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BASES Y SUBBASES

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Transcript of BASES Y SUBBASES

Materiales naturales:
arenas, gravas, limos, rocas fragmentadas que al extraerlos quedan sueltos o pueden disgregarse con maquinaria. NO requieren tratamiento mecánico para ser utilizados

Materiales totalmente triturados:
son los extraídos de un banco que requieren tratamiento de trituración total y cribado para satisfacer la composición granulométrica.

Materiales mezclados:
mezcla de los anteriores.



CLASIFICACIÓN DE MATERIALES
Imagen 1. Clasificación de los materiales pasa bases y subbases. Tomado

BASE
El material se usara en estado natural, se obtendra mediante el cribado y mezclado del material o mediante la utilizacion de una planta trituradora equipada con cribas vibratorias capaces de separar el material de mina o cantera en varios tamaños.

Es la capa que se encuentra bajo la capa de rodadura, debe poseer alta resistencia a la deformación. Se compone por materiales granulares procesados o estabilizados.


1. MATERIALES GRANULARES
REQUISITOS:
1-Ser resistente a los cambios de humedad y temperatura.
2-No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales.
3-El porcentaje de desgaste, según el ensayo “Los Angeles “, debe ser inferior a 45.
4-La fracción del material que pase del tamiz # 40, ha de tener un límite líquido menor del 25% y un índice de plasticidad inferior a 6.
5-La fracción que pasa el tamiz # 200, no podrá exceder de 1/2 y en ningún caso de los 2/3 de la fracción que pase el tamiz # 40.
6-El CBR tiene que ser superior a 50%.

Es la capa que se ubica entre la base y la subrasante en un pavimento asfaltico. Debido que esta sometida a menores esfuerzos que la base su calidad puede ser inferior y generalmente esta constituida por materiales locales granulares.
El material usado para sub-base se utilizara en estado natural o se obtendrá mediante el proceso de cribado, de forma tal que se garantice el logro de una granulometria comprendida dentro de los límites especificados.
SUB-BASE
CLASES DE BASE Y SUBBASE GRANULAR EN FUNCIÓN DE LA CALIDAD DE LOS AGREGADOS
NT1 < 0.5 x 10^6 Ejes equivalentes.
NT2 entre 0.5x10^6 y 5.0x10^6 Ejes equivalentes
NT3 > 5.0x10^6 Ejes equivalentes

REQUISITOS DE CALIDAD
Se debe implementar un sistema de gestión de la calidad utilizando la norma NTC-ISO 9001 vigente. El plan de calidad será estudiado y aprobado por el interventor.
Además, deben cumplir las siguientes propiedades:



PARA LOS AGREGADOS
Estabilidad y Densidad
Estado Fisico de las muestras de suelo
Angularidad del agregado grueso y fino
Particulas Alargadas y aplanadas
Resistencia a la fragmentacion
Desgaste de los angeles
Valor de trituracion por impacto
Valor de trituracion por aplastamiento
10% de finos
Durabilidad
Perdida en ensayo de solides en sulfato (sodio, magnesio)
Micro Deval
Limpieza
Limite liquido máximo
Índice de plasticidad
Equivalente de arena
Contenido de terrones de arcilla y partículas
Permeabilidad
Modulo Resiliente
Resistencia de material
CBR (%)
Relacion de Poisson
Resistencia a la fatiga



GRANULOMETRIA

Análisis Granulométrico
ANGULARIDAD PARA GRUESOS

ANGULARIDAD PARA FINOS

LIMITE LIQUIDO


¿Qué es?
Contenido de humedad del suelo, expresado en porcentaje, entre el estado liquido y el estado plástico de un material

Características para el ensayo
Material
Conservación natural de terreno
Pasante tamiz 40 (150-200g)
Máquina
Estado y ranurador
Calibración (altura de caída de cazuela)

MICRO-DEVAL

Desgaste de los ángeles

Resistencia a la degradación (inv-e218)<1- ½”
Resistencia a la degradación (inv-e219)>¾”


Índice de plasticidad
¿Qué es?

LP-limite plástico: contenido de agua del suelo, cuando se halla el limite entre el estado plástico y el semisólido
IP-indicie de plasticidad: diferencia entre el limite liquido y el limite plástico



Preparación del material (inv-e125)

LIMITE DE PLASTICIDAD


Material para el ensayo (1,5-2g)
Formación de rollos sobre base adecuada(3,2mm)
División del rollo
Unión de rollos en masa
Se repite el proceso (amasando, enrollando, partiendo y juntando)
¿Cuándo parar el ciclo?
Se realiza todo el ciclo con una muestra nueva

El ensayo termina cuando se tengan 2 recipientes de al menos 6 g de material en cada uno.


PROCEDIMIENTO


-Se vierte la solución dentro del tubo (4”)
-Se vierte el espécimen de ensayo
-Liberación de burbujas
-Reposo (10min)
-Agitación manual (90 ciclos en vaivén)
-Se realiza la irrigación
-Reposo (20 min)
-lectura de arcilla
-lectura de arena (dispositivo para tomar lecturas)

PROCEDIMIENTO


Medida de resistencia a la abrasión y de la durabilidad de los agregados con la acción combinada de abrasión y molienda con esferas de acero en presencia de agua

Máquina  micro-deval

DURABILIDAD
Solidez en sulfatos
Objetivo

Resistencia de los agregados cuando deben soportar la intemperie.

Equipos para el ensayo

-recipientes
-tamices
-regulador de temperatura
-balanzas
-horno

Preparación de materiales
-Sulfatos (5 veces la cantidad de agregado)
-Proporción de agregados
-Agregado fino 100g (pasante tamiz ( 3/8” )
Agregado grueso (se retira material menor al nº 4)
5% c/u

Procedimiento
-lavado y secado de las muestras
-Inmersión de muestras en sulfato (16-18 h)
-Escurrir muestras(15 min)
-secado y pesado en intervalos de 2-4 h
-Se para cuando se alcance una masa de perdida menor a 0,1%
-se enfría a temperatura ambiente
-llevar nuevamente a inmersión

Numero de ciclos (5)

Lavado final de la muestra

RESULTADOS
Datos ilustrativos académicos
Determinación de terrones de arcilla y partículas dezlenables en los agregados
EQUIPO
-Balanza.
-Recipientes.
-Tamices.
-Horno.
MUESTRAS
-Material fino sobrante que pasa por el tamiz No. 200.
-El agregado grueso se separa usando tamices, No 4, 3/8”, 3/42 y 1 ½”.

CBR
-Resistencia para materiales máximo de ¾”.
-Se usa en el diseño de pavimentos.
-Pistón circular penetra una muestra a una velocidad constante.
-Relación porcentual para que el pistón penetre 0,1 o 0,2” y el esfuerzo que se requirió

Estimativo del modulo de elasticidad que se basa en la determinación de esfuerzos y deformaciones bajo cargas rapidas, como las que reciben los materiales de los pavimentos.

-Al menos la mitad de las partículas retenidas en el tamiz No.4 presentan una cara fracturada mecánicamente.

-Caras fracturadas (1) % mínimo
Clase A: 100%
Clase B: 70%
Clase C: 50%

-Caras fracturadas (2) % mínimo
Clase A: 70%
Clase B: 50%
Clase C: -

-Desgaste máquina de los ángeles máximo
Clase A: 35%
Clase B: 40%
Clase C: 40%

-Degradación por abrasión (Micro-Deval)
Clase A: 25%
Clase B: 40%
Clase C: -


BASE
-Pérdidas en ensayo de solidez en sulfatos de sodio máximo
Clase A,B,C: 12%

-Pérdidas en ensayo de solidez en sulfatos de magnesio máximo
Clase A,B,C: 18%

-Límite líquido máximo
Clase C: 25%

-Índice de plasticidad máximo
Clase C: 3%

-Equivalente de arena mínimo
Clase A,B,C: 30%

-Contenido de terrones de arcilla máximo
Clase A,B,C: 2%

-CBR mínimo
Clase A: 95%
Clase B: 80%
Clase C: 80%

SUB BASE
Poseen mas cantidad de finos que la base
Desgaste máquina de los ángeles máximo
Clase A,B,C: 50%

Degradación por abrasión (Micro-Deval)
Clase A: 35%
Clase B: 35%
Clase C: -

Pérdidas en ensayo de solidez en sulfatos de sodio máximo
Clase A,B,C: 12%

Pérdidas en ensayo de solidez en sulfatos de magnesio máximo
Clase A,B,C: 18%

Límite líquido máximo
Clase A: 25%
Clase B: 25%
Clase C: 25%
Índice de plasticidad máximo
Clase A: 6%
Clase B: 6%
Clase C: 6%

Equivalente de arena mínimo
Clase A,B,C: 25%

Contenido de terrones de arcilla máximo
Clase A,B,C: 2%

CBR mínimo
Clase A: 45%
Clase B: 30%
Clase C: 30%

EXPLOTACIÓN Y PRODUCCIÓN DE MATERIALES
- Licencias de explotación mineras, ambientales y municipales.
- Impactar lo mas mínimo el medio ambiente
EQUIPO PARA EL PROCESAMIENTO DE LOS AGREGADOS
Planta primaria: reduce el material grande a partículas mas pequeñas. Usualmente se usan trituradoras de compresión, debido a la magnitud de la resistencia del material. Admite fragmentos de roca hasta 75 cm y producen otros de un tamaño de 15 cm máximo .

Planta secundaria: es el paso final en la reducción de material. Las más utilizadas son las de impacto, que producen partículas más uniformes. Admiten material hasta 25 cm y lo reducen a 5 cm máximo.

Los materiales se deberán acopiar cubriéndolos con plásticos o una lona para evitar la alteración de sus características, que sea dispersado por el viento o contamine la atmósfera y cuerpos de agua cercanos.
Los últimos 15 cm no se deben usar si están en contacto con la superficie natural.
Los montículos deben estar alejados unos de otros o separados por barreras para tal propósito.
ACOPIO
CARGUE Y TRANSPORTE DEL MATERIAL A LA VIA
- Rendimiento de cada uno de los equipos
- Cuidados a la hora de transportar
PROCESO CONSTRUCTIVO
se realiza el suministro de agregados granulares para su colocación en conformidad con los alineamientos verticales, pendientes y dimensiones indicadas en los planos del proyecto
FASE DE EXPERIMENTACIÓN
- Verificar el estado de los equipos.
- Determinar métodos definitivos de preparación, transporte, colocación y compactación.
- Construcción de ensayo con ancho y largo determinado por interventor.
- Toma de muestras para verificar si cumple con los requisitos de calidad.
- Se debe corregir hasta obtener resultados satisfactorios .

PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE EXISTENTE
- La capa subyacente debe tener calidad, densidad y cotas definidas por el interventor.

-Obras de drenaje concluidas

COLOCACIÓN DEL MATERIAL
- Al verter el material sobre la vía se debe evitar la segregación la cual normalmente se produce por la poca humectación del material.

- La superficie existente debe estar lo suficientemente seca y compacta, para evitar los ahuellamientos.

- No se debe hacer en caso de lluvia


ESCARIFICACIÓN DEL MATERIAL DE PROTECCIÓN
El escarificador deberá ser un modelo de dientes fijos, completos, de espesor y de largo suficiente para efectuar una escarificación total y uniforme.
Esta actividad será realizada por una motoniveladora, que escarifica el material de protección puesto sobre la capa (Subrasante o subbase) para ser mezclado y homogeneizado con el nuevo material que conformará la capa adyacente.
EXTENSIÓN DEL MATERIAL
Se distribuye en una capa uniforme por medio de una motoniveladora, el espesor de la capa compactada nunca sera inferior a 10 cm o superior a 20 cm.
HUMECTACIÓN
se riega el agua necesaria para asegurar una condición de ±2% con respecto a la humedad óptima para su compactación obtenida en el ensayo proctor modificado
COMPACTACIÓN
- Se compacta mediante rodillos lisos vibratorios y/o de neumáticos con un peso mínimo de 10 Ton

- La compactación se hará una vez tengan la humedad óptima y se realiza longitudinalmente y hasta alcanzar una densidad mínima del 95% de la obtenida en el ensayo del Proctor modificado para subbases y 98% para bases.

- No debe circular tránsito antes de la compactación

PROTECCIÓN DE LA CAPA
Se coloca una capa protectora, con el fin de proteger la base o subbase de lluvia, circulación de vehículos u otras circunstancias que puedan causar daño a dicha capa.

Subbase: 10 cm de material escogido para base

Base: riego de imprimación que consiste en aplicar un ligante bituminoso previo a la extensión de una capa asfáltica.

Impermeabiliza la capa

Lograr buena adherencia entre la base y la carpeta de rodadura

la superficie no debe tener exceso de humedad y se limpiara cuidadosamente
Aplicación del ligante
- Previa Humectación de la superficie

-Puede usarse emulsión asfáltica o asfalto líquido. Y se aplicará de manera uniforme y constante mediante un carro tanque irrigador de asfalto.

- El ligante debe ser capaz de absorber la capa que se imprima en 24 horas máximo, penetrando 5 mm

- Compactar con rodillo compactador de acero liso sin vibrar.

- Traslapo: 10 cm
- Velocidad constante
- Termómetro
Riego manual con un imprimador de asfalto portátil en zonas de retoques o donde el carro tanque no puede llegar
Extensión agregado pétreo de protección
- Será arena natural o arena de trituración exenta de polvo, arcilla, etc.

- Humedad < 2%

- Compactar con rodillo neumático
Apertura al tránsito
El tránsito puede circular 24 horas después de la aplicación del agregado de protección
REFUERZO DE LA BASE GRANULAR
En algunos proyectos se emplean geomallas y geotextil es de alto módulo para incrementar la capacidad estructural de los pavimentos flexibles
El aporte de la geomalla a la base granular se cuantifica en términos del incremento de la vida útil medido en las repeticiones de carga y en términos de la reducción del espesor de la capa.
Mediante las aberturas de la malla, los elementos granulares se confinan.

En estructuras de pavimento flexible, AASHTO (2001, Pag 46) y (2009 R-50).

Las aberturas de la geomalla son triangulares, el geotextil se asemeja a una tela con aberturas mucho más pequeñas.

El mecanismo de transferencia de carga del geotextil es por medio de fricción, mientras que la geomalla forma un enlace con el suelo.
CONDICIONES PARA EL RECIBO DE LOS TRABAJOS
1. Control de procedencia
De cada fuente de agregados se toman 4 muestras representativas para determinar la calidad (ensayos) de los agregados.
Se debe comprobar que el material de descapote de la fuente sea retirado correctamente.

2. Control de producción
Retirar agregados que presenten restos de tierra vegetal, materia orgánica o tamaños superiores al máximo.
Frecuencia de controles al material ya colocado:
3. Conservación de las propiedades de los agregados
Se verifica mediante la toma de muestras cada semana, que se someterán a ensayos de granulometría, límite líquido, índice de plasticidad y equivalente de arena.

4. Calidad del producto terminado
La superficie debe ser uniforme, sin agrietamientos ni segregaciones y una alta consolidación al ser barrida.
Debe cumplir con las rasantes y pendientes establecidas, sin que existan zonas donde se retenga el agua superficial.
- Grado de Compactación: (Mínimo 5 ensayos por lote). Debe ser mayor al 95% de la densidad máxima obtenida en el ensayo del Proctor modificado para subbases y 98% para bases. Se debe verificar en toda la capa.

- Espesor: El espesor medio de la capa se determinará de los sitios escogidos para el control de compactación, este no debe ser inferior al 90% del espesor de diseño. Si no se cumple, se debe escarificar (10 cm), añadir material y re compactar.
Planicidad: La uniformidad de la superficie se verificará mediante la Regla de tres metros. No se admiten variaciones mayores a 10 mm. Si no cumple, debe reducir o adicionar material, escarificar y re compactar.
BASES Y SUB-BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
Tipos de aditivos: Cemento, asfalto, asfalto espumado, cal y cenizas volantes, aceite sulfonado, encimas orgánicas y polímeros.
-Agregar un agente estabilizante a la base, dejando en condición granular la sub-base y la Subrasante.
-Agregar un agente estabilizante a la base y la sub-base, dejando en condición granular la subrasante.
-Agregar un agente estabilizante a la base, la sub-base y la subrasante.
GUIA GENERAL PARA SELECCIÓN DEL ADITIVO
BASE ESTABILIZADA CON CAL
BASE ESTABILIZADA CON CAL Y CENIZA VOLANTE
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO
PROCEDIMIENTO PARA MEZCLAR EN EL LUGAR
Preparación inicial:

- Si el suelo es del lugar, escarificar, pulverizar y prehumedecer
-Si el suelo es importado, acopiar, extender y prehumedecer .

Elaboración
Distribución del cemento
Mezcla del suelo con el cemento
Adición de la humedad faltante y continuación del mezclado
Compactación inicial
Perfilado y compactación final
Curado
PROCESO CONSTRUCTIVO
1. Escarificado y pulverización del suelo a estabilizar.
2. Colocación del cemento en bolsas.
3. Colocación del cemento en bolsas y distribución manual.
4. Aplicación de cemento a granel y contribución de su distribución.
5. Mezcla del suelo con el cemento.
6. Humedecimiento del material.
7. Compactación y control de humedad.
8. Conformación de la superficie.
9. Compactación final.
10. Curado.
BASES ESTABILIZADAS CON EMULSIÓN
Mezcla en vía

- En varias pasadas

- En una sola pasada

- Mezcla en planta fija o portátil.

Mezcla en planta caminera

PROCESO CONSTRUCTIVO
ASFALTO ESPUMADO

Si CBR, del suelo de fundacion es menor de 5% se recomienda coloca una capa que se denomina sub rasante mejorada.
Es una capa de material con espesor minimo de 20 cm y CBR>20 %
SUBBASE
BASE
FINALIDAD DE LA CARACTERIZACION
Los agregados para la construcción de bases y subbases o para cualquier capa de un pavimento debe ser caracterizado para obtener su idoneidad y obtener información útil para el diseño estructural del pavimento
CARACTERIZACION PARA ESTABLECER SU IDONEIDAD
La composicion mineralogica de los agregados
Examen petrografico
Propiedades quimicas
Caracteristicas fisicas
CARACTERIZACION PARA EFECTOS DEL DISEÑO ESTUCTURAL DEL PAVIMENTO
Ensayos esfuerzo y deformación
se emplean para cuantificar módulos y relaciones de poisson y determinados componentes de la estructura del pavimento
ESTABILIDAD Y DENSIDAD
Depende de la granulometria, forma de las particulas, densidad relativa ,friccion interna,cohesion
Alta friccion interna
La maxima densidad se obtiene cuando la distribucion de tamaños se adapta a la formula de fuller p=100(d/D)^0,5

PARTICULAS ALARGADAS Y APLANADAS
LIMPIEZA
RESISTENCIA A LA FRAGMENTACION
VALOR DE TRITURACION POR IMPACTO
VALOR DE TRITURACION POR APLASTAMIENTO
PERMEABILIDAD
MODULO RESILIENTE
VALORES TIPICOS K1 Y K2
CORRELACION ENTRE EL CBR Y MR
RELACION DE POISSON
RESISTENCIA A LA FATIGA
COMBINACIONES DE ESTABILIZACIÓN
OTRAS BASES
Bases permeables
Bases de concreto pobre
Bases con mezclas asfalticas con alto rendimiento
BASES PERMEABLES
BASES PERMEABLES GANULAR
BASE DE CONCRETO POBRE
MATERIALES
Agregado petreo
Cemento
Agua
Aditivos
DISEÑO DE MEZCLA
BASES Y SUBBASES
PAOLA ANDREA OSSA PATIÑO
JOAN SEBASTIAN ARBOLEDA MORENO
GERMAN ANDRES MARTINEZ
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