T07a_Estabilizados Granulares con asfalto espumado

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TECNOLOGÍAS ESPECIALES EN CONSTRUCCIONES VIALES

T07a Estabilizados granulares con asfalto espumado (BSM) Ings. Jorge A. Páramo – Hugo E. Poncino – Dr. Ing. Fernando Martínez – Mg. Ing. Andrés Pugliessi

Rosario, Argentina, abril 2021

T07 ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) INTRODUCCIÓN – QUE SON LOS BSM? SE DEFINE COMO MATERIAL GRANULAR ESTABILIZADO CON ASFALTO ESPUMADO A LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS PÉTREOS, SUELO, CEMENTO HIDRÁULICO (O CAL) Y ASFALTO ESPUMADO. TAMBIÉN PUEDEN UTILIZARSE MATERIALES RECUPERADOS DE PAVIMENTOS EXISTENTES TALES COMO RAP, HORMIGÓN TRITURADO, ESTABILIZADOS GRANULARES Y/O SUELO SELECCIONADO. TIPO DE

CARACTERÍSTICAS

ÁMBITO DE APLICACIÓN USUAL

MEZCLA BSM1

BUENA RESISTENCIA AL CORTE

BASES DE PAVIMENTOS CON

MATERIAL: GENERALMENTE ÁRIDO TRITURADO Y/O N > 6 MILLONES DE EJES EQUIVALENTES MATERIAL RECUPERADO BSM2

RESISTENCIA AL CORTE MODERADA A BUENA MATERIAL:

GENERALMENTE

MATERIAL RECUPERADO

GRAVA

NATURAL

BASES DE PAVIMENTOS CON Y/O N < 6 MILLONES DE EJES EQUIVALENTES

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) INTRODUCCIÓN – QUE SON LOS BSM? SE GENERAN DIMINUTAS PARTÍCULAS DE ASFALTO CUANDO LAS BURBUJAS DE ESPUMA EXPLOTAN AL ENTRAR EN CONTACTO CON EL AGREGADO. ESTOS ELEMENTOS DE ASFALTO SE DISPERSAN EXCLUSIVAMENTE ENTRE LAS PARTÍCULAS MÁS FINAS DEL MATERIAL GRANULAR. EL ASFALTO TIENE UNA AFINIDAD EXCEPCIONAL POR EL FILLER ACTIVO (CAL O CEMENTO) QUE AYUDA A SU DISPERSIÓN, SE AÑADE UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE ESTE RELLENO ACTIVO. LA DISPERSIÓN DEL ASFALTO EN EL BSM PRODUCE “SOLDADURAS POR PUNTOS” ENTRE LAS DIVERSAS PARTÍCULAS CUANDO SE COMPACTA EL MATERIAL.

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) INTRODUCCIÓN – QUE SON LOS BSM? ESTAS UNIONES “NO-CONTINUAS” DE LAS PARTÍCULAS DE AGREGADO HACEN A LOS BSM DIFERENTES DE TODOS LOS OTROS MATERIALES DE PAVIMENTO. LA DISPERSIÓN DEL ASFALTO CAMBIA LAS PROPIEDADES DE CORTE DEL MATERIAL, AUMENTANDO SIGNIFICATIVAMENTE EL VALOR DE COHESIÓN, MIENTRAS QUE EFECTÚA UN PEQUEÑO CAMBIO EN EL ÁNGULO DE FRICCIÓN INTERNO. UNA CAPA COMPACTADA DE BSM TENDRÁ UN CONTENIDO DE VACÍOS SIMILAR A LA DE UNA CAPA GRANULAR, NO AL DE UNA CAPA ASFÁLTICA. LOS BSM SON, POR TANTO, GRANULARES EN SU NATURALEZA Y SON TRATADOS COMO TALES DURANTE LA CONSTRUCCIÓN.

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) COMPORTAMIENTO MECÁNICO ENTENDIENDO EL FUNCIONAMIENTO ESTABILIZADO CON ASFALTO

DEL

PUEDE UNA FISURA DESARROLLARSE Y PROPAGARSE A TRAVÉS DE UN MATERIAL QUE NO ESTÁ UNIDO DE MANERA CONTINUA??

NO, UN ENLACE PUNTUAL (PUNTO DE SOLDADURA) PUEDE ROMPERSE….Y AL HACERLO SE ELIMINA CUALQUIER “INICIO” DE FISURACIÓN QUE SE HAYA FORMADO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) COMPORTAMIENTO MECÁNICO FRENTE A OTROS MATERIALES

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PRINCIPALES BENEFICIOS 

RESISTENCIA. EL AUMENTO DE LA RESISTENCIA ASOCIADO CON LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO ESPUMADO PERMITE QUE UN BSM REEMPLACE MATERIALES DE ALTA CALIDAD EN LAS CAPAS SUPERIORES DE UN PAVIMENTO. POR EJEMPLO, UN MUY BUEN AGREGADO TRATADO CON ASFALTO ESPUMADO SE PUEDE UTILIZAR EN LUGAR DE UNA BASE ASFÁLTICA, OFRECIENDO AHORROS DE COSTOS SIGNIFICATIVOS.



DURABILIDAD. MEJORA DE LA RESISTENCIA A LOS DAÑOS POR HUMEDAD DEBIDO A QUE LAS PARTÍCULAS FINAS SE ENCAPSULAN EN EL ASFALTO.



CALIDAD DEL MATERIAL. MENOS SENSIBILIDAD. AGREGADOS DE BAJA CALIDAD, PUEDEN, EN OCASIONES, UTILIZARSE EXITOSAMENTE EN CAPAS DE BASE.



ALMACENAMIENTO. LOS BSM SE PUEDEN PRODUCIR A GRANEL Y ALMACENARSE (DURANTE PERIODOS LIMITADOS) PARA SER DISTRIBUIDOS Y COMPACTADOS EN UNA ETAPA POSTERIOR. ESTO PROPORCIONA FLEXIBILIDAD EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN.

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PRINCIPALES BENEFICIOS 

MODO DE FALLA. LA CONDICIÓN DE FALLA DE UN BSM ES LA DEFORMACIÓN PERMANENTE. ESTO IMPLICA QUE EL PAVIMENTO REQUERIRÁ MUCHO MENOS ESFUERZO PARA REHABILITARSE CUANDO ALCANCE SU CONDICIÓN TERMINAL, EN COMPARACIÓN CON UN MATERIAL QUE FALLA DEBIDO A FISURACIÓN.



SUSCEPTIBILIDAD A LA TEMPERATURA. A DIFERENCIA DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE, LOS BSM SON POCO SENSIBLES TÉRMICAMENTE. ESTO SE DEBE A QUE LA FASE DE ASFALTO NO ES CONTINUA EN TODA LA MEZCLA.



TRÁNSITO TEMPRANO. EL MATERIAL TRATADO CON ASFALTO ESPUMADO LOGRA UN AUMENTO SIGNIFICATIVO EN LA RESISTENCIA COHESIVA TAN PRONTO COMO SE COMPACTA. ESTO PROPORCIONA SUFICIENTE RESISTENCIA ESTRUCTURAL PARA SOPORTAR LAS CARGAS DE TRANSITO INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN, SOLO SE REQUIERE PROTECCIÓN CONTRA LA ACCIÓN DE DESPRENDIMIENTO PROVOCADA POR LOS NEUMÁTICOS.

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) BENEFICIOS EN REHABILITACIONES 

A DIFERENCIA DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS, LOS BSM NO SON MATERIALES DEMASIADO SENSIBLES Y PEQUEÑAS VARIACIONES, NO CAMBIARAN SIGNIFICATIVAMENTE LA RESISTENCIA LOGRADA A TRAVÉS DEL TRATAMIENTO. UNA VARIABILIDAD ALEATORIA EN EL MATERIAL RECICLADO ES MENOS CRÍTICA.



LA INTERRUPCIÓN DEL TRÁNSITO Y LOS RETRASOS SE MINIMIZAN AL PODER SER HABILITADO POCO DESPUÉS DE COMPLETARSE, EVITÁNDOSE LA CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE DESVÍOS.



EL PROCESO DE RECICLAJE IN SITU TAMBIÉN OFRECE VENTAJAS MEDIOAMBIENTALES A TRAVÉS DE LA CONSERVACIÓN DE LOS AGREGADOS NATURALES Y LA REDUCCIÓN RUIDO, GASES DE ESCAPE Y EMISIONES DE POLVO. CUANDO UNA CAPA DE BSM PUEDE SUSTITUIR A UNA BASE DE ASFALTO, EL AHORRO DE ENERGÍA SE ACUMULA POR LA REDUCCIÓN DEL CALENTAMIENTO Y EL TRANSPORTE ENTRE LA PLANTA ASFÁLTICA Y LA TERMINADORA.

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ASFALTO ESPUMADO – COMO SE GENERA?

EL ASFALTO ESPUMADO SE GENERA EN UNA CÁMARA DE EXPANSIÓN INYECTANDO AGUA A TEMPERATURA AMBIENTE Y ASFALTO A +/-170ºC. SE NECESITA UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE AGUA PARA ESPUMAR ASFALTO (TÍPICAMENTE 2 PARTES DE AGUA EN 98 DE ASFALTO). LA RAZÓN PARA ESPUMAR ASFALTO ES LA REDUCCIÓN DE VISCOSIDAD. EL

ASFALTO

ESPUMADO

ES

INESTABLE

TRANSCURRIDOS UNOS POCOS SEGUNDOS.

Y

COLAPSA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISPERSIÓN DEL ASFALTO EL ASFALTO ESPUMADO ES UNA MASA DE BURBUJAS. CADA BURBUJA ES UNA PELÍCULA EXTREMADAMENTE DELGADA DE ASFALTO RODEANDO VAPOR DE AGUA. DEBIDO A LA DELGADEZ DE LA MISMA, SI UNA PIEDRA ENTRA EN CONTACTO CON ESTAS BURBUJAS, ESTALLARÁN EN MILES, MILLONES QUIZÁS, DE DIMINUTAS PARTICULAS DE ASFALTO. CADA PARTICULA DE ASFALTO POSEE SOLAMENTE SUFICIENTE ENERGÍA CALÓRICA PARA CALENTAR UNA PARTICULA DE POLVO (MÁS HÚMEDO) Y ADHERIRSE A ELLA (O UNIRSE A OTRA PARTICULA DE ASFALTO DISPERSA). ESTO EXPLICA POR QUE EL ASFALTO ESPUMADO SE CONCENTRA EN LAS PARTÍCULAS MÁS FINAS Y POR QUE EL ASFALTO DISPERSO NO ES UNIFORME EN TAMAÑO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ASFALTO ESPUMADO – DISPERSIÓN DEL ASFALTO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ASFALTO ESPUMADO – REQUERIMIENTOS • PENETRACIÓN RECOMENDADA 70 – 100 dmm • ASFALTOS CONVENCIONALES SIN MODIFICAR • DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA A INCORPORA – RELACIÓN DE EXPANSIÓN: ES UNA MEDIDA DE LA VISCOSIDAD DEL BETÚN ESPUMADO, CALCULADA COMO LA RELACIÓN DEL VOLUMEN MÁXIMO DE LA ESPUMA OBTENIDA CON RESPECTO AL VOLUMEN ORIGINAL DE BETÚN. – VIDA MEDIA: ES UNA MEDIDA DE LA ESTABILIDAD DEL BETÚN ESPUMADO, CALCULADA COMO EL TIEMPO EN SEGUNDOS PARA QUE LA ESPUMA SE COLAPSE A LA MITAD DE SU VOLUMEN MÁXIMO.

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – COMPORTAMIENTO QUE SUCEDE CON UN MATERIAL DEBIL BAJO UNA RUEDA CARGADA?

LA RUEDA SE HUNDE

EL MATERIAL SE DEFORMA Y EMERGE

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – COMPORTAMIENTO QUE MECANISMO POSIBILITA SU OCURRENCIA? PRIMERO, LAS PARTÍCULAS SE MUEVEN ACERCÁNDOSE ENTRE SÍ (AUMENTO DE LA DENSIDAD)

“COMPACTACIÓN”

CON EL INCREMENTO DE LA DENSIDAD, EL MATERIAL RESPONDE

“CONFINAMIENTO”

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – COMPORTAMIENTO QUE MECANISMO POSIBILITA SU OCURRENCIA? CUANDO LA CARGA APLICADA AUMENTA, LAS FUERZAS DE CONFINAMIENTO TAMBIÉN

TENSIÓN APLICADA

TENSO-DEPENDIENTE

PRESIÓN DE CONFINAMIENTO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – COMPORTAMIENTO QUE MECANISMO POSIBILITA SU OCURRENCIA? SI CONTINUAMOS INCREMENTANDO LA CARGA EL CAMINO DE MENOS RESISTENCIA

FALLA POR CORTE

MECANISMO DE FALLA PARA MATERIALES GRANULARES

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – REQUERIMIENTOS – GRANULOMETRÍAS TG2

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – REQUERIMIENTOS – GRANULOMETRÍAS TG2

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – REQUERIMIENTOS – GRANULOMETRÍAS TG2 Tamiz

Abert.

2" 1 1/2 " 1" 3/4 " 1/2 " 3/8 " 1/4 " #4 #8 # 10 # 30 # 40 # 50 # 100 # 200

50,000 37,500 25,400 19,050 12,700 9,525 6,350 4,760 2,380 1,190 0,600 0,425 0,297 0,150 0,074

Objetivo BSM Grueso Fino 100 100 87 100 73 100 64 100 53 97 46 87 38 75 33 67 24 52 17 40 11 30 9 26 7 22 5 17 4 14

Objetivo BSM > 75% RAP Sin procesar Procesado 100 100 85 100 70 100 59 100 47 85 40 68 31 53 26 42 15 22 9 13 6 9 4 7 3 5 2 3 1 1

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – OTROS REQUERIMIENTOS •

CLASIFICACIÓN DE AGREGADO VIRGEN Y RAP (ANTES DE ESTABILIZACIÓN)  DENSIDAD MÁXIMA Y HUMEDAD ÓPTIMA (PROCTOR)  LÍMITES DE ATTERBERG  VALOR SOPORTE RELATIVO

•

DURABILIDAD  COEFICIENTE DE ROTURA, SI >20% ENTONCES DETERMINAR DMI  ÍNDICE DE DURABILIDAD AL FRESADO (DMI POR DURABILITY MILL INDEX)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – OTROS REQUERIMIENTOS •

DURABILIDAD  COEFICIENTE DE ROTURA, SI >20% ENTONCES  ÍNDICE DE DURABILIDAD AL FRESADO (DMI POR DURABILITY MILL INDEX) Porcentaje Pasante Malla (mm)

Variación

Tamiz Antes

Después

4,75

4

42

51

9

2,36

8

31

35

4

0,425

40

14

19

5

0,075

200

8

12

4

Coeficiente de rotura

22

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – OTROS REQUERIMIENTOS - RAP •

DETERMINAR LA “ACTIVIDAD” DEL RAP. SI EL LIGANTE RECUPERADO DEL RAP PRESENTA UNA PENETRACIÓN INFERIOR A 10 DMM, DEBE ENTENDERSE QUE DICHO RAP NO ES “ACTIVO” Y PUEDE UTILIZARSE.

•

SI, POR EL CONTRARIO, EL RAP PRESENTA SIGNOS DE SER “ACTIVO”, DEBERÁ SOMETERSE A UNA DETERMINACIÓN ADICIONAL

•

–

CALENTAR SUAVEMENTE UNA MUESTRA REPRESENTATIVA DE RA A 70 °C.

–

COMPACTAR VARIAS MUESTRAS DE 100 MM DE DIÁMETRO CON 75 GOLPES EN CADA CARA UTILIZANDO UN MARTILLO MARSHALL.

–

EMBEBER LOS ESPECÍMENES DURANTE 24 HORAS A 25°C.

–

SOMETERLAS A ENSAYOS ITS. VALORES INFERIORES A 100 KPA CONSIDERAN QUE EL AGLUTINANTE ESTÁ INACTIVO, MIENTRAS QUE CON VALORES SUPERIORES A 100 KPA EL AGLUTINANTE SE CONSIDERA ACTIVO.

SI EL AGLUTINANTE DEL RAP CALIFICA COMO “ACTIVO”, DEBE AGREGARSE, AL RAP, FRACCIONES DE ARENA DE TRITURACIÓN EN EL ORDEN DEL 15 AL 25%.

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – CLASIFICACIÓN MATERIALES EN SUDÁFRICA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA

Temperatura Agregados [°C] Laboratorio 25 >15 Campo >12-15 PARA CONTENIDOS ELEVADOS DE RAP (75% O SUPERIOR) LOS REQUERIMIENTOS DE TEMPERATURA PERMANECEN SIN CAMBIOS

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) AGREGADOS – INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA

> 25ºC

15ºC

< 15ºC

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS MUESTRAS REPRESENTATIVAS CON RECICLADORA

CON FRESADORA

VELOCIDAD DE AVANCE NORMAL (±8 M/MIN)

VELOCIDAD DE AVANCE (±3 M/MIN)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS PREPARACIÓN DE LA MUESTRA – MEZCLA DE AGREGADOS SIN TRATAR 1- MATERIAL RETENIDO EN EL TAMIZ 3/4 “ 2- MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ 3/4” Y RETENIDO EN EL 1/2” 3- MATERIAL PASANTE EL TAMIZ 1/2” Y RETENIDO EN EL #4 4- MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ #4

REEMPLAZAR EL MATERIAL RETENIDO EN TAMIZ 3/4” CON MATERIAL PASANTE 3/4” Y RETENIDO 1/2”

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS ENSAYOS PRELIMINARES – MEZCLA DE AGREGADOS SIN TRATAR - ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO (IRAM 1505 y 1540) - LÍMITES DE ATTERBERG PARA DETERMINAR ÍNDICES DE PLASTICIDAD (IRAM 10501 y 10502) - RELACIÓN HUMEDAD / DENSIDAD (IRAM 10511) - ENSAYO VALOR SOPORTE RELATIVO (IRAM 10520)

CANTIDADES APROXIMADAS PARA EJECUTAR DOSIFICACIÓN

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS - EXIGENCIAS A LOS COMPONENTES

Clase BSM Material sin tratar Granulometría Pasante #200 mínimo Durabilidad DMI Índice Plasticidad Temperatura del Agregado Densidad Objetivo Requerimientos del asfalto Requerimientos del filler activo

BSM 1

BSM 2

G4

G5 y G6

Ver tabla > 4% (2% para RAP > 75%) Ver tabla < 6% < 8% >15 100% DSM 98% DSM Relación Expansión > 8 - Vida Media 6 seg Ver tabla

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ESPUMABILIDAD DEL ASFALTO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ESPUMABILIDAD DEL ASFALTO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ESPUMABILIDAD DEL ASFALTO Temperatura de Bitumen 170°C 40 % Óptimo de Inyección de Agua 15

30

Mínimo Aceptable "re"

10

20

Mínimo aceptable "t"

5 igual

0 0,5

1

1,5

10

igual

1,9 2,5 3 3,5 %2 Inyección de Agua [% en peso de Bitumen]

INYECCIÓN ÓPTIMA DE AGUA: 1,9%

0 4

4,5

5

Vida Media [segundos]

Relación de Expansión [veces]

20

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) SELECCIÓN DE FILLER ACTIVO -

EL FILLER ACTIVO Y SU TIPO (CEMENTO O CAL HIDRATADA) SE DETERMINA A PARTIR DE ENSAYOS ITS

-

MOLDEO DE 18 PROBETAS ITS (6 CEMENTO, 6 CAL, 6 SIN FILLER)

-

MISMA CANTIDAD DE ASFALTO ESPUMADO PARA LAS MEZCLAS CON FILLER ACTIVO

-

UTILIZANDO COMO REFERENCIA

Pasa tamiz #200

10

% asfalto espumado en peso del agregado seco Pasa tamiz #4 < 50%

> 50%

2,0 2,2 2,4 2,6

2,0 2,4 2,6 3,2

Materiales típicos

RAP RAP, mezclas, gravas gravas / arenas

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) UNIDAD DE ESPUMADO - MEZCLADO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) COMPACTACIÓN

COMPACTADOR INDUSTRIAL ESTANDARD

MÉTODO DE COMPACTACIÓN APROBADO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) COMPACTACIÓN - ESCARIFICADO ENTRE CAPAS 95MM ALTURA X 152MM DIÁMETRO (2 CAPAS X 47,5MM) 300MM ALTURA X 152 MM DIÁMETRO (5 CAPAS X 60MM)

DISPOSITIVO DE ESCARIFICADO ENTRE CAPAS

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) CURADO DE PROBETAS ITS - 72 HS A 40°C ± 1°C HASTA PESO CONSTANTE

CURADO EN HORNO DURANTE 72 HS (40°C ± 1°C)

PROBETAS CURADAS, ENSAYAR LOTE “SECO” Y EMBEBER EL LOTE “SUMERGIDAS”

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) CURADO DE PROBETAS ITS

LOTE DE PROBETAS “SUMERGIDAS” EMBEBIDAS 24HS A 25°C (± 3°C)

SECADO DE SUPERFICIE PREVIO A ROTURA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) SELECCIÓN DE FILLER ACTIVO Determinación de Filler Activo Adición de asfalto % 2,5 % 1% cal Tipo/cantidad de filler Contenido de humedad % 5,3 Resultados delos ensayos

2,5 5,1

2,5 1% cemento 5,0

ITSSECO Contenido de humedad Densidad seca Temperatura de rotura

kPa % Kg/m3 °C

375 0,3 2.384 25

288 0,6 2.362 24

552 0,5 2.370 26

ITSHUMEDO Contenido de humedad Densidad seca Temperatura de rotura

kPa % Kg/m3 °C

312 1,9 2.365 24

111 1,5 2.355 24

512 1,8 2.353 23

REQUERIMIENTOS

Clase BSM 1 BSM 2

Límites ITS Seco Húmedo > 225 > 125 > 175 > 100

SE ADOPTA 1% CAL

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) SELECCIÓN TASA ÓPTIMA DE ASFALTO -

EL CONTENIDO ÓPTIMO DE ASFALTO SE DETERMINA CON MÁS ENSAYOS ITS

-

TODAS LAS MEZCLAS MOLDEADAS CON EL MISMO CONTENIDO DE FILLER ACTIVO

-

LOS MOLDEOS UTILIZADOS PARA LA SELECCIÓN DEL FILLER ACTIVO SON VÁLIDOS PARA ESTA DETERMINACIÓN

-

MOLDEO DE OTRAS 18 PROBETAS ITS (95MM ALTURA X 152MM DIÁMETRO)

225

REQUERIMIENTOS

Clase BSM 1 BSM 2

Límites ITS Seco Húmedo > 225 > 125 > 175 > 100

SE ADOPTA 1,3% DE ASFALTO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PROPIEDADES DE CORTE – ENSAYO TRIAXIAL SIMPLE -

MOLDEO DE 10 PROBETAS TRIAXIALES (300MM ALTURA X 152MM DIÁMETRO)

-

DETERMINAR LAS PROPIEDADES DE CORTE, COHESIÓN Y ANGULO DE FRICCIÓN INTERNA

-

ENSAYO A 25ºC Y 4 PRESIONES DE CONFINAMIENTO (0 KPA, 50 KPA, 100 KPA Y 200 KPA)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PROPIEDADES DE CORTE – ENSAYO TRIAXIAL SIMPLE -

PARES DE PROBETAS ENSAYADAS A DISTINTAS PRESIONES DE CONFINAMIENTO

-

UN PAR ENSAYADA A 100 KPA DESPUÉS DE 24 HS DE EMBEBIMIENTO A 25ºC

EMBEBIDAS DESCARTE A PARTIR DE DENSIDAD DE PROBETAS

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) CURADO DE PROBETAS TRIAXIALES -

8 HS EN MOLDE CUBIERTO CON TRAPOS HÚMEDOS

-

8 HS EN HORNO A 40°C ± 1°C

-

48 HS A 40°C ± 1°C ENVUELTAS EN PAPEL FILM O BOLSAS CERRADAS

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PROPIEDADES DE CORTE – ENSAYO TRIAXIAL SIMPLE

NO LIGADO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PROPIEDADES DE CORTE – ENSAYO TRIAXIAL SIMPLE

s1

ASFALTO ESPUMADO NO LIGADO

s3

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PROPIEDADES DE CORTE – ENSAYO TRIAXIAL SIMPLE PROPIEDADES DE CORTE – EFECTO DEL AGUA

t TENSIÓN DE CORTE (KPA)

ÁNGULO DE FRICCIÓN

CBSM Cohesión

100 kPa

TENSIÓN NORMAL (KPA)

s

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PROPIEDADES DE CORTE – ENSAYO TRIAXIAL SIMPLE PROPIEDADES DE CORTE – EFECTO DEL AGUA ESPECIFICACIÓN COHESIÓN RETENIDA BSM 1

t TENSIÓN DE CORTE (KPA)

s1 ÁNGULO DE FRICCIÓN

EMBEBIDO

CL = PÉRDIDA DE COHESIÓN MÁX = 25% CBSM Cohesión

s3

CR = COHESIÓN RETENIDA = CL * 100 / CBSM 100 kPa

TENSIÓN NORMAL (KPA)

s

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS – CLASIFICACIÓN DE LAS BSM

CLASE BSM 1 BSM 2

RAP (%)

ENSAYOS ITS

ENSAYOS TRIAXIAL

ITSSECO (kPa) ITSHUM (kPa) Cohesión (kPa) Angulo de Fricción (º) Cohesión Retenida (%) < 50% 225 125 250 40 75 50 - 100 % 225 125 265 38 75 < 50% 175 100 225 38 65 50 - 100 % 175 100 260 35 75

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO DE MEZCLAS – CONCLUSIONES -

COMPACTADOR CON MARTILLO VIBRADOR – MÁS REPRESENTATIVO, DISMINUCIÓN DE LA VARIABILIDAD

-

ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO – CUIDADO CON LA CONTRACCIÓN (MENOS CEMENTO)

-

CONTENIDO DE LIGANTE – AFECTA LA VARIABILIDAD Y TIEMPOS DE COMPACTACIÓN

-

ENSAYOS ITS EN BSM – SE UTILIZAN PARA DOSIFICAR (FILLER ACTIVO Y LIGANTE ASFÁLTICO)

-

ENSAYOS TRIAXIALES – PROPIEDADES DE CORTE DE LA MEZCLA  DISEÑO MÁS CONFIABLE (REPETIBILIDAD)  COHESIÓN Y ÁNGULO DE FRICCIÓN SE UTILIZAN EN EL DISEÑO ESTRUCTURAL

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO ESTRUCTURAL – PAVEMENT NUMBER (PN) -

MÉTODO DE DISEÑO EMPÍRICO BASADO EN OBSERVACIONES DE COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS, DESARROLLADO POR LOS SUDAFRICANOS

-

RECOPILA TODA LA INFORMACIÓN DE COMPORTAMIENTO DE CAMPO DISPONIBLE •

20 TRAMOS

•

7 TRAMOS CON SIMULADOR DE CARGA (HVS) Y 22 SECCIONES

•

INFORMACIÓN RELATIVA A LA CONSTRUCCIÓN, MANTENIMIENTO Y COMPORTAMIENTO

-

UTILIZA LOS MEJORES ELEMENTOS DEL ANÁLISIS MECANISCISTA

-

DESARROLLA VINCULOS CLAROS, FUERTES CON ENSAYOS DE CAMPO (CLASIFICACIÓN DE MATERIALES) Y ESPECIFICACIONES

-

ROBUSTO Y SIMPLE DE UTILIZAR

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISEÑO ESTRUCTURAL – PAVEMENT NUMBER (PN)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) -

BASADO EN EL CONCEPTO DEL NÚMERO ESTRUCTURAL DEL MÉTDO AASHTO 93

-

MEJORA INCORPORANDO •

ESTABLECIENDO PRINCIPIOS BÁSICOS DE DISEÑO •

LA CAPACIDAD ESTRUCTURAL ES FUNCIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE CARGAS COMBINADA A LARGO PLAZO DE TODAS LAS CAPAS DEL PAVIMENTO

•

•

LA CALIDAD DE LA SUBRASANTE ES EL PUNTO DE PARTIDA DEL DISEÑO

•

EL TIPO Y CALIDAD DE UNA CAPA DE BASE ES CRÍTICO EN EL DISEÑO

EXPERIENCIA LOCAL

-

CALIBRADO PARA COMPORTAMIENTO DE CAMPO A LARGO PLAZO

-

CAPACIDAD ESTRUCTURAL

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) -

MÓDULO EFECTIVO A LARGO PLAZO (ELTS POR EFFECTIVE LONG TERM STIFFNESS) •

REPRESENTA EL MÓDULO PROMEDIO DEL MATERIAL A LO LARGO DE LA VIDA DE DISEÑO

•

DEPENDE DEL TIPO Y CALIDAD DEL MATERIAL

•

PARÁMETRO ESPECÍFICO DEL MODELO (NO SE MIDE EN LABORATORIO O CAMPO)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) -

RELACIÓN MODULAR (MR) • RELACIÓN ENTRE EL MÓDULO DE LA CAPA Y LA SUBYACENTE. (EN BSM EL MR ES MÁS ALTO QUE EN UN GRANULAR DEBIDO AL INCREMENTO DE LA COHESIÓN DE LA CAPA)

-

MÓDULO MÁXIMO

-

FACTOR DE CONFIANZA BASE •

RECONOCE LA IMPORTANCIA DE MATERIAL DE BASE APROPIADO

•

CAPACIDAD DEL MATERIAL A FUNCIONAR COMO CAPA DE BASE

•

ASEGURA EL DESCARTE DE DISEÑOS POBRES

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN)

TG2 (2020)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE -

PUNTO DE PARTIDA DEL DISEÑO

-

DETERMINA EL MÓDULO A PARTIR DE LA CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL

TG2 (2020)

-

AJUSTE POR CLIMA

-

AJUSTE POR ESPESOR DE COBERTURA (SENSIBILIDAD A LAS TENSIONES)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE -

AJUSTE POR CLIMA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) CARACTERIZACIÓN DE LA SUBRASANTE -

AJUSTE POR ESPESOR DE COBERTURA (SENSIBILIDAD A LAS TENSIONES)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) FACTORES DE AJUSTE -

AJUSTE POR CAPAS SUPERFICIALES DE MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) FACTORES DE AJUSTE -

AJUSTE POR CAPAS BSM

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) FACTORES DE AJUSTE -

AJUSTE POR CAPAS ESTABILIZADAS CON CEMENTO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) -

LOS PAVIMENTOS DEBEN TENER 5 CAPAS

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SI POSEE 4 CAPAS O MENOS •

AGREGAR CAPAS DE SUELO SELECCIONADO DE 150 MM DE ESPESOR DE LA MISMA CLASE QUE LA SUBRASANTE

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SI POSEE MÁS DE 5 CAPAS •

COMENZAR COMBINANDO LAS SUBBASES INFERIORES  LA CLASE DE MATERIAL DEBE SER EL DE LA CAPA DE MAYOR ESPESOR  SI LAS CAPAS POSEEN EL MISMO ESPESOR, ENTONCES UTILIZAR LA CLASE DE MATERIAL MÁS BAJA  SI SE COMBINA CON LA SUBRASANTE, ENTONCES ASIGNAR LA CLASE DE MATERIAL DE LA CAPA SUPERIOR A LA SUBRASANTE

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LOS ESPESORES LÍMITES NO DEBEN SER EXCEDIDOS

LÍMITES DE TRÁNSITO 1 A 40 MILLONES DE EJES EQUIVALENTES

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN)

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) PAVEMENT NUMBER (PN) RESUMEN 1.

DETERMINAR EL MÓDULO DE SUBRASANTE BASADO EN EL TIPO DE MATERIAL

2.

AJUSTAR EL MÓDULO DE LA SUBRASANTE CON EL CLIMA Y EL ESPESOR DE COBERTURA

3.

DETERMINAR PARA CADA CAPA LA RELACIÓN MODULAR Y EL MÓDULO MÁXIMO PERMITIDO BASADO EN LA CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL

4.

COMENZAR DESDE LA SUBRASANTE Y DETERMINAR EL ELTS DE CADA CAPA

5.

AJUSTAR CADA MÓDULO CON LOS FACTORES DE AJUSTE

6.

MULTIPLICAR LOS ESPESORES Y ETLS DE CADA CAPA Y LUEGO SUMARLOS PARA OBTENER EL PN

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ASPECTOS CONSTRUCTIVOS PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE DE APOYO

VERIFICAR LA CAPACIDAD PORTANTE MEDIANTE EL PASO DE UN EQUIPO PESADO

LA SUPERFICIE DEBE ESTAR PERFECTAMENTE LIMPIA

HUMEDECIMIENTO PREVIO MEDIANTE ROCÍO DE AGUA SI SE SECA…RIEGO ADICIONAL

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ACOPIOS DE MATERIALES

FORMACIÓN DE PREACOPIOS UNIFORMAR •

GRANULOMETRÍA

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CONTENIDO DE HUMEDAD

COBERTURA CON LONA

CONTROL DE TEMPERATURA DEL ACOPIO

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ELABORACIÓN EN PLANTA

AGUA DE MEZCLADO

INYECCIÓN DE ASFALTO Y MEZCLADO CABINA DE CONTROL CINTA DE CARGA

FUENTE DE ENERGÍA 2 TOLVAS DE ALIMENTACIÓN

CINTA PRIMARIA C/ CELDA DE CARGA

TANQUE DE ASFALTO SILO DE FILLER Y SINFIÍN DE ALIMENTACIÓN

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) ELABORACIÓN EN PLANTA – CONTROLES PREVIOS 1.

VERIFICAR QUE EL SISTEMA DE CALENTAMIENTO DEL ASFALTO ESTÁ OPERACIONAL

2.

VERIFICAR LA TEMPERATURA Y % DE HUMEDAD DEL MATERIAL EN LOS ACOPIOS

3.

VERIFICAR QUE EL TANQUE DE AGUA DE ESPUMADO ESTÉ LLENO

4.

REMOVER Y LIMPIAR FILTROS DE AGUA DE ESPUMADO Y ASFALTO

5.

VERIFICAR BLOQUEOS EN TOLVAS DE AGREGADOS Y CALIBRACIÓN DE APERTURAS

6.

VERIFICAR DEPOSITO DE FILLER ACTIVO Y SINFIN DE ALIMENTACIÓN

7.

INSPECCIONAR CÁMARA DE MEZCLADO E INYECCIÓN DE AGUA Y ASFALTO

8.

VERIFICAR BLOQUEOS EN CÁMARAS DE EXPANSION UTILIZANDO FUNCIÓN “PRE-WATER”

9.

LIMPIEZA Y FUNCIONAMIENTO CINTA DE DESCARGA

7.

RESETEO DE SISTEMA E INGRESO DE FÓRMULA DE OBRA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) CARGA Y TRANSPORTE

SEGREGACIÓN

COBERTURA DE LOS CAMIONES

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) APROXIMACIÓN Y DESCARGA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) APROXIMACIÓN Y DESCARGA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) APROXIMACIÓN Y DESCARGA LEVANTAR LA CAJA APROXIMADAMENTE UN METRO ANTES DE ABRIR LA COMPUERTA LA COMPUERTA TRASERA DE LA CAJA, NI LA CAJA, DEBEN HACER CONTACTO CON LA TOLVA LA DESCARGA DE MEZCLA SOBRE LA TOLVA NO DEBE SER BRUSCA. FACILITAR LA DESCARGA EN MASA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) APROXIMACIÓN Y DESCARGA

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) DISTRIBUCIÓN • AJUSTES Y CALIBRACIÓN DE LA TERMINADORA • ALTURA CORRECTA DE LA MEZCLA EN LA CAJA DE LA TERMINADORA • BANDAS DE CIRCULACIÓN DE LA TERMINADORA DESPEJADAS • NO CERRAR LAS ALAS DE LA TOLVA DE TERMINADORA PARA EVITAR SEGREGACIÓN • AVANCE SIN DETENCIONES DE LA TERMINADORA PARA GARANTIZAR RUGOSIDAD

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) COMPACTACIÓN

AMPLITUD ALTA FRECUENCIA BAJA VELOCIDAD LENTA = 3km/hora 50 metros/minuto

VELOCIDAD = 10 a 20 km/hora

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) COMPACTACIÓN JUNTA LONGITUDINAL BSM 1° Pasada

50 cm SIN VIBRAR

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) CURADO Y HABILITACIÓN AL TRÁNSITO • LAS MEZCLAS BSM TIENEN, FINALIZADA LA COMPACTACIÓN UN AUMENTO INSTANTÁNEO DE LA COHESIÓN (RESISTENCIA). ESTO LAS HACE RESISTENTES AL TRÁNSITO • SIN EMBARGO, PERMANECEN “INESTABLES O BLANDAS” HASTA QUE SE REDUCE SU CONTENIDO DE HUMEDAD • ES CONVENIENTE, ANTES DE ADMITIR LA CIRCULACIÓN DE VEHÍCULOS SOBRE LA MEZCLA, VERIFICAR SU CONDICIÓN DE SECADO PASANDO UN VEHÍCULO PESADO • SI EL SECTOR PUEDE TENER TRÁNSITO INTENSO ES CONVENIENTE APLICAR UN RIEGO LIGERO DE EMULSIÓN DILUIDA EN AGUA 24 HORAS DESPUÉS DE TERMINADA LA COMPACTACIÓN. LA SUPERFICIE DEBE MANTENERSE LIMPIA PARA EVITAR QUE EL TRÁNSITO LA DETERIORE

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM) COBERTURA CON LA CAPA DE RODAMIENTO • LA SUPERFICIE NO DEBE CUBRIRSE ANTES DE QUE LA CAPA DE BSM HAYA REDUCIDO SU HUMEDAD LO SUFICIENTE. EL PROBLEMA ES SABER ¿CUÁNDO? • LA PÉRDIDA DE HUMEDAD ES FUERTEMENTE DEPENDIENTE DE LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS • EN VERANO, LA PÉRDIDA ES RÁPIDA, GENERALMENTE LUEGO DE TRES A CINCO DÍAS (SIN LLUVIAS). CON CLIMA FRIO Y HÚMEDO EL SECADO PUEDE DEMORAR HASTA DOS SEMANAS (SIN LLUVIAS) • EL MEJOR INDICADOR PARA SABER SI LA CAPA ESTA EN CONDICIONES ES EL PASAJE DE UN RODILLO NEUMÁTICO PESADO O UN SEMIRREMOLQUE CARGADO • IMPRIMACIÓN: LAS CAPAS BSM NO NECESITAN RIEGO DE IMPRIMACIÓN • LIGA: LAS CAPAS BSM ¿NECESITAN RIEGO DE LIGA?

ESTABILIZADOS GRANULARES CON ASFALTO ESPUMADO (BSM)

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!