1. 2004 PAVIMENTOS Texto Gua La Ingeniera de Pavimentos tiene por objetivo el proyecto, la construccin, el mantenimiento y la gerencia de pavimentos, de tal modo que las funciones sean desempaadas con el menor costo para la sociedad. Tratndose, esencialmente, de una actividad multidisciplinaria, donde estn involucrados conceptos y tcnicas de las Ingenieras: Geotecnia, de Estructuras, de Materiales, de Transportes y de Sistemas, en vista de la importancia se debe estimar y efectuar el mantenimiento de pavimentos existentes.UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA

2. IContenido GeneralCAPITULO I1I. INTRODUCCIN 2I.1. FUNCIONES DE UN PAVIMENTO2I.2. COMPONENTES DE UN PAVIMENTO3I.3. PROYECTO DE UN PAVIMENTO 5I.4. TIPOS DE PAVIMENTOS10I.4.1. PAVIMENTOS CON TRATAMIENTO SUPERFICIAL 10I.4.2. PAVIMENTOS FLEXIBLES 111.4.3. PAVIMENTOS RGIDOS 11I.4.4. PAVIMENTOS SEMIRGIDOS 11I.5. CONSIDERACIONES SOBRE LOS SUELOS DE FUNDACIN12I.6. DRENAJE Y SUBDRENAJE 17I.7. MDULO DE RESILIENCIA17I.8. CONFIGURACIN DE EJES20I.8.1. DEFINICIONES 20I.8.2. PESO ADMISIBLE POR NEUMTICO 21CAPITULO II 26II. AGREGADOS PTREOS Y MATERIALES ASFLTICOS 27II.1. AGREGADOS PTREOS 27II.1.1. ESPECIFICACINES DE LOS AGREGADOS PARA BASE Y SUB-BASE27II.1.2. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS28II.1.2.1. TAMAO DE PARTCULAS Y GRADUACIN DE LOS AGREGADOS28II.1.2.2. RESISTENCIA AL DESGASTE 29II.1.2.3. DURABILIDAD O RESISTENCIA AL INTEMPERISMO 30II.1.2.4. DENSIDAD RELATIVA Y ABSORCIN 30II.1.2.5. ESTABILIDAD QUMICA DE LOS AGREGADOS32II.1.2.6. FORMA, TEXTURA Y LIMPIEZA DEL AGREGADO33II.2. MATERIALES ASFLTICOS 34II.2.1. TERMINOLOGA DEL ASFALTO34UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 3. IIII.2.2. PROPIEDADES DEL MATERIAL ASFLTICO 37II.3. EMULSIONES ASFLTICAS37II.3.1. DEFINICIN 37II.3.2. COMPOSICIN38II.3.3. CLASIFICACIN DE LAS EMULSIONES42II.3.4. VENTAJAS QUE OFRECEN LAS EMULSIONES45II.3.5. CUIDADOS QUE DEBEN TOMARSE EN EL USO DE EMULSIONESASFLTICAS 46II.4. ENSAYOS EN MATERIALES ASFLTICOS 47II.4.1. BETN ASFLTICO47II.4.1.1. PENETRACIN47II.4.1.2. VISCOSIDAD 48II.4.1.3. PUNTO DE INFLAMACIN 49II.4.1.4. ENSAYO EN ESTUFA EN PELICULA DELGADA 50II.4.1.5. DUCTILIDAD 50II.4.1.6. SOLUBILIDAD51II.4.1.7. PESO ESPECFICO51II.4.1.8. PUNTO DE REBLANDECIMIENTO52II.4.2. ASFALTO LQUIDO DE CURADO RPIDO (RC) Y CURADO MEDIO (MC)52II.4.2.1. PUNTO DE INFLAMACIN 52II.4.2.2. VISCOSIDAD 53II.4.2.3. DESTILACIN54II.4.2.4. PESO ESPECFICO55II.4.3. ASFALTO LQUIDO DE CURADO LENTO (SC) 55II.4.3.1. PUNTO DE INFLAMACIN 55II.4.3.2. VISCOSIDAD 55II.4.3.3. DESTILACIN56II.4.3.4. FLOTADOR 57II.4.3.5. ASFALTO RESIDUAL DE PENETRACIN 10057II.4.3.6. DUCTILIDAD 57II.4.3.7. SOLUBILIDAD58II.4.3.8. PESO ESPECFICO58II.4.4. EMULSIN ASFLTICA 58II.4.4.1. VISCOSIDAD 58II.4.4.2. RESIDUO DE DESTILACIN 58II.4.4.3. SEDIMENTACIN59UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 4. IIIII.4.4.4. DEMULSIBILIDAD 59II.4.4.5. ENSAYO DE TAMIZADO 60II.4.4.6. MEZCLADO CON CEMENTO 60II.4.4.7. ENSAYOS SOBRE EL RESIDUO 61II.4.4.8. PESO ESPECFICO61II.5. TEMPERATURAS DE APLICACIN DEL ASFALTO 67CAPITULO III 69III. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES70III.1. DEFINICIN70III.2. FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL DISEO DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES 72III.2.1. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS72III.2.1.1. CARACTERSTICAS FUNDAMENTALES 72III.2.1.2. CARACTERSTICAS FSICAS 73III.2.1.2.1. GRANULOMETRA 73III.2.1.2.2. TAMAO MXIMO 74III.2.1.2.3. FORMA 75III.2.1.2.4. ANGULARIDAD 75III.2.1.2.5. DUREZA76III.2.1.2.6. POROSIDAD 76III.2.1.2.7. LIMPIEZA76III.2.1.3. PROPIEDADES FSICO QUMICAS 76III.2.1.3.1. ADHERENCIA76III.2.1.3.2. ALTERABILIDAD 77III.2.2. PROPIEDADES DE LOS LIGANTES 77III.2.2.1. FACTORES QUE SE CONSIDERAN PARA LA ELECCINDE LOS LIGANTES77III.2.2.2. CONDICIONES BSICAS QUE DEBE CUMPLIR ELLIGANTE BITUMINOSO 78III.2.2.3. TEMPERATURA DE APLICACIN DE LOS LIGANTESBITUMINOSOS80III.2.2.4. DETALLES DEL PROYECTO 81III.3. DOSIFICACIN DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES83III.3.1. MTODO DIRECTO DE VANISCOTTE Y DUFF 83III.3.2. MTODOS INDIRECTOS84UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 5. IVIII.3.2.1. MTODO DE HANSON 84III.3.2.1.1. DESCRIPCIN DEL MTODO 84III.3.2.1.2. PROBLEMAS RESUELTOS89III.3.2.1.3 PROBLEMAS PROPUESTOS93III.3.2.2. MTODO DE PODESTA Y TAGLE95III.3.2.2.1. DESCRIPCIN DEL MTODO 95III.3.2.2.2. PROBLEMAS RESUELTOS98III.3.2.2.3. PROBLEMAS PROPUESTOS 105III.3.2.3. MTODO DE N. W. McLEOD 106III.3.2.3.1 DESCRIPCIN DEL MTODO106III.3.2.3.2. PROBLEMAS RESUELTOS114III.3.2.3.3. PROBLEMAS PROPUESTOS 117III.4. DETALLES CONSTRUCTIVOS 118III.5. EQUIPO UTILIZADO EN LOS TRATAMIENTOS SUPERFICIALES 120CAPITULO IV 122IV. PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFLTICO MTODO AASHTO-93 123IV.1. MDULO DE RESILIENCIA 123IV.2. PERIODO DE DISEO 126IV.3. NDICE DE SERVICIABILIDAD 126IV.4. PRDIDA O DISMINUCIN DEL NDICE DE SERVICIABILIDAD 128IV.5. ANLISIS DE TRNSITO128IV.6. NMERO TOTAL DE EJES SENCILLOS EQUIVALENTES (ESALs)136IV.7. NIVEL DE CONFIANZA Y DESVIACIN ESTNDAR137IV.8. COEFICIENTE DE DRENAJE Cd 140IV.9. DETERMINACIN DEL NMERO ESTRUCTURAL (SN) 141IV.10. DETERMINACIN DE ESPESORES POR CAPAS 142IV.11. ESPESORES MNIMOS EN FUNCIN DEL SN151IV.12. PROBLEMAS RESUELTOS162IV.13. PROBLEMAS PROPUESTOS 169CAPITULO V172V. PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFLTICO MTODO DEL DNER-81173V.1. INTRODUCCIN 173V.2. CARACTERIZACIN DEL SUELO173UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 6. VV.2.1. CLASIFICACIN DE SUELOS POR EL MTODO AASHTO 173V.2.2. CAPACIDAD DE SOPORTE 175V.2.3. CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES GRANULARES 177V.3. TRFICO178V.4. FACTOR CLIMTICO REGIONAL185V.5. COEFICIENTE DE EQUIVALENCIA ESTRUCTURAL186V.6. ESPESOR MNIMO DEL REVESTIMIENTO BITUMINOSO187V.7. DIMENSIONAMIENTO DEL PAVIMENTO 188V.8. BERMAS 191V.9. CONSTRUCCIN DE PAVIMENTOS POR ETAPAS191V.10. PROBLEMAS RESUELTOS 192V.11. PROBLEMAS PROPUESTOS204CAPITULO VI 207VI. PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFLTICO MTODO DEL INSTITUTODEL ASFALTO (MS-1)208VI.1. INTRODUCCIN208VI.2. VENTAJAS DE BASES DE ASFALTO208VI.3. VENTAJAS DE PAVIMENTOS DE ASFALTO FULL-DEPTH210VI.4. CLASIFICACIN DE CARRETERAS Y CALLES212VI.5. FASES DE COSTRUCCIN212VI.6. PRINCIPIOS DE DISEO213VI.6.1. CRITERIO DE DISEO215VI.7. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES 215VI.8. ANLISIS DE TRFICO 217VI.8.1. ESTIMACIONES DEL VOLUMEN DE TRFICO 218VI.8.2. ESTIMACIN DE EAL 220VI.8.3. DETERMINACIN EAL DE DISEO 227VI.9. CARACTERIZACIN DE LOS MATERIALES 229VI.10. PROCEDIMIENTO DE DISEO ESTRUCTURAL234VI.10.1. PROCEDIMIENTO DE DISEO234VI.10.2. VALORES DE ENTRADA DE TRFICO DE DISEO, SUBRASANTE YMATERIALES235VI.10.3. FACTORES DE AMBIENTE 236VI.10.4. ESPESOR MNIMO DE HORMIGN DEL ASFALTO 237VI.10.5. DETERMINACIN DEL ESPESOR PARA PAVIMENTOS DE CONCRETOUMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 7. VIASFLTICO FULL-DEPTH237VI.10.6. DETERMINACIN DEL ESPESOR PARA PAVIMENTOS DE BASES DEEMULSIONES ASFLTICAS 238VI.10.7. DETERMINACIN DEL ESPESOR PARA PAVIMENTOS CON CONCRETOASFLTICO ENCIMA DE BASE DE AGREGADOS NO TRATADOS 240VI.10.8. DETERMINACIN DEL ESPESOR PARA PAVIMENTOS CON MEZCLASDE EMULSIONES ASFLTICAS ENCIMA DE BASE DE AGREGADOSNO TRATADOS 242CAPITULO VII254VII. DISEO DE MEZCLAS ASFLTICAS MTODO MARSHALL 255VII.1. CONSIDERACIONES GENERALES255VII.1.1. FACTORES QUE DEBEN CONTROLARSE EN LAS MEZCLAS ASFLTICAS 256VII.1.2. INFLUENCIA RELATIVA DEL ASFALTO Y DEL AGREGADOMINERAL EN LAS CARACTERSTICAS DEL CONCRETO ASFLTICO 257VII.1.3 EFECTO DEL ASFALTO EN LA ESTABILIDAD (CANTIDAD DEASFALTO)258VII.1.4. CARACTERSTICAS DEL ASFALTO258VII.1.5. EFECTO DEL AGREGADO MINERAL EN LA ESTABILIDAD258VII.1.6. EFECTO DE LA DENSIDAD DE LA MEZCLA EN LA ESTABILIDAD 261VII.1.7. DURABILIDAD261VII.1.8. EFECTO DEL ASFALTO EN LA DURABILIDAD 262VII.1.9. EFECTO DEL AGREGADO MINERAL EN LA DURABILIDAD262VII.1.10. TEMPERATURA DE MEZCLA 263VII.1.11. CANTIDAD DE ASFALTO EN LA MEZCLA263VII.1.12. ASFALTO ABSORBIDO POR EL AGREGADO 264VII.2. MTODOS DE DISEO264VII.2.1 MTODO MARSHALL 264VII.2.1.1. CONSIDERACIONES PRELIMINARES 264VII.2.1.2. CRITERIOS PARA EL PROYECTO DE UNA MEZCLAASFLTICA 266VII.3. DESCRIPCIN DEL MTODO MARSHALL267VII.3.1. EQUIPO 268VII.3.2. PREPARACIN DE LAS MUESTRAS PARA ENSAYO269VII.3.3. PREPARACIN DE LAS MEZCLAS 270UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 8. VIIVII.3.4. COMPACTACIN DE LOS NCLEOS DE PRUEBA 271VII.4. ENSAYO MARSHALL 271VII.4.1. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 271VII.4.2. EQUIPO REQUERIDO272VII.4.3. PRUEBAS DE ESTABILIDAD Y FLUENCIA 272VII.5. ANLISIS DE DENSIDAD Y VACOS 274VII.6. PRESENTACIN DE RESULTADOS275VII.7. DETERMINACIN DEL CONTENIDO PTIMO DE ASFALTO 276VII.8. TENDENCIAS Y RELACIONES DE LOS RESULTADOS DE ENSAYO 276VII.9. CRITERIO PARA ELEGIR UNA MEZCLA SATISFACTORIA 277VII.10. GUA GENERAL PARA AJUSTAR LA MEZCLA DE PRUEBA278VII.11. EJEMPLO280CAPITULO VIII287VIII. PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MTODO AASHTO-93288VIII.1. VARIABLES DE ENTRADA 288VIII.1.1. VARIABLES DE TIEMPO288VIII.1.2. CONFIABILIDAD O NIVEL DE CONFIANZA 288VIII.1.3. DESVIACIN ESTNDAR Y FACTOR DEDESVIACIN NORMAL289VIII.1.4. NIVEL DE SERVICIABILIDAD 290VIII.1.5. TRNSITO 291VIII.1.6. MDULO DE REACCIN DE LA SUBRASANTE301VIII.1.7. PERDIDA DE SOPORTE LS304VIII.1.8. CARACTERIZACIN DEL HORMIGN UTILIZADO EN ELPAVIMENTO305VIII.1.9. DRENAJE307VIII.1.10 TRANSFERENCIA DE CARGAS J308VIII.2. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL ESPESOR DE LOSA 309VIII.3. DISEO DE JUNTAS 313VIII.3.1. ESPACIAMIENTO ENTRE JUNTAS 315VIII.4. PAVIMENTOS DE HORMIGN ARMADO316VIII.4.1. CLCULO DE ARMADURAS 317 VIII.4.1.1. VARIABLES PARA EL CLCULO DE ARMADURAS ENPAVIMENTOS CON JUNTAS317UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 9. VIIIVIII.4.2. ARMADURA LONGITUDINAL PARA PAVIMENTOSCON JUNTAS 319VIII.5. PAVIMENTOS DE HORMIGN CON ARMADURA CONTINUA 320 VIII.5.1. VARIABLES PARA EL CLCULO DE ARMADURAS320 VIII.5.2. ARMADURA LONGITUDINAL 322 VIII.5.3. CRITERIOS LIMITANTES325 VIII.5.4. DISEO DE ARMADURA TRANSVERSAL332 VIII.5.5. CALCULO DE BARRAS DE UNIN332VIII.6. PROBLEMAS RESUELTOS338VIII.7. PROBLEMAS PROPUESTOS 341CAPITULO IX343IX. PAVIMENTOS DE CEMENTO PORTLAND MTODO PCA-98 344IX.1. INTRODUCCIN 344IX.1.1. FACTORES DE DISEO 348IX.1.1.1. TRNSITO 348IX.1.1.2. DISTRIBUCIN DEL TRFICO DE ACUERDO A LOS EJES 349IX.1.1.3. FACTOR DE DISTRIBUCIN POR CARRIL349IX.1.1.4. FACTOR DE CRECIMIENTO350IX.1.1.5. FACTORES DE SEGURIDAD351IX.1.1.6. DAO ACUMULADO EN EL PERIODO DE DISEO 351IX.1.1.7. REPETICIONES PERMISIBLES DE LAS CARGAS 352IX.1.2. RESISTENCIA DEL CONCRETO 352IX.1.3. MDULO DE REACCIN DE LA SUBRASANTE353IX.1.4. MDULO DE REACCIN DE LA SUB-BASE353IX.1.5. CRITERIO DE FATIGA 356IX.1.6. CRITERIO DE EROSIN357IX.2. ACOTAMIENTOS (BERMAS)366IX.3. PROBLEMAS RESUELTOS367IX.4. PROBLEMAS PROPUESTOS 373CAPITULO X 374X. EVALUACIN DE PAVIMENTOS375X.1. INTRODUCCIN AL MTODO PCI375X.2. DEFINICIONES376UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 10. IXX.2.1. DEFINICIN DE TRAMO 376X.2.2. DEFINICIN DE SECCIN 377X.2.3. DEFINICIN DEL PCI380X.3. DIVISIN DEL PAVIMENTO EN UNIDADES DE PRUEBA381X.4. DETERMINACIN DE UNIDADES DE PRUEBA A SER INSPECCIONADAS383X.4.1. INSPECCIN A NIVEL DE PROYECTO DE EVALUACIN384X.4.1.1. DETERMINACIN DEL NMERO DE UNIDADES DE PRUEBAA SER INSPECCIONADOS 384X.4.1.2. SELECCIN DE UNIDADES DE PRUEBA PARAINSPECCIONAR 386X.4.2. INSPECCIN A NIVEL DE RED VIAL387X.4.2.1. DETERMINACIN DEL NMERO DE UNIDADES DE PRUEBAA SER INSPECCIONADOS 387X.4.2.2. SELECCIN DE UNIDADES DE PRUEBA PARAINSPECCIONAR 388X.4.3. CONSIDERACIONES ESPECIALES389X.4.3.1. INSPECCIN EN CAMINOS 389X.4.3.2. SELECCIN ADICIONAL DE UNIDADES DE PRUEBA 389X.5. EJECUTANDO LA EVALUACIN DE CONDICIONES 390X.5.1. EQUIPO390X.5.2. PROCEDIMIENTO 391X.6. CALCULO DEL PCI DE UNA UNIDAD DE PRUEBA 391X.7. CLCULO DEL PCI PARA UNA SECCIN395X.8. EJEMPLO DE EVALUACIN DE PAVIMENTOS POR EL MTODO PCI 396CAPITULO XI415XI. REHABILITACIN DE PAVIMENTOS CON REFUERZOS MTODO AASHTO-93416XI.1. INTRODUCCIN 416XI.2. CONSIDERACIONES PARA LA FACTIBILIDAD DE CADA TIPO DE REFUERZO417XI.3. CONDICIONES IMPORTANTES EN EL DISEO DE UN REFUERZO418XI.4. REFUERZO DE CONCRETO ASFLTICO SOBRE PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFLTICO419XI.4.1. FACTIBILIDAD 419XI.4.2. REPARACIONES PREVIAS 420XI.4.3. CONTROL DE REFLEXIN DE FISURAS421XI.4.4. DISEO DE ESPESORES422UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 11. XXI.4.5. FRESADO SUPERFICIAL DEL PAVIMENTO EXISTENTE438XI.5. REFUERZO DE CONCRETO ASFLTICO SOBRE PAVIMENTOS DE HORMIGN438XI.5.1. FACTIBILIDAD 439XI.5.2. TAREAS DE REPARACIN PREVIAS 439XI.5.3. CONTROL DE REFLEXIN DE FISURAS440XI.5.4. DISEO DE ESPESORES442BIBLIOGRAFA 459ANEXOS 461UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 12. XI ndice de FigurasFIG. I.1. SECCIN TPICA DE UN PAVIMENTO 3FIG. I.2. ACTIVIDADES PERTENECIENTES A UN PROYECTO 6FIG. I.3. COSTO DEL CICLO DE VIDA DE UN PAVIMENTO CCV8FIG. I.4. RELACIN ENTRE DEFORMACIN VERTICAL Y CARGA DESVIANTE19FIG. II.1. COMPARACIN DE LAS VISCOSIDADES DE LOS ASFALTOS LQUIDOS A 60C 54FIG. II.2. COMPARACINDE LOS GRADOS ANTIGUOS Y MODERNOS DE ASFALTO LQUIDO 56FIG. III.1. DIMENSIN MEDIA MNIMA 85FIG. III.2. CURVA GRANULOMTRICA DEL AGREGADO88FIG. III.3. VALOR DEL TAMAO MXIMO EFECTIVO (ALD) 88FIG. IV.1. BACO PARA LA DETERMINACIN DEL DAO RELATIVO 124FIG. IV.2. BACO DE DISEO AASHTO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES142FIG. IV.2. BACO DE DISEO AASHTO PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES145FIG. IV.3. BACO PARA ESTIMAR EL NMERO ESTRUCTURAL DE LA CARPETAASFLTICA a1 146FIG. IV.4. BACO PARA ESTIMAR EL NMERO ESTRUCTURAL DE LA CAPA BASEGRANULAR a2147FIG. IV.5. BACO PARA ESTIMAR EL NMERO ESTRUCTURAL DE LA SUB-BASEGRANULAR a3148FIG. IV.6. BACO PARA ESTIMAR EL NMERO ESTRUCTURAL DE LA CAPAESTABILIZADA CON CEMENTO 149FIG. IV.7. BACO PARA ESTIMAR EL NMERO ESTRUCTURAL DE LA CAPAESTABILIZADA CON ASFALTO 150FIG. V.1. FACTORES DE EQUIVALENCIA DE OPERACIONES (FCj) PARA EJES SIMPLES Y TANDEM184FIG. V.2. ESPESOR DE PAVIMENTO, EN FUNCIN DE (N) Y EL I.S. O C.B.R. 190FIG. V.3. SIMBOLOGA UTILIZADA EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL PAVIMENTO190FIG. VI.1. PROPAGACIN DE LA PRESIN DE LA CARGA DE RUEDA A TRAVS DELA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO209UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 13. XIIFIG. VI.2. DEFORMACIN DEL PAVIMENTO PRODUCIDO POR ESFUERZOS DETENSIN Y COMPRESIN 209FIG. VI.3. LOCALIZACIN DE LOS ESFUERZOS CONSIDERADOS EN ELPROCEDIMIENTO DE DISEO214FIG. VI.4. FACTORES DE EQUIVALENCIA DE CARGA 223FIG. VI.5. FACTOR DE AJUSTE EAL PARA PRESIN DEL NEUMTICO 229FIG. VII.1. CURVA VISCOSIDAD TEMPERATURA PARA CEMENTOS ASFLTICOS270FIG. VII.2. CURVA ESTABILIDAD vs. PORCENTAJE DE ASFALTO283FIG. VII.3. CURVA DE PESO UNITARIO vs. PORCENTAJE DE ASFALTO 284FIG. VII.4. CURVA PORCENTAJE DE VACOS EN LA MEZCLA vs. PORCENTAJEDE ASFALTO 284FIG. VII.5. CURVA FLUJO vs. PORCENTAJE DE ASFALTO285FIG. VII.6. CURVA PORCENTAJE DE VACOS EN EL AGREGADOS vs. PORCENTAJEDE ASFALTO 285FIG. VIII.1. BACO PARA OBTENER EL MDULO DE REACCIN COMPUESTO POREFECTO COMBINADO DE SUBRASANTE Y SUB-BASE302FIG. VIII.2. DAO RELATIVO DEL PAVIMENTO RGIDO303FIG. VIII.3. BACO PARA CORREGIR EL MDULO DE REACCIN DE LA SUBRASANTEPOR PERDIDA DE SOPORTE DE LA SUB-BASE304FIG. VIII.4.a. BACO DE DISEO PARA PAVIMENTOS RGIDOS 311FIG. VIII.4.b. BACO DE DISEO PARA PAVIMENTOS RGIDOS 312FIG. VIII.5. BACO DE DISEO PARA PAVIMENTOS DE HORMIGN ARMADOCON JUNTAS 319FIG. VIII.6. BACO PARA ESTIMAR LAS TENSIONES DE TRACCIN DEBIDASA CARGAS DE RUEDAS 324FIG. VIII.7. PORCENTAJE DE ARMADURA LONGITUDINAL PARA SATISFACER CRITERIO DE ESPACIAMIENTO DE FISURAS328FIG. VIII.8. PORCENTAJE MNIMO DE ARMADURA LONGITUDINAL PARA SATISFACER CRITERIO DE ANCHO DE FISURAS 329FIG. VIII.9. PORCENTAJE MNIMO DE ARMADURA LONGITUDINAL PARA SATISFACER CRITERIO DE TENSIN EN ACERO 330FIG. VIII.10. ESPACIAMIENTO MXIMO RECOMENDADO PARA BARRAS DEUNIN DE 13 mm EN PAVIMENTOS DE HORMIGN SIMPLE334FIG. VIII.11. ESPACIAMIENTO MXIMO RECOMENDADO PARA BARRAS DEUNIN DE 16 mm EN PAVIMENTOS DE HORMIGN SIMPLE335FIG. VIII.12. DISTANCIA AL BORDE LIBRE PARA CLCULO DE BARRAS DE UNIN 338UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 14. XIIIFIG. IX.1. FACTORES DE DISTRIBUCIN POR CARRIL350FIG. IX.2. MTODO PCA 1984, ANLISIS POR FATIGA - ACOTAMIENTO CON YSIN PAVIMENTO 358FIG. IX.3. MTODO PCA 1984, ANLISIS POR EROSIN - ACOTAMIENTOSIN PAVIMENTO 359FIG. IX.4. MTODO PCA 1984, ANLISIS POR EROSIN - ACOTAMIENTOPAVIMENTADO 360FIG. X.1. ILUSTRACIN CONCEPTUAL DEL CICLO DE VIDA DE LA CONDICINDEL PAVIMENTO 375FIG. X.2. EJEMPLO DEL USO DEL ENSAYO NO-DESTRUCTIVO DE DEFLEXIN (NDT)378FIG. X.3. EJEMPLO DE IDENTIFICACIN DE TRAMO Y SECCIN380FIG. X.4. EJEMPLO DE UNA RED DE CAMINO DIVIDIDA EN UNIDADES DE PRUEBA 382FIG. X.5. EJEMPLO DE UNA SECCIN DE PAVIMENTO DIVIDIDA EN UNIDADES DE PRUEBA383FIG. X.6. SECCIN DEL NMERO MNIMO DE UNIDADES DE PRUEBA 385FIG. X.7. EJEMPLO DE MUESTREO SISTEMTICO ALEATORIO 386FIG. X.8. CURVA DEDUCIDA DE PAVIMENTO AC PARA ANOMALA DE PIEL DE COCODRILO392FIG. X.9. CURVAS DE CORRECCIN PARA PAVIMENTOS DE CAMINOS DECONCRETO ASFLTICO394FIG. XI.1. ESQUEMA DE LA ZONA SOMETIDA A TENSIONES EN UN PAVIMENTOSOMETIDO A UN ENSAYO FWD424FIG. XI.2. DISTANCIA A LA QUE LA DEFLEXIN DEPENDE SOLO DE LAS PROPIEDADESDE LA SUBRASANTE425FIG. XI.3. DETERMINACIN DE EP/MR 429FIG. XI.4. AJUSTE PARA d0 POR TEMPERATURA PARA PAVIMENTO CON BASEGRANULAR O TRATADA CON ASFALTO430FIG. XI.5. AJUSTE PARA d0 POR TEMPERATURA PARA PAVIMENTO CON BASETRATADA CON CEMENTO Y/O PUZOLANAS 431FIG. XI.6. SNef EN FUNCIN DE EP (MTODO NDT) 435FIG. XI.7. FACTOR A PARA CONVERTIR DEFICIENCIAS EN ESPESOR DEHORMIGN EN ESPESOR DE REFUERZO DE CONCRETO ASFLTICO 443FIG. XI.8. VALOR EFECTIVO DINMICO DE k EN FUNCIN DE d0 Y REA 448FIG. XI.9. MDULO ELSTICO DEL HORMIGN EN FUNCIN k Y REA 449FIG. XI.10. FACTOR DE AJUSTE POR JUNTAS Y FISURAS 456UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 15. XIV ndice de TablasTABLA II.1. VALORES ESPECIFICADOS PARA MATERIALES DE BASE Y SUB-BASE 27TABLA II.2. COMPOSICIN DE LAS EMULSIONES ASFLTICAS 41TABLA II.3. NORMAS DESARROLLADAS POR LA AASHTO Y LA ASTM 44TABLA II.4. CUADRO COMPARATIVO DE LOS MATERIALES ASFLTICOS46TABLA II.5. ESPECIFICACIONES PARA BETUNES ASFLTICOS 62TABLA II.6. ESPECIFICACIONES PARA ASFALTOS FLUIDIFICADOS DE CURADORPIDO (RC)63TABLA II.7. ESPECIFICACIONES PARA ASFALTOS FLUIDIFICADOS DE CURADOMEDIO (MC) 64TABLA II.8. ESPECIFICACIONES PARA ASFALTOS FLUIDIFICADOS DE CURADOLENTO (LC) 65TABLA II.9. ESPECIFICACIONES PARA EMULSIONES ASFLTICAS66TABLA II.10. TEMPERATURAS DE APLICAIN DEL ASFALTO 68TABLA III.1. TEMPERATURA DE APLICACIN DEL LIGANTE BITUMINOSO80TABLA III.2. ANLISIS DE FACTORES QUE PUEDEN AFECTAR LA ELECCIN YCOMPORTAMIENTO DE LOS LIGANTES 81TABLA III.3. ANLISIS DE FACTORES QUE PUEDEN AFECTAR LA ELECCIN YCOMPORTAMIENTO DE LOS AGREGADOS82TABLA III.4. CANTIDAD DE LIGANTE PARA LLENAR EL 20 % DE VACOS 87TABLA III.5. PORCENTAJE DE LIGANTE PARA DIFERENTES RELACIONES96TABLA III.6. AUMENTO DE LIGANTE POR RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE 97TABLA III.7. VALORES DEL FACTOR DE PERDIDA E 108TABLA III.8. VALORES DEL FACTOR DE TRFICO T 109TABLA III.9. VALORES DE CORRECCIN POR LA TEXTURA DE LA SUPERFICIE S 109TABLA III.10. VALORES DE LA FRACCIN RESIDUAL R111TABLA IV.1. PERIODOS DE DISEO EN FUNCIN DEL TIPO DE CARRETERA126TABLA IV.2. FACTOR DE CRECIMIENTO132TABLA IV.3. FACTOR DE DISTRIBUCIN POR CARRIL133TABLA IV.4. VALORES DEL NIVEL DE CONFIANZA R DE ACUERDO AL TIPO DE CAMINO138TABLA IV.5. FACTORES DE DESVIACIN NORMAL139UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 16. XVTABLA IV.6. CAPACIDAD DEL DRENAJE 140TABLA IV.7. VALORES mi PARA MODIFICAR LOS COEFICIENTES ESTRUCTURALES O DE CAPA DE BASES Y SUB-BASES SIN TRATAMIENTO 141TABLA IV.8. ESPESORES MNIMOS EN PULGADAS EN FUNCIN DE LOS EJES EQUIVALENTES 144TABLA IV.9. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES SIMPLES, pt = 2,0153TABLA IV.10. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES TANDEM, pt = 2,0154TABLA IV.11. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES TRIDEM, pt = 2,0155TABLA IV.12. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES SIMPLES, pt = 2,5 156TABLA IV.13. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES TANDEM, pt = 2,5157TABLA IV.14. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES TRIDEM, pt = 2,5158TABLA IV.15. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES SIMPLES, pt = 3,0 159TABLA IV.16. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES TANDEM, pt = 3,0160TABLA IV.17. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA, EJES TRIDEM, pt = 3,0161TABLA V.1. CLASIFICACIN DE LOS SUELOS MTODO AASHTO(MATERIAL GRANULAR) 174TABLA V.2. CLASIFICACIN DE LOS SUELOS MTODO AASHTO(MATERIAL LIMO - ARCILLOSO) 175TABLA V.3. VALOR DEL CBR CORREGIDO EN FUNCIN DEL IG176TABLA V.4. GRANULOMETRA DEL MATERIAL PARA CAPA BASE178TABLA V.5. ORGANIZACIN DE LA INFORMACIN PARA CALCULAR ELFACTOR DE CARGA (FC)182TABLA V.6. PORCENTAJE DE VEHCULOS COMERCIALES EN CARRIL DE DISEO183TABLA V.7. VALORES DE (FR) PARA DIFERENTES NIVELES DE LLUVIA185TABLA V.8. COEFICIENTES DE EQUIVALENCIA ESTRUCTURAL 186TABLA V.9. ESPESOR MNIMO DEL REVESTIMIENTO 187TABLA VI.1. PORCENTAJE DE TRFICO TOTAL DE CAMIONES EN EL CARRIL DE DISEO219TABLA VI.2. FACTOR DE CRECIMIENTO 220TABLA VI.3. FACTOR DE EQUIVALENCIA DE CARGA 224TABLA VI.4. EJEMPLO DE DISTRIBUCIN DE CARGAS POR EJE 225TABLA VI.5. DISTRIBUCIN DE FACTOR DE CAMIN (FT) PARA DIFERENTES CLASES DE CARRETERAS Y VEHCULOS E.E.U.U. 226TABLA VI.6. EJEMPLO DE HOJA DE CLCULO PARA EL ANLISIS DE TRFICO228TABLA VI.7. ENSAYOS DE SUELOS DE LA SUBRASANTE Y TAMAOS DE PARTICULAS230TABLA VI.8. VALOR PERCENTIL DEL MR PARA DISEO DE LA SUBRASANTE, DE ACUERDO AL NIVEL DEL TRNSITO 231UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 17. XVITABLA VI.9. REQUISITOS DE CALIDAD DE BASE Y SUB-BASE DE AGREGADO NO TRATADO 232TABLA VI.10. SELECCIN DE LA CALIDAD DE ASFALTO 236TABLA VI.11. ESPESOR MNIMO DE CONCRETO ASFLTICO ENCIMA DE BASES DE EMULSIONES ASFLTICAS 237TABLA VI.12. ESPESOR MNIMO DE CONCRETO ASFLTICO ENCIMA DE BASES DE AGREGADO NO TRATADO 241TABLA VII.1. EFECTO DE LA DENSIDAD EN LA PRUEBA MARSHALL261TABLA VII.2. ESPECIFICACIONES MARSHALL DE DISEO277TABLA VII.3. PORCENTAJE MNIMO DE VACOS EN EL AGREGADO MINERAL 278TABLA VII.4. DATOS OBTENIDOS DEL ENSAYO MARSHALL281TABLA VII.5. FORMULARIO PARA REGISTRO Y CLCULO ENSAYO MARSHALL 286TABLA VIII.1. NIVELES DE CONFIABILIDAD RECOMENDADAS POR AASHTO289TABLA VIII.2. DESVIACIN NORMAL DE CONFIABILIDAD290TABLA VIII.3. FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA PARA PAVIMENTO RGIDO292TABLA VIII.4. VALORES DEL FACTOR LS 305TABLA VIII.5. COEFICIENTE DE DRENAJE PARA PAVIMENTOS RGIDOS308TABLA VIII.6. COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CARGAS309TABLA VIII.7. VALORES DEL FACTOR DE FRICCIN318TABLA VIII.8. VALORES DE CONTRACCIN DEL HORMIGN 320TABLA VIII.9. COEFICIENTE DE DILATACIN DEL HORMIGN321TABLA VIII.10. PLANILLA DE CLCULO DE ARMADURA LONGITUDINAL DE PAVIMENTOS CONTINUOS323TABLA VIII.11. TENSIONES DE TRABAJO DEL ACERO 325TABLA VIII.12. PLANILLA PARA EL CLCULO DE ARMADURA LONGITUDINAL331TABLA VIII.13. ESPACIAMIENTO MXIMO RECOMENDADO PARA BARRAS DE UNIN336 kg 2TABLA IX.1. ESFUERZO EQUIVALENTE [ /cm ] ACOTAMIENTO SIN PAVIMENTAR 346 kg 2TABLA IX.2. ESFUERZO EQUIVALENTE [ /cm ] ACOTAMIENTO PAVIMENTADO347TABLA IX.3. FACTORES DE CRECIMIENTO FC351TABLA IX.4. EFECTO DE LAS SUB-BASES GRANULARES SOBRE LOS VALORES DE K 354TABLA IX.5. VALORES DE K PARA SUB-BASE DE SUELO CEMENTADO 355TABLA IX.6. EFECTO DE LAS SUB-BASES NO TRATADAS SOBRE LOS VALORES DE K355TABLA IX.7. VALORES DE DISEO DE K PARA BASES TRATADAS CON CEMENTO356TABLA IX.8. VALORES DE K PARA SUB-BASES DE CONCRETO ASFLTICO 356TABLA IX.9. FACTOR DE EROSIN, JUNTA CON PASAJUNTAS ACOTAMIENTO SIN PAVIMENTO363UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 18. XVIITABLA IX.10. FACTOR DE EROSIN, JUNTA SIN PASAJUNTAS ACOTAMIENTOSIN PAVIMENTAR 364TABLA IX.11. FACTOR DE EROSIN, JUNTA CON PASAJUNTAS ACOTAMIENTOPAVIMENTADO365TABLA IX.12. FACTOR DE EROSIN, JUNTA SIN PASAJUNTAS ACOTAMIENTOPAVIMENTADO366TABLA IX.13. DISTRIBUCIN DE TRNSITO PARA DATOS DE EJES CARGADOS370TABLA IX.14. PLANILLA DE CLCULO PARA DISEO DE PAVIMENTO RGIDO 371TABLA X.1. EJEMPLO DE NIVEL DE RED VIAL: CRITERIO DE MUESTREO387TABLA X.2. EJEMPLO DE NIVEL DE RED VIAL, BASADO EN LA ECUACIN X.1 388TABLA XI.1. VALORES SUGERIDOS DEL COEFICIENTE ESTRUCTURAL PARA CAPAS DE PAVIMENTOS DETERIORADOS436UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 19. XVIIIndice de AnexosANEXOS461ANEXO I: Ensayos para Obras de Pavimentacin462ANEXO II: Manual de Anomalas PCI 518ANEXO II-A: HOJAS DE ESTUDIO DE CAMPO (En Blanco) 519ANEXO II-B: DEFINICIONES DE ANOMALAS Y CURVAS DE VALORESDEDUCIDOS EN CAMINOS DE CONCRETO ASFLTICO523ANEXO II-C: DEFINICIONES DE ANOMALAS Y CURVAS DE VALORESDEDUCIDOS EN CAMINOS DE CONCRETO DE CEMENTOPORTLAND576UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 20. 1INTRODUCCINCAPITULO I 21. CAPITULO I: Introduccin2I. INTRODUCCINI.1. FUNCIONES DE UN PAVIMENTOUn pavimento de una estructura, asentado sobre una fundacin apropiada, tiene porfinalidad proporcionar una superficie de rodamiento que permita el trfico seguro yconfortable de vehculos, a velocidades operacionales deseadas y bajo cualquiercondicin climtica. Hay una gran diversidad de tipos de pavimento, dependiendo deltipo de vehculos que transitaran y del volumen de trfico.La Ingeniera de Pavimentos tiene por objetivo el proyecto, la construccin, elmantenimiento y la gerencia de pavimentos, de tal modo que las funciones seandesempaadas con el menor costo para la sociedad. Tratndose, esencialmente, de unaactividad multidisciplinaria, donde estn involucrados conceptos y tcnicas de lasIngenieras: Geotecnia, de Estructuras, de Materiales, de Transportes y de Sistemas, envista de la importancia se debe estimar y efectuar el mantenimiento de pavimentosexistentes.En un camino no pavimentado, las condiciones de funcionamiento son precarias, lo quegenera limitaciones en las velocidades y las cargas de los vehculos, tambin se elevanlos costos operacionales (mantenimiento y combustible). La utilizacin de un camino detierra depende de las condiciones climticas y de un drenaje satisfactorio. En un caminocon revestimiento primario (cascajo o un suelo pedregoso arenoso), las condicionesclimticas pueden ser menos importantes pero si un drenaje eficaz.Un pavimento difcilmente sufre una ruptura catastrfica, a menos que exista un error enel proyecto geotcnico en casos como los de pavimentos asentados en terraplenes sobresuelos expansivos. Esa degradacin se da, usualmente, de forma continua a lo largo deltiempo es desde la abertura al trfico, por medio de mecanismos complejos y que noestn ntegramente relacionados, donde gradualmente se van acumulando deformacionesUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 22. CAPITULO I: Introduccin 3plsticas y siendo formadas a trabes de las capas (asflticas o cementadas), provenientesde una combinacin entre la accin de las cargas del trfico y los efectos de laintemperie (variaciones de temperatura y humedad a lo largo del tiempo). Adems, lacondicin de ruptura de un pavimento es, hasta cierto punto, indefinida y subjetiva,existiendo divergencias entre los tcnicos y administradores en cuanto al mejormomento para restaurar un pavimento que presenta un cierto nivel de deterioroestructural y/o funcional.I.2. COMPONENTES DE UN PAVIMENTOEn la Figura I.1 se muestra esquemticamente, los componentes principales de unpavimento asfltico. Se puede considerar que la estructura de un pavimento esta formadapor una superestructura encima de una fundacin, esta ltima debe ser el resultado de unestudio geotcnico adecuado. En los pavimentos camineros, la superestructura estconstituida por la capa de revestimiento y la capa base; la fundacin est formada por lascapas de sub-base y suelo compactado.Figura I.1. Seccin tpica de un pavimento.Fuente: Instituto Tecnolgico de Aeronutica, Ingeniera de Pavimentos, Brasil, 2000.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 23. CAPITULO I: Introduccin41. Capa de Rodadura5. Subrasante2. Capa Base 6. Sub-drenaje longitudinal3. Capa Sub-base 7. Revestimiento de Hombreras4. Suelo Compactado8. Sub-base de HombrerasLa capa de rodadura o revestimiento asfltico tiene las siguientes funciones: Impermeabilizar el pavimento, para que las capas subyacentes puedan mantenersu capacidad de soporte. Proveer una superficie resistente al deslizamiento, incluso en una pista hmeda. Reducir las tensiones verticales que la carga por eje ejerce sobre la capa base,para poder controlar la acumulacin de deformaciones plsticas en dicha capa.La capa base tiene las siguientes funciones: Reducir las tensiones verticales que las cargas por eje ejercen sobre las capassub-base y suelo natural. Reducir las deformaciones de traccin que las cargas por eje ejercen a la capa derevestimiento asfltico. Permitir el drenaje del agua que se infiltra en el pavimento, a travs de drenajeslaterales longitudinales (Figura I.1).La capa sub-base esta constituida por un material de capacidad de soporte superior a ladel suelo compactado y se utiliza para permitir la reduccin del espesor de la capa base.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 24. CAPITULO I: Introduccin5La capa de suelo reforzado, puede estar presente en una estructura de pavimento, parapoder reducir el espesor de la capa sub-base.El suelo compactado, es el mismo suelo del terrapln, que esta escarificado ycompactado una cierta profundidad dependiendo de su naturaleza o de lasespecificaciones del proyecto.I.3. PROYECTO DE UN PAVIMENTOProyectar un pavimento significa determinar la combinacin de materiales, espesores yposiciones de las capas constituyentes que sea ms econmica, de entre todas lasalternativas viables que satisfagan los requisitos funcionales requeridos. Se trata de unaactividad que incluye todos los pasos usuales de un proyecto de cualquier tipo deestructura, donde el producto elaborado incluye las especificaciones que sern seguidasdurante la construccin, como se indica en la Figura I.2. En esta figura los tres primerospasos del proceso fueron agrupados en un mismo bloque para mostrar que no hay unasucesin temporal directa entre ellos. A medida que van siendo concebidas lassoluciones tcnicamente viables se requieren nuevos datos, cuya necesidad hastaentonces era insospechada.En el anlisis econmico de las alternativas se tiende a concentrar nicamente en elcosto inicial (construccin de pavimento nuevo), sin embargo el ideal es adoptar unenfoque de sistema de gerencia de pavimentos (SGP) en nivel de proyecto, que consisteen buscar la minimizacin del costo total del ciclo de vida del pavimento, que estcompuesto por la suma de los costos de construccin (costo inicial), de mantenimiento(recurrente durante el periodo de proyecto) y de restauracin (al final del periodo deproyecto).Otra recomendacin importante es analizar el mayor nmero posible de alternativas parala seccin del pavimento, considerando todos los tipos de estructura que sean capaces deUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 25. CAPITULO I: Introduccin 6satisfacer los requisitos funcionales especificados (pavimentos flexibles, semirgidos,rgidos, etc.).PROYECTO1. Definicin de problema.2. Obtencin de informacin necesaria.3. Concepcin y generacin de alternativastcnicamente viables.De los materiales de construccin.4. Anlisis del desempeo esperado de lasDe los procesos constructivos.alternativas viables y determinacin de lasalternativas aceptables. Especificaciones5. Anlisis de las alternativas aceptables.6. Definicin de la solucin a serimplementada.Del control tecnolgico y de la calidad de ejecucin. CONSTRUCCINFigura I.2. Actividades pertenecientes a un proyecto.Fuente: Instituto Tecnolgico de Aeronutica, Ingeniera de Pavimentos, Brasil, 2000.Los siguientes factores deben ser tomados en cuenta, para que el proyecto sea completoy eficaz:Materiales disponibles.Experiencia prctica de las empresas constructoras en la ejecucin de los servicios previstos.Restricciones presupuestarias.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 26. CAPITULO I: Introduccin 7 Restricciones operacionales y logsticas. Nivel de confiabilidad: Nc = PR (Vs > PP) deseable para el proyecto. Elporcentaje de rea que representar la vida de servicio (Vs) mnima debe serigual al periodo de proyecto (PP) adoptado. El valor Nc a ser fijado dependede la importancia de la carretera ya que cuanto menor sea su valor, mayorser la frecuencia con que ocurrirn los deterioros localizados antes del finaldel periodo de proyecto, siendo necesaria la ejecucin de trabajos deconservacin mas frecuentes. Otro factor que tiene influencia en el nivel deconfiabilidad (Nc) es la variacin esperada de las propiedades mecnicas delos materiales de construccin. Modelo deseado para la utilizacin del pavimento a lo largo del periodo deproyecto. Trfico previsto durante el periodo de proyecto. Condiciones climticas regionales (rgimen pluviomtrico y temperaturas). Consideraciones o no de estrategias de pavimentacin por etapas, en funcinde la incertidumbre sobre el trfico futuro.Con la aplicacin del sistema de gerencia de pavimento no se pretende minimizarnicamente el costo de construccin del pavimento, si no el costo total del ciclo de vida,definido en la Figura I.3.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 27. CAPITULO I: Introduccin8 CICostoCR CCiPP Tiempo Figura I.3. Costo del ciclo de vida de un pavimento CCV Fuente: Instituto Tecnolgico de Aeronutica, Ingeniera de Pavimentos, Brasil, 2000. PP CCi CRPP CCV CI i 1 1 r i 11 r PP 1donde: CCV= Costo del ciclo de vida de un pavimento. CI = Costo inicial de la construccin del pavimento nuevo. CCi= Costo de mantenimiento por ao i. CR(PP) = Costo de restauracin al final del periodo de proyecto (PP). r= Tasa de oportunidad del capital (% por ao) = tasa interna de retorno de inversin de riesgo mnimo de economa. (r = 16% - 6% = 10%) donde 6% representa la inflacin.La ventaja de este procedimiento est en poder elegir la solucin ms eficaz en trminoseconmicos, y no aquella que es de menor costo de implantacin. El procedimientoconvencional puede llevar a serios problemas cuando llega el momento de restaurar elUMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 28. CAPITULO I: Introduccin9pavimento. El caso tpico de los pavimentos semirgidos cuya restauracin tiende a seronerosa debido a la reflexin de las fisuras de la base cementada.Un proyecto efectivamente optimizado est definido por: Minimizar CCVsujeto a:CI restriccin presupuestariaVs PPPor las consideraciones realizadas el proyecto de un pavimento debe tener los siguientescomponentes: Dimensionamiento estructural: donde se determina la seccin del pavimento paraque sea capaz de resistir los efectos deteriorantes de las cargas de trfico. Especificacin de los materiales de construccin: incluyendo los procesosconstructivos y procedimientos para el control tecnolgico de calidad. Proyecto geotcnico: incluyendo la consideracin eventual de problemas como elacolchonamiento de suelos arcillosos debajo el peso de los terraplenes, laestabilidad y erosionabilidad de los taludes. Proyecto de drenaje: donde se determinan, dimensionan y especifican loselementos necesarios para el retiro de las aguas de infiltracin.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 29. CAPITULO I: Introduccin 10I.4. TIPOS DE PAVIMENTOS Pavimentos flexibles.o Convencionales de base granular.o Deep-Strength de base asfltica.o Pavimentos full-depth.o Pavimentos con tratamiento superficial (pueden ser semirgidos tambin). Pavimentos rgidos. Pavimentos semirgidos.I.4.1. PAVIMENTOS CON TRATAMIENTO SUPERFICIALLos tratamientos superficiales dobles o triples pueden ser utilizados como capas derevestimiento en carreteras de trfico leve a medio. Se construyen mediante la aplicacinde capas de ligante bituminoso sobre las cuales se conforman capas de materialesptreos compactados, cuya granulometra debe ser rigurosamente controlada parasatisfacer las exigencias de las especificaciones tcnicas adoptadas en el proyecto.El deterioro del revestimiento se produce principalmente por la fisuracin debida a lafatiga y/o al desgaste. Los tratamientos superficiales simples que deben ser utilizadosapenas para accesos donde el trfico de proyecto es del orden del 1% del trfico deproyecto de las fajas de rodadura, o para la proteccin provisoria de bases granulareshasta que el revestimiento definitivo sea construido.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 30. CAPITULO I: Introduccin 11I.4.2. PAVIMENTOS FLEXIBLESSon aquellos que tienen un revestimiento asfltico sobre una capa base granular. Ladistribucin de tensiones y deformaciones generadas en la estructura por las cargas derueda del trfico, se da de tal forma que las capas de revestimiento y base absorben lastensiones verticales de compresin del suelo de fundacin por medio de la absorcin detensiones cizallantes. En este proceso ocurren tensiones de deformacin y traccin en lafibra inferior del revestimiento asfltico, que provocar su fisuracin por fatiga por larepeticin de las cargas de trfico. Al mismo tiempo la repeticin de las tensiones ydeformaciones verticales de compresin que actan en todas las capas del pavimentoproducirn la formacin de hundimientos en la trilla de rueda, cuando el trfico tiende aser canalizado, y la ondulacin longitudinal de la superficie cuando la heterogeneidaddel pavimento fuera significativa.1.4.3. PAVIMENTOS RGIDOSSon aquellos en los que la losa de concreto de cemento Portland (C.C.P.) es el principalcomponente estructural, que alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio desu elevada resistencia a la flexin, cuando se generan tensiones y deformaciones detraccin de bajo la losa producen su fisuracin por fatiga, despus de un cierto nmerode repeticiones de carga. La capa inmediatamente inferior a las losas de C.C.P.denominada sub-base, por esta razn, puede ser constituida por materiales cuyacapacidad de soporte sea inferior a la requerida por los materiales de la capa base de lospavimentos flexibles.I.4.4. PAVIMENTOS SEMIRGIDOSEn trminos amplios, un pavimento semirgido compuesto es aquel en el que secombinan tipos de pavimentos diferentes, es decir, pavimentos flexibles y pavimentosrgidos, normalmente la capa rgida esta por debajo y la capa flexible por encima. EsUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 31. CAPITULO I: Introduccin 12usual que un pavimento compuesto comprenda una capa de base de concreto o tratadacon cemento Portland junto con una superficie de rodadura de concreto asfltico.La estabilidad de suelos por medio de ligantes hidrulicos (cemento Portland) permiteque se obtengan materiales con capacidad de soporte suficiente para construir capas parabase en pavimentos sujetos a cargas pesadas como ser camiones o aeronaves.I.5. CONSIDERACIONES SOBRE LOS SUELOS DE FUNDACINAl igual que en la casi totalidad de aplicaciones de la Mecnica de Suelos, los materialesque se eligen para la fundacin de pavimentos, son de dos tipos claramentediferenciados. Los que se denominan materiales gruesos (arenas, gravas, fragmentos deroca, etc.) constituyen el primer grupo, el segundo grupo est formado por los suelosfinos, cuyo arquetipo son los materiales arcillosos.Es bien conocida la gran diferencia de comportamiento que tienen ambos grupos desuelos, respecto a sus caractersticas de resistencia y deformacin, estas diferenciasocurren por la naturaleza y la estructura ntima que adoptan las partculas individuales osus grumos, los suelos finos forman agrupaciones compactas y bien familiares, encambio los suelos gruesos adoptan formas vaporosas con grandes volmenes de vacos yligas poco familiares en el caso de los finos.En los suelos gruesos tales como las arenas y las gravas, la deformacin del conjunto porefecto de cargas externas, slo puede tener lugar, por acomodo brusco de partculasmenores en los huecos que dejan entre s las mayores, o por ruptura y molienda de suspartculas. La expansin de suelos gruesos, es un fenmeno que para efectos prcticosno se considera en el diseo de carreteras. La estabilidad de los suelos gruesos ante lapresencia del agua es grande, si se prescinde de la posibilidad de arrastres internos departculas menores por efecto de la circulacin de corrientes de agua interiores, efectoque relativamente es poco comn en las carreteras. Por tanto, si el suelo grueso estUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 32. CAPITULO I: Introduccin13constituido por partculas mineralgicamente sanas, su resistencia al esfuerzo cortante esgrande, y est basada en mecanismos de friccin interna de sus partculas, o en laresistencia que oponen esas partculas a deslizarse unas con respecto a otras,dependiendo por tanto de la friccin interna y de su dureza.Para cualquier solicitacin se cumple que a mayor presin ejercida sobre el conjunto departculas por las cargas exteriores, la resistencia del conjunto crece, tal como establecenlas leyes de friccin. Evidentemente, cualquier aumento en la compacidad del conjuntotrae consigo un aumento en su resistencia intrnseca y al reacomodo. En caso deproducirse algn deslizamiento o reacomodo entre partculas, debido a elevadosesfuerzos, la deformacin ocasionada es de magnitud relativamente pequea. Unmaterial de esta naturaleza bien compactado, adquiere caractersticas de resistencia ydifcil deformabilidad, permanentes en el tiempo y muy poco dependientes del contenidode agua que el material adquiera con el transcurso del tiempo. Estas caractersticas sonfavorables para el desempeo estructural de las carreteras.El caso de los suelos finos arcillosos, su tendencia a adoptar estructuras internas abiertas,con alto volumen de vacos, hace que estos suelos tengan una capacidad de deformacinmucho ms alta. Si se ejerce presin sobre suelos finos saturados se puede ocasionar unfenmeno de consolidacin, que induce al agua acumulada entre sus partculas a salir delconjunto, produciendo una reduccin del volumen que originar deformaciones delconjunto, las que afectarn la estabilidad del pavimento.En los suelos finos parcialmente saturados, la presin externa produce deformacionesque disminuyen los vacos, comunican presin al agua interior, que se desplazar haciael exterior, ocasionando deformaciones volumtricas grandes. Las estructurasprecomprimidas, al cesar la presin externa y absorber agua, tienden a disipar losestados de tensin superficial actuantes entre el agua que ocupaba parcialmente losvacos y las partculas cristalinas del suelo, liberando energa que permite que laestructura slida precomprimida se expanda, de manera que los suelos arcillosos sonUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 33. CAPITULO I: Introduccin 14muy proclives a la compresin bajo cargas y a la expansin, cuando al cesar la accin decualquier carga exterior, se produce la liberacin de sus esfuerzos y comienza a actuar lasuccin interior del agua externa.En cualquier caso la estabilidad volumtrica de los suelos finos est amenazada ypueden ocurrir en ellos deformaciones volumtricas muy importantes: De compresin, aexpensas de su gran volumen de vacos y de la salida del agua interior por efecto de lascargas exteriores, o de expansin, a causa de la succin interna que produce la expansinde la estructura slida, que absorbe agua del exterior.La magnitud de estos fenmenos (compresin de la estructura bajo carga externa oexpansin de una estructura precomprimida por liberacin de presin externa yabsorcin de agua), depende de la naturaleza del suelo arcilloso. Hay arcillas como labentonita o la montmorillonita, mucho ms activas en estos procesos que otras, comopor ejemplo, la caolinita. Este cambio en la naturaleza fsico-qumica y mineralgicainfluye en el comportamiento de interrelacin de las partculas y los grumos, que setraduce en diferencias muy importantes en la relacin de vacos o vaporosidad de suestructura interna. Algunas arcillas pueden tener una relacin de vacos de 2, 3 4(volumen de vacos 2, 3 4 veces ms grande que el volumen de los slidos), lo cualrepresenta una capacidad de deformacin volumtrica mucho mayor. Por razonesconstructivas, las arcillas se incorporan en los suelos que se utilizan en las carreteras,tras procesos de compactacin, lo que hace que estn precomprimidas, por lo que sernproclives a procesos de succin de agua externa y/o expansin, en un grado mayorcuanto ms intensa haya sido la compactacin con que se colocaron.Obviamente, un cierto grado de compactacin inicial es necesario, pero siempre ocurrirque cuanto mayor sea ese proceso inicial, mayor ser el potencial de succincomunicado y, por ende, tambin ser mayor el potencial de expansin adquirido conabsorcin de agua; el cual al desarrollarse producir un suelo maleable de fcildeformacin por la compresin de cualquier nueva carga. Esta deformacin producir unUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 34. CAPITULO I: Introduccin 15efecto de acorden, cuyas consecuencias sern altamente perjudiciales para lacarretera.Estas consideraciones hacen ver la importancia del proceso de compactacin de suelosfinos. Si no se alcanzan en principio condiciones adecuadas, la carretera ser inestable,pero si la compactacin es mayor a un determinado lmite, la carretera tambin llegar aser inestable con el transcurso del tiempo, si es que los materiales estn en contacto conel agua libre exterior.Las consideraciones anteriores conducen a la conclusin de que los suelos arcillosos sonindeseables en el cuerpo general de las carreteras y, desde luego, en cualquier capa de laseccin estructural de su pavimento. Sin embargo, razones constructivas y econmicasobligan a una cierta presencia de suelos finos, la cual debe ser mnima y cuidadosamentetratada.En efecto, el material que se desea para construir carreteras est constituido por suelosgruesos, pero resultara antieconmico e innecesario eliminar por completo a los finos,con el avance actual de las tcnicas constructivas, habr que coexistir con un ciertovolumen de stos, teniendo presente, que cuanto ms abajo se ubiquen los suelos finos,el impacto proveniente de las cargas del trfico ser menor, de manera que su presenciaser menos nociva. Por ello, la tecnologa tradicional exige el uso de suelos gruesos casipuros en las capas bases y sub-bases del pavimento, y va aceptando contenidoscrecientes de suelos finos en subrasantes y terreceras.Por razones econmicas, no es posible eliminar completamente la presencia de suelosfinos de la seccin estructural de una carretera, pero debe tenerse muy en cuenta que lasinvestigaciones de la Mecnica de Suelos indican que contenidos relativamente muypequeos de arcilla, formando parte de una matriz de suelo grueso, bastan para dar a esamatriz un comportamiento indeseable, hacindola compresible y expansiva. El lmite enel contenido de finos depende de la actividad de la arcilla.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 35. CAPITULO I: Introduccin 16Los anlisis exigidos para determinar la actividad de los suelos arcillosos haceprcticamente imposible el investigar la naturaleza de los finos dentro del procesoindustrial de construccin de una carretera, por lo cual el contenido de finos suelecontrolarse limitando el porcentaje de partculas que pasan el tamiz No. 200.La investigacin desarrollada dentro de la tecnologa de la Mecnica de Suelos hace verlas grandes diferencias que produce la inclusin de finos arcillosos en una matriz degravas utilizadas en bases y sub-bases de pavimentos asflticos, segn sea la actividad yla naturaleza de las arcillas incorporadas, pero, a la vez, muestra tambin que contenidosde finos por debajo del 10% del total, no tienen una influencia determinante en laresistencia y en la deformabilidad del conjunto, que mantendr un comportamiento quebsicamente puede considerarse como el de un suelo grueso. Contenidos superiores a esevalor le dan al suelo un comportamiento notablemente indeseable, de manera quecontenidos de materiales arcillosos en el orden del 12%, ya inducen a uncomportamiento que corresponde al de un suelo fino.Por lo anterior, el contenido de materiales finos que pasan el tamiz No. 200, en cualquiermatriz de suelo grueso que se utilice en las capas superiores de una carretera (bases ysub-bases), no debe exceder de un 10%. Este valor debe reducirse a la mitad en lascarpetas asflticas. Adems debe tenerse en cuenta que no menos de un 4% 5% departculas finas van a ser aportadas por la propia fraccin gruesa, como resultado de losprocesos usuales de trituracin, por este hecho se debe reducir, en la misma proporcin,el contenido de materiales puramente arcillosos.En las subrasantes de carreteras puede haber una mayor tolerancia, aceptndosecontenidos de finos que pasan el tamiz No. 200 hasta un porcentaje del 15%, en lascarreteras ms ocupadas, y hasta un 25% en aquellas de menor ocupacin.El contenido de materiales finos y sus efectos en las secciones estructurales de lascarreteras, tambin deben controlarse con la medicin del ndice de plasticidad de laUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 36. CAPITULO I: Introduccin 17fraccin que pasa la malla No. 40. El valor del lmite lquido no debe ser mayor a 25% y30% en bases y sub-bases, y no mayor a 50% en subrasantes.Evidentemente, el empleo prudente de los materiales trreos con lmites adecuados en elcontenido de materiales finos arcillosos, permite el empleo de estndares decompactacin adecuados, para dar a las capas de la seccin estructural de una carreterala consistencia necesaria, de manera que se garantice la permanencia de sus propiedadesdurante su vida de servicio.I.6. DRENAJE Y SUBDRENAJEDe las razones expuestas anteriormente se desprende la conveniencia de proteger laseccin estructural de los pavimentos asflticos, de los efectos del agua exterior quepudiera penetrar en ella. Por su elevado costo es imposible eliminar completamente lapresencia indeseable de los finos arcillosos, por este motivo resulta ms convenienteefectuar adicionalmente obras de proteccin contra el agua exterior, para garantizar quela prctica de eliminacin de finos funcione adecuadamente en lo general, y aadir obrasespeciales de proteccin en aquellos lugares en los cuales las condiciones del flujointerno de agua hagan que el criterio general establecido resulte insuficiente.Situaciones de este tipo suelen presentarse en laderas inclinadas donde se ejecutancortes, especialmente en cajn; en estos casos convendr analizar la posibilidad deincorporar la construccin de subdrenes, para proteger adecuadamente a la seccinestructural.I.7. MDULO DE RESILIENCIAEste ensayo describe mejor el comportamiento del suelo bajo cargas dinmicas deruedas, que al moverse imparten un pulso dinmico a todas las capas del pavimento y ala subrasante. Como respuesta a este pulso cada capa del pavimento sufre una deflexin.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 37. CAPITULO I: Introduccin 18El pulso de las solicitaciones vara en un periodo muy breve de un valor muy bajo hastaun mximo, en funcin de la velocidad del vehculo.La muestra de forma cilndrica se confina en una cmara triaxial, que permite aplicar ala probeta una gran variedad de presiones, mediante un dispositivo especial que puedeaplicar cargas pulsantes de diferente magnitud y duracin.En el ensayo se registra:a. La carga aplicada mediante una clula de carga electrnica.b. La presin de confinamiento mediante el medidor de presiones.c. La deformacin que sufre la probeta.Para suelos finos interesa conocer la tensin desvianted = 1 - 3Para los suelos granulares la tensin volumtrica3 = 1 + 2 + 3Las cargas dinmicas repetidas producen en la probeta una deformacin vertical, quetiene dos componentes:P = Deformacin permanente, que no se recupera cuando cesa la carga.R = Deformacin Resiliente, que es recuperable cuando deja de actuar la cargaLa relacin entre las deformaciones verticales y la carga desviante se muestra en lafigura siguiente:UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 38. CAPITULO I: Introduccin19PRFigura I.4. Relacin entre deformacin vertical y carga desviante.Fuente: Aylln Acosta Jaime, Gua para el Diseo de Pavimentos de Concreto Asfltico.Para determinar el mdulo resiliente se registra toda la deformacin axial de la probeta alo largo del ensayo y se calcula con la siguiente expresin: MR =d / RR tiene la misma definicin del mdulo de Young, aplicada a solicitaciones transilientesde corta duracin.RELACIONES C.B.R. - MDULO DE RESILIENCIAEn nuestro pas no existe experiencia ni equipos para determinar el Mdulo Resiliente.Ante esta falencia se pueden utilizar las siguientes relaciones con el C.B.R.(1) CBR < 15 % (Shell)MR (MPa) = K * CBR K = 10 K = Tiene una dispersin de valores de 4 a 25(2) MR (MPa) = 17,6 * CBR0,64 (Powell et al)UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 39. CAPITULO I: Introduccin 20I.8. CONFIGURACIN DE EJESI.8.1. DEFINICIONES- Eje es el conjunto de dos o ms ruedas que transmiten el peso al camino.- Eje delantero: Eje que se encuentra en la parte delantera del vehculo.- Eje central: Eje que se encuentra en la parte central del vehculo.- Eje posterior: Eje que se encuentra en la parte posterior del vehculo.- Eje retrctil: Conjunto de dos o ms ruedas que esta provisto de un dispositivomecnico, hidrulico o neumtico que sirve para modificar el peso transmitido a lasuperficie de la va pblica y que puede elevar sus neumticos para que ellos notoquen esta superficie.- Camin: Vehculo autopropulsado de carga, puede ser tambin utilizado pararemolcar. Su diseo puede incluir una carrocera o estructura portante.- Tractor: Vehculo autopropulsado, diseado para remolcar y soportar la carga que letransmite un semiremolque a travs de un acople adecuado para tal fin.- Remolque: Vehculo no autopropulsado con eje(s) delantero(s) y posterior(es) cuyopeso total, incluyendo la carga, descansa sobre sus propios ejes y es remolcado porun camin o un tractor semiremolque.- Semiremolque: Vehculo no autopropulsado con eje(s) delantero(s) y posterior(es)cuyo peso y carga se apoyan en el tractor que lo remolca (a quien le transmite cargaparcialmente).UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 40. CAPITULO I: Introduccin21I.8.2. PESO ADMISIBLE POR NEUMTICOA los neumticos con un ancho menor a 150 mm se les asigna un peso mximoadmisible de 9 Kg por cada milmetro de ancho, a los neumticos con un ancho superiorun peso mximo admisible de 11 Kg por cada milmetro de ancho.EJE SIMPLESe denomina eje simple al elemento constituido por un solo eje no articulado a otro,puede ser: motriz o no, direccional o no, anterior, central o posterior.Peso mximo admisible para un eje simple de 2 neumticos es de 7000 Kg (15 Kips).Peso mximo admisible para un eje simple de 4 neumticos es de 11000 Kg (24 Kips).EJE TANDEMSe denomina eje Tandem al elemento constituido por dos ejes articulados al vehculo pordispositivos comunes, separados por una distancia menor a 2,4 metros. Estos reparten laUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 41. CAPITULO I: Introduccin 22carga, en partes iguales, sobre los dos ejes. Los ejes de este tipo pueden ser motrices,portantes o combinados.Peso mximo admisible para un eje tandem de 4 neumticos es de 10000 Kg (22 Kips).Peso mximo admisible para un eje tandem de 6 neumticos es de 14000 Kg (31 Kips).Peso mximo admisible para un eje tandem de 8 neumticos es de 18000 Kg (40 Kips).UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 42. CAPITULO I: Introduccin 23EJE TRIDEMSe denomina eje Tridem al elemento constituido por tres ejes articulados al vehculo pordispositivos comunes, separados por distancias menores a 2,4 metros. Estos reparten lacarga sobre los tres ejes. Los ejes de este tipo pueden ser motrices, portantes ocombinados.Peso mximo admisible para un eje tridem de 6 neumticos es de 17000 Kg (37 Kips).Peso mximo admisible para un eje tridem de 10 neumticos es de 21000 Kg (46 Kips).UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 43. CAPITULO I: Introduccin24Peso mximo admisible para un eje tridem de 12 neumticos es de 25000 Kg (55 Kips).EJE DOBLESe denomina eje doble a una combinacin de dos ejes separados por una distancia mayorde 2,4 metros. Para la determinacin de su peso mximo admisible se considera comodos ejes simples (11 Ton. por eje).EJE TRIPLESe denomina eje triple a una combinacin de tres ejes separados por una distancia mayorde 2,4 metros. Para la determinacin de su peso mximo admisible se considera comotres ejes simples (11 Ton. por eje).UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 44. CAPITULO I: Introduccin25Tambin pueden encontrarse ejes triples conformados por la combinacin de un ejetandem y un eje simple. En los cuales la distancia entre los ejes tandem es menor a 2,4metros, y la distancia al eje simple es mayor a 2.4 metros. (11 Ton. para el eje simple y18 Ton. para el eje tandem).UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 45. 26AGREGADOS PTREOS Y MATERIALES ASFLTICOSCAPITULO II 46. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 27II. AGREGADOS PTREOS Y MATERIALES ASFLTICOSII.1. AGREGADOS PTREOSEl trmino agregado se refiere a partculas minerales granulares que se usanampliamente para bases, sub-bases y relleno de carreteras. Los agregados tambin seusan en combinacin con un material cementante para formar concretos para bases, sub-bases, superficies de desgaste y estructuras de drenaje. Las fuentes de agregadosincluyen los depsitos naturales de arena y grava, los pavimentos pulverizados deconcreto y asfalto, el material ptreo resquebrajado y la escoria de altos hornos.II.1.1. ESPECIFICACIONES DE LOS AGREGADOS PARA BASE Y SUB-BASELos agregados deben satisfacer una rigurosa especificacin, en cuanto a sugranulometra, dureza, caras fracturadas, ndice de plasticidad, porcentaje que pasa eltamiz No. 200, porcentaje de vacos.Tabla II.1. Valores especificados para materiales de base y sub-basePruebaPara sub-basePara base CBR, mnimo 2080Limite Liquido, mximo 2525ndice Plstico, mximo6 No Plstico Equivalente de Arena, mnimo2535 Material que pasa el tamiz No. 10 5 200, mximoFuente: The Asphalt Institutes, Manual del Asfalto.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 47. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos28II.1.2. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOSLas propiedades ms importantes de los agregados que se usan para la construccin decarreteras son: Tamao y graduacin de las partculas. Dureza o resistencia al desgaste. Durabilidad o resistencia al intemperismo. Densidad relativa. Estabilidad qumica. Forma de partcula y textura de la superficie. Ausencia de partculas o sustancias nocivas.II.1.2.1. TAMAO DE PARTCULAS Y GRADUACIN DE LOS AGREGADOSUna propiedad clave de los agregados que se usan en las bases y superficies de lascarreteras es la distribucin de los tamaos de partculas al mezclarlos. La graduacin delos agregados, esto es, la combinacin de tamaos de partculas en la mezcla, afecta ladensidad, la resistencia, y la economa de la estructura del pavimento.Se usa un anlisis granulomtrico para determinar las propiedades relativas de losdiferentes tamaos de partculas en una mezcla de agregados minerales. Para llevarlocabo, se pasa una muestra pesada de agregado seco a travs de un juego de mallas otamices cuyo tamao de abertura ha sido seleccionado previamente. Los tamices seagrupan colocando hasta arriba los que tienen la abertura mayor y debajo aquellos conaberturas sucesivamente ms pequeas. La muestra de agregado se agita con un vibradormecnico de mallas y se determina el peso del material retenido en cada tamiz, el cual seexpresa como un porcentaje de la muestra original. En el mtodo T27 de la AASHTO sedan los procedimientos detallados para ejecutar un anlisis granulomtrico de agregadosgruesos y finos.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 48. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos29Las mallas de prueba que se usan comnmente para los proyectos de carreteras sonaquellas con aberturas de 2, 2, 1, 1, , , 3/8 de pulgada cuadrada para las fraccionesgrandes y con 4, 10, 40, 80, 100, y 200 mallas por pulgada para las fracciones mspequeas. Estas ltimas mallas se designan como No. 4, No. 10, etc.A la porcin de material agregado que queda retenida en la malla No. 10 (esto es, conpartculas mayores de 2,00 mm) se le conoce como agregado grueso. Al material quepasa por la malla No. 10 pero queda retenido en la malla No. 200 (partculas mayoresque 0,075 mm) se le conoce como agregado fino. El material que pasa por la malla No.200 se llama fino.II.1.2.2. RESISTENCIA AL DESGASTELos materiales que se usan en los pavimentos de carreteras debern ser duros y resistir eldesgaste debido al efecto de pulido del trnsito y a los efectos abrasivos internos de lascargas repetidas. La estimacin ms comnmente aceptada de la dureza de los agregadoses la prueba de abrasin de Los ngeles. La maquina que se usa en la prueba de Losngeles consta de un cilindro de acero hueco, cerrado en ambos extremos y montado enejes en posicin horizontal.Para ejecutar la prueba de abrasin de Los ngeles, se coloca dentro el cilindro unamuestra limpia del agregado que se ha de probar junto con un peso estndar de esferasde acero como carga abrasiva. El tambor se hace girar 500 veces a una velocidad de 30 a33 rpm, despus de lo cual se retira la muestra de agregado y se agita en una malla delNo. 12 (1,70 mm). El material retenido en el tamiz se lava, se seca hasta alcanzar unamasa constante y se pesa. Se reporta como porcentaje de desgaste la diferencia entre lamasa original y la masa fina de la muestra expresada como un porcentaje de la masaoriginal. El mtodo T96 de AASHTO da un procedimiento detallado para esta prueba.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 49. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 30II.1.2.3 DURABILIDAD O RESISTENCIA AL INTEMPERISMOComnmente, la durabilidad de los agregados se mide con una prueba de integridad,como se describe en el mtodo T104 de AASHTO. Esta prueba mide la resistencia delos agregados a la desintegracin en una solucin saturada de sulfato de sodio omagnesio. Simula el intemperismo de los agregados que existen en la naturaleza.Para la prueba se sumergen fracciones conocidas del agregado que se ha de probar enuna solucin saturada de sulfato de sodio o magnesio. Luego se retira el agregado y seseca en un horno hasta que alcance una masa constante. Se repite este proceso para unnmero especificado de ciclos, normalmente cinco. Despus de los ciclos alternados demojado y desecacin, se divide al agregado en fracciones hacindolo pasar por lasmallas y se determina para cada fraccin el porcentaje de prdida de peso. El porcentajede prdida se expresa como un promedio pesado. Para un tamao dado de malla, elporcentaje de prdida promedio por peso es el producto del porcentaje que pasa por esamalla y el porcentaje que pasa por esa malla en el material original. El total de estosvalores es el valor de prueba de perdida en porcentaje.II.1.2.4. DENSIDAD RELATIVA Y ABSORCINLa densidad relativa y la absorcin de los agregados son propiedades importantes que serequieren para el diseo de concreto y de mezclas bituminosas. La densidad relativa deun slido es la razn de su masa a la de un volumen igual de agua destilada a unatemperatura especfica. Debido a que los agregados pueden contener huecos permeablesal agua, se usan dos medidas de la densidad relativa de los agregados: densidad relativaaparente y densidad relativa de la masa.La densidad relativa aparente, GA, se calcula con base en el volumen neto de losagregados, esto es, sin contar los huecos permeables al agua. As,UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 50. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos31M D / VN GA wdonde:MD = masa seca del agregadoVN = volumen neto de los agregados sin considerar el volumen del agua absorbida w = densidad del aguaLa densidad relativa total, GB, se calcula con base en el volumen total de los agregados,incluyendo los vacos permeables al agua:M D / VB GB wdonde:VB = volumen total de los agregados, incluyendo el volumen de agua absorbidaLa diferencia entre las densidades relativas aparente y la total equivale a los huecospermeables al agua de los agregados. El volumen de estos huecos se puede medirpesando los agregados secos y en condiciones superficiales secas y saturadas, esto es,con todos los vacos permeables llenos de agua. La diferencia entre las dos masas es lamasa absorbida, MW. Normalmente se expresa a la absorcin de agua como unporcentaje de la masa del agregado seco, MWPorcentaje de absorcin = 100 MDUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 51. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 32II.1.2.5. ESTABILIDAD QUMICA DE LOS AGREGADOSCiertos agregados pueden ser inadecuados para una aplicacin particular de construccinde carreteras debido a la composicin qumica de las partculas del agregado. En lasmezclas de asfalto, ciertos agregados que tienen una afinidad excesiva por el aguapueden contribuir a que se levante o remueva el asfalto, lo que conduce a ladesintegracin de las superficies de asfalto.Se puede decir que un agregado de naturaleza hidrofbica es aquel que tiene un altogrado de resistencia a la remocin de la capa de asfalto en presencia del agua. Por logeneral, se puede suponer que la substancia bituminosa en una mezcla bituminosa estpresente en la forma de delgadas pelculas que rodean a las partculas del agregado y quellenan, por lo menos parcialmente, los espacios vacos entre partculas adyacentes. Estasdelgadas pelculas de material bituminoso se adhieren a la superficie de los agregadosnormales y contribuyen a la resistencia al corte de la mezcla; este efecto se considerageneralmente como parte de la cohesin de la mezcla. Para una exposicin continua alagua, ya sea en el laboratorio o en el campo, las mezclas bituminosas que contenganciertos agregados muestran una tendencia definitiva a perder resistencia al corte,fortaleza, debido a una disminucin en la cohesin que se debe principalmente alreemplazo de las pelculas bituminosas que rodean a las partculas del agregado conpelculas similares de agua. Los agregados que exhiben esta tendencia en un gradomarcado y nocivo se llaman agregados hidroflicos, que quiere decir afines al agua.Por lo contrario, los agregados que muestran poca o ninguna disminucin en laresistencia debido a la remocin de la capa asfltica se llaman hidrofbicosorepelentes al agua.Para juzgar la resistencia relativa a la remocin del asfalto de los agregados, se hanutilizado varios procedimientos de laboratorio diferentes, siendo los ms destacados laprueba de remocin del asfalto y la prueba de inmersin-compresin. La prueba deremocin de asfalto consiste en recubrir al agregado con el material bituminoso,UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 52. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos33sumergirlo en agua al agregado recubierto durante 16 a 18 h y luego, observar si el reatotal del agregado recubierto con una pelcula bituminosa est por encima o por debajodel 95 por ciento. La prueba de inmersin-compresin consiste en comparar laresistencia a la compresin de especimenes cilndricos de una mezcla bituminosa(preparados, moldeados y probados de manera estndar) con reproducciones que hansido sujetas a inmersin en agua por un tiempo definido y estandarizado.Los agregados que se usan en las mezclas de concreto con cemento portland tambinpueden causar problemas relacionados con la estabilidad qumica. En ciertas reas se hatenido mucha dificultad con agregados que contienen substancias nocivas quereaccionan adversamente con los lcalis presentes en el cemento. Generalmente lasreacciones adversas de alcaliagregado provocan la expansin anormal del concreto. Sehan creado mtodos (Mtodos C227 y C289 de la ASTM) para detectar agregados conestas caractersticas dainas y se incluyen indicaciones adecuadas en especificacionestpicas (por ejemplo, ASTM C33).II.1.2.6. FORMA, TEXTURA Y LIMPIEZA DEL AGREGADOPor lo general, las especificaciones para agregados que se usan en la construccin decarreteras tienen requerimientos relacionados con la forma de la partcula, la textura dela superficie y la limpieza del agregado. Normalmente, las especificaciones paraagregados que se usan en las mezclas bituminosas requieren que los agregados seanresistentes, limpios, durables y libres de cantidades en exceso de piezas planas oalargadas, polvo, bolas de arcilla y otro material indeseable.De igual manera, los agregados que se usan en las mezclas de concreto con cementoportland deben estar limpios y libres de substancias nocivas como grumos de arcilla,slice hidratada, limos y otras impurezas orgnicas.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 53. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos34Se garantiza generalmente la limpieza del agregado si se incluye en las especificacionesrequerimientos relativos a los porcentajes mximos permisibles de diferentes substanciasdainas presentes. Los requerimientos especficos a este respecto varan ligeramentepara las diferentes dependencias.II.2. MATERIALES ASFLTICOSSon materiales aglomerantes slidos o semislidos de color que vara de negro a pardooscuro y que se licuan gradualmente al calentarse, cuyos constituyentes predominantesson betunes que se dan en la Naturaleza en forma slida o semislida o se obtienen de ladestilacin del petrleo; o combinaciones de stos entre s o con el petrleo o productosde estas combinaciones.II.2.1. TERMINOLOGA DEL ASFALTO1. Asfalto de petrleo: Es un asfalto obtenido de la destilacin del crudo depetrleo.2. Asfalto fillerizado: Asfalto que contiene materias minerales finamente molidasque pasan por el tamiz No.200.3. Asfalto lquido: Material asfltico cuya consistencia blanda o fluida hace queest fuera del campo de aplicacin del ensayo de penetracin, cuyo lmitemximo es 300. Generalmente, se obtienen fluidificando el betn asfltico condisolventes de petrleo, al exponer estos productos a los agentes atmosfricos losdisolventes se evaporan, dejando solamente el betn asfltico en condiciones decumplir su funcin. Entre los asfaltos lquidos se pueden describir los siguientes:UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 54. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos35a. Asfalto de curado Rpido (RC): Asfalto lquido compuesto de betnasfltico y un disolvente tipo nafta o gasolina, muy voltil. (vase la tablaII.6)b. Asfalto de curado medio (MC): Asfalto lquido compuesto de betnasfltico y un disolvente tipo querosene de volatilidad media. (vase latabla II.7)c. Asfalto de curado lento (SC): Asfalto lquido compuesto de betnasfltico y aceites relativamente poco voltiles. (vase la tabla II.8)d. Asfalto emulsificado: Emulsin de betn asfltico en agua, que contienepequeas cantidades de agentes emulsificantes, es un sistema heterogneoformado por dos fases normalmente inmiscibles (asfalto y agua), en elque el agua constituye la fase continua de la emulsin y la fasediscontinua est formada por pequeos glbulos de asfalto (vase la tablaII.9). Los asfaltos emulsificados pueden ser de dos tipos aninico ocatnico, segn el tipo de agente emulsificante empleado.e. Emulsin asfltica inversa: Es una emulsin asfltica en la que la fasecontinua es asfalto, usualmente de tipo lquido, y la fase discontinua estconstituida por diminutos glbulos de agua en proporcin relativamentepequea. Este tipo de emulsin puede ser tambin aninica o catnica.4. Asfalto Natural (nativo): Asfalto que da en la Naturaleza y que se ha producido apartir del petrleo por un proceso natural de evaporacin de las fraccionesvoltiles dejando las asflticas. Los yacimientos ms importantes se encuentranen los lagos de Trinidad y Bermdez, por este motivo el asfalto procedente deestos lugares se denomina asfalto de lago.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 55. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 365. Asfalto Oxidado o Soplado: Asfalto a travs de cuya masa, a elevadatemperatura, se ha hecho pasar aire para darle las caractersticas necesarias paraciertos usos especiales, como fabricacin de materiales para techado,revestimiento de tubos, membranas envolventes, y otras aplicaciones hidrulicas.6. Asfalto Slido o Duro: Asfalto cuya penetracin a temperatura ambiente esmenor que 10.7. Betn: Mezcla de hidrocarburos de origen natural o pirognico o de ambos tipos,frecuentemente acompaados por sus derivados no metlicos que pueden sergaseosos, lquidos, semislidos o slidos, son solubles en sulfuro de carbono.8. Betn asfltico: Tambin llamado Cemento Asfltico (CA), el cual es asfaltorefinado para satisfacer las especificaciones establecidas para los materialesempleados en pavimentacin. (vase la tabla II.5) Las penetraciones normales deestos betunes estn comprendidos entre 40 y 300 (vase II.4.1.1).9. Gilsonita: Tipo de asfalto natural duro y quebradizo que se presenta en grietas derocas o filones de los que se extrae.10. Material asfltico para relleno de juntas: Producto asfltico empleado para llenargrietas y juntas en pavimentos y otras estructuras.11. Material asfltico prefabricado para relleno de juntas: Tiras prefabricadas deasfalto mezclado con sustancias minerales muy finas, materiales fibrosos,corcho, etc., en dimensiones adecuadas para la construccin de juntas.12. Pintura asfltica: Producto asfltico lquido que a veces contiene pequeascantidades de otros materiales, como negro de humo polvo de aluminio ypigmentos minerales.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 56. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos37II.2.2. PROPIEDADES DEL MATERIAL ASFLTICOEl asfalto es un material de particular inters para el ingeniero porque es un aglomeranteresistente, muy adhesivo, altamente impermeable y duradero. Es una sustancia plsticaque da flexibilidad controlable a las mezclas de ridos con las que se combinausualmente. Adems, es altamente resistente a la mayor parte de los cidos, lcalis ysales. Aunque es una sustancia slida o semislida a temperaturas atmosfricasordinarias, puede licuarse fcilmente por aplicacin de calor, por la accin dedisolventes de volatilidad variable o por emulsificacin.II. 3. EMULSIONES ASFLTICASII.3.1 DEFINICINEn general, una emulsin es una dispersin de dos elementos insolubles uno en el otro.Existen diversos tipos de emulsificados que se usan cotidianamente, por ejemplo lamayonesa, las pinturas, los tintes para el cabello y los helados. En cada caso estninvolucrados ciertos procesos mecnicos y qumicos que permiten la combinacin dedos o ms materiales que no se mezclaran bajo condiciones normales. Ms all de lacomplejidad qumica de las emulsiones asflticas, lo importante es seleccionar laemulsin correcta para el agregado y sistema constructivo utilizados.Considerando esto, podemos definir una emulsin desde el punto de vista fsico-qumico, como una dispersin fina ms o menos estabilizada de un liquido en otro, nomiscibles entre s. La emulsin asfltica es un producto conseguido por la dispersin deuna fase asfltica en una base acuosa, donde las partculas quedan electrizadas, por lotanto los lquidos que la forman constituyen dos partes que se denominan:UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 57. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos38-Fase dispersa o discontinua.-Fase dispersante o continua.Existen dos tipos de emulsiones segn la concentracin de cada una de estas fases: unaemulsin directa es aquella en que la fase hidrocarbonada est dispersa en la parteacuosa; en la inversa, la fase acuosa esta dispersa en la parte hidrocarbonada. Las delprimer tipo son las que ms se emplean en la industria caminera.Es preferible el empleo de las emulsiones directas por su baja viscosidad a temperaturaambiente, esto favorece el mojado, reparticin y cohesin con el material ptreo.II.3.2 COMPOSICINUna emulsin tiene tres ingredientes bsicos: asfalto, agua y un agente emulsificante. Enalgunas ocasiones el agente emulsificante puede contener un estabilizador. Enaplicaciones especiales como es el caso del Micropavimento se agrega un ingredientems, el polmero.Es bien sabido que el agua y el asfalto no se mezclan, excepto bajo condicionescuidadosamente controladas, usando equipo especializado y aditivos qumicos. Lamezcla de betn asfltico cemento asfltico y agua es algo anloga al caso de unmecnico de automviles que trata de quitarse la grasa de sus manos con agua.nicamente, hasta cuando use un detergente o agente jabonoso le ser posible removerla grasa con xito. Las partculas de jabn rodean los glbulos de grasa, rompen latensin superficial que los une y permite que sean lavados. Se aplican principios fsicosy qumicos similares para la formulacin y produccin de las emulsiones asflticas.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 58. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 39El propsito es conseguir una dispersin de betn asfltico en agua, suficientementeestable para el bombeo, almacenamiento prolongado y mezclado. Adems, la emulsindeber romper rpidamente al entrar en contacto con el agregado en el mezclador odespus de ser esparcida sobre la superficie de la va. Una vez curado, el asfalto residualconserva todas las propiedades de adhesividad, durabilidad y resistencia al agua delbetn asfltico usado para producirla.Para el caso del micropavimento, la emulsin utilizada es la misma, solo que se le aadeun polmero, el cual le proporciona sus caractersticas particulares.A continuacin se presenta una descripcin de los componentes de una emulsinasfltica.BETN ASFLTICOEl betn asfltico es el ingrediente bsico de una emulsin y en la mayora de los casos,representa del 55 al 70 por ciento de la emulsin.No existe correlacin exacta entre las propiedades del betn asfltico y la facilidad conla cual el asfalto puede emulsificarse. No obstante que la dureza del betn asflticopuede elegirse a voluntad, la mayor parte de las emulsiones se hacen con asfaltossituados dentro un intervalo de penetracin de 100 a 250. A veces, las condicionesclimticas pueden determinar el uso de un asfalto ms blando o ms duro. En cualquiercaso, es esencial la compatibilidad del agente emulsificante con el betn asfltico paraproducir una emulsin estable.El asfalto es un coloide compuesto de varias fracciones, siendo las principales losasfltenos y los maltenos. La constitucin coloidal del asfalto depende de la naturalezaqumica, el porcentaje de fracciones y sus relaciones entre ellas. Los asfltenos son lafase dispersa del asfalto, mientras que los maltenos son la fase continua. Se haUMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 59. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos40establecido que los asfltenos suministran la dureza, mientras que los maltenos confierenlas propiedades de adhesividad y ductilidad.AGUAEl segundo ingrediente en cantidad es el agua. No puede restarse importancia a sucontribucin para dotar al producto final de propiedades deseables. El agua humedece ydisuelve; se adhiere a otras sustancias; y modera las reacciones qumicas; estos factorespermiten la produccin de una emulsin satisfactoria. Por otro lado, el agua puedecontener minerales u otras sustancias que afecten a las propiedades de la emulsin, soninadecuadas las aguas sin tratar a causa de sus impurezas, especialmente las que tieneniones de calcio y magnesio.El agua usada para preparar emulsiones deber ser razonablemente pura y libre dematerias extraas.AGENTES EMULSIFICANTESLas propiedades de una emulsin dependen notablemente del producto qumico usadocomo emulsificante. Dicho qumico es un agente con actividad de superficie,comnmente llamado surfactante, que determina si la emulsin se clasificar comoaninica, catinica o no inica. El emulsificante, tambin mantiene los glbulos deasfalto en suspensin estable y permite su rotura oportuna. El surfactante cambia latensin superficial en la interfase, es decir en el rea de contacto entre los glbulos deasfalto y el agua. Hay gran disponibilidad de emulsificantes qumicos. Debenseleccionarse por su compatibilidad con el betn asfltico usado.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 60. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos41Los emulsificantes aninicos ms frecuentemente usados son los cidos grasosderivados de la produccin maderera, tales como aceites de tallos, resinas y ligninas. Losemulsificantes aninicos son saponificados (vueltos jabn) por reaccin con hidrxidosde sodio o potasio.La mayora de los emulsificantes catinicos son aminas grasas (diaminas, imidazolinas yamidoaminas). Las aminas son convertidas en jabn por reaccin con un cido,generalmente clorhdrico. Otro tipo de agente emulsificante es la sal cuaternaria deamonio, que se usa para producir emulsiones catinicas.En la mayor parte de los casos, el agente se combina con el agua antes de introducirlo enel molino coloidal. En otros casos puede combinarse con el betn asfltico antes de suingreso al molino.A continuacin se muestra una relacin porcentual del contenido aproximado de losdistintos ingredientes que componen una emulsin asfltica. Tabla II.2. Composicin de las emulsiones asflticasElementoEmulsin normalEmulsin modificada con polmero Betn asfltico 40 70 50 70Emulsificante 0,2 1,50,2 1,5 Agua40 60 35 45 Polmero014Fuente: The Asphalt Institutes, Manual del Asfalto.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 61. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos42POLMEROEl polmero es un elemento modificador de la emulsin en forma de Ltex, que tiene lapropiedad de dar mayor flexibilidad al asfalto, evitar la penetracin de los rayosultravioletas, retardando su oxidacin, evitando su deterioro prematuro y alargando suvida til. El polmero se agrega a la solucin jabonosa antes de ingresar al molinocoloidal, es un material de fcil dispersin en agua.II.3.3. CLASIFICACIN DE LAS EMULSIONESPOR SU POLARIDADLas emulsiones se clasifican en tres categoras: Aninicas, catinicas y no inicas. En laprctica, las dos primeras son usadas en la construccin y mantenimiento vial. Las noinicas, actualmente no tienen uso, pero en el futuro pueden llegar a tener una mayorutilizacin con el avance la tecnologa. La clasificacin de aninicas y catinicas serefiere a las cargas elctricas que rodean a las partculas de asfalto. De acuerdo a una leybsica de la electricidad: Cargas del mismo signo se repelen y cargas contrarias seatraen. Cuando dos polos (un nodo y un ctodo) se sumergen en un lquido a travs delcual fluye una corriente elctrica, el nodo se carga positivamente y el ctodonegativamente. Si se hace pasar corriente elctrica a travs de una emulsin que contienepartculas de asfalto cargadas negativamente, estas migraran hacia el nodo, entonces laemulsin se denomina aninica. Inversamente, las partculas de asfalto cargadaspositivamente se dirigirn al ctodo, por lo cual la emulsin ser catinica. En lasemulsiones no inicas, las partculas de asfalto son neutras, y por consiguiente no sernatradas por ninguno de los polos.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 62. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 43POR LA VELOCIDAD DE ROTURALa ruptura de una emulsin asfltica es el fenmeno que se produce cuando los glbulosde asfalto de la emulsin dispersa en el agua, en contacto con el agregado mineral,sufren una ionizacin por parte del agregado, dando origen a la formacin de uncompuesto insoluble en agua, que se precipitar sobre el material ptreo.La coalescencia se refiere al proceso que sigue la emulsin para convertirse nuevamenteen betn asfltico. La tendencia a coalescer est estrechamente relacionada con lacapacidad de mezcla de una emulsin.Las emulsiones de acuerdo a la rapidez con que el asfalto puede llegar a la coalescenciase clasifican segn el Instituto del Asfalto en: RS de rotura rpida MS de rotura media SS de rotura lentaUna emulsin RS tiene escasa o ninguna habilidad para mezclarse con el agregado, unaemulsin MS se mezcla con mayor facilidad con agregados gruesos pero no con finos, yuna emulsin SS se mezclar ms fcilmente con agregados finos.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 63. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 44La AASHTO y la ASTM han desarrollado normas para los siguientes tipos de emulsin:Tabla II.3. Normas desarrolladas por la AASHTO y la ASTM Emulsin aninica Emulsin catinicaRS 1 CRS - 1RS 2 CRS 2 MS 1----- MS 2CMS 2 MS 2hCMS 2hHFMS 1 -----HFMS 2 ----- HFMS 2h -----SS 1 CSS 1 SS 1hCSS 1hLa letra C antes del tipo de emulsin significa catinica. La ausencia de esta letra,significa aninica o no inica. Por ejemplo RS-1 puede ser aninica o no inica y CRS-1es catinica.El tipo de aplicacin determina adems la viscosidad requerida para el producto, por lotanto las cifras 1 y 2 indican grados de viscosidad baja y alta respectivamente.De acuerdo a las condiciones climticas en el entorno de la obra, muchas veces sernecesario el uso de emulsiones cuyo residuo asfltico tenga mayor dureza. Estas sediferencian colocando una letra h al final de su denominacin cuando la penetracindel residuo est entre 40 y 90 dcimas de mm.La HF significa alta flotacin, la cual se mide por la prueba de flotacin (AASHTOT50 ASTM D139).La emulsin de grado CSS-lh se utiliza para preparar mezclas especiales, como elMortero Asfltico (Slurry Seal). Con la adicin de polmeros a esta emulsin, se produceel Micropavimento (Microsurfacing).UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 64. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 45II.3.4. VENTAJAS QUE OFRECEN LAS EMULSIONESLas emulsiones asflticas pueden ser empleadas en todas las capas de un pavimento, enrevestimientos asflticos nuevos, en recapeos, en rejuvenecimiento de pavimento y hastaen operaciones de parcheo. Entre las ventajas que ofrecen podemos sealar lassiguientes:- Para la preparacin de las Emulsiones Asflticas se requiere poca energa,nicamente para diluir el betn asfltico que alimentar el molino coloidal.- Al sustituir los fluidificantes por agua, se economiza el costo de los derivados depetrleo, con la consiguiente conservacin de la energa, durante el proceso de laproduccin de la emulsin, debido a que no se requiere elevar la temperatura desus componentes.- Evitan la polucin ambiental, debido a que el proceso de mezcla, se realiza atemperatura ambiente, lo cual evita la emisin de gases contaminantes.- La preparacin de la emulsin a temperatura ambiente evita la oxidacin delligante asfltico.- Usadas en tratamientos superficiales o en premezclados en fro, evitan prdidasde dinero con relacin a los asfaltos diluidos, porque no ocasionan laevaporacin de solventes durante el proceso de curado.- En tratamientos superficiales llevan ventaja con relacin a la utilizacin de otroligante, porque presentan ptima adherencia con cualquier tipo de agregado, sinnecesidad de aditivos de adherencia.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 65. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos46Estas ventajas de: Conservacin de energa y de reduccin de la polucin atmosfricahan motivado, en los pases de mayor desarrollo, el uso preferente de las emulsionesasflticas en la construccin de carreteras. Tabla II.4. Cuadro comparativo de los materiales asflticosMaterialVentajasDesventajasProceso de curadoasflticoMezclas enHumos y costo de Aplicacin directaPor enfriamiento caliente combustibleAsfaltos Contaminacin Evaporacin del Trabajabilidad rebajadosatmosfrica SolventeMenor polucin,Cuidado en elEmulsiones Rotura, coalescencia,menor costo de manejo de la asflticasevaporacin del agua combustible emulsin Fuente: The Asphalt Institutes, Manual del Asfalto.II.3.5. CUIDADOS QUE DEBEN TOMARSE EN EL USO DE EMULSIONESASFLTICASSe deber elegir una emulsin compatible qumicamente con la naturaleza del agregadomineral.La velocidad de ruptura de la emulsin deber ser la adecuada para permitir una buenacobertura del agregado y un curado ms rpido.No deber emplearse a temperaturas por debajo de 10 C, ni por encima de 70 C.En el acopio no se debern mezclar diferentes tipos de emulsiones, ni con otro materialbituminoso.UMSS Facultad de Ciencias y TecnologaCARRETERAS II 66. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos 47Se recomienda hacer recircular el producto, antes de ser empleado, siempre que hubieraestado acopiado por ms de 30 das.II.4. ENSAYOS EN MATERIALES ASFLTICOSEl asfalto se presenta en una amplia variedad de tipos y grados normalizados. En lastablas II.5, 6, 7, 8, 9 se dan las especificaciones normalizadas para los tipos y grados deasfaltos empleados en construccin de pavimentos y otras aplicaciones. En los siguientesprrafos se describen brevemente los ensayos de laboratorio necesarios para determinarsi los asfaltos cumplen estas especificaciones, y se hace referencia a los mtodos deensayo normalizados. Para mayor comodidad, los ensayos aplicables a cada tipo deasfalto se han agrupado y aparecen en el orden en que se citan en las tablas decaractersticas a las que acabamos de referirnos.En el Anexo I se encuentran los mtodos de ensayo normalizados que se realizan enobras de pavimentacin de una forma ms detallada.II.4.1. BETN ASFLTICOII.4.1.1. PENETRACINEl ensayo de penetracin determina la dureza o consistencia relativa de un betnasfltico, midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente en unamuestra de asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo. Cuandono se mencionan especficamente otras condiciones, se entiende que la medida de lapenetracin se hace a 25 C, que la aguja est cargada con 100 g y que la carga se aplicadurante 5 s. La penetracin determinada en estas condiciones se llama penetracinnormal. La unidad penetracin es la dcima de milmetro. Es evidente que cuando msblando sea el betn asfltico mayor ser la cifra que indique su penetracin.UMSS Facultad de Ciencias y Tecnologa CARRETERAS II 67. CAPITULO II: Agregados Ptreos y Materiales Asflticos48Los betunes asflticos se clasifican en grados segn su dureza o consistencia por mediode la penetracin. El Instituto del Asfalto ha adoptado cuatro grados de betn asflticopara pavimentacin con penetraciones comprendidas dentro de los mrgenes siguientes:60-70, 85-100, 120-150 y 200-300. Adems, el Instituto tiene especificaciones para unbetn asfltico de penetracin comprendida en el margen 40-50, que se usa enaplicaciones especiales e industriales. Los aparatos y procedimientos para realizar elensayo de penetracin se describen en el Mtodo AASHTO T49 y en el ASTM D5.II.4.1.2. VISCOSIDADLa finalidad del ensayo de viscosidad es determinar el estado de fluidez de los asfaltos alas temperaturas a las que se emplean durante su aplicacin. La viscosidad oconsistencia del bet