1. Módulo 2-4Módulo 2-4
MATERIALES DEMATERIALES DE
PAVIMENTACIONPAVIMENTACION

2. Materiales de PavimentaciónMateriales de Pavimentación
Cemento PórtlandCemento Pórtland
Concreto asfálticoConcreto asfáltico
Materiales granularesMateriales granulares
Materiales tratados con cementoMateriales tratados con cemento
Tratamiento asfálticoTratamiento asfáltico
Bases permeablesBases permeables

3. Hormigón de Cemento PórtlandHormigón de Cemento Pórtland
Materiales granulares graduadosMateriales granulares graduados
CementoCemento
Aire IncorporadoAire Incorporado
AditivosAditivos

4. Tipos de Cemento PortlandTipos de Cemento Portland
ASTMASTM
Tipo ITipo I NormalNormal
Tpo IITpo II Resistencia moderada a los sulfatosResistencia moderada a los sulfatos
Tipo IIITipo III Altas resistencias tempranasAltas resistencias tempranas
Tipo IVTipo IV Bajo calor de hidrataciónBajo calor de hidratación
Tipo VTipo V Resistencia a los sulfatosResistencia a los sulfatos
NB 011:NB 011:
TIPOS I; IP; IF, P categorías resitentes 25, 30, 40TIPOS I; IP; IF, P categorías resitentes 25, 30, 40

5. Aditivos y AdicionesAditivos y Adiciones
Agente incorporador de aireAgente incorporador de aire
Reductores de aguaReductores de agua
AceleradoresAceleradores
RetardadoresRetardadores
Otros: (ceniza volante, microsilica, puzolana)Otros: (ceniza volante, microsilica, puzolana)

6. CuradoCurado
Reacción química entre cemento y aguaReacción química entre cemento y agua
Se necesitan condiciones satisfactoriasSe necesitan condiciones satisfactorias
durante su vida inicial para alcanzar lasdurante su vida inicial para alcanzar las
propiedades deseadaspropiedades deseadas
FactoresFactores
– HumedadHumedad
– TemperaturaTemperatura
– TiempoTiempo

7. Resistencia a la CompresiónResistencia a la Compresión
Indicador universal de calidad del hormigónIndicador universal de calidad del hormigón
Usado en el proceso de control pero no en elUsado en el proceso de control pero no en el
diseño del pavimentodiseño del pavimento
Está en función de:Está en función de:
– Tamaño de los agregados, forma y tipoTamaño de los agregados, forma y tipo
– Composición del cementoComposición del cemento
– Relación agua-cementoRelación agua-cemento
– AditivosAditivos
– CuradoCurado

8. Resistencia a la CompresiónResistencia a la Compresión

9. Ensayo de Tracción IndirectaEnsayo de Tracción Indirecta
ffii
’’
== 2*P2*P
ππDLDL
ffii
’’
= Tensión de tracción indirecta= Tensión de tracción indirecta
P = Carga aplicadaP = Carga aplicada
D = Diámetro de la probetaD = Diámetro de la probeta
L = Longitud de la probetaL = Longitud de la probeta

10. Ensayo de Tracción IndirectaEnsayo de Tracción Indirecta
Carga, P
σv
σr
d= diametro
L = Longitud
Valores 15% mayores que en el ensayo de Tracción Directa

11. Módulo de RoturaMódulo de Rotura
(Resistencia a la Flexión)(Resistencia a la Flexión)
ffrr == M*cM*c
II
ffrr = Módulo de ruptura= Módulo de ruptura
M = Momento flectorM = Momento flector
c = Distancia al eje neutroc = Distancia al eje neutro
I = Momento de inerciaI = Momento de inercia

12. Ensayo de Carga en elEnsayo de Carga en el
Tercio CentralTercio Central

13. Elaboración y Curado de las ProbetasElaboración y Curado de las Probetas

14. Módulo Elástico del HormigónMódulo Elástico del Hormigón
ffrr == 43.5*E43.5*E + 488.5+ 488.5
101066
E = 57,000 fE = 57,000 f’’
cc
(0.5)(0.5)
E = Módulo elástico del hormigón, psiE = Módulo elástico del hormigón, psi
(Determinar en cilindros de compresión)(Determinar en cilindros de compresión)
ffrr = Módulo de ruptura, psi= Módulo de ruptura, psi
ff’’
cc = Resistencia a la compresión= Resistencia a la compresión

15. FatigaFatiga
Relación tensión/resistenciaRelación tensión/resistencia
Cargas repetitivas menores que las cargas deCargas repetitivas menores que las cargas de
rotura (últimas)rotura (últimas)
ModelosModelos
– Modelo PCAModelo PCA
– Modelo de fatiga con cero mantenimientoModelo de fatiga con cero mantenimiento
– Modelo de fatiga AASHTO/AREModelo de fatiga AASHTO/ARE
– Modelo de deterioro AASHTO/VesicModelo de deterioro AASHTO/Vesic
– Modelo de diseño calibrado mecanísticoModelo de diseño calibrado mecanístico

16. Otras Propiedades ImportantesOtras Propiedades Importantes
del Hormigóndel Hormigón
RetracciónRetracción
Expansión/contracciónExpansión/contracción
DurabilidadDurabilidad
– Sistema de vacíos de aireSistema de vacíos de aire
– Fisuras DFisuras D
– Reactividad a los alcálisisReactividad a los alcálisis
– Resistencia a los sulfatosResistencia a los sulfatos

17. Fibras en el HormigónFibras en el Hormigón

18. Concreto AsfálticoConcreto Asfáltico
Granulometría cerradaGranulometría cerrada
Cemento asfáltico, según diseño de mezclaCemento asfáltico, según diseño de mezcla
Vacíos de aire (max. por durabilidad, minVacíos de aire (max. por durabilidad, min
que permita compactación)que permita compactación)
Debe proveer estabilidad ante el tráficoDebe proveer estabilidad ante el tráfico
Trabajabilidad suficiente.Trabajabilidad suficiente.

19. Clasificación del Cemento AsfálticoClasificación del Cemento Asfáltico
RC: Curado Rápido; MC Medio; SC lentoRC: Curado Rápido; MC Medio; SC lento
Viscosidad a 60° (AC-2.5 a AC-40).Viscosidad a 60° (AC-2.5 a AC-40).
Penetración (40-50 a 200-300 de penetración).Penetración (40-50 a 200-300 de penetración).
En climas fríos, usar bajo grado de viscosidad yEn climas fríos, usar bajo grado de viscosidad y
alta penetración para resistir la fisuración.alta penetración para resistir la fisuración.
Cálidos, alto grado viscocidad y baja penetracCálidos, alto grado viscocidad y baja penetrac
para evitar ahuellamiento. Alto gradopara evitar ahuellamiento. Alto grado
viscocidad, resiste cargas pesadas pero tiende aviscocidad, resiste cargas pesadas pero tiende a
la fisuraciónla fisuración

20. Modificadores de AsfaltoModificadores de Asfalto
Polímeros (goma, latex, plástico)Polímeros (goma, latex, plástico)
Rellenantes o fillers (cemento Pórtland, carbónRellenantes o fillers (cemento Pórtland, carbón
negro, sulfuro)negro, sulfuro)
Fibras (fibra de vidrio, polipropileno)Fibras (fibra de vidrio, polipropileno)
Agentes rejuvenecedores (reciclado)Agentes rejuvenecedores (reciclado)
Agentes “anti-peladuras” (mejoran adherencia)Agentes “anti-peladuras” (mejoran adherencia)

21. Curva de Graduación Potencia 0.45Curva de Graduación Potencia 0.45
100
0
200 100 50 30 16 8 4 3/8 3/4 1200 100 50 30 16 8 4 3/8 3/4 1
% que pasa% que pasa
Zona restringidaZona restringida
Línea de max densidadLínea de max densidad
TamicesTamices

22. Diseño de MezclasDiseño de Mezclas
Método MarshallMétodo Marshall
Desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros,Desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros,
determina el contenido óptimo de asfalto en unadetermina el contenido óptimo de asfalto en una
mezcla. Se usa el “Estabilómetro Marshall”mezcla. Se usa el “Estabilómetro Marshall”
EstabilidadEstabilidad
FlujoFlujo
Vacíos de aire (3-5%)Vacíos de aire (3-5%)
Vacíos en el agregado mineralVacíos en el agregado mineral
Contenido de asfaltoContenido de asfalto

23. Diseño de Mezclas, Método HVEEMDiseño de Mezclas, Método HVEEM
EstabilidadEstabilidad
Vacíos de aireVacíos de aire
Contenido de asfaltoContenido de asfalto
Estabilómetro HVEEMEstabilómetro HVEEM
(célula triaxial)(célula triaxial)
Probetas son diferentesProbetas son diferentes

24. SuperpaveSuperpave
Diseño de mezclas asfálticas en base aDiseño de mezclas asfálticas en base a
criterios de desempeño (fatiga,criterios de desempeño (fatiga,
ahuellamiento, fisuras térmicas)ahuellamiento, fisuras térmicas)
Se integra más de 25 nuevos ensayos ySe integra más de 25 nuevos ensayos y
procedimientos en un solo sistema analíticoprocedimientos en un solo sistema analítico
para diseño de mezclas asfálticaspara diseño de mezclas asfálticas
Tres niveles de diseño de mezclasTres niveles de diseño de mezclas

25. Ensayo del Módulo ResilienteEnsayo del Módulo Resiliente
DiametralDiametral
MMRR == P (µ+0.2734)P (µ+0.2734)
∆∆h*th*t
Carga repetitiva, probetas cilíndricasCarga repetitiva, probetas cilíndricas
MMRR = Módulo resiliente= Módulo resiliente
P = Magnitud de la carga dinámicaP = Magnitud de la carga dinámica
µ = Módulo de Poissonµ = Módulo de Poisson
∆∆h = Deformación totalh = Deformación total
t = Espesor de la probeta (disco)t = Espesor de la probeta (disco)

26. Ensayo del Módulo DinámicoEnsayo del Módulo Dinámico
Más apropiado para concreto asfáltico,Más apropiado para concreto asfáltico,
especialmente a altas temperaturasespecialmente a altas temperaturas
Equipo que realiza ensayos dinámicosEquipo que realiza ensayos dinámicos
cíclicos a la flexióncíclicos a la flexión
ASTM D 3497ASTM D 3497
Probetas de 10cm de diámetro x 20 de alturaProbetas de 10cm de diámetro x 20 de altura

27. Módulo Dinámico de RigidezMódulo Dinámico de Rigidez
EEoo == P a (3 LP a (3 L22
- 4 a- 4 a 22
))
(48 I(48 I ∆∆))
EEoo = Rigidez a la flexión (toma 2 semanas)= Rigidez a la flexión (toma 2 semanas)
P = Carga dinámicaP = Carga dinámica
a = (L - 4) / 2a = (L - 4) / 2
L = Reacción en el tramo libreL = Reacción en el tramo libre
I = Momento de inercia del espécimenI = Momento de inercia del espécimen
D = Deflexión dinámica del centroD = Deflexión dinámica del centro

28. Resistencia a la Tracción IndirectaResistencia a la Tracción Indirecta
f’f’tt == 2 P2 Pmaxmax
ππ d td t
f’f’tt = Esfuerzo de tracción indirecta= Esfuerzo de tracción indirecta
PPmaxmax = Carga máxima aplicada= Carga máxima aplicada
d = Diámetro del espécimend = Diámetro del espécimen
t = Espesor de la probetat = Espesor de la probeta
Permite determinar la resistencia a la tracciónPermite determinar la resistencia a la tracción
para evaluar la susceptibilidad a la humedad ypara evaluar la susceptibilidad a la humedad y
la deformación en la falla por tracción parala deformación en la falla por tracción para
predecir la fisuración potencial.predecir la fisuración potencial.

29. FatigaFatiga
Fisuración por fatiga (cargas repetitivasFisuración por fatiga (cargas repetitivas
menores a la carga de falla) es una de las dosmenores a la carga de falla) es una de las dos
mayores causas de falla en los pavimentosmayores causas de falla en los pavimentos
asfálticos. Las propiedades se determinanasfálticos. Las propiedades se determinan
mediante ensayos de vigas en el tercio centralmediante ensayos de vigas en el tercio central
3x3x15” con cargas pulsantes o a partir de3x3x15” con cargas pulsantes o a partir de
datos de tracción indirecta.datos de tracción indirecta.
Típicamente la fatiga se presenta comoTípicamente la fatiga se presenta como
fisuración excesiva y piel de cocodrilo, quefisuración excesiva y piel de cocodrilo, que
anteceden a la disgregación del material.anteceden a la disgregación del material.

30. AhuellamientoAhuellamiento
Deformación Excesiva por aplicación deDeformación Excesiva por aplicación de
cargas.cargas.
Los pavimantos más gruesos son másLos pavimantos más gruesos son más
susceptibles al ahuellamiento.susceptibles al ahuellamiento.

31. Características Térmicas y deCaracterísticas Térmicas y de
HumedadHumedad
Características térmicasCaracterísticas térmicas
– Fisuras por temperaturas bajas (fisurasFisuras por temperaturas bajas (fisuras
transversales)transversales)
– Fisuras por fatiga y por temperaturaFisuras por fatiga y por temperatura
Características de humedadCaracterísticas de humedad
– Desprendimientos y PeladurasDesprendimientos y Peladuras

32. Coeficientes Estructurales de Capa (aCoeficientes Estructurales de Capa (aii))
Capacidad relativa de un material de espesorCapacidad relativa de un material de espesor
unitario para que funcione como ununitario para que funcione como un
componente estructural del pavimentocomponente estructural del pavimento
Indicación de la contribución estructural deIndicación de la contribución estructural de
un material a la estructura del pavimentoun material a la estructura del pavimento
Contribuyen tanto el espesor como elContribuyen tanto el espesor como el
coeficiente estructural, así 50 mm de uncoeficiente estructural, así 50 mm de un
material con un amaterial con un aii = 0.20 provee la misma= 0.20 provee la misma
contribución que 25 mm de un material concontribución que 25 mm de un material con
aaii = 0.40= 0.40

33. Determinación de losDeterminación de los
Coeficientes de CapaCoeficientes de Capa
Obtenido de los estándares de las agenciasObtenido de los estándares de las agencias
Los valores originales se derivan delLos valores originales se derivan del
AASHO Road Test y han sido modificadosAASHO Road Test y han sido modificados
por varias agencias de víaspor varias agencias de vías
Relaciones entre propiedades de losRelaciones entre propiedades de los
materiales (E) y el desempeñomateriales (E) y el desempeño

34. AASHO Road TestAASHO Road Test
Superficie Asfáltica / BinderSuperficie Asfáltica / Binder
aaii = 0.44 promedio= 0.44 promedio
Estabilidad MarshallEstabilidad Marshall
– Capa de rodadura: 9000 N (2000lb)Capa de rodadura: 9000 N (2000lb)
– Binder: 8100 N (1800lb)Binder: 8100 N (1800lb)
– Módulo resiliente = 3150 MPa (450,000psi)Módulo resiliente = 3150 MPa (450,000psi)
Pag. 110, a1 en función de diferentes ensayosPag. 110, a1 en función de diferentes ensayos

35. Coeficientes Estructurales paraCoeficientes Estructurales para
Superficie AsfálticaSuperficie Asfáltica
Módulo Elastico del Concreto Asfáltico a 20°C (68°F)
5004003002001000
0.
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
a1

36. Materiales de BaseMateriales de Base
Mezclas suelo-agregadoMezclas suelo-agregado
Bases tratadas con cementoBases tratadas con cemento
Bases tratadas con asfaltoBases tratadas con asfalto
Bases de hormigón compactado con rodilloBases de hormigón compactado con rodillo
Bases permeablesBases permeables

37. Coeficientes Estructurales de CapaCoeficientes Estructurales de Capa
Abacos AASHTOAbacos AASHTO
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
CoeficienteEstructurala2
Distintos Abacos para a2, base y a3 subbase
20
30
50
100
CBR
VALORR
EnsayoTriaxialdeTexas
MóduloResiliente
0.06
0.08
0.10
0.12
30
PSI 103 MPa

38. Coeficientes Estructurales de CapaCoeficientes Estructurales de Capa
para Bases de Suelo Cementopara Bases de Suelo Cemento
0.10
0.0.16
0.22
0.28
CoeficienteEstructurala2
Distintos Abacos para Suelo Cemento y Base Tratada c/Asfalto
RESISTENCIAALACOMP.SIMPLE7dias
MóduloElástico
5.0
6.0
8.0
9.0
PSI 105 MPa
200
400
800
1000
PSI

39. Mezclas de Suelo - AgregadoMezclas de Suelo - Agregado
Cantidad de finosCantidad de finos
Plasticidad de los finosPlasticidad de los finos
AngularidadAngularidad
% de Caras fracturadas% de Caras fracturadas
Actualmente se recomienda 8-10% deActualmente se recomienda 8-10% de
material que pasa el tamiz 200; 5% máximomaterial que pasa el tamiz 200; 5% máximo
para bases permeables.para bases permeables.
Es importante determinar el MóduloEs importante determinar el Módulo
Resiliente de base y subbase.Resiliente de base y subbase.

40. AASHO Road TestAASHO Road Test
Base con Grava TrituradaBase con Grava Triturada
aa22 = 0.14= 0.14
CBR = 100CBR = 100
Valor-R = 85Valor-R = 85
E = 210 Mpa (30.000 psi)E = 210 Mpa (30.000 psi)

41. AASHO Road TestAASHO Road Test
Subbase GranularSubbase Granular
aa33 = 0.11= 0.11
CBR = 30CBR = 30
Valor-R = 60Valor-R = 60
E = 100 MPa 15.000 psiE = 100 MPa 15.000 psi
6.5% pasa el tamiz No 2006.5% pasa el tamiz No 200

42. Bases Tratadas con CementoBases Tratadas con Cemento
Resistencia a la pérdida de soporteResistencia a la pérdida de soporte
Incremento del soporte estructuralIncremento del soporte estructural
Resistencia a la humedadResistencia a la humedad
Resistencia al bombeo de finosResistencia al bombeo de finos
Resistencia al ciclo hielo-deshieloResistencia al ciclo hielo-deshielo

43. Base Tratada con CementoBase Tratada con Cemento
En el AASHTO Road TestEn el AASHTO Road Test
aa22 = 0.22= 0.22
Resistencia a la compresión = 5.5 MPaResistencia a la compresión = 5.5 MPa
(800 psi) a los 7 días(800 psi) a los 7 días
E = 5500 Mpa (800,000psi)E = 5500 Mpa (800,000psi)

44. Bases Tratadas con AsfaltoBases Tratadas con Asfalto
Con cemento asfáltico o emulsiónCon cemento asfáltico o emulsión
% de asfalto cercano al 6% para evitar la% de asfalto cercano al 6% para evitar la
erosiónerosión
Resistencia a la pérdida de soporteResistencia a la pérdida de soporte
Incremento en el soporte estructuralIncremento en el soporte estructural
Resistencia a la humedadResistencia a la humedad
Resistencia al bombeoResistencia al bombeo

45. Bases Tratadas con AsfaltoBases Tratadas con Asfalto
en el AASHTO Road Testen el AASHTO Road Test
aa22 = 0.32= 0.32
Estabilidad Marshall = 7200 NEstabilidad Marshall = 7200 N
E = 2400 MPa (350,000psi)E = 2400 MPa (350,000psi)

46. Bases PermeablesBases Permeables
El agua drena rápidamente a través de laEl agua drena rápidamente a través de la
base y hacia afuera de la estructura delbase y hacia afuera de la estructura del
pavimento, su uso es creciente a pesar de serpavimento, su uso es creciente a pesar de ser
una técnica relativamente nueva.una técnica relativamente nueva.
Tratada o no tratadaTratada o no tratada
Espesor mínimo = 100 mmEspesor mínimo = 100 mm
Datos de desempeño a largo plazo limitadosDatos de desempeño a largo plazo limitados
El drenaje no es un sustituto del espesorEl drenaje no es un sustituto del espesor

47. Datos de Materiales para el DiseñoDatos de Materiales para el Diseño
Capa de rodadura de HormigónCapa de rodadura de Hormigón
– Módulo de RoturaMódulo de Rotura
– Módulo ElásticoMódulo Elástico
Capa de rodadura de AsfaltoCapa de rodadura de Asfalto
– Módulo ElásticoMódulo Elástico
– Coeficiente estructural de capaCoeficiente estructural de capa
Capa Base y SubbaseCapa Base y Subbase
– Módulo ElásticoMódulo Elástico
– Coeficiente estructural de capaCoeficiente estructural de capa