Equipos Compactaci Suelos Y Mezclas Asfalticas.pdf

Temas de la Presentación • Principios básicos de compactación • Compactación de suelos • Compactación asfáltica

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Principios Básicos de la Compactación • Peso de la máquina • Presión de contacto y presión de los neumáticos • Características vibratorias: amplitud, frecuencia, fuerza centrífuga

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Fuerzas de Compactación

Manipulación / Presión Estática

Impacto

Vibración Paving Products

Presión Estática Peso en el Tambor

Area de Contacto con el Suelo

Ancho del Tambor Paving Products

Manipulación

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Impacto • Cada impacto va generando la compactación • Pisones vibratorios en alta velocidad compactan el suelo durante los impactos

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Vibración • Los pesos excéntricos hacen con que el tambor se mueva hacia arriba y hacia abajo mientras gira • La vibración aumenta el esfuerzo de compactación • Menos efectiva en materiales cohesivos como la arcilla Paving Products

Vibración – Amplitud Amplitud

• Amplitud de compactación es mitad del movimiento descendente total • La compactación resulta de la vibración en el suelo y del impacto del tambor

• Mayor amplitud, mayor efecto Paving Products

Frecuencia y Espaciamiento del Impacto

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Movimiento del Tambor • En la misma frecuencia, una gran amplitud genera una fuerza mayor

Amplitud Alta

Amplitud Baja

• Si ambos martillos golpean con igual frecuencia el martillo grande habrá hecho más trabajo. Pareciera que a una alta amplitud y frecuencia es mejor…. Paving Products

Amplitud vs Fuerza Centrífuga Máquina 1

Máquina 2

0,5 mm (.02")

Amplitud 1,9 mm (.078") (altura de elevación)

50 Hz (3,000 vpm)

Frecuencia 25 Hz (1,500 vpm) (número de golpes)

18 145 kg (40,000 lb)

Fuerza Centrífuga

18 145 kg (40,000 lb)

En realidad un sistema vibratorio adeacuado no permite combinar una amplitud grande y una alta frecuencia. A + n + W Se combinan = Fza Centrífuga. Puede tenerse =FC diferente A y n Paving Products

Resonancia • La frecuencia natural en que un objeto vibra se le llama Resonancia • Un compactador vibratorio y el suelo, juntos, tienen una “resonancia de sistema”

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Resonancia y Vibración

Vibración no esta cerca de la resonancia del sistema – bajo esfuerzo de compactación

Vibración cerca de la resonancia del sistema(sin coincidir) – alto esfuerzo de compactación .Si coincide la máquina rebota Paving Products

Fuerza Centrífuga vs Frecuencia

OPTIMO : Frecuencias más bajas combinadas con amplitudes altas

• Los compactadores son diseñados con la frecuencia cerca pero no en la resonancia del sistema • Frecuencia más alta transmite menos energía hacia el suelo y es menos efectiva • La resonancia del sistema puede dañar la máquina o el suelo y es incómoda para el conductor Paving Products

Ruedas - Neumáticas

PESO(LASTRE),ANCHO LLANTA,PRESION DE INFLADO(35-120PSI) Paving Products

Compactación del Suelo

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Aplicaciones Carreteras

Sitio de Obras

• Terraplén de carreteras y puentes

• Desarrollo inmobiliario Residencial/industrial

• Estacionamientos y • Base de agregado nivelaciones y base • Zanjas, rellenos, estabilizada cimentaciones • Concreto • Terraplén, embalses asfáltico reciclado en frío en la obra (CIR)

Terraplén y Recuperación de Carreteras • Construcción de rellenos sanitarios • Recuperación de tierras, terraplén de diques • Terraplén y compactación de desechos Paving Products

Suelos Naturales Suelos finos

Arcilla fina Arcilla plástica Limo fino

Suelos rugosos Arena Grava

Rocas y canto rodado

Revest. y embalses Revestimientos Nivelación Cimentaciones Terraplén

Diques Control de erosión Paving Products

Agregados y Otros Materiales Agregados

Arena y grava Gravilla Agregado liviano Desechos

Carreteras, drenaje Carreteras, drenaje Fundaciones, terraplén Carreteras, fundaciones

Otros

Suelo estabilizado Base tratada Asfalto reciclado Desechos de terraplén

Carreteras, terraplén Bases de carreteras Superf. de carreteras Rellenos Sanitarios Paving Products

Clasificación de Suelos–Granulometria • Si más del 50% del suelo fuera menor que 0,075 mm (tamiz 200), el suelo es limoso o arcilloso • Más de la mitad del material tiene tamaño mayor a 0,075 mm, es arena o grava

• Más de la mitad tiene un diámetro mayor a 4.75 mm es grava Paving Products

Granulometria y Compactación-Suelo Fat Clay :Arcilla gruesa Lean Clay :Arcilla pobre Well –Gradded Sand . Arena bien gradada

Fine Gravel : Grava Fina Uniform Sand : Arena uniforme

Moisturte: Cont. Humedad Paving Products

Prueba - Proctor (Especif. compactación) 2,5 kg (5.5 lb)

4,5 kg (10 lb)

Relación entre máx. densidad Y el contenido optimo humedad • Proctor estándar – menos energía de compactación

• – 1714 kg-m (12,400 pies-lb) • Proctor modificado – mayor energía de compactación Proctor Estándar

Proctor Modificado

– 7770 kg-m (56,200 pies-lb) Paving Products

Prueba Proctor y Energía Compactiva • Proctor modificado • – resulta en menor contenido de humedad y densidad más alta • – común para campos de aterrizaje, y grande popularidad en la construcción de carreteras • Proctor estándar – resulta en mayor contenido de humedad y densidad más baja • – común para la mayoría de las construcciones Paving Products

Contenido de Humedad y Compactación • Humedad adecuada facilita la compactación • Suelo seco dificulta la compactación

• Exceso de humedad da como resultado en un suelo inestable

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Permeabilidad del Suelo • Compactación adecuada reduce la permeabilidad

• Baja permeabilidad es deseada para estabilidad, resistencia a la erosión, y desagüe

COMO PASA EL AGUA?

• Para revestimientos de terraplén y drenajes, la permeabilidad es la principal especificación (y no la densidad) Paving Products

Resistencia del Suelo – Fricción y Cohesión

Arena

Arcilla

• Arena tiene resistencia a la fricción y no tiene cohesión – contacto de grano a grano • Arcilla tiene resistencia cohesiva y baja resistencia a la fricción – las partículas se juntan • Agregados de base suelen tener resistencia friccional y cohesiva Paving Products

Entendiendo la Compactación del Suelo • Gradación y clasificación del suelo • Máxima densidad seca y contenido ideal de humedad

• Porcentaje necesaria de compactación, Proctor Estándar o Modificado • Ajustes y velocidad de desplazamiento del compactador vibratorio • Grueso de la capa • Contenido de humedad en el area. Paving Products

Compactador de Tambor Liso • Usado principalmente en arena y grava

• Usado en suelo cohesivo si hubiere arena o grava • Usado para sellar la superficie de la capa para mejorar el desagüe de agua pluvial Paving Products

Compactador con Tambor de Pisón Vibratorio • Usado en suelos cohesivos

• Usado en suelos de terraplén: rellenos sanitarios, estanques, etc. • Las Pequeñas caras del pisón proveen mucha más alta presión sobre el suelo Paving Products

Compactación del Tambor de Pisón Vibratorio

NO PRODUCEN LEVANTAMIENTO DEL MATERIAL (ABAJO-ARRIBA) Paving Products

Compactador de Ruedas Neumáticas • Usado principalmente en arena y grava

• Usado en suelo cohesivo si hubiere arena o grava • Usado en agregado de base por que entregan muy alta presión. • Caballete oscilante

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Compactador Pisón de cuña • Usado en suelos cohesivos

• Usado en suelos de rellenos, rellenos sanitarios y suelos limosos etc. • Alta velocidad

• Casi vibración

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Recomendaciones de Compactadores

Profundidad vs. Levante material Paving Products

Kits de Tambor de Pisón Vibratorio • Serie 400E • Serie 500E • Disponibles para modelos actuales y anteriores • Al añadir peso al tambor la amplitud es más baja

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Mediciones de Densidad • Indicadores de densidad nuclear son usados con más frecuencia para determinar el porcentaje de compactación • Los resultados incluyen: contenido de humedad, densidad y porcentaje de compactación • Los indicadores normalmente pueden medir profundidades de hasta 0,3 m (12") Paving Products

Relaciones de Compactación Arcilla y Cieno • Arcilla en general requiere mayor esfuerzo de compactación que la arena • Limo es normalmente inestable y no puede ser compactado

Arcilla

Limo

• Compactadores con pisón de cuña y de ruedas neumáticas son usados para obtener mayor presión hacia el suelo • Compactadores de tambor liso y de ruedas neumáticas son usados para alisar y sellar superficies arcillosas Paving Products

Relaciones de Compactación – Arena y Grava • Grava generalmente requiere mayor esfuerzo compactación Arena

Grava

• El contenido de humedad es crítico para arena bien gradada

• El exceso de compactación puede quebrar la grava Paving Products

Relaciones de Compactación – Agregado

Agregado de rio

• El comportamiento del agregado básico varía mucho • El contenido de humedad es crítico y suele ser mal controlado • Generalmente requiere alto esfuerzo de compactación de un compactador de tambor vibratorio o con ruedas neumáticas

Caliza triturada Paving Products

Puntos Importantes en Compactación • El contenido de humedad es muy importante para suelos finos y para suelos bien compactados • Suelos uniformes son normalmente inestables y difíciles de compactar • La compactación contínua puede resultar en exceso de compactación y densidad reducida • Mayor velocidad de desplazamiento generalmente resulta en menor esfuerzo de compactación

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Compactación Asfáltica

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Aplicaciones – Carreteras y Aeropuertos • Vias Nacionales • Autopistas urbanas y rurales • Carreteras industriales y aeropuertos

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Aplicaciones – Urbanas • Calles urbanas • Carreteras rurales • Calles residenciales • Estacionamientos y entradas para automóviles

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Aplicaciones – Recuperaciones • Cold-in-place recycling (CIR) Reciclado en frio

• Hot-in-place recycling (HIR) Reciclado en caliente

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Componentes de la Mezcla Asfáltica • Agregado rugoso 25 mm (1")

• Agregado fino • Concreto asfáltico • Llenado mineral

• Modificador Normalmente 85-90% minerales y 5-8% cemento asfáltico

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Concreto Asfáltico (Aglutinante) • Concreto de alta dureza usado en climas calientes y en carreteras de alto tráfico • Concreto de baja dureza usado en climas frios y en carreteras de bajo tráfico • Algunas veces son acrecentados modificadores para cambiar la dureza Paving Products

Modificadores y Llenados Tipo Modificado

Comentarios

• Llenado y extensor cemento portland Cenoiza volante • Caucho y plástico latex, Caucho picado, PVC • Fibra lana de roca, fiberglass • Otros oxidante, antioxidante

reduce el cont. de asfalto, reduce el cont. de vacíos, mejora la aglutinación mejora la dureza reduce fisuras aumenta la dureza difícil de compactar mejora la dureza mejora la adherencia sensible al agregado Paving Products

Angularidad del Agregado Agregado Redondeado Baja Fricción Interna – menor resistencia – fácil de compactar

Agregado Angular Alta Fricción Interna – alta resistencia – difícil de compactar

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Construcción Típica de una Nueva Carretera Shoulder Traffic Lane

Curso de Fricción o Fatiga Curso Intermediario

Aglutinante (Base) Sub Base Terraplén Sub-base (Suelo Natural)

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Rehabilitación Típica de Una Carretera

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Fases de la Compactación

• Compactación primaria • Movimiento del agregado

• Cierta compactación adicional

• Compactación adicional mínima

• Movimiento del aglutinante

• Menos marcas

• Superficie lisa Paving Products

Compactadores Recomendados • Compresión:

vibratorio de tambores dobles (DD)

• Intermediario: vibratorio de tambores dobles – vibratorio o estático con ruedas neumáticas

• Terminado:

vibratorio de tambores dobles – estático - Ruedas neumáticas

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Entendiendo la Compactación Asfáltica • Diseño de la mezcla

• Condición de la base

• Tipo y granulometria del agregado

• Temperatura del aire, viento, lluvias

• Tipo y propiedades del concreto asfáltico

• Ajustes del compactador vibratorio y de ruedas neumáticas

• Modificadores/aditivos usados • Temperatura de mezcla y colocación

• Estándar de compactación

• Velocidad de compactación y de pavimentación

• Grueso de la capa Paving Products

Compactación Vibratoria

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Pesos Auto-Reversibles Dirección de traslación Pequeños agrietamient os Rotación del Excéntrico

Fuerzas de Compactación

Rotación del Excéntrico

Fuerzas de Compactación Paving Products

Amplitud

*Para camadas muy finas, no es recomendada vibración, especialmente en soportes de base rígida

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Compactación con Ruedas Neumáticas

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Neumáticos PS-150C • Neumático angosto y redondeado

• más presión en los neumáticos y mayor presión de contacto con el suelo • Mayor presión en el suelo cerca de la superficie

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Neumáticos PS-360B • Neumático ancho y liso • Las mayores cargas posibles para los neumáticos • Mayor penetración de presión hacia el suelo

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Tiempo Disponible para Compactar

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Temperatura de la mezcla

LIMITE ALTO : 149°C

LIMITE BAJO : 85°C

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Métodos de Compactación – Junta Longitudinal Primera pasada Caliente Frío

• Los Dos Tambores Vibrando

Caliente Frío

Segunda Pasada (Estático) 152 mm (6") Paving Products

Compactando el extremo (Primera Pasada)

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Pasadas Sucesivas en capa caliente

152 mm (6")

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Cambio de Dirección

Mantenerse siempre sobre el lado caliente Evitar paradas en capas calientes mientras se espera Paving Products

Compactando la Corona

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Compactación Neumática • Superposición de por lo menos 76 mm (3") en cada pasada de lado a lado • Mantiene los neumáticos calientes todo el tiempo

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Compactación de Capa Fina • Uso: – baja amplitud – vibración de un tambor – modo estático

51 mm (2") o menos

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Compactación a mayor espesor • Uso: – amplitud mediana o alta

51 mm (2") o más

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Puntos de la Compactación – Fisuras de Fatiga Causas posibles: • Inadecuación del diseño o de la compactación del agregado de base

• Excesiva compactación de fina capa de asfalto (densidad muy alta, vacíos sin aire muy bajos) Paving Products

Puntos de la Compactación – Agrietamientos Causas posibles: • Sub-base inadecuada o compactación de la base de agregado • Compactación inadecuada del asfalto (densidad muy baja, vacíos sin aire muy altos)

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Puntos de la Compactación – Agrietamientos Juntas Longuitudinales

Causas posibles: • Material insuficiente en la juntura durante la pavimentación • Compactación inadecuada de la juntura

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Puntos de la Compactación – Marcas de Neumáticos Causas posibles: • Mucho lastre o presión del neumático muy alta • Pasada muy caliente • Terminado muy frío de la compactación

• Capa espesa y blanda • Neumático muy angosto Paving Products

Puntos de la Compactación – Asfalto Viscoso Causas posibles: • Neumáticos muy fríos • Modificadores en el concreto

• Emulsión para evitar que el asfalto quede viscoso es ineficiente

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Puntos de la Compactación – Marcas de Impacto Causas posibles: • Vibración muy fría • Vibración en una amplitud muy alta

• Compactación de terminado muy fría • Terminado muy leve

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Puntos de la Compactación – Fractura del Agregado Causas posibles: • Vibración con amplitud o frecuencia muy alta • Compactador mucho pesado • Vibración muy fría • El ancho total del tambor no está en contacto con la capa caliente Paving Products

Puntos de la Compactación – Tipo y utilización del Asfalto • Variaciones en la existencia

• Almacenaje del concreto asfáltico • Tiempo y temperatura de la mezcla en el tambor • Mezcla de un modificador en el tambor • Almacenaje de mezcla caliente Paving Products

Conclusión de los Princípios y Técnicas de Compactación

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