2 % de su peso, el cual permanecerá en el vaso de laboratorio, no está
considerado en las variaciones deprueba yserá descartado opromediado.
01
03
Menos2%muy
toen
Entreel2%y3%bueno
MásdH3%íT>a(
102
V.6.Preliminares de Stone Mastic Asphalt
a)Visitas al sitiode la obra.
b) Inspección de las condiciones en las que se encuentra la superficie sobre la que
se habrá de colocarse la carpeta asfáltica tipo Stone Mastic Asphalt (S.M.A) con
Viatop 66.
c) Evaluación e indicación de trabajos para el tratamiento de la superficie.
d) Verificación del tratamiento, corrección y/o reparación de la superficie.
(Fresado de4.5 cm deespesor).
e) Designación de la curva granulometríca en relación directa con el proyecto a
realizarpara la carpeta tipo S.M.A con Viatop66.
V.7.Agregados pétreos
a)Inspección ymuestreo alosbancos de materiales.
b) Revisión de los materiales que cumplan con las normas Ztv Asphalt Stb96 del
ministerio alemán de vías terrestres.
c)Realización de laprueba Marshall.
d) Coordinación yverificación depruebas de laboratorio.
e) Comprobación de la calidad del filler.
1(B
f) Verificación del tipo de asfalto.
g)Revisión de la granulometría.
h) Elaboración del diseño de la mezcla tipo S.M.A con Viatop 66en el laboratorio
para elproyecto designado.
V.8.Planta productora demezcla asfáltica
a)Visita e inspección de laplanta productora de la mezcla asfáltica.
b) En la planta de bachas la cantidad de Viatop 66 se incorporará en la zona de
mezclado al terminarde caerlos pétreos yantesdel asfalto, es decir:
Lospétreos,después el Viatop 66 yal último el asfalto.
c) Verificar que la planta cuente con los tamaños de mallas requeridos para la
producción de la mezcla correspondiente al diseño establecido, cada una de ellas
con almacenaje en caliente "hot-bin".
d) Confirmar el correcto funcionamiento de lasunidades alimentadoras.
e)Corroborar la correcta calibración y/o adecuación de la planta.
f) Integrar ycalibrar el equipo oaditamento para la adición del Viatop 66.
104
V.9. Producción de mezcla asfáltica tipoS.M.A con Viatop 66
a)Verificar que losparámetros deproducción sean los correctos.
b) Corroborar que las medidas de fracciones de agregados se encuentren dentro de
las normas yel diseño de mezcla.
c) Verificar las temperaturas de secado y calentamiento de los agregados pétreos.
La temperatura de calentamiento de los agregados pétreos estará entre 170 y 190
o
c.
d) Confirmar la correcta combinación de agregados, dentro de la curva
granulometríca.
e)Corroborar el tiempo de mezclado para la adición del Viatop 66.
f) Verificar latemperatura de mezclado.
g)Comprobar el peso delas fracciones de agregados durante la producción,
h)Cotejar elpeso de los agregados en la mezcladora.
i)Verificar el peso del filler.
j) Vigilarque seagregue el Viatop 66 durante elproceso de mezclado en seco.
k)Verificar lapenetración del asfalto para determinar los rangosde temperatura.
105
1) Comprobar la completa homogeneización de los materiales.
m) Determinar las distancias de recorrido para el acarreo y determinar la
temperatura que la mezcla deberá registrar a su salida de la planta.
n)Vigilar que la mezcla sea cubierta con la lona para evitar la disminución de
temperatura ysu oxidación.
V.10. Operación de tendido y compactación
Se recomienda no efectuar trabajos de pavimentación en condiciones de lluvia. La
base debe de estaren buenas condiciones.
a)Confirmar que la superficie seencuentra limpia y seca.
b) Revisar la correcta aplicación del riego de liga.
d) Verificar que el equipo de tendido y compactación se apegue a las
especificaciones yseencuentre en condiciones adecuadas.
e) Serecuerda que nodeben utilizar compactador con ruedas de hule.
f) Confirmar que lascompactadoras sean de rodillos de acero ycon un peso de 8a
10toneladas,estático.
g) Realizar un monitoreo constante de las variables durante el tendido y
compactado.
106
h) Comprobar que la temperatura de la mezcla al momento del tendido se
encuentre dentro de lasespecificaciones, nomenos de 140"C.
i) Verificar que el equipo de tendido y compactación se desplace a velocidad
uniforme.
j) Vigilar lospatrones de recorrido decada compactadora.
k) Constatar el espesor suelto de la mezcla asfáltica para lograr el espesor deseado
en la carpeta.
1) Vigilar el número depasadas decada compactadora.
m) La compactación vibratoria solo podrá ser utilizada en una segunda o tercer
pasada.
n) Verificar que el compactado final se realice mientras la temperatura se
encuentre a nomenos de 1000 C.
o)Evitar la sobre-compactación para evitar la migración de asfalto.
p) Elaboración de informe sobre las caractensticas de la carpeta terminada,
incluyendo losinformes de laboratorio correspondientes.
El equipo de compactación funcionara como lo marca lafig.31.
107
V.10.1.Proceso de compactación
1-Se necesitaran 4 compactadores lisos de 8a 10toneladas depeso.
2- Los trescompactadores irán detrás del tendidopara dar laprimera armada.
3-Posteriormente cada compactador realizara elproceso abajo indicado en su carril
correspondiente.
4- El cuarto compactador continuará con el compactado, mientras los otros tres
puedan regresarpara continuar con el compactado de su carril correspondiente.
5- El cuarto compactador realizará el compactado central para eliminar la junta
transversal.
a,
2
Figura 31 Compactación.
1
2
3
2
+
t
1
4-
108
V.ll. Banco de materiales
La región debe contar con los bancos de materiales donde el laboratorio realice el
muestreo correspondiente y pueda posteriormente elaborar el diseño de la curva
granulométria.
El banco de materiales deberá contar con trituradoras que produzcan la curva
granulométrica tipo S.M.A, además de las cribas para la separación de los agregados de
diferentes tamaños.
Los materiales pétreos deben ser de optima calidad, los que serán usados en la
planta productora de mezcla asfáltica.
El material de agregado depreferencia será:
> Granito
> Grava
> Basalto
Materiales quehan probado su alta eficiencia.
El agregado será obtenido de una trituración de alta calidad con un máximo de 20
%de agregados planos y alargados.
109
Conclusiones
En el trazo de cuatro kilómetros del autódromo ubicado en la Ciudad Deportiva de
la Magdalena Mixhuca, para el evento de carreras, por el cual se realizó la remodelación
del autódromo capitalino, muestra unmoderno trazadoque incluyeel paso atravésdel Foro
Sol,convirtiéndolo en el único circuito en el mundo que cruza un estadiode béisbol.
El acondicionamiento y la remodelación de este tradicional lugar dio inicio en el
mes de mayo del año 2002, cuyo cambio más visible se observa en la zona de los fosos de
reabastecimiento o pits que fueron agrandados. La remodelación abarcó las tribunas
permanentes ytemporales con capacidad para 142,293asientos, laspermanentes estuvieron
compuestas por 26,000 asientos y27,000 en el Foro Sol, en tanto que lastemporales tienen
capacidad para 90,000 asientos.Las suites que son un total de60todas fueron remodeladas.
La torre de control que cuenta con sala de juntas, sala de pilotos, bodegas y
recepción. Los garajes de los autos de competencia son un total de 22con capacidad para 2
autos cada uno yun helipuerto para ambulancia aérea.
Al mismo tiempo se evaluaron diversos proyectos de instalación de gradas con el
fin de minimizar el impacto deportivo y ecológico sobre la superficie de la Magdalena
Mixhuca, donde el autódromo es la principal instalación deportiva, pruebas de carga a
tribunas y un centro de prensa en la parte baja del Foro Sol. El estacionamiento para 7,000
vehículos en el autódromo y2,500 espacios adicionales en el Palacio de los Deportes.
no
Cuatro puentes de 35 m de largo por 6 m de ancho, con puentes paralelos para
servicios, el puente que conecta con el Palacio de los Deportes mide 100metros por 6m de
ancho, 2túneles unopara peatones de 25 mde largo yotropeatonal - vehicular de 28m de
largopor 7mde ancho con pasillopeatonal de 1m acada lado.
La remodelación incluyó el afinado de los radios de las curvas del circuito, con el
fin de que fuera lo más fluido posible. Además, la recta que domina el circuito mide poco
más de un kilómetro, se realizó la pavimentación del circuito con el sistema S.M.A con
Viatop 66 bajo la Norma Alemana Ztv Asphalt Stb 96 del Ministerio Alemán de Vías
Terrestres, que aplicado con anterioridad en otros países como Alemania, Holanda,
Dinamarca e Italia arrojo muy buenos resultados.
Entre los beneficios que ofrece el Viatop 66 destacan la resistencia a la
deformación permanente esto debido a los puntos internos de fricción en el esqueleto
pétreo, resistencia al deslizamiento yla reducción deruidoporacción del altocontenido de
agregado grueso provee una excelente interfase carretera - neumático, brindando una muy
buena fricción del neumático, el salpicado de agua - hidroplaneo durante la temporada de
lluvias el S.M.A reduce el salpicado de agua y el riesgo del hidroplaneo finalmente la
resistencia que nos ofrece casi sin desgaste por el flujo vehicular además menor
agrietamiento.
Actualmente existen cuatro tiposde Viatop,loscuales dan una solución eficiente y
novedosa para muchas diferentes situaciones problemáticas según losrequerimientos de las
superficies portratarestos son:
Viatop 66 con pellets de fibra celulósica en un 66 % recubiertos con un asfalto
para soluciones económicas generales, Viatop Superior compuesto por 50 % de fibra
celulósica, este es un producto de alta terminación para estabilización y modificación del
ligante asfáltico.
Ill
Viatop Premium con 40 % de pellets de fibra celulósica recubiertos con asfalto
para soluciones técnicas exigentes ypor último el Viatop 88 con un contenido del 88 % de
pellets dando origen a fibras de primera clase. El Viatop se presenta para su distribución
envasado en bolsas de polietileno y en bolsas grandes para plantas de mezclado con
sistemas automáticos de dosificado.
Estas son las garantías que un pavimento con larga durabilidad nos ofrece, por
todos los beneficios fue la mejor alternativa para llevar acabo la repavimentación del
circuito de más de 4.6 kilómetros de trazado a lo largo y ancho de la Ciudad Deportiva de
laDelegación Iztacalco.
Todos los trabajos realizados en el autódromo capitalino se llevaron acabo
efectuando previamente todo tipo de estudios que incluye impacto ambiental, mecánica de
suelos,protección civil ytránsito.
Sin olvidar que también estrena dovelas de concreto con un peso de 3.0 tons
coronadas por lamalla de alambre que rodea yprotege lapista con 2.40 mde altura.
Por todo lo anterior el Stone Mastic Asphalt es una muy buena opción para la
construcción de pavimentos flexibles en la república mexicana ya que la comparativa de
mantenimiento ycostos deconstrucción con otrosprocesos resulta serlamejor opción en la
actualidad, también implica una vida útil más prolongada que las tradicionales carpetas
asfálticas.
112
Bibliografía.
Z>Manual del sistema S.M.A con Viatop 66 Especificación Técnica. Control y
Verificación de Calidad. Construcciones y Proyectos Ollin Marzo de 2002. Única
Edición.
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European Asphalt Pavement Association 1998 EAPA
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Viatop 66Mezclas asfálticas de alto desempeño 2004. www.irs.dey www.surfax.com.mx
O Vías de Comunicación, caminos, ferrocarriles, aeropuertos, puentes y puertos Carlos
Crespo Villalaz. Editorial Limusa S.A. de C.V Grupo Noriega Editores segunda edición
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O Mecánica de suelos tomo 2. Teoría y aplicación de la mecánica de suelos. Juárez
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México tercera edición D.R. 1987.
Z>Catalogo de deterioros en pavimentos flexibles de carpetas mexicanas. Instituto
mexicano del transporte SCT.Publicación Técnica No.21 1991.

T E S I S

Transcripción

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