Lab 8_Matthias

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA
Departamento de Obras Civiles
Laboratorio Vial
INFORME
LABORATORIO VIAL Nº8
Integrantes:
Jorge Rica M.
Matthias Breytmann
Profesor:
Rodrigo Delgadillo
Valparaíso, Miércoles 10 de Noviembre de 2010
Tabla de contenido
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 2
OBJETIVOS Y ALCANCE................................................................................................... 4
DESARROLLO ................................................................................................................. 4
CÁLCULOS ..................................................................................................................... 7
RESUMEN DE DATOS ................................................................................................... 12
CONCLUSIONES ........................................................................................................... 14
INTRODUCCIÓN
En el diseño de pavimentos, el proceso de dosificación es una etapa vital y completamente
necesaria para realizar un pavimento que cumpla con las especificaciones debidas
existentes para el pavimento que se desea construir. Un pavimento dosificado
adecuadamente prestará todas las funciones con las cuales se ha proyectado, alcanzando
así un funcionamiento óptimo y garantizando la minimización de posibles fallas.
De esta manera es que se han generado diversos métodos para realizar la dosificación de
los materiales a utilizar en la mezcla asfáltica. Una correcta dosificación debe considerar
las propiedades de los materiales que se utilizara, para poder aprovechar estas
características de una manera óptima.
En el presente informe se entrega e cálculo de una dosificación para tratamientos de sello.
Ese tipo de tratamiento no corresponde a una pavimentación como tal, ya que no aporta
estructuralmente al camino en el que se emplaza, pero si aporta en el grado de servicio
que podrá prestar el camino al cual se aplica, debido a que principalmente se aplica a
caminos de tierra, o bases granulares, cuya calidad se ve enormemente mejorada tras la
aplicación de un tratamiento de este tipo. Este tipo de tratamiento también es
comúnmente aplicado en las bermas.
Para colocar estos tratamientos sobre una base granular, generalmente esta última es
imprimada con un asfalto cortado (un asfalto tipo M-30, por ejemplo), sobre la cual se
aplica la o las capas de tratamiento, que además se componen a su vez de agregados
minerales y emulsiones asfálticas.
El método de dosificación a emplear para el presente informe ha sido el método de
dimensión mínima promedio, que se detalla en MC. 8.302.50. Este método considera un
análisis granulométrico y de las densidades del agregado a utilizar.
OBJETIVOS Y ALCANCE
En el marco de los tratamiento superficiales se establecen los siguientes
objetivos que se consideran de importancia:
 Dosificar un ligante asfáltico y agregado que se utilizará en un
tratamiento superficial.
 De acuerdo a la sección 8.302.50. del Manual de Carreteras, describir y
materializar un informe acorde a los requerimientos técnicos para el
diseño de un tratamiento superficial.
DESARROLLO
Los tratamientos superficiales en la ingeniería vial es un tema de gran
importancia, y más aun que el materializado de dicha técnica como es el caso
de un doble tratamiento tenga la aprobación de un laboratorio certificado.
Respecto de los tratamientos superficiales, lo que se busca principalmente es
otorgar una superficie de rodadura de bajo costo pero de gran calidad.
En el caso de un doble tratamiento, primero es necesario hacer una
imprimación de la base estabilizada mediante un riego de asfalto cortado que
se realiza por medio de camiones especializados para el transporte de
asfaltos líquidos. El procedimiento para determinar adecuadamente los
parámetros de diseño se especifican a continuación:
PROCEDIMIENTO
De acuerdo al Manual de Carreteras a continuación, se describe en forma
resumida el procedimiento que se utilizará para determinar los parámetros.
Cabe destacar que el presente informe hace referencia a dicho Manual por lo
que toda la información se podrá verificar con mayor detallle en el Manual de
Carreteras en la sección 8.302.50.
En primer lugar el riego imprimación utiliza un asfalto cortado de curado
medio de tipo MC30, aplicando entre 0.8 a 1.5 [l/m2 ] .
Para la verificación de la aplicación, se utiliza una bandeja metálica cuadrada
que se coloca bajo los inyectores del camión mientras éste realiza el riego.
Dado que la bandeja posee un área y masa conocida se puede determinar
pesando la bandeja la cantidad de asfalto aplicado por metro cuadrado.
Luego se utiliza una manguera instalada en el camión para efectuar el riego
en zonas en las que se extrajo material. Luego tras un día aproximadamente
la superficie ya se encuentra en condiciones de realizar el tratamiento
superficial.
El mismo camión utilizado para efectuar el riego de imprimación (asfalto
cortado), ahora se lava y se llena con emulsión asfáltica del tipo CRS2,
correspondiente a una emulsión de quiebre rápido, catiónica.
El camión irá haciendo un riego con la emulsión asfáltica, y justo detrás de
éste va pasando una gravilladora. La gravilla deberá estar húmeda.
De la misma manera en que se mide la aplicación de asfalto cortado en el
riego de imprimación, se medirá la cantidad de asfalto aplicado en el riego
con emulsión asfáltica y la cantidad de gravilla aplicada por metro cuadrado.
La cantidad de emulsión y gravilla a aplicar por metro cuadrado se obtiene de
la dosificación.
La gravilla debe ser chancada, para eso tiene que estar muy limpia, estando
restringido el contenido retenido en la malla nº200 hasta un 0.5%. Un
contenido mayor de finos hace que la emulsión asfáltica se adhiera a este
“polvo” y no a la gravilla, disminuyendo enormemente la vida útil del
tratamiento.
Se podría permitir que la gravilla se salga en algunos puntos de la banda
granulométrica establecida, lo cual no tiene tanta relevancia, pero el
contenido de la malla nº200 ocasiona problemas serios en los tratamientos
superficiales, causando desprendimiento de la gravilla superficial.
Si se tiene un contenido mayor al máximo permitido en la malla nº200, y se
tiene un acopio de material considerable, para no desperdiciar el material
acopiado, en el proceso de traslado en los camiones tolva, desde la planta
acopio hasta la faena, se pueden llevar los áridos a la rivera de un río, y
mediante bombas lavar la gravilla con el objetivo de disminuir el contenido
de finos. No hay problema con que la gravilla esté húmeda al momento de la
colocación, dado que se estará usando emulsión, la cual contiene agua.
La gravilla deberá contar con un cierto contenido de agua libre. El agua total
de la gravilla estará compuesta por el agua absorbida más el agua libre. El
agua de absorción de una gravilla chancada es aproximadamente un 1% y el
agua libre va entre un 0.5 y 1.5%. Con ello, el agua total podría estar entre
1.5 y 2.5%. En ese estado la gravilla se encuentra “chorreando”. Dado lo
anterior, el lavar una gravilla antes de su aplicación no genera ningún
inconveniente.
Una vez colocada la emulsión y la gravilla, se compacta con un rodillo liso.
Luego se pasan los rodillos neumáticos.
La gravilla se coloca del tamaño mayor a utilizar al menor. Para efectos de
este laboratorio, se considerará el uso de una gravilla de tamaño máximo
3/4[in] (20[mm]), que corresponde a la gravilla usada normalmente en la
primera aplicación.
Se compacta y se espera a que cure unos 2 a 3 días. Luego se pasa una
barredora autopropulsada, la cual retira toda la gravilla suelta que haya
quedado en la superficie. A continuación se aplica un nuevo riego de
emulsión asfáltica y una segunda capa de gravilla, esta vez de 3/8[in]
(10[mm]). Luego se pasan los rodillos, primero liso y luego neumático, y se
deja curar para luego barrer.
Para hacer que la superficie adquiera el color negro característico se aplica
un tercer riego de imprimación, que no tiene ninguna relación al contenido
de asfalto obtenido de la dosificación. La cantidad de emulsión a aplicar en
este riego es de 0.6 [l/m2]. Este último riego se deja curar y luego se pinta la
calzada.
CÁLCULOS
Granulometría
Utilizando el procedimiento explicado en el Método M.C.8.202.3, se calcula la
granulometría del material obteniéndose la siguiente tabla que resume los
valores:
TAMIZ
1"
25
1/2"
19
3/4"
12,7
3/8"
9,51
Nº4
4,75
Nº8
2,36
Nº200
0,075
BANDAS
TN 3/4 - 3/8 TN 3/8 - Nº8
100
90 - 100
20 - 55
100
0 - 15
85 - 100
0-5
10 - 30
0 - 10
0 - 0,5
0 - 0,5
GRANULOMETRIA AGREADO
3/4 - 3/8
3/8 - Nº8
100
100
100
100
22,25
100
1,06
100
0
18,91
0
0,18
0
0
Tamaño Medio del Agregado. El tamaño medio (TM) corresponde a la
abertura (mm) del tamiz teórico por el cual pasa el 50% del agregado, se la
granulometría considerando una función logarítmica en el eje de las abcisas
(tamaño de tamiz)
Se obtiene:
Material
3/4"
3/8"
Tamiz Teórico 50%
[mm]
14.4252
6,27914
Forma de Partículas. El índice de lajas influye considerablemente en la
dimensión mínima promedio de las partícula, se determinar con el ensayo
“Indice de Lajas” especificado en el Manual de Carreteras, por lo que se
utiliza en este caso:
Material IL
3/4"
3/8"
15%
20%
Dimensión Mínima Promedio (H). Corresponde al promedio de la dimensión
mínima de todas las partículas que componen el agregado. Se determina con
el procedimiento explicado en la norma obteniéndose:
mm
Agregado Grueso
H
11,574
3/8" Agregado
Fino
4,675
e) Densidades. La densidad aparente suelta y la densidad real seca del
agregado se determinan de acuerdo al manual de Carreteras, sección
8.202.19. y 8.202.20 respectivamente.
Se obtiene:
ρas
ρrs
V(%)
Materiales
Analizados
3/4"
3/8"
1.450
1.480
2.660
2.672
0,4548
0,4461
Parámetros de Diseño del Tratamiento.
De acuerdo a las características del proyecto en estudio, es necesario
determinar los siguientes parámetros que consideran las pérdidas
involucrada en el análisis:
Factor de Desperdicio (E). Considera las pérdidas de agregado durante la
construcción.
Este valor generalmente depende del procedimiento utilizado y del estado
del equipo mecánico utilizado. El valor se determina a partir de la tabla
8.302.50A (Manual de Carreteras) y depende de la dimensión mínima
promedio. Se determina mediante la siguiente tabla:
Luego de haber determinado el parámetro H, se obtiene entonces los
siguientes valores de factor de desperdicio:
Tamaño Agragado
3/4"
1.02
3/8"
1.05
E
b) Factor de Tránsito (T). El volumen de tráfico es determinante en el
proceso de dosificación. A mayor volumen, mayor es el porcentaje de ligante
que es ocupado por los huecos superficiales que presenta el agregado. Este
efecto se cuantifica como una corrección en la dosificación requerida y su
valor esta dado por la tabla 8.302.50B (Manual de Carreteras), el cual
depende del volumen de tránsito.
Se supone para este laboratorio un volumen de tránsito entre 100 a 500
vehículos por día, con lo cual el factor de tránsito será T=0.75.
c) Absorción del Agregado (A). Factor que sirve para compensar la
disminución de la dosis de ligante que se genera mediante la absorción por el
agregado,para efectos prácticos este valor se asumirá como 0.
d) Textura Superficial (S). Factor que sirve para compensar los efectos de la
textura sobre el ligante asfáltico, para el presente laboratorio se supongrá un
valor de 0 que corresponde a un valor que se utiliza generalmente en
tratamientos superficiales con bases imprimadas esta corrección no se
realiza.
Dosis de Ligante para Tratamientos Simples. De acuerdo al Manual de
Carreteras, se determina con:
en donde las variables involucradas se especifican en el Manual de
Carreteras, y se obtiene la siguiente tabla:
Parámetro
B [l/m^2]
DOSIS INDIVIDUALES
agregado grueso
2,439
agregado fino
0,973
Se considera un valor K=1 y R=0.65
La dosificación se realiza como si se de tratara de un tratamiento simple con
cada capa de un cierto tamaño máximo nominal que puede ser corregido en
terreno ajustando el valor de M. Además se hace referencia a laosis de
ligante que debe ser determinada calculando la dosis para cada capa como si
se tratara de un tratamiento simple (idéntico al tratamiento anterior).
El factor de corrección por textura superficial se aplica sólo a la primera capa.
Una vez determinadas las dosis de ligante para cada capa, se determina la
dosis total del tratamiento sumando las dosis individuales. Finalmente, las
dosis de cada capa o aplicación se distribuyen porcentualmente de la manera
mostrada en la Tabla M.C.8.302.50.D. Si es necesario se pueden corregir las
dosis en terreno ajustando el valor del factor K.
Suponiendo que se utilizan 2 capas (cada una con un tamaño de agregado),
los resultados son los siguientes:
a) La dosis de agregados para cada capa es la misma que para tratamiento
simple:
Parámetro
agr grueso
agr fino
C [kg/m^2]
23,013
9,559
% que pasa
RESUMEN DE DATOS
A modo de resumen, se presentan a continuación todos los parámetros
obtenidos en el caso de un tratamiento superficial:
Granulometria agregados
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
agr grueso
agr fino
0
0.5
1
Log(abertura[mm])
1.5
PARAMETROS DEL AGREGADO
Parametro
agr grueso
agr fino
H [mm]
11,574
4,675
V
0,457
0,451
PARAMETROS DE DISEÑO DEL PAVIMENTO
Parametro
agr grueso
agr fino
E
1,020
1,050
T
0,750
0,750
A [L/m^2]
0,000
0,000
S
0,000
0,000
DOSIS INDIVIDUALES
Parámetro
agr grueso
agr fino
C [kg/m^2]
B [l/m^2]
23,013
2,439
DOSIS FINALES
agr grueso
AGREGADO
23,013
ASFALTO
2,047
9,559
0,973
agr fino
9,559
1,365
CONCLUSIONES
De acuerdo al presente informe, se infieren las siguientes conclusiones que
se consideran de importancia:
 Los tratamientos superficiales son aplicables a mezclas uniformes de
asfalto que contengan dosificaciones variables, ya sea sobre capas
estabilizadas o pavimentos existentes. Su objetivo es mejorar y
conservar las propiedades mecánicas de la superficie intervenida.
 El factor de absorción considerado corresponde a 0.
 Dependiendo de la situación en que se encuentre, corresponde realizar
un tratamiendo superficial distinto por lo que se requiere un previo
estudio para satisfacer adecuadamente y asegurar un correcto
funcionamiento de la superficie tratada.
 El ligante asfáltico tiene un rol importante debido a que correponde a
la unión
 entre distintos materiales con distintas propiedades, por lo que se
requiere de un adecuado diseño para que no presente problemas a
corto plazo.
 Mediante el procedimiento descrito en el Manual de Carreteras, es
posible obtener la dosificación final de un tratamiento superficial que
lo que permite aportar en la tome de decisiones a la hora de
seleccionar este tipo de carpeta de rodados.
 Cuando se tienen grandes solicitaciones de tránsito, es necesario
asegurar la durabilidad de los pavimentos por lo que si se consideran
los ligantes tradicionales aplicados, éstos presentan ciertas
limitaciones lo que ha contribuido al desarrollo de los ligantes
modificados.