Sostenibilidad y Durabilidad
BASES GRANULARES ESTABILIZADAS
CON CEMENTO
POR: HUGO EGÜEZ A. Guayaquíl, Junio 2012.
Sostenibilidad y Durabilidad
NATURALEZA DEL MATERIAL
MEZCLA FISICA DE:
AGREGADOS
CEMENTO
AGUA
Sostenibilidad y Durabilidad
NATURALEZA DEL MATERIAL
MATERIAL QUE
ADECUADAMENTE
COMPACTADO Y
CURADO
Sostenibilidad y Durabilidad
NATURALEZA DEL MATERIAL
DESARROLLA PROPIEDADES MECANICAS
ADECUADAS PARA SU USO EN PAVIMENTOS
Sostenibilidad y Durabilidad
ESTRUCTURA TÍPICA DE UN
PAVIMENTO DE HORMIGÓN
Corona
Subrasante
Espaldón
Cuneta
Estructura
Terreno original Pendiente Terraplen
Bordillo-cuneta
Sostenibilidad y Durabilidad
BASE SIN ESTABILIZAR BASE ESTABILIZADA CON CEMENTO
TRANSFERENCIAS DE CARGA
A SUB-RASANTES
Sostenibilidad y Durabilidad
MATERIALES
Sostenibilidad y Durabilidad
Típo de material
Resistencia a la compresión
especímenes saturados, * (kg/cm2)
7 días 28 días
Suelos de arena y grava:
AASHTO grupos A-1,A-2,A-3
Grupos unificados GW, GC,
GP,
GM, SW, SC, SP, SM
21 – 42 28 - 70
Suelos limosos
AASHTO grupos A-4 y A-5
Grupos unificados ML y CL
18 – 35 21 - 63
Suelos arcillosos
AASHTO grupos A-6 y A-7
Grupos unificados MH y CH
14 – 28 18 - 42
* * Especímenes curados a 7 y 28 días, luego saturados en agua antes del
ensayo de resistencia.
CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL
Sostenibilidad y Durabilidad
GRADACIÓN PARA AGREGADOS (PCA)
Sostenibilidad y Durabilidad
CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL
Sostenibilidad y Durabilidad
CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL
Proyecto : SAN FRANCISCO
Material Nº 1: ASTM # 4
Material Nº 2: ASTM # 56
Material Nº 3: ARENA TRITURADA
Material Nº 4: ARENA NATURAL
Material Nº 5: GRAVILLA INTERMEDIA (12.5 X 5.0 mm)
NORMA ASTM C-33
Tamices Mat Nº 1 20,0% Mat Nº 2 22,5% Mat Nº 3 25,0% Mat Nº 5 12,5% Mat Nº 4 20,0% Total
3 100,0 20,0 100,0 22,5 100,0 25,0 100,0 12,5 100,0 20,0 100,0
2 1/2 100,0 20,0 100,0 22,5 100,0 25,0 100,0 12,5 100,0 20,0 100,0
2 100,0 20,0 100,0 22,5 100,0 25,0 100,0 12,5 100,0 20,0 100,0
1 1/2 100,0 20,0 100,0 22,5 100,0 25,0 100,0 12,5 100,0 20,0 100,0
1 27,0 5,4 100,0 22,5 100,0 25,0 100,0 12,5 100,0 20,0 85,4
3/4 1,0 0,2 73,0 16,4 100,0 25,0 100,0 12,5 100,0 20,0 74,1
1/2 0,0 0,0 32,0 7,2 100,0 25,0 100,0 12,5 100,0 20,0 64,7
3/8 0,0 0,0 10,0 2,3 98,0 24,5 31,3 3,9 99,0 19,8 50,5
#4 0,0 0,0 1,0 0,2 96,0 24,0 3,0 0,4 99,0 19,8 44,4
#8 0,0 0,0 0,0 0,0 66,0 16,5 1,0 0,1 94,0 18,8 35,4
#16 0,0 0,0 0,0 0,0 43,0 10,8 0,0 0,0 80,0 16,0 26,8
#30 0,0 0,0 0,0 0,0 29,0 7,3 0,0 0,0 61,0 12,2 19,5
#50 0,0 0,0 0,0 0,0 18,0 4,5 0,0 0,0 33,0 6,6 11,1
#100 0,0 0,0 0,0 0,0 10,0 2,5 0,0 0,0 10,0 2,0 4,5
#200 0,7 0,1 0,4 0,1 8,4 2,1 0,0 0,0 4,3 0,9 3,2
Mod finura 8,0 1,6 7,2 1,6 3,4 0,9 6,6 0,8 2,2 0,4 5,3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3 pu
lg
2 1
/2 P
ulg
2 pu
lg
1 1
/2 p
ulg
1 pu
lg
3/4
pul
g
1/2
pul
g
3/8
pul
g
#4
#8
#16 #3
0
#50
#10
0
#20
0
Limites de gradación Mezcla
Sostenibilidad y Durabilidad
CEMENTOS EMPLEADOS
Especificación INEN 2380
(ASTM C1157) TIPO HE
(ASTM C1157) TIPO GU
(ASTM C1157) TIPO MH
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
DENSIDAD Y CONTENIDO DE AIRE
ASTM C1435
Molding
Roller-Compacted
Concrete in
Cylinder Molds
ASTM 231
Air Content of
Freshly Mixed
Concrete by
the Pressure method
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
DENSIDAD Y CONTENIDO DE AIRE
Relaciones de
Densidad vs. Humedad Libre
Material: Granodiorita
Cemento HE : 98 kg/m3
Humedad libre óptima: 5.1 %
Cont.de aire : 1.0 %
Densidad Húmeda: 2540 kg/m3
Volumen de Agregados : 83 %
Relaciones de
Densidad vs. Humedad Libre
Material: Granodiorita
Cemento MH : 99 kg/m3
Humedad libre óptima: 5.1 %
Cont.de aire : 0.9 %
Densidad Húmeda: 2550 kg/m3
Volumen de Agregados : 83 %
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
CONSISTENCIA ASTM C1170, Procedimiento A
T1: Apróx. 20 s
T2: Apróx. 40 s
T3: Apróx. 60 s
Sostenibilidad y Durabilidad
ENSAYO ALTERNATIVO
Bases de agregados estabilizadas con cemento (BAEC)
Ensayos de Compactación
ASTM D558
Sostenibilidad y Durabilidad
ENSAYO ALTERNATIVO
Bases de agregados estabilizadas con cemento (BAEC)
Ensayos de Compactación y Resistencia
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
TIEMPO DE TRABAJO
Cilindros curados
en Lab.
Ensayados a 7 días
Tiempo
de trabajo:
Apróx. : 3 horas
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
CAMBIOS DE VOLUMEN (°C)
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
CAMBIOS DE VOLUMEN (°C)
Coeficiente de
dilatación térmica a los
7 días(1/oC)
Coeficiente de
dilatación térmica a los
90 días (1/oC)
Probeta 1 6x10-6 6x10-6
Probeta 2 8x10-6 8x10-6
Promedio 7x10-6 7x10-6
Coeficiente de
Dilatación Térmica
Material: Granodiorita
64 % del Ho. Convencional
ASTM C157
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
CAMBIOS DE VOLUMEN, RETRACCIÓN
MATERIAL RETRACCIÓN A 1 AÑO
GRANODIORITA 160x10-6
GRAVA TRITURADA 150x10-6
Contracción:
15 % de Hormigón
Convencional
ASTM C157
Sostenibilidad y Durabilidad
Influencia de la relación agua/cemento y del contenido de agregados
en la retracción del hormigón
Adam Neville “Tecnología del Hormigón”
PROPIEDADES:
CAMBIOS DE VOLUMEN, RETRACCIÓN
Sostenibilidad y Durabilidad
COMPORTAMIENTO DE FISURAS
EN MATERIALES ESTABILIZADOS CON CEMENTO
ACI 230.1R-09
PROPIEDADES:
FISURAS EN MATERIALES ESTABILIZADOS
Sostenibilidad y Durabilidad
• Compactación a humedad ligeramente inferior a la óptima.
( Riesgosa)
• Limitar contenido de finos en los materiales.
• Demora en la colocación de carpeta/Calzada (14 – 28 días).
• Utilización de bases de mayor espesor con contenido menor
de cemento.
• Elaboración de juntas.
• Reemplazo de cemento por material Puzolánico.
• Uso de cementos expansivos.
PROPIEDADES: MEDIDAS PARA CONTROLAR FISURAS ACI 230.1R
Sostenibilidad y Durabilidad
• Especificaciones adecuadas:
• Suelos Finos (Res. = 2 – 2,4 MPa ; Retracción = 525 x 10-6 )
• Suelos Gruesos (Res. = 3,1MPa ; Retracción = 300 x 10-6 )
• Inducir Micro-fisuras:
• Colocación rápida de carpeta asfáltica seguida por apertura al
tráfico.
• Inducir micro-fisuras en pavimento, con equipo de
compactación 24 – 48 horas posterior a compactación final.
• Uso de capas de bloqueo, para evitar propagación de fisuras:
• Doble riego
• Capa de material sin estabilizar entre 50 – 100 mm.
• Membrana sintética que aísle a sub-base.
PROPIEDADES: MEDIDAS PARA CONTROLAR FISURAS ACI 230.1R
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
PERMEABILIDAD
Permeabilidad al Aire
Equipo Permeatorr
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
PERMEABILIDAD
EQUIPO TORRENT
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
PERMEABILIDAD Permeabilidad al Aire
Equipo Permeatorr
Muestra KT (m2)
1 0.033 x 10-16
2 0.022 x 10-16
3 0.028 x 10-16
Promedio 0.028 x 10-16
Calidad del hormigón Índice kT (10-16 m2)
Muy mala 5 > 10
Mala 4 1,0 - 10
Normal 3 0,1 -1
Buena 2 0,01 - 0,1
Muy buena 1 <0,01
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
RESISTENCIA
TRACCIÓN INDIRECTA
ASTM C496
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
RESISTENCIA
COMPRESIÓN ASTM C39
MÓDULO DE ELASTICIDAD ASTM C 469
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
RESISTENCIA
TRACCIÓN POR FLEXIÓN
ASTM C78
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
RESISTENCIA
TRACCIÓN INDIRECTA
VS. COMPRESIÓN
RELACION ENTRE TRACCIÓN INDIRECTA : ft
Y COMPRESIÓN SIMPLE : f’c
PARA 2 TIPOS DE AGREGADOS.
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
RESISTENCIA
MÓD. ELASTICIDAD
VS. COMPRESIÓN
RELACION ENTRE EL MÓD. ELASTICIDAD : E
Y COMPRESIÓN SIMPLE : f’c
PARA 2 TIPOS DE AGREGADOS.
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES:
RESISTENCIA
MÓD. ELASTICIDAD
VS. TRACCIÓN INDIRECTA
RELACION ENTRE EL MÓD. ELASTICIDAD : E
Y TRACCIÓN INDIRECTA: ft
PARA 2 TIPOS DE AGREGADOS.
Sostenibilidad y Durabilidad
PROPIEDADES MECÁNICAS: Relación entre: Módulo de Elasticidad, Tracción Indirecta ,
Compresión Simple, Flexión
Ec: Módulo de elasticidad ASTM C469
f’t: Tracción Indirecta ASTM C496
MR: Tracción por Flexión ASTM C78 (ACI 230.1R)
MR/TCD: Tracción por Flexión, con respecto a tracción Indirecta
Ec (GPa)
f't (MPa)
MR (MPa) MR/TCD
f'c (MPa)
7,2 0,62 0,95 1,54 4
10,9 0,89 1,36 1,53 6
13,7 1,16 1,75 1,51 8
15,8 1,43 2,13 1,49 10
17,6 1,70 2,50 1,47 12
19,2 1,97 2,86 1,45 14
Ec (GPa)
f't (MPa)
MR (MPa) MR/TCD
f'c (MPa)
2,0 0,36 0,95 2,67 4
5,0 0,72 1,36 1,88 6
10,4 1,09 1,75 1,61 8
14,2 1,45 2,13 1,47 10
17,2 1,82 2,50 1,38 12
19,6 2,18 2,86 1,31 14
Grava triturada Granodiorita
Sostenibilidad y Durabilidad
RES. COMPRESIÓN SIMPLE DE BASE
ESTABILIZADA NO-PLÁSTICA ASTM C1435,C39
CEMENTOS TIPO: HE-GU-MH
CONTENIDO DE CEMENTO: 3.8 % (95 kg/m3)
Sostenibilidad y Durabilidad
RES. TRACCIÓN INDIRECTA DE BASE
ESTABILIZADA NO-PLÁSTICA ASTM C1435,C496
CEMENTOS TIPO: HE-GU-MH
CONTENIDO DE CEMENTO: 3.8 % (95 kg/m3)
Sostenibilidad y Durabilidad
MODULO DE ELASTICIDAD ESTATICO
BASE ESTABILIZADA NO-PLÁSTICA ASTM C469
CEMENTOS TIPO: HE-GU-MH
CONTENIDO DE CEMENTO: 3.8 % (95 kg/m3)
Sostenibilidad y Durabilidad
BENEFICIOS
•Proveer soporte fuerte y uniforme para el pavimento
•Proveer soporte fuerte y uniforme para Pavimentadoras y
encofrados
•Proveer una plataforma de trabajo estable, para facilitar las
operaciones de construcción y permitir grandes producciones
diarias con retrasos mínimos por mal tiempo.
•Prevenir consolidación de subbase bajo tráfico.
•Material volumétricamente estable, bajo módulo de elasticidad
baja retracción por secado y coeficiente de dilatación térmica
(Cemento MH. Base vial).
Sostenibilidad y Durabilidad
BENEFICIOS
•Mejorar transferencia de carga en Juntas del pavimento.
•Ayuda a controlar subrasantes expansivas.
•Prevenir bombeo de subrasante.
•Prevenir infiltración de subrasante en subbase.
•Minimiza la introducción de partículas granulares en juntas del
pavimento.
Sostenibilidad y Durabilidad
PRUEBA DE CAMPO :
MUESTREO PARA HUMEDAD NATURAL
Sostenibilidad y Durabilidad
BASE TIPO 1A ÍNDICE DE PLASTICIDAD: 13 %
Sostenibilidad y Durabilidad
GRADACIÓN
Sostenibilidad y Durabilidad
DIMENSIONES:
108 x 7.5 x 0.15 = 121.5 m3
PROCTOR: 2000 kg/m3
Mat. Total Compactado: 243 Ton.
Sacos de Cemento Utilizados:338 (16.9 Ton); 6.9 %
Sostenibilidad y Durabilidad
DISTRIBUCIÓN DEL CEMENTO
Sostenibilidad y Durabilidad
DISTRIBUCION/COMPACTACION
Sostenibilidad y Durabilidad
PROCTOR: + 96%
Sostenibilidad y Durabilidad
RESISTENCIAS COMPRESIÓN
ALCANZADAS (7 DIAS)
4.0 MPa.
Sostenibilidad y Durabilidad
MEDICIÓN CBR
Sostenibilidad y Durabilidad
CBR DE CAMPO
Sostenibilidad y Durabilidad
EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS
Sostenibilidad y Durabilidad
PREPARACIÓN DE NÚCLEOS
Sostenibilidad y Durabilidad
PREPARACIÓN DE NÚCLEOS
Sostenibilidad y Durabilidad
RESISTENCIA DE NÚCLEOS
Sostenibilidad y Durabilidad
RESISTENCIA DE NÚCLEOS