Fundamentos de Diseño y Caracterización de Materiales Viales
Según lo estudiado con los deflectómetros, la profundidad a la que influyen las cargas por debajo de la rasante en un pavimento flexible es de: 2 metros (m).
Diferencias entre AASHTO y USCS
- AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials)
- Clasifica el suelo en 7 grupos en base a granulometría, límite líquido (WL) e índice de Plasticidad (IP).
- Desarrollado por el departamento de caminos públicos de EE. UU. (1929-1945).
- El Índice de Grupo (IG) se utiliza para evaluar la calidad relativa del suelo (intragrupos).
- Un octavo grupo corresponde a suelo orgánico.
- USCS (Unified Soil Classification System)
- Desarrollado por Casagrande para obras militares durante la guerra.
- Utiliza otros parámetros como la uniformidad de la granulometría (CU y CC).
- Divide los suelos en gruesos y finos.
Cálculo de CBR (California Bearing Ratio):
$$CBR = \frac{\text{Carga en suelo}}{\text{Carga patrón}}$$
Un suelo natural luego de ser compactado AUMENTA SU CBR.
El módulo resiliente (Mr) de un suelo muestra el comportamiento elástico de un suelo compactado al 95% de su densidad.
Un suelo se comporta en su rango elástico cuando su Densidad Máxima Compactada Seca (DMCS) es del 95% y presenta deformaciones pequeñas.
Acerca del Módulo Resiliente (Mr)
- En suelos granulares, el Mr es poco dependiente del número de ciclos de carga.
- En suelos finos, el Mr es muy dependiente del contenido de humedad.
- En suelos granulares, el Mr aumenta con la densidad y angularidad de los áridos.
- En suelos finos, el Mr es muy dependiente de la tensión desviadora.
- El Mr depende de la rigidez de las capas subyacentes y no solamente de las propiedades intrínsecas del material granular en sí.
En el ensayo de penetración, los cambios de pendiente en el gráfico indican los cambios de suelo.
Requerimientos de Compactación
La compactación en zonas de corte debe ser de un 95% en los fondos de cuneta y pista. Para terraplenes, se debe considerar 90% DMCS para sobreancho y 95% para calzada.
El aumento que aplica al CBR el geotextil depende del módulo secante del geotextil.
Requerimiento Estructural (CBR%) de Capas
- Pavimento Asfáltico
- CBR Base > 80%; CBR Subbase > 40%
- Tratamiento Superficial
- CBR Base 100-120%; CBR Subbase 50-60%
Clasificación de Tratamientos Asfálticos
- CapSeal: Sello sin aporte de estructura.
- Mezcla en frío: Aporta estructura.
- Lechada asfáltica: Sello sin aporte de estructura.
- SMA (Stone Mastic Asphalt): Aporta estructura.
- Imprimación: Riego.
El valor de la penetración del riego en una imprimación asfáltica debe ser entre 5 y 15 mm luego del tiempo de curado. Si este valor no se alcanza, se debe seguir el siguiente procedimiento:
- Escarificar 10 cm.
- Compactar al 90%.
- Imprimar.
- Recompactar para obtener 95% DMCS.
Lo anterior ocurre por la utilización de ligante muy viscoso para una base muy cerrada.
La función principal del riego de liga (tack coat) es producir adherencia entre capas contiguas de mezcla asfáltica.
Tipo de Ligante a Usar en Situaciones Específicas
- Riego neblina en clima caluroso:
- Emulsión de quiebre lento de residuo duro.
- Sello bituminoso:
- Emulsión asfáltica de quiebre rápido de residuo blando (CRS-1, CRS-2, RS-1, RS-2 o emulsiones modificadas con polímero).
Aplicaciones de Sellos y Tratamientos
- Aplicación de asfalto recubierto por áridos, sobre superficies pavimentadas: Sello Bituminoso (SB).
- Se utiliza como ligante asfáltico tipo CRS-1, CRS-2, RS-1, RS-2 o EMP: Tratamiento Superficial (TS) y Sello Bituminoso (SB).
- Sucesivas aplicaciones de asfalto recubierto por áridos, sobre superficies granulares: Tratamiento Superficial (TS).
- Previo a su aplicación requiere tratar la superficie con un sello de imprimación: Tratamiento Superficial (TS).
- Para su recepción requiere control de IRI (International Roughness Index): Tratamiento Superficial (TS).
El CapSeal combina las técnicas de tratamiento superficial y lechada asfáltica.
Criterios de Diseño de Mezclas
- Contenido inicial de emulsión:
- Fórmula empírica o ensayo.
- Contenido de agua de premezcla:
- Trabajabilidad y cubrimiento de partículas.
- Contenido óptimo de agua de compactación:
- Maximizar densidad (Marshall 50 golpes por cara).
- Contenido óptimo de asfalto residual:
- Máxima estabilidad saturada y que cumpla con criterios de estabilidad, pérdida de estabilidad y porcentaje de cubrimiento del agregado.
En un pavimento interurbano con pérdida de resistencia al deslizamiento, pero con buenas condiciones estructurales, se debe aplicar un sello bituminoso para aportar macro y micro textura.
En un pavimento urbano con pérdida de resistencia al deslizamiento, pero con buenas condiciones estructurales, se debe aplicar una lechada asfáltica para recuperar micro y macro textura más cerrada, buena para bajas velocidades.
Secuencia de Compactación de Mezcla Asfáltica Caliente
Rodillo tándem → Rodillo neumático → Rodillo tándem.
Consideraciones de Juntas
- La junta longitudinal se compacta primero.
- En la junta transversal, se debe asegurar regularidad y alineación con regla, compactando y descansando 15 cm de la rueda sobre la mezcla recién extendida.
El SMA (Stone Mastic Asphalt) está compuesto por áridos, ligante y fibras celulósicas.
La dosis de ligante en una SMA va en un rango entre 6.5% a 8%.
Para la compactación de un SMA se utiliza solo un rodillo liso.