Bases Y Subbases.docx

BASES Y SUB-BASES CARLOS ALBERTO SÁNCHEZ MARTÍNEZ JOHN JAWER URREA CASTRO JEFFERSON OBANDO GARCIA VICTOR ALFONSO RICAURTE MUÑOZ JUAN ANTONIO ARROYAVE

VIAS Y PAVIMENTOS DOCENTE FRANCISCO LUIS GOMEZ GALLEGO

FACULTAD DE INGENERIA – TEGNOLOGIA EN OBRAS CIVILES UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO ARMENIA

INTRODUCCION

Siendo necesario identificar la capa que se encuentra bajo la capa de rodadura de un pavimento asfaltico debido a su proximidad con la superficie debe poseer alta resistencia a la deformación para soportar las altas presiones a que es sometido, es por esto que esta se construye con materiales granulares procesados o estabilizados y eventualmente con algunos materiales marginados, su resistencia a la deformación está determinada por el rozamiento interno de los agregados

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OBJETIVO GENERAL

Proporcionar una guía básica que contenga la descripción de los métodos constructivos más adecuados, que se pueden utilizar para la conformación de la Base y Sub-bases para pavimentos

OBJETIVOS ESPECIFICOS



Identificar y establecer las características de los materiales involucrados en

el proceso constructivo de bases y sub-bases.  

Describir paso a paso los procesos constructivos para la conformación de

bases y sub-bases. 

Identificar el tipo de maquinaria que se puede emplear en la conformación

y compactación de bases y sub-bases.

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SUBBASE

Esta puede ser conformada por material granular o material estabilizado. Forma parte de la estructura de los pavimentos por razones económicas, ya que los materiales de subbase son más baratos, por tener una calidad inferior a la base, comúnmente consta de una capa compactada de material granular, o una capa de suelo tratada con un estabilizante adecuado. Además de suposición en el pavimento, por lo general se distingue del material de la capa de base por requerimientos menos estrictos de la especificación; por ejemplo, resistencia, tipos de agregados y graduación, plasticidad, etc.

Los materiales para subbase deben ser pétreos, procedentes de canteras o depósitos aluviales, compuestos por fragmentos de piedra o grava, compactos y durables, con llenante de arena u otro material mineral finamente dividido, libres de terrones de arcilla, materiales vegetales u otros elementos objetables. Una vez seleccionados los materiales para la subbase que se va a construir, no se puede introducir ningún cambio. No se puede comenzar el trabajo sin previa aprobación de las fuentes de suministro de los materiales que se requieran utilizar, y el acabado aprobado de la superficie sobre la cual debe descansarla subbase, incluyendo el bombeo y peraltes y demás obras de carácter definitivo o provisional necesarias para mantener drenada la vía. La aprobación de las fuentes de materiales no exonera la responsabilidad con respecto a la calidad de la obra. Una vez que el material extendido de la subbase granular tenga la humedad apropiada, se debe conformar ajustándose a los lineamientos y secciones típicas del proyecto, y se deben compactar con el equipo aprobado por la Interventoría, hasta alcanzar la densidad seca especificada en el proyecto. La compactación se debe efectuar de manera longitudinal, comenzando por los bordes exteriores y 3

avanzando hacia el centro, traslapando en cada recorrido un ancho no menor de la mitad del ancho del equipo compactador.

BASE

Se llama así a la capa construida sobre la subbase. Se diferencia de esta por la mejor calidad de sus materiales y las mayores exigencias en las especificaciones de construcción. Aun cuando se tiene funciones a las de la subbase, su importancia radica en su capacidad estructural y de protección del resto del pavimento; además, permite la circulación de los vehículos mientras se construye la capa de rodadura. En la actualidad existe gran variedad de materiales empleados para la construcción de la base como son los suelos y materiales pétreos, algunos estabilizantes como elemento, la cal y otros materiales ligantes.

La base debe ser extendida en capas de espesor no mayor de 0,20 m, medido antes de la compactación. El espesor de cada capa, así como el número de pasadas del equipo de compactación, deben ser determinados por la clase de material, densidades requeridas y equipos disponibles, previa aprobación de EPM. Cada capa de base se orea o humedece artificialmente si es necesario y se mezcla sucesivamente hasta alcanzar la humedad óptima en todo el material y se compacta hasta obtener una densidad mínima del 100% de la densidad seca máxima obtenida en el ensayo Proctor Modificado como promedio de los ensayos realizados, y ningún valor individual inferior al 98% del mismo. Todo esto a conformidad de la norma INVIAS

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En otras palabras, podemos decir que Base es la capa que se encuentra bajo la capa de rodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su proximidad con la superficie, debe poseer alta resistencia a la deformación, para soportar las altas presiones que recibe. Se construye con materiales granulares procesados o estabilizados y, eventualmente, con algunos materiales marginales. El módulo resiliente de los materiales granulares es altamente dependiente del estado de esfuerzos al cual se encuentran sometidos Diferente a lo que sucede en los suelos finos, los materiales granulares exhiben endurecimiento por esfuerzos, lo que hace que el módulo se incremente con los esfuerzos totales, debido a que se incrementa la trabazón entre las partículas individuales del agregado,

el módulo resiliente de un material granular se ve afectado

adversamente por la presencia de partículas finas teniendo en cuenta la caracterización de materiales de base y subbase granular con fines de diseño de pavimentos. Podemos concluir en este tema que las bases y sub-bases son capas de material pétreo adecuadamente seleccionadas para traspasar las cargas de la carpeta de rodadura a la sub-rasante (Infraestructura). Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, la ubicación de estos materiales dentro de la estructura de un pavimento (superestructura), está dada por las propiedades mecánicas de cada una de ellas. SUB-BASE Es la capa granular localizada entre la sub-rasante y la base en pavimentos flexibles o rígido y ocasionalmente, sobre todo en pavimentos rígidos, se puede prescindir de ella. Función de la sub-base es prevenir la intrusión de los finos del suelo de sub-rasante en las capas de base, para lo cual se debe especificar materiales de graduación relativamente densa para este propósito. En algunos países se pueden minimizar los daños por efecto de las heladas y en estos casos se debe especificar materiales con alto porcentaje de vacíos. Ayuda a prevenir la acumulación de agua libre dentro de la estructura del pavimento además se debe especificar material de libre drenaje y colectores para evacuar el agua. Se debe 5

Proveer una plataforma de trabajo para los equipos de construcción y dar soporte a las capas estructurales siguientes. En los Materiales Se podrá usar partículas limpias, con suelos tipo grava arenosa, arenas arcillosas o suelos similares, que cumplan los siguientes requisitos: · Inorgánicos. · Libres de materia vegetal. · Libres de escombros. · Libres de basuras. · Libres de material congelado. · Sin presencia de terrones. · Sin presencia de trozos degradables. Además, se debe cumplir las siguientes características: Limite liquido 25 Max. (LL) % Índice de plasticidad (IP) 6 % Max. Poder de soporte (CBR) 40 % Min. Desgaste 60 % Max. Finos que pasa malla N.ª ª ª 200 15 % Max. Equipo de mezclado y perfilado.

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Compuestos principalmente por agregados pétreos y finos naturales. Su resistencia a la deformación está determinada casi exclusivamente por el rozamiento interno de los agregados, aunque a veces existe una componente cohesional brindada por los finos plásticos del material, la Modificación de un suelo o un agregado procesado, mediante la incorporación y mezcla de productos que generan cambios físicos y/o químicos del suelo aumentando su capacidad portante, haciéndolo menos sensible a la acción del agua y, eventualmente, elevando su rigidez. Existen Materiales que no cumplen las especificaciones corrientes para uso vial, pero que pueden ser usados con éxito, principalmente como resultado de una experiencia local satisfactoria y un costo reducido Naturales, subproductos industriales y materiales de desecho Marginales Granulares (mezclas de suelo-agregado) No ligados Estabilizaciones con aditivos Ligados Los agregados para construcción de bases y subbases granulares y, en general, para cualquier capa de un pavimento deben ser caracterizados para Establecer su idoneidad y así Obtener información útil para el diseño estructural del pavimento. La composición mineralógica de los agregados determina en buena medida sus características físicas y la manera de comportarse como materiales para una capa de pavimento, Por lo tanto, al seleccionar una fuente de materiales, el conocimiento del tipo de roca y, por lo tanto, de minerales que la componen brinda una excelente pista sobre la conveniencia de los agregados provenientes de ella caracterización de los agregados. Su. Caracterización está establecida para establecer su idoneidad de uso mediante el examen petrográfico de las rocas en el microscopio, mediante secciones delgadas, es un método excelente para determinar el tamaño del grano, su textura y su estado de descomposición, el examen, realizado por un experto, permite calcular las proporciones de las especies mineralógicas de la roca y, en muchos casos, permite también dilucidar e inclusive resolver el problema planteado. 7

Es así como a partir de la Caracterización se puede establecer su idoneidad de uso, Las propiedades químicas de los agregados son importantes cuando se van a emplear en pavimentos  En pavimentos asfálticos, la química de los agregados puede determinar la adherencia entre ellos y el asfalto, En pavimentos rígidos, los agregados que contienen formas reactivas de sílice pueden presentar reacciones expansivas con los álcalis contenidos en la pasta del cemento, Ahora bien, la Caracterización también establece su idoneidad de uso Falla por deficiente adherencia entre los agregados y el asfalto Reacción expansiva entre la sílice del agregado y los álcalis del cemento, Se han desarrollado muchos ensayos para medir las características físicas de los materiales para construir pavimentos, estos ensayos, en su mayoría arbitrarios en el sentido de que su utilidad reposa en la correlación de sus resultados con el comportamiento en el campo, han sido normalizados con el fin de obtener resultados reproducibles, las especificaciones de construcción fijan, de acuerdo con la experiencia local, los límites admisibles de los resultados de estos ensayos, según el uso previsto para el material, para efectos de diseño estructural del pavimento, Se trata de ensayos que muestren como respuesta de los materiales al esfuerzo y a la deformación, Se emplean para cuantificar módulos y relaciones de Poisson y, para determinados componentes de la estructura del pavimento, medir su resistencia a la fatiga, Estabilidad y densidad; La masa de los materiales granulares para capas de subbase y base deberá poseer una adecuada estabilidad por trabazón mecánica, de manera que soporte adecuadamente los esfuerzos impuestos por las cargas de la construcción y del tránsito automotor, La estabilidad de un material granular depende de la distribución de los tamaños de las partículas (granulometría), de las formas de las partículas, de la densidad relativa, de la fricción interna de la cohesión.

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Un material granular diseñado para máxima estabilidad debe poseer alta fricción interna para resistir la deformación bajo carga, La fricción interna y la subsecuente resistencia al corte dependen, en gran medida, de la granulometría, de la forma de las partículas y de la densidad, De estos factores, la distribución de tamaños, en especial la proporción de finos respecto a los gruesos, es el más importante La resistencia a la fragmentación, Las partículas del agregado grueso deben ser resistentes a la abrasión y a la degradación mecánica, para prevenir la formación de finos que alteren la granulometría original durante la compactación y, posteriormente, bajo la acción del tránsito automotor, La resistencia a la fragmentación se suele medir mediante cuatro (4) ensayos: Desgaste La Trituración por impacto, trituración por aplastamiento La durabilidad de las partículas de los agregados debe ser resistentes a cambios mineralógicos y desintegración física a causa de los ciclos de humedecimiento y secado impuestos durante la construcción y el período de diseño del pavimento, la durabilidad debe ser considerada en el momento de escoger los agregados pétreos. Materiales susceptibles de degradación por la acción de agentes climáticos durante la vida útil del pavimento, deben ser evitados. Fracciones del agregado, de diversos tamaños, se someten a cinco ciclos de expansión y contracción, consistente cada uno de ellos en: se somete a Inmersión durante un lapso de 16 a 18 horas en una solución de sulfato de sodio o de magnesio y Secado hasta peso constante a 110º C Terminado el último ciclo se lavan las fracciones para eliminar el sulfato que contengan; se secan y se tamizan sobre los tamices en los cuales se retenían antes del ensayo, determinado las pérdidas en peso sufridas por cada fracción. Las características de permeabilidad de un material granular dependen de la granulometría, del tipo de agregado, del tipo de ligante y de la densidad La permeabilidad disminuye a medida que se incrementa la fracción fina del material, A medida que 9

la granulometría se acerca a la ecuación de Fuller, el material tiende a la impermeabilidad, Coeficientes de permeabilidad inferiores a 10-3 cm/s dan lugar a materiales de pavimento que, desde el punto de vista práctico, se consideran impermeables propiedades generales de los materiales granulares para bases y subbases.

Aditivos para bases y subbases

Los adictivos son productos comerciales manufacturados que, cuando se adicionan a un suelo o a una mezcla de suelo agregado en cantidades apropiadas, alteran favorablemente desde el punto de vista del comportamiento ingenieril, algunas propiedades como la textura, la trabajabilidad, la plasticidad y la resistencia. La Estabilización con aditivos, Incorporación de uno o más aditivos a un suelo o un sueloagregado en la cantidad requerida para que una vez elaborada, extendida y compactada la mezcla, ésta presente las características apropiadas para servir como capa de base de un pavimento Modificación con aditivos, Proceso similar a la estabilización, mediante el cual se busca mejorar alguna propiedad del suelo, pero el diseño de la mezcla no se traduce en aumentos significativos de resistencia y durabilidad. Debido a que se emplean menores cantidades de aditivos, su aplicación se restringe al mejoramiento de subbases y subrasantes bases estabilizadas con aditivos tipos de suelos estabilizables y tipos de aditivos, Prácticamente todos los suelos, con excepción de los orgánicos, son susceptibles de estabilizar con aditivos cementantes los principales materiales cementantes para uso vial son el cemento, el asfalto, la cal y las cenizas volantes Otros productos con registro comercial pueden resultar aptos para la estabilización de suelos (aceite sulfatado, enzimas orgánicas, polímeros, etc.) bases estabilizadas con aditivos siempre existe más de un 10

estabilizante aplicable a un suelo ,con los aditivos factibles para estabilizar un determinado suelo, se realizan ensayos de laboratorio para obtener mezclas que cumplan los requisitos ingenieriles mínimos para la construcción de capas de base o subbase que tengan en los resultados de los diseños y considerando las limitaciones climáticas, las restricciones de seguridad y ambientales y el diseño estructural de las alternativas, se realiza un análisis económico para llegar a la decisión final de las bases estabilizadas con aditivos estabilización con cal Tipos de cal Debido al carácter cáustico de las cales, en forma de óxido, se prefiere apagarlas añadiéndoles cantidades controladas de agua, que dan lugar a 3 tipos de cales hidratadas: —Altamente cálcico Ca(OH)2 —Dolomítica monohidratado Ca(OH)2 + MgO — Dolomítica di hidratado Ca(OH)2 + Mg (OH Tipos de cal, las cales altamente cálcicas producen menores resistencias que las que contienen cantidades apreciables de magnesio, pero presentan menores variaciones entre sí las cales dolomíticas, si bien dan mayores resistencias, disminuyen menos la plasticidad de los suelos las cales dolomíticas monohidratadas (donde el magnesio permanece cono MgO) producen mejores resultados al estabilizar que las deshidratadas estabilizaciones con cal. Las reacciones entre la cal y un suelo fino Intercambio catiónico las partículas de arcilla tienen una elevada cantidad de superficies con carga negativa que atraen cationes libres y dipolos de agua Como resultado, se forma una capa de agua altamente difusa alrededor de las partículas, separándolas y haciendo que la arcilla se vuelva débil e inestable la adición de cal al suelo en cantidad suficiente suministra un exceso de iones Ca++ que reemplaza los cationes metálicos más débiles reduciendo el tamaño de la capa de agua difusa y permitiendo que las partículas de arcilla se aproximen unas a otras o floculen estabilización con cal.

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Selección del aditivo.

Capas granulares para bases y subbases.

Los tipos (Base o Subbase) y clases (A, B o C) de capas granulares por emplear en cada caso se establecerán en los documentos técnicos del proyecto, en función de la importancia de la vía, del nivel de tránsito, del tipo de pavimento y de la posición de la capa dentro de la estructura del pavimento.

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Equipos de compactación.

Para compactar la base y subbase se pueden utilizar equipos compactadores de rodillos metálicos, estáticos o vibratorios, de neumáticos o mixtos. Como mínimo, el constructor deberá poner a disposición de los trabajadores un compactador con rodillo liso vibratorio y uno de neumáticos.

La motoniveladora es la maquina más adecuada para hacer los trabajos de perfiladura. Es automotriz y sus cuchillas auto ajustables. Equipo de riego Pueden estar formados por camiones estanque provisto de bombas y barras regadoras que permitan una aplicación uniforme y continua del agua, en anchos variables y en cantidades controladas. Equipo de compactación La elección del equipo de compactación, dependerá de las características del material. Limitaciones meteorológicas Las faenas de construcción de la sub-base, deberán suspenderse cuando las condiciones del tiempo afecten en forma adversa la calidad de la capa terminada. Confección La confección de la sub-base deberá ejecutarse en plantas procesadoras fijas o móviles, que aseguren la obtención de material que cumpla con los requisitos establecidos. El material deberá acopiarse en canchas habilitadas especialmente para este efecto, de manera que no se produzca contaminación ni segregación de los materiales. Colocación La sub-base debidamente preparada se extenderá sobre la plataforma del camino, incluyendo las áreas de bermas, mediante equipos distribuidores autopropulsados, debiendo quedar el material listo para ser compactado sin necesidad de mayor manipulación para obtener el espesor y perfil transversal deseado. La subbase deberá construirse por capas de espesor compactado no superior a 0.3 m ni inferior a 0.12 m. Espesores superiores a 0.3 perfilando, Re compactando y terminando conforme a lo especificado. 13

No se recomiendan los parches superficiales de un área, sin que se escarifique la superficie de manera de lograr la ligazón correcta del material agregado. Las áreas con un nivel superior a la tolerancia especificada, serán rebajadas, regadas y compactadas nuevamente hasta cumplir con lo establecido. La subbase terminada, deberá quedar uniformemente lisa y paralela a la superficie terminada de la calzada, recomendándose no tener variaciones en ningún lugar de más de 2 cm por sobre o bajo los perfiles indicados en los planos. Mantención La sub-base deberá mantenerse en su longitud total, mediante el uso de motoniveladoras y rodillos aprobados para recibir la capa inmediatamente superior. BASES Capa sobre sub-base o sub-rasante destinada a sustentar la estructura del pavimento. Es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. Regularmente esta capa además de la compactación, necesita otro tipo de mejoramiento (estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores. Materiales Los materiales a utilizar en la base deberán estar libres de residuos orgánicos, suelo vegetal, arcillas u otro material perjudicial. Además, debe cumplir los siguientes requisitos: Desgaste de los Ángeles Pavimento Asfalto 10 % Max. Pavimento Hormigón 40 % Max. Limite liquido (LL) 25 % Max. Índice de Plasticidad (IP) 6 % Max. Poder de soporte (CBR) Pavimento Asfalto 80 % Min. Pavimento Hormigón 60 % Min. Equipos Motoniveladora. · Equipo de riego. · Equipo de compactación Compactadores vibratorios, y eventualmente rodillos de neumáticos. Limitaciones La faena de construcción de la base deberá suspenderse cuando las climáticas condiciones meteorológicas afecten en forma perjudicial la calidad de la capa terminada. No deberá ser colocada cuando la temperatura ambiente en descenso alcance a 3°C. Condiciones de la subbase Con anterioridad a la construcción de la base, deberá limpiarse y retirarse toda sustancia extraña a la sub-base o sub-rasante previamente aceptada. Los baches o puntos blandos deformables que se presenten en su superficie o cualesquiera áreas que 14

tenga una compactación inadecuada o cualquier desviación de la superficie, deberán corregirse. Colocación La construcción de la base deberá ajustarse a los perfiles longitudinales y transversales del proyecto y cubriendo un ancho mayor al que la calzada de a lo menos 10 cm a ambos costados. Se depositarán y se esparcirán los materiales por cordones, en una capa uniforme sin segregación de tamaños, de manera que la capa tenga el espesor requerido al ser compactada. No se permitirá el acarreo por sobre la base no compactada. El material de base agregado, que haya sido procesado en una planta o haya sido mezclado o combinado in situ, deberá tenderse en una capa uniforme con la profundidad y ancho indicados en los planos del proyecto. El esparcido se realiza mediante una motoniveladora, esparcidor mecánico u otro método aprobado. Durante el tendido, deberá cuidarse de evitar cortes en la capa subyacente. La operación deberá continuar hasta que el material haya alcanzado por lo menos un 95% de la densidad máxima seca dada por el ensaye del Proctor Modificado. Ningún material deberá colocarse en nieve o en una capa blanda, barrosa o helada. Compactación Después que el agregado haya sido esparcido, se le deberá compactar por medio de rodillada y riego. La compactación deberá avanzar gradualmente desde los costados hacia el centro de la vía en construcción. La rodillada deberá continuar hasta lograr la densidad especificada y hasta que no sea visible el deslizamiento del material delante del compactador. La distribución y la rodillada continuaran alternadamente tal como se requiere para lograr una base lisa, pareja y uniformemente compactada. No se deberá compactar cuando la capa subyacente se encuentre blanda o dúctil, o cuando la compactación cause ondulaciones en la capa de la base. Controles Una vez compactado el material se procederá a controlar la compactación por medio de la toma de densidades in situ de acuerdo a la norma T 147 de AASHTO. Los controles mínimos son ensayo de granulometría, capacidad de soporte (CBR), Limites de Atterberg y Proctor Modificado. Terminación Cualquier área de la base terminada cuyo espesor compactado sea inferior al indicado 15

o tenga ondas o irregularidades que excedan de 1 cm, deberán corregirse mediante escarificación de la superficie, perfilando, Re compactando la respectiva área. La superficie de la base terminada, no deberá tener ningún punto cuya cota varíe en más de 1.5 cm sobre o bajo los niveles establecidos en los planos. Los espesores no podrán ser inferiores al 5% del espesor especificado. BASES MIXTA Las bases mixtas son aquellas que están conformadas por una base granular y además una cantidad dosificada de cemento y asfalto líquido. Se necesita de maquinaria especializada para desarrollar los trabajos dosificación y mezclado de estas bases. Generalmente la maquinaria utilizada para tales efectos son los equipos del tipo Pulver Mix o Bomag MPh-100, que son maquinas mezcladoras de suelo. EQUIPOS PARA BASES-MIXTAS DOSIFICACION DE CEMENTO PROCESO DE MEZCLADO CON ASFALTO En la compactación y terminación del proceso constructivo, se utilizan los equipos convencionales. COMPACTACION Y PERFILADO CON MOTONIVELADORA Este tipo de base se puede colocar sobre cualquier tipo de carpeta de rodado, incluyendo tratamientos superficiales y carpetas

Equipos mas utilizados:

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Contenido INTRODUCCION ..................................................................................................................... 1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................. 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS...................................................................................................... 2 SUBBASE .................................................................................................................................. 3 BASE.......................................................................................................................................... 4 Aditivos para bases y subbases ................................................................................................. 10 Selección del aditivo. ................................................................................................................ 12 Capas granulares para bases y subbases. .................................................................................. 12 Equipos de compactación. ........................................................................................................ 13 Equipos mas utilizados: ............................................................................................................ 16

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