UPLAFICCONTROL DE CALIDAD EN PAVIMENTOS RIGIDOS Y FLEXIBLES

DOCENTE ING. LUIS ALMONACID FLORESALUMNO DIAZ ORE ALL CRISTOPHERCURSO PAVIMENTOS CICLO 8VO A1

INTRODUCCION

Los pavimentos son estructuras que consisten en capas superpuestas de materiales procesados por encima del terreno natural con la finalidad de distribuir las cargas aplicadas por un vehculo a la subrasanteLa estructura del pavimento debera ser capaz de proveer: Una calidad de manejo aceptable Una adecuada resistencia al a deslizamiento y agrietamiento Apropiados niveles de reflejo de luz, y un nivel bajo de ruido El objetivo final de la estructura es transmitir las cargas de tal manera que no sobrepase la capacidad portante de la subrasante.

PAVIMENTOS RIGIDOS

Formado por una losa de concreto de cemento sobre una base, sub-base o directamente sobre la subrasante. Transmite directamente los esfuerzos al suelo de forma minimizada, es auto resistente.

Los controles de calidad que se realizan a la pavimentacin rgida son: Rotura de probeta Diseo de Mezcla Pruebas de compactacin

EVALUACIN DE CONTROL DE CALIDAD Y MEJORAMIENTO DE PAVIMENTOSEl comportamiento tpico de todo pavimento ya sea de nueva construccin o despus de una reparacin, es que sus caractersticas iniciales se van degradando con el transcurso del tiempo. En muchos casos los pavimentos son daados desde el mismo proceso constructivo por lo tanto se debe prestar atencin tanto a los procesos mecnicos como trmicos que forman parte de la construccin del pavimento. Si un pavimento asfltico es sometido al paso repetido de vehculos pesados, sufre una serie de deformaciones en la carpeta de rodadura los cuales se transforman en esfuerzos de traccin.La acumulacin de estos esfuerzos en dicha capa, dan origen a las microfisuras que con el tiempo fracturan todo el espesor de la carpeta de rodadura, debilitando la estructura del pavimento y permitiendo el paso del agua a las capas inferiores, todo esto viene a repercutir en la capacidad soporte y permite la aparicin de deformaciones permanentes en dichas capas. Son diversos los factores que inciden y determinan este proceso de deterioro, para una fcil comprensin se dividirn en 2 tipos:FACTORES PASIVOS: SON AQUELOS QUE estn directamente ligados con las caractersticas propias del pavimento, como pueden ser los espesores, los materiales usados en la conformacin de cada capa de la estructura de pavimento y hasta el mismo proceso de construccin.FACTORES ACTIVOS: son los principales responsables del deterioro en el pavimento, estos van desde el trnsito que circula en el pavimento, hasta los factores ambientales que reinan en el lugar. Tanto los factores pasivos y activos de deterioro aceleran la aparicin y Posterior propagacin de diversos tipos de fallas en los pavimentos.Es de suma importancia reconocer las dos clases de fallas que pueden Presentarse en un pavimento: La primera es la falla estructural en ella se produce Un colapso de la estructura del pavimento o de uno o ms de sus componentes lo que los hace incapaces de soportar las cargas impuestas por el trnsito. La segunda es la falla funcional este tipo de falla puede estar o no acompaada de la falla estructural, pero es tal, que causa grandes esfuerzos sobre los vehculos que transitan por el pavimento, ocasionando incomodidad al usuario debido a la alta rugosidad que presenta.El deterioro en los pavimentos est relacionado con la insuficiente capacidad de los materiales que los conforman para soportar sin rotura las tensiones y deformaciones que originan las cargas del trnsito, cambios de temperatura y cambios de volumen de la sub-rasante como lo son asentamientos e hinchamientos. El tipo de falla que se presentar en un pavimento asfltico depender de cmo se conjuguen los factores siguientes: los efectos del trnsito, las caractersticas mecnicas de los materiales utilizados en la conformacin de cada capa del pavimento, y el tipo de apoyo que la sub-rasante le proporcione a las capas superiores del pavimento asfltico.Entre las principales fallas que se originan en un pavimento asfltico estnlas siguientes: Agrietamientos o Fisuras Deformaciones Desintegracin Exudacin

PROCEDIMIENTOS A SEGUIR EN LA EVALUACINDE UN PAVIMENTO ASFLTICO EXISTENTEA la hora que se requiera evaluar el estado actual de un pavimento asfltico existente, con el fin de establecer si en la actualidad cumple con los parmetros con el que fue diseado, o para determinar el tiempo de vida del mismo con el objeto de definir el tipo de mantenimiento que necesita, hay varios procedimientos que se deben de realizar. Estos procedimientos van desde la recoleccin de toda la informacin acerca de los parmetros de diseo del pavimento; visita de campo donde se hace un recorrido total del tramo para determinar el tipo y cantidad de fallas que se presentan en el pavimento; identificacin de los aspectos negativos que influyen en la disminucin de la capacidad soporte de cada capa del pavimento asfltico como lo son: la presencia de humedad, falta de drenaje o en algunos casos sub drenajes, aumento del trnsito en mayor nmero que el proyectado en el diseo,etc.; toma de muestras de los materiales de las distintas capas del pavimento existente para ser analizadas en laboratorio y determinar sus propiedades fsico mecnicas; y si el costo del proyecto lo permite realizacin de ensayos no destructivos (no obligado) para determinar las deflexiones y el nmero estructural que actualmente aporta el pavimento, esto puede realizarse mediante un deflectmetro por impacto (Falling Weight Deflectometer, FWD).A continuacin se detallan algunos procedimientos tiles a seguir en la evaluacin de un pavimento asfltico existente.

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA DE TESTIGOS CON DIAMANTINAEste estudio se realiza la fase de exploracin, para detallar un zona de inters geolgico de la estructura del Pavimento en sus diferentes estratos,Los resultados de perforacin permiten conocer de manera ms precisa la estructura geolgica de la zona que se est estudiando.Cabe de sealar que en la fase de prospeccin se pueden realizar algunos sondeos para delimitar la zona.

Este estudio se realiza la fase de exploracin, para detallar una zona de inters geolgico de la estructura del Pavimento en sus diferentes estratos.

PAVIMENTOS FLEXIBLES

El pavimento flexible es un sistema tricapa, cuya capa superior es de concreto asfltica, compuesto de ligante, usualmente el asfalto, el cual es un derivado de la refinacin del petrleo, y agregados ptreos; materiales granular y suelo. Este tipo de pavimento se llama flexible porque al ser sometido a una carga sufre una deformacin y recuperacin deseada, al cesar la carga, completamente elstica.

METODOLOGA PARA EL CLCULO DEL CBR MEDIANTE EL ANLISIS DE DEFLEXIONES BENKELMANEl modelo de hoggUn mtodo para calcular el mdulo elstico del suelo de subrasante, en un punto ubicado directamente bajo una carga superficial impuesta, es el modelo de Hogg. El modelo de Hogg est basado en un sistema hipottico de dos capas que consiste en una placa relativamente delgada que se apoya sobre una fundacin elstica. El mtodo es prctico y simplifica el sistema elstico multicapa tpico por un modelo equivalente bicapa, compuesto por una capa rgida sobre un medio elstico. Dependiendo de la seleccin de valores a lo largo de la curva de deflexin usada para calcular el mdulo de la subrasante, existir la posibilidad de sobre o subestimar el mdulo de elasticidad. El procedimiento con el modelo de Hogg usa la deflexin en el centro de la carga y una de las deflexiones adicionales fuera del punto inicial de aplicacin de carga. Hogg mostr que la distancia radial donde la deflexin es aproximadamente la mitad de la deflexin bajo el punto inicial de carga, era eficaz para eliminar la tendencia de valoracin o error estadstico de los parmetros. Sus clculos consideran variaciones en el espesor del pavimento y la relacin entre la rigidez de pavimento y la rigidez de la subrasante, ya que la distancia en donde la deflexin es la mitad de la desviacin mxima est controlada por estos factores. El desarrollo del modelo para carga puntual y una subrasante de espesor finito fue publicado en 1944 (1). Las soluciones numricas y adaptacin del modelo para cargas distribuidas, fue publicada en 1977 (2). Las ecuaciones que se emplean para el clculo son

Sobre la capa subrasante se construye el pavimento flexible, que est compuesto por sub - base, base y carpeta asfltica. El pavimento flexible debe proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, resistente a la accin del trnsito, a la del intemperismo y otros agentes perjudiciales, as como transmitir a las terraceras los esfuerzos por las cargas del trnsito. Entre las caractersticas principales que debe cumplir un pavimento flexible se encuentran las siguientes: Resistencia estructural. Deformabilidad. Durabilidad. Costo. Requerimientos de conservacin. Comodidad.a. Resistencia estructuralDebe soportar las cargas impuestas por el trnsito que producen esfuerzos normales y cortantes en la estructura. En los pavimentos flexibles se consideran los esfuerzos cortantes como la principal causa de falla desde el punto de vista estructural. Adems de los esfuerzos cortantes tambin se tienen los producidos por la aceleracin, frenaje de los vehculos y esfuerzos de tensin en los niveles superiores de la estructura (Rico y Del Castillo 1984). b.DurabilidadLa durabilidad est ligada a factores econmicos y sociales. La durabilidad que se le desee dar al camino, depende de la importancia de este. Hay veces que es ms fcil hacer reconstrucciones para no tener que gastar tanto en el costo inicial de un pavimento.c. Requerimientos de conservacinLos factores climticos influyen de gran manera en la vida de un pavimento. Otro factor es la intensidad del trnsito, ya que se tiene que prever el crecimiento futuro. Se debe de tomar en cuenta el comportamiento futuro de las terraceras, deformaciones y derrumbes. La degradacin estructural de los materiales por carga repetida es otro aspecto que no se puede dejar de lado. La falta de conservacin sistemtica hace que la vida de un pavimento se acorte.d. ComodidadPara grandes autopistas y caminos, los mtodos de diseo se ven afectados por la comodidad que el usuario requiere para transitar a la velocidad de proyecto. La seguridad es muy importante al igual que la esttica.

ENSAYOS DE AGREGADOS PARA PAVIMENTO

CALIDAD DE AGREGADOS PARA SUB-BASE, BASE Y AFIRMADO

Los agregados empleados en la construccin de carreteras, deben cumplir con requisitos de granulometra y especificaciones tcnicas, que garanticen un buen comportamiento durante su periodo de vida. A su llegada al laboratorio, las muestras deben ser preparadas para someterlas a diferentes ensayos de calidad de agregados. Dependiendo de la funcin que van a cumplir como parte de la estructura del pavimento se las prepara para los siguientes ensayos:Ensayos de calidad de agregados

ENSAYO DE ABRASION POR MEDIO DE LA MAQUINA DE LOS ANGELES

Los agregados deben ser capaces de resistir el desgaste irreversible y degradacin durante la produccin, colocacin y compactacin de las obras de pavimentacin, y sobre todo durante la vida de servicio del pavimento.Debido a las condiciones de esfuerzo-deformacin, la carga de la rueda es transmitida a la superficie del pavimento a travs de la llanta como una presin vertical aproximadamente uniforme y alta. La estructura del pavimento distribuye los esfuerzos de la carga, de una mxima intensidad en la superficie hasta una mnima en la subrasante.Por esta razn los agregados que estn en, o cerca de la superficie, como son los materiales de base y carpeta asfltica, deben ser ms resistentes que los agregados usados en las capas inferiores, sub base, de la estructura del pavimento, la razn se debe a que las capas superficiales reciben los mayores esfuerzos y el mayor desgaste por parte de cargas del trnsito.Tambin se usa el ensayo de abrasin para calificar la calidad de piedras, y bloques de roca para obras de defensa riberea, etc. para lo cual se deber someter primero a un proceso de chancado a fin de tener la muestra de ensayo.

Objetivo

Este mtodo describe el procedimiento para determinar el porcentaje de desgaste de los agregados de tamaos menores a 37.5 mm (1 ) y agregados gruesos de tamaos mayores de 19 mm (3/4), por medio de la mquina de los ngeles.

Equipos de Laboratorio

1. Mquina de desgaste de Los ngeles2. Tamices. De los siguientes tamaos: 3, 2 , 2, 1 , 1, , , 3/8, , N4, N8. Un tamiz N12 para el clculo del desgaste3. Esferas de acero. De 46.38 a 47.63 mm de dimetro de peso equivalente entre 390 a 445 gr.4. Horno. Capaz de mantener una temperatura de 1105 C5. Balanza. Sensibilidad de 1.0 gr.

Procedimiento de Ensayo

1. El material deber ser lavado y secado en horno a una temperatura constante de 105-110C, tamizadas segn las mallas que se indican y mezcladas en las cantidades del mtodo al que correspondan, segn laTabla N1 N2.2. Pesar la muestra con precisin de 1 gr., para el caso de agregados gruesos hasta de 1 y 5 gr. para agregados gruesos de tamaos mayores a 3/4.3. Introducir la muestra junto con la carga abrasiva en la mquina de Los ngeles, cerrar la abertura del cilindro con su tapa, sta tapa posee empaquetadura que impide la salida de polvo fijada por medio de pernos. Accionar la mquina regulndose el nmero de revoluciones adecuado segn el mtodo.4. Finalizado el tiempo de rotacin, se saca el agregado y se tamiza por la malla N125. El material retenido en el tamiz N12 se lava y seca en horno, a una temperatura constante entre 105 a 110C pesar la muestra con precisin de1 gr.

ENSAYOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS

CALIDAD DE AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFLTICAS EN CALIENTE

Los agregados para Mezclas Asflticas en Caliente son usualmente clasificados por tamaos en agregados gruesos, agregados finos, o filler mineral. ASTM define a los agregados gruesos como las partculas retenidas en la malla N4 (4.75 mm); y filler mineral como el material que pasa la malla N200 (75m) en un porcentaje mnimo de 70%. Las especificaciones de agregados gruesos, finos, y filler mineral se dan en ASTM D-692, D-1073 y D-242, respectivamente. Los agregados adecuados para su uso en Mezclas Asflticas en Caliente se determinan evalundolos para las siguientes caractersticas mecnicas:

1. Tamao y gradacin2. Limpieza / materiales deletreos3. Tenacidad / dureza4. Durabilidad / resistencia5. Textura superficial6. Forma de partculas7. Absorcin8. Afinidad por el asfalto

Limpieza

El ensayo de Equivalente de Arena, desarrollado por la California Divisin of Highways descrito en ASTM D-2419 es un mtodo para determinar la proporcin relativa de polvo o arcilla en la porcin de agregado que pasa la malla N4.

Tenacidad y Resistencia a la Abrasin

Los agregados sufren desgaste abrasivo durante su construccin, colocacin y compactacin de mezclas asflticas para pavimentos. Los agregados tambin estn sujetos a abrasin por efecto de la carga de trnsito. Los agregados de la superficie requieren mayor tenacidad que los agregados de capas menores que reciben cargas disipadas.El ensayo de abrasin de Los ngeles mide el desgaste o resistencia a la abrasin del agregado mineral. El equipo y procedimiento se detallan en AASHTO T-96 y ASTM C-131.El ensayo de prueba da rangos de 10% para rocas gneas muy duras a 60% para calizas y areniscas. El mximo desgaste para agregados gruesos usados en carreteras de primera categora con Mezclas Asflticas en Caliente se limita el porcentaje de desgaste a 40% y otras agencias en 60% . ASTM D-1073 no especifica el porcentaje mximo de prdida por abrasin.

Durabilidad y Resistencia

Los agregados deben ser resistentes a la falla o desintegracin por efectos del humedecimiento-secado y hielo-deshielo. El ensayo ASTM C-88 es una medida emprica que pretende indicar la durabilidad debido a variaciones del clima, no se encontraron registros histricos por ser una nueva fuente para evaluar agregados

ENSAYO DE ADHERENCIA DE LOS LIGANTES BITUMINOSOS A LOSAGREGADOS GRUESOS

Todos los agregados son porosos, y algunos son ms que otros. La porosidad se determina sumergiendo los agregados en un bao y determinando la cantidad de lquido que absorbe.La capacidad de un agregado para absorber agua (o asfalto) es un factor importante que debe ser cuantificado en el diseo de mezclas asflticas. Si un agregado es altamente absorbente, entonces continuar absorbiendo asfalto despus del mezclado inicial, disminuyendo la cantidad de asfalto para ligar las dems partculas de agregado. Por ello, un agregado ms poroso requiere cantidades mayores de asfalto que las que requiere un agregado con menos porosidad.Los agregados altamente porosos y absorbentes normalmente no son usados, a menos que posean caractersticas que los hagan deseables. Algunos ejemplos de dichos materiales son la escoria de alto horno y ciertos agregados sintticos. Estos materiales son altamente porosos, pero tambin son livianos en peso y poseen alta resistencia al desgaste. El concepto de adherencia en el diseo de mezclas asflticas est relacionado a la afinidad del agregado por el asfalto, es la tendencia del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto.Las calizas y las dolomitas tienen alta afinidad con el asfalto sin embargo tambin son hidrofbicas (repelen el agua) porque resisten los esfuerzos del agua por separar el asfalto de sus superficies.Los agregados hidroflicos (que atraen el agua) tienen, por otro lado, poca afinidad por el asfalto. Por consiguiente, tienden a separarse de las pelculas de asfalto cuando son expuestas al agua. Los agregados silceos (cuarcita y algunos granitos) son ejemplos de agregados susceptibles al desprendimiento y deben ser usados con precaucin.Como se ha explicado el concepto de adherencia no est necesariamente ligado al concepto de porosidad.Los agregados usados en construccin de carreteras se obtienen del abastecimiento de rocas naturales locales. Las rocas naturales son clasificadas geolgicamente en tres grupos dependiendo de su origen: gneas, sedimentarias y metamrficas. Otro tipo de agregados usados en mezclas asflticas en caliente son los agregados livianos, producto de arcillas calentadas a temperaturas muy altas, y escorias de altos hornos. Estos dos agregados proporcionan buena resistencia al patinaje cuando se usan en mezclas asflticas en caliente.En la siguiente tabla se resumen propiedades deseables de rocas para agregados utilizados en Mezclas Asflticas en Caliente.

ObjetivoEste mtodo describe los procedimientos de revestimiento e inmersin esttica para determinar la capacidad de retencin de una pelcula bituminosa sobre una superficie de agregado en presencia del agua.Esto es aplicable para ambos Bitumenes: RC y Cemento Asfltico. Donde se desee evitar el desprendimiento, se puede agregar algn aditivo.

Equipos de laboratorio1. Tamices. De 3/8, 1/4 y bandeja2. Recipiente. De porcelana3. Recipiente. De vidrio de 500 ml de capacidad4. Horno. Capaz de mantener temperaturas de 60-149 1.1C5. Bao mara para asfalto. con controlador automtico6. Balanza. De 200 0.1 gr de precisin7. Esptula acerada. De 1 de ancho y 4 de longitud8. Bitmen. Que debe ser del mismo tipo de que se va usar en obra. Si se propone algn aditivo qumico, ste debe adicionarse al Bitmen en la cantidad especificada, y antes de mezclar enteramente el especmen.9. Agua destilada. Con pH entre 6 y 7Preparacin de la muestra1. Tamizar el agregado grueso por las mallas 3/8 y 1/4.2. Se lava la muestra retenida en la malla con agua destilada para eliminar los finos y se lleva a secar en horno a la temperatura 110C hasta que mantenga un peso constante.Procedimiento de ensayo1. Calentar el agregado y bitmen a la temperatura de mezcla, Tabla N12. Pesar 100 1gr. del agregado y verterlo en un recipiente de porcelana. Para el Caso 3 incorporar a los agregados 2 ml de agua destilada, mezclar hasta que las partculas estn completamente humedecidas. Pesar el recipiente con el agregado.3. Incorporar en el recipiente de porcelana, que an se encuentra en la balanza, la cantidad de material bituminoso, especificado en la Tabla N1 en la nota.4. Con una esptula caliente se mezcla vigorosamente hasta que el agregado quede totalmente revestido con el material bituminoso.5. La mezcla se vierte en un recipiente de vidrio de 500 ml de capacidad y se lleva al horno por espacio de 2 hr. a la temperatura indicada en la Tabla N1, para ser curado.6. Transcurrido el tiempo se retira el recipiente del horno, se remezcla con la esptula mientras la mezcla enfra a temperatura ambiente.7. Incorporar aproximadamente 400 ml de agua destilada a 25C.

8. El frasco se lleva al bao mara que contiene agua a 25 C, hasta una altura que alcance las partes de la altura del vaso de vidrio. Es importante indicar que la temperatura debe mantenerse constante.9. El frasco se tendr en el bao mara por un perodo de 16 a 18 horas.10. Retirar la muestra y sin agitar o alterar el agregado revestido, quitar alguna pelcula que flota en la superficie del agua. Determinar por observacin el porcentaje del rea total visible del agregado que queda revestido sobre o debajo del 95%, algunas reas o aristas traslcidas o parduzcas se consideran como totalmente revestidas.11. En el informe se mencionar si el porcentaje de rea revestida es mayor o menor a 95%, consignndose como (+ 95) ( 95), respectivamente.

BIBLIOGRAFIA

http://civilgeeks.com/2014/08/31/manual-completo-diseno-de-pavimentos/

http://civilgeeks.com/2015/05/31/guia-de-procesos-constructivos-de-una-via-en-pavimento-flexible/