Modulo 7

MATERIALES PARA BASE Y
SUBBASE

CONTENIDO
Bases y subbases granulares
Bases y subbases estabilizadas con aditivos
Estabilización de suelos con cal
Estabilización de suelos con cal y ceniza volante
Estabilización de suelos con cemento
Bases estabilizadas con asfalto
Bases estabilizadas con emulsión asfáltica
Bases estabilizadas con asfalto espumado
Combinación de estabilizantes
Otros tipos de bases
Base permeable
Base de concreto pobre

DEFINICIONES
 Base es la capa que se encuentra bajo la capa de
rodadura de un pavimento asfáltico. Debido a su
proximidad con la superficie, debe poseer alta
resistencia a la deformación, para soportar las altas
presiones que recibe. Se construye con materiales
granulares procesados o estabilizados y, eventualmente,
con algunos materiales marginales.
BASES Y SUBBASES

DEFINICIONES
Subbase es la capa que se encuentra entre la base y la
subrasante en un pavimento asfáltico. Debido a que
está sometida a menores esfuerzos que la base, su
calidad puede ser inferior y generalmente está
constituida por materiales locales granulares o
marginales.
 El material que se coloca entre la subrasante y las
losas de un pavimento rígido también se denomina
subbase. En este caso, debe permitir el drenaje libre o
ser altamente resistente a la erosión, con el fin de
prevenir el ―bombeo‖. En algunas partes, a esta capa
la llaman base.
BASES Y SUBBASES

- Compuestos principalmente por agregados pétreos y finos naturales.
- Su resistencia a la deformación está determinada casi exclusivamente
por el rozamiento interno de los agregados, aunque a veces existe una
componente cohesional brindada por los finos plásticos del material
- Modificación de un suelo o un agregado procesado, mediante la
incorporación y mezcla de productos que generan cambios físicos y/o
químicos del suelo aumentando su capacidad portante, haciéndolo menos
sensible a la acción del agua y, eventualmente, elevando su rigidez
- Materiales que no cumplen las especificaciones corrientes para uso vial,
pero que pueden ser usados con éxito, principalmente como resultado
de una experiencia local satisfactoria y un costo reducido
Naturales,
subproductos
industriales y
materiales de
desecho
Marginales
Granulares
(mezclas de
suelo-agregado)
No ligados
Estabilizaciones
con aditivos
Ligados
CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PARA BASES Y SUBBASES

BASES Y SUBBASES
BASES Y
SUBBASES
GRANULARES

Los agregados para construcción de bases y subbases
granulares y, en general, para cualquier capa de un
pavimento deben ser caracterizados para:
– Establecer su idoneidad
– Obtener información útil para el diseño estructural
del pavimento
CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
Finalidad de la caracterización

1. Caracterización para establecer su idoneidad de uso
 La composición mineralógica de los agregados
determina en buena medida sus características físicas y
la manera de comportarse como materiales para una
capa de pavimento
 Por lo tanto, al seleccionar una fuente de materiales, el
conocimiento del tipo de roca y, por lo tanto, de
minerales que la componen brinda una excelente pista
sobre la conveniencia de los agregados provenientes de
ella

RESUMEN DE PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS
(SEGÚN CORDON Y BESTE)

 El examen petrográfico de las rocas en el microscopio,
mediante secciones delgadas, es un método excelente
para determinar el tamaño del grano, su textura y su
estado de descomposición
 El examen, realizado por un experto, permite calcular
las proporciones de las especies mineralógicas de la
roca y, en muchos casos, permite también dilucidar e
inclusive resolver el problema planteado

Cuarzo reactivo exhibiendo bandas oscuras
(A) y claras (B) en el mismo grano
Grano de cuarzo no reactivo con un
brillo uniforme

 Las propiedades químicas de los agregados son
importantes cuando se van a emplear en pavimentos
 En pavimentos asfálticos, la química de los agregados
puede determinar la adherencia entre ellos y el asfalto
 En pavimentos rígidos, los agregados que contienen
formas reactivas de sílice pueden presentar reacciones
expansivas con los álcalis contenidos en la pasta del
cemento

Falla por deficiente adherencia
entre los agregados y el asfalto
Reacción expansiva entre la
sílice del agregado y los álcalis
del cemento

 Se han desarrollado muchos ensayos para medir las
características físicas de los materiales para construir
pavimentos. Estos ensayos, en su mayoría arbitrarios en
el sentido de que su utilidad reposa en la correlación de
sus resultados con el comportamiento en el campo, han
sido normalizados con el fin de obtener resultados
reproducibles
 Las especificaciones de construcción fijan, de acuerdo
con la experiencia local, los límites admisibles de los
resultados de estos ensayos, según el uso previsto para
el material

2. Caracterización para efectos de diseño
estructural del pavimento
 Se trata de ensayos para establecer la respuesta de
los materiales al esfuerzo y a la deformación
 Se emplean para cuantificar módulos y relaciones de
Poisson y, para determinados componentes de la
estructura del pavimento, medir su resistencia a la
fatiga

FUENTES DE MATERIALES
GRANULARES PARA BASES Y SUBBASES
CANTERA
DEPÓSITO ALUVIAL

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES
Estabilidad y densidad
La masa de los materiales granulares para capas de
subbase y base deberá poseer una adecuada estabilidad
por trabazón mecánica, de manera que soporte
adecuadamente los esfuerzos impuestos por las cargas
de la construcción y del tránsito automotor
 La estabilidad de un material granular depende de la
distribución de los tamaños de las partículas
(granulometría), de las formas de las partículas, de la
densidad relativa, de la fricción interna y de la cohesión

Estabilidad y densidad (continuación)
Un material granular diseñado para máxima
estabilidad debe poseer alta fricción interna para resistir
la deformación bajo carga
 La fricción interna y la subsecuente resistencia al
corte dependen, en gran medida, de la granulometría, de
la forma de las partículas y de la densidad, De estos
factores, la distribución de tamaños, en especial la
proporción de finos respecto a los gruesos, es el más
importante

Estabilidad y densidad (continuación)
La máxima densidad se suele obtener cuando la distribución
de tamaños se adapta a la fórmula de Fuller:
p = 100(d/D)0.5
 Generalmente, la proporción de finos que permite alcanzar
la máxima estabilidad es inferior a la requerida para lograr
máxima estabilidad
 La granulometría por escoger debe establecer un balance
entre la facilidad constructiva y la mayor estabilidad posible

ESTADOS FÍSICOS DE LAS MEZCLAS DE SUELO - AGREGADO

VARIACIÓN DE LA DENSIDAD Y DEL CBR CON LA
CANTIDAD DE FINOS DE UN MATERIAL GRANULAR

Angularidad del agregado grueso (INV E-227)
 A igualdad de distribución de tamaños, un agregado con partículas
fragmentadas mecánicamente presenta mayor estabilidad que uno con
partículas redondeadas, debido a la mayor trabazón entre las partículas
 Para iguales granulometrías, el material con partículas trituradas da
lugar a un mayor coeficiente de permeabilidad, lo que hace que sea más
fácil de drenar

Angularidad del agregado fino (AASHTO T 304 – INV
E-239)
 Porcentaje de vacíos con aire de las partículas menores
de 2.36 mm, levemente compactadas
V= volumen del molde
W=peso de arena en el molde
GA = peso específico arena

Partículas aplanadas y alargadas (INV E-240)
 La presencia de partículas aplanadas y alargadas es indeseable, por
cuanto ellas tienden a quebrarse durante la construcción y bajo tránsito,
modificando la granulometría original del agregado
DETERMINACIÓN DE PARTÍCULAS ALARGADAS Y PLANAS (ASTM D 4791)

Limpieza
Índice plástico (AASHTO T 89 y T 90 – INV E-125 y E-126)
Representa el rango de humedad en el cual una fracción fina
se encuentra en estado plástico
Límite líquido (LL) Límite plástico (LP)
Índice Plástico (IP) = LL - LP

Limpieza
Equivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-133)
El efecto de la plasticidad depende de la proporción de
material fino presente en la mezcla
 La determinación del índice plástico se suele
complementar con la del equivalente de arena, el cual
permite valorar la cantidad y actividad de la fracción
coloidal de las partículas finas
 El agregado se mezcla con una solución de cloruro de
calcio-glicerina-formaldehído y se agita dentro de un
cilindro graduado, forzando a las partículas más finas a
quedar en suspensión

Limpieza
Equivalente de arena (AASHTO T 176 – INV E-233)
Luego de un término de reposo, se miden las alturas de arena
(HA) y finos (HF) y la relación entre ellas, en porcentaje, es el
equivalente de arena

Limpieza
Valor de azul (EN-933-9 - INV E-235)
Se usa como complemento del equivalente de arena,
cuando el valor de éste no satisface el límite especificado
Caracteriza la actividad de la fracción arcillosa del
agregado fino y su sensibilidad al agua
El valor de azul es la cantidad de azul de metileno que
adsorben 1,000 gramos del material pasante del tamiz de 2
mm, colocados en una solución acuosa

Limpieza
Valor de azul (EN-933-9 INV E-235)
negativo
positivo

Resistencia a la fragmentación
 Las partículas del agregado grueso deben ser resistentes
a la abrasión y a la degradación mecánica, para prevenir
la formación de finos que alteren la granulometría
original durante la compactación y, posteriormente, bajo
la acción del tránsito automotor
La resistencia a la fragmentación se suele medir
mediante cuatro (4) ensayos:
—Desgaste Los Ángeles
—Trituración por impacto
—Trituración por aplastamiento
—10% de finos

Desgaste Los Ángeles (AASHTO T 96 – INV E-218 y 219)
Una muestra del agregado grueso es sometida a atrición e
impacto por unas esferas de acero mientras gira en un cilindro
metálico a 31-33 rpm por 15 minutos, determinándose la fracción
del material ensayado que pasa el tamiz de 1.70 mm (# 12)

Valor de trituración por impacto (VTI) (BS 812)
Una muestra del agregado
grueso se somete a 15 golpes
con una masa de 13.6 kg que
cae libremente desde una altura
de 380 mm, determinándose
luego el porcentaje de
partículas que pasa el tamiz de
2.36 mm (# 8), respecto del
peso inicial de la muestra

Valor de trituración por aplastamiento (VTA) (BS 812)
Una muestra del agregado grueso (12.5 mm – 9.5 mm) se
somete a una carga de 400 kN y se determina el porcentaje de
partículas que pasa el tamiz de 2.36 mm, respecto del peso
inicial de la muestra

10 % de finos (BS 812 – INV E-224)
Utiliza el mismo equipo que el ensayo VTA
Una muestra del agregado grueso se somete a diferentes
cargas, determinándose en cada caso el porcentaje de
partículas que pasan el tamiz de 2.36 mm (# 8) respecto del
peso inicial de la muestra
La carga necesaria para producir 10% de partículas menores
de 2.36 mm constituye el resultado de la prueba

Durabilidad
 Las partículas de los agregados deben ser resistentes a
cambios mineralógicos y desintegración física a causa de los
ciclos de humedecimiento y secado impuestos durante la
construcción y el período de diseño del pavimento
La durabilidad debe ser considerada en el momento de
escoger los agregados pétreos. Materiales susceptibles de
degradación por la acción de agentes climáticos durante la
vida útil del pavimento, deben ser evitados

Durabilidad
La durabilidad de los agregados para construcción de
capas de pavimentos se acostumbra evaluar mediante
dos ensayos:
—Solidez bajo la acción de sulfatos de sodio o
magnesio
—Micro - Deval

Durabilidad
Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 – INV E-220)
Fracciones del agregado, de diversos tamaños, se someten a
cinco ciclos de expansión y contracción, consistente cada uno de
ellos en:
—Inmersión durante un lapso de 16 a 18 horas en una
solución de sulfato de sodio o de magnesio
—Secado hasta peso constante a 110º C
Terminado el último ciclo se lavan las fracciones para eliminar
el sulfato que contengan; se secan y se tamizan sobre los tamices
en los cuales se retenían antes del ensayo, determinado las
pérdidas en peso sufridas por cada fracción

Durabilidad
Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)
Inmersión del agregado
en la solución
Secado en el horno

Durabilidad
Solidez bajo la acción de sulfatos (ASTM C 88 INV E-220)
Fracción de agregado
antes del ensayo
Fracción de agregado
luego de 5 ciclos

Durabilidad
Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)
Una muestra de 1,500 gramos del agregado seco es
sumergida en 2 litros de agua durante 1 hora dentro de un
cilindro de 194 mm de diámetro
Se introducen 5,000 gramos de esferas de acero de 9.5 mm
de diámetro dentro del cilindro y se somete éste a rotación a
100 ± 5 rpm durante 2 horas
Se seca la muestra y se determina la proporción de material
que pasa el tamiz de 1.18 mm (# 16) respecto del peso seco
inicial de la muestra, la cual constituye el resultado del ensayo

Durabilidad
Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – 9NV E-238)

Durabilidad
Muestra, esferas y agua dentro
del cilindro
Ensayo Micro-Deval (AASHTO TP 58 – INV E-238)
Máquina de ensayo

Permeabilidad
Las características de permeabilidad de un material
granular dependen de la granulometría, del tipo de agregado,
del tipo de ligante y de la densidad
La permeabilidad disminuye a medida que se incrementa la
fracción fina del material
A medida que la granulometría se acerca a la ecuación de
Fuller, el material tiende a la impermeabilidad
Coeficientes de permeabilidad inferiores a 10-3 cm/s dan
lugar a materiales de pavimento que, desde el punto de vista
práctico, se consideran impermeables

ESCORIA DE ALTO HORNO
Producto no metálico, compuesto principalmente por silicatos
y alumino-silicatos de calcio y otras bases, que se obtiene en un
alto horno, simultáneamente con la producción del hierro

PROPIEDADES QUÍMICAS

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS TÍPICAS

Características
 Muchos Departamentos de Carreteras consideran la escoria
de alto horno como un agregado pétreo convencional
La escoria puede ser triturada y clasificada para producir un
material que satisfaga los requisitos granulométricos de una
subbase o base granular
La escoria tiene propiedades cementantes, pero es frágil y
de baja resistencia al impacto y a la abrasión, por lo cual no
se suele exigir la ejecución de ensayos de este tipo para
valorar su aptitud de uso como material de pavimento

ESPECIFICACIONES DEL INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS PARA
LOS MATERIALES GRANULARES DE SUBBASE Y BASE PARA VÍAS
DE TRÁNSITO PESADO

CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES DE BASE Y SUBBASE
GRANULAR CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Módulo resiliente
El módulo resiliente es un estimativo del módulo de
elasticidad que se basa en determinaciones de esfuerzos
y deformaciones bajo cargas rápidas, como las que
reciben los materiales del pavimento a través de las
ruedas de los vehículos
 El módulo resiliente no es una medida de la
resistencia del material, por cuanto éste no se lleva a
rotura en el ensayo, sino que recupera su forma original

Módulo resiliente (determinación en el laboratorio)

Módulo resiliente
 El módulo resiliente de los materiales
granulares es altamente dependiente del
estado de esfuerzos al cual se encuentran
sometidos
 Diferente a lo que sucede en los
suelos finos, los materiales granulares
exhiben ―endurecimiento por esfuerzos‖,
lo que hace que el módulo se incremente
con los esfuerzos totales, debido a que
se incrementa la trabazón entre las
partículas individuales del agregado
 El módulo resiliente de un material
granular se ve afectado adversamente
por la presencia de partículas finas

MÓDULO RESILIENTE
Valores típicos de K1 y K2 para materiales granulares de base y subbase (MR psi)
Condición
húmeda K1 K2
Seco 6000-10000 0,5-0,7
Húmedo 4000-6000 0,5-0,7
Saturado 2000-4000 0,5-0,7
Seco 6000-8000 0,4-0,6
Húmedo 4000-6000 0,4-0,6
Saturado 1500-4000 0,4-0,6
BASE
SUBBASE

MÓDULO RESILIENTE
Primer invariante de tensiones (q) para la base granular
Primer invariante de tensiones (q) para la subbase granular
3000 7500 15000
< 2 20 25 30
2 - 4 10 15 20
4 - 6 5 10 15
> 6 5 5 5
MR de subrasante (psi)
q (psi)
Espesor de
concreto
asfáltico (pg)
< 2 10.0
2 - 4 7.5
> 4 5.0
Espesor de concreto
asfáltico (pg) q (psi)

MÓDULO RESILIENTE
 El módulo resiliente de las capas granulares (MRg) depende del soporte
brindado por la subrasante (MRSR)
MRg = K*MRSR
MRSR (psi) K
3000 3,5-4,8
6000 2,4-2,7
12000 1,8-1,9
20000 1,6-1,8
30000 1,5-1,7
 SHELL recomienda la siguiente expresión para determinar el módulo
de una capa granular (MRi), a partir del espesor de dicha capa (hi) en mm
y del módulo de la subyacente (MRi+1)
MRi = 0.2*hi
0.45 * MR(i+1)

RELACIONES ENTRE LOS MÓDULOS DE LAS CAPAS N Y N+1, PARA
DIFERENTES ESPESORES DE SUBBASE Y BASE GRANULAR
módulo de la capa n+1 (psi*1000)

CORRELACIÓN ENTRE EL CBR Y EL MÓDULO
RESILIENTE
 No todas las agencias están familiarizadas con las pruebas para
caracterizar el módulo resiliente. Por ello, es útil considerar
correlaciones entre los diferentes indicadores de resistencia
Estas correlaciones deben tener un manejo muy cuidadoso, pues
son aproximadas y basadas en un número limitado de datos
 Para el caso de materiales granulares de base y subbase, una de
las correlaciones más conocidas es la desarrollada por Rada y
Witczak
Estado de
esfuerzos
(q
MR (psi)
100 740 CBR
30 440 CBR
20 340 CBR
10 250 CBR

VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS DE ELASTICIDAD DE
MATERIALES PARA PAVIMENTOS
Material Rango (Kg/cm2
) Típico (Kg/cm2
)
Concreto hidráulico 200000-550000 300000
Concreto asfáltico 15000-35000 30000
Base tratada con asfalto 5000-30000 10000
Base tratada con cemento 35000-70000 50000
Concreto pobre 100000-300000 200000
Base granular 1000-3500 2000
Subbase granular 800-2000 1200
Suelo granular 500-1500 1000
Suelo fino 200-500 300
1 Kg/cm2
= 0,1 MPa = 14,3 psi

Relación de Poisson
Es la relación entre las deformaciones transversales
y longitudinales de un especimen sometido a carga
 Los materiales más rígidos presentan menores
relaciones de Poisson

ILUSTRACIÓN DE LA RELACIÓN DE POISSON

VALORES TÍPICOS DE LA RELACIÓN DE POISSON (m)
Material Rango Típico
Concreto hidráulico 0,10-0,20 0.15
Concreto asfáltico 0,15-0,45 0.35
Base tratada con asfalto 0,15-0,45 0.35
Base tratada con cemento
Suelo granular 0,10-0,20 0.15
Suelo fino 0,15-0,35 0.25
Concreto pobre 0,10-0,20 0.15
Base y subbase granular 0,30-0,40 0.35
Suelo de subrasante 0,30-0,50 0.40

Resistencia a la fatiga
La falla por fatiga de una capa granular de un pavimento se
produce por acumulación de deformaciones verticales
irrecuperables
El criterio que se adopta consiste en limitar, en función del
número ―N‖ de aplicaciones de carga, la deformación vertical de
compresión (εv) en superficie, mediante leyes de fatiga del tipo
ε v = A*N-B
Ejemplos de leyes de fatiga:
εv = 2.16*10-2*N-0.25 (Universidad de Nottingham)
εv = 1.11*10-2*N-0.23 (CRR - Bélgica)

BASES Y SUBBASES
BASES Y SUBBASES
ESTABILIZADAS CON
ADITIVOS

BASES ESTABILIZADAS CON ADITIVOS
DEFINICIONES
Aditivos
 Productos comerciales manufacturados que, cuando se
adicionan a un suelo o a una mezcla de suelo – agregado
en cantidades apropiadas, alteran favorablemente desde el
punto de vista del comportamiento ingenieril, algunas
propiedades como la textura, la trabajabilidad, la
plasticidad y la resistencia

DEFINICIONES
Estabilización con aditivos
Incorporación de uno o más aditivos a un suelo o un suelo-
agregado en la cantidad requerida para que una vez elaborada,
extendida y compactada la mezcla, ésta presente las características
apropiadas para servir como capa de base de un pavimento
Modificación con aditivos
Proceso similar a la estabilización, mediante el cual se busca
mejorar alguna propiedad del suelo, pero el diseño de la mezcla
no se traduce en aumentos significativos de resistencia y
durabilidad. Debido a que se emplean menores cantidades de
aditivos, su aplicación se restringe al mejoramiento de subbases y
subrasantes

TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DE
ADITIVOS
 Prácticamente todos los suelos, con excepción de los
orgánicos, son susceptibles de estabilizar con aditivos
cementantes
 Los principales materiales cementantes para uso vial
son el cemento, el asfalto, la cal y las cenizas volantes
 Otros productos con registro comercial pueden resultar
aptos para la estabilización de suelos (aceite sulfonado,
enzimas orgánicas, polímeros, etc.)

TIPOS DE SUELOS ESTABILIZABLES Y TIPOS DE
ADITIVOS (CONT.)
Siempre existe más de un estabilizante aplicable a un
suelo
 Con los aditivos factibles para estabilizar un
determinado suelo, se realizan ensayos de laboratorio para
obtener mezclas que cumplan los requisitos ingenieriles
mínimos para la construcción de capas de base o subbase
 Con los resultados de los diseños y considerando las
limitaciones climáticas, las restricciones de seguridad y
ambientales y el diseño estructural de las alternativas, se
realiza un análisis económico para llegar a la decisión final

GUÍA GENERAL PARA LA SELECCIÓN DELADITIVO

TRIÁNGULO DE GRADACIÓN PARAAYUDA EN LA SELECCIÓN DE UN
AGENTE ESTABILIZANTE COMERCIAL (US AIR FORCE)

GUÍA PARA LA SELECCIÓN DELADITIVO (US AIR FORCE)
Area Suelo Aditivo recomendado Restricciones en LL ó IP
del suelo
Restricciones del %
pasa tamiz 200
Observaciones
asfalto
cemento
cal-cemento-ceniza
1B SW-SM ó Asfalto IP<=10
SP-SM ó Cemento IP<=30
SW-SC ó Cal IP>=12 La cal sola no suele conducir a
estabilizaciones aptas para
capas de base (1)
SP-SC cal-cemento-ceniza IP<=25
1C SM, SC, Asfalto IP<=10 <= 30%
SM SC Cemento IP<=20+(50-PASA200)/4
Cal IP>=12 Ver (1)
cal-cemento-ceniza IP<=25
2A GW, GP Asfalto Solo material bien gradado (2)
Cemento
El material debe tener 45% o
más pasa No. 4 (3)
2B GW-GM ó Asfalto IP<=10 Ver (2)
GP-GM ó Cemento Ver (3)
GW-GC ó Cal IP>=12 Ver (1)
GP - GC cal-cemento-ceniza IP<=25
2C GM, GC Asfalto IP<=10 <= 30% Ver (2)
GM - GC Cemento IP<=20+(50-PASA200)/4 Ver (3)
Cal IP>=12 Ver (1)
3 CH, CL, Cemento LL<40, IP<20
Suelos orgánicos y muy ácidos
no son estabilizables por
medios convencionales
MH, ML
CL - ML
CH - MH
OL - OH
SW, SP
1A
IP <= 25
Cal IP >=12 Ver (1)

ESTABILIZACIÓN
DE SUELOS CON
CAL

ESTABILIZACIÓN CON CAL
Tipos de cal
El término cal se refiere al óxido y al hidróxido de calcio
solos o con pequeñas proporciones óxido o hidróxido de
magnesio, obtenidos por la calcinación de rocas calcáreas
adecuadas sin y con posterior hidratación

Tipos de cal
Debido al carácter cáustico de las cales en forma de óxido, se
prefiere apagarlas añadiéndoles cantidades controladas de agua,
que dan lugar a 3 tipos de cales hidratadas:
—Altamente cálcica Ca(OH)2
—Dolomítica monohidratada Ca(OH)2 + MgO
—Dolomítica dihidratada Ca(OH)2 + Mg(OH)2

Tipos de cal
Las cales altamente cálcicas producen menores resistencias
que las que contienen cantidades apreciables de magnesio, pero
presentan menores variaciones entre sí
Las cales dolomíticas, si bien dan mayores resistencias,
disminuyen menos la plasticidad de los suelos
Las cales dolomíticas monohidratadas (donde el magnesio
permanece cono MgO) producen mejores resultados al
estabilizar que las dihidratadas

PROPIEDADES DE CALES COMERCIALES VIVAS E HIDRATADAS

REACCIONES ENTRE LA CAL Y UN SUELO FINO
Intercambio catiónico (reacción rápida)
Floculación y aglomeración (reacción rápida)
Reacción puzolánica (reacción lenta)
Carbonatación

Intercambio catiónico
Las partículas de arcilla tienen una elevada cantidad de
superficies con carga negativa que atraen cationes libres y
dipolos de agua
Como resultado, se forma una capa de agua altamente difusa
alrededor de las partículas, separándolas y haciendo que la
arcilla se vuelva débil e inestable
La adición de cal al suelo en cantidad suficiente suministra
un exceso de iones Ca++ que reemplaza los cationes metálicos
más débiles reduciendo el tamaño de la capa de agua difusa y
permitiendo que las partículas de arcilla se aproximen unas a
otras o floculen

Floculación y aglomeración
Se produce un cambio aparente de la textura del suelo, por
cuanto las partículas de arcilla se aglomeran formando otras de
mayor tamaño
Como resultado de ello, se producen mejoras in meditadas en:
—Plasticidad, debido a la reducción de la capa de agua
adsorbida
—Trabajabilidad, debido al cambio de textura de una arcilla
plástica a un material friables del tipo limoso o arenoso
—Aumento de fricción interna entre las partículas
aglomeradas y mayor resistencia al corte

Reacción puzolánica
Si el suelo se compacta, se produce una reacción a largo plazo
entre la cal, el agua y los minerales sílico aluminosos del suelo
fino, formándose complejos compuestos de silicatos y aluminatos
de calcio hidratados que son agentes cementantes que
incrementan la resistencia de la mezcla y su durabilidad
Esta reacción es de carácter lento y varía con el suelo por tratar
y con la temperatura
Se considera que un suelo es reactivo con la cal, si se logran
aumentos de resistencia de cuando menos 50 psi a los 28 días, a
una temperatura de 23º C

Carbonatación
Consiste en la reacción de la cal con el dióxido de carbono
del aire para formar carbonatos de calcio relativamente
insolubles, en lugar de productos cementantes (silicatos y
aluminatos de calcio hidratados)
CaO + CO2  CaCO3

Carbonatación
La carbonatación es una reacción indeseable y debe ser
evitada, por cuanto el carbonato no reacciona con el suelo para
incrementar resistencias o para disminuir plasticidades
Por lo tanto, se debe impedir que el proceso de mezcla sea
muy largo y que la mezcla elaborada quede expuesta al aire
durante largo tiempo antes de ser compactada

PROPIEDADES TÍPICAS DE LOS SUELOS
ESTABILIZADOS CON CAL
Los efectos del tratamiento de un suelo con cal pueden ser
clasificados como inmediatos y a largo plazo
—La modificación inmediata se logra sin necesidad del
curado de la mezcla, es de gran interés durante la etapa
constructiva y se atribuye a las reacciones inmediatas
—La estabilización a largo plazo ocurre durante y después
del curado y es importante desde el punto de vista de la
resistencia y la durabilidad de la mezcla compactada

EFECTOS INMEDIATOS DEL TRATAMIENTO DE
SUELOS FINOS CON CAL
El tratamiento con cal tiene efecto inmediato sobre algunas
propiedades del suelo fino:
—Disminuye la plasticidad
—Aumenta el límite de contracción
—Disminuye la proporción de partículas del tamaño de arcilla
—Mejora la trabajabilidad
—Disminuye la densidad máxima para una determinada energía de
compactación
—Reduce el potencial expansivo del suelo
—Mejora de manera inmediata las propiedades de esfuerzo -
deformación

SUELO FINO ANTES Y DESPUÉS DEL
TRATAMIENTO CON CAL

Tendencia de la influencia de la cal sobre las
propiedades plásticas de los suelos finos

Influencia de la cal sobre el potencial expansivo de
los suelos finos (caso típico)

EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO
DE SUELOS FINOS CON CAL
El tratamiento con cal tiene efectos a largo plazo sobre las
siguientes propiedades de un suelo fino:
—Resistencia
—Módulo resiliente
—Resistencia a la fatiga
—Durabilidad

EFECTOS A LARGO PLAZO DEL TRATAMIENTO DE
Resistencia
El efecto más obvio de la cal sobre un suelo fino o sobre la
fracción fina de un agregado es la ganancia de resistencia con
el tiempo. La situación se favorece al aumentar la
temperatura
Las propiedades de una mezcla reactiva de suelo- cal van
variando con el curado, debido al desarrollo de productos
cementantes adicionales
 No es justificable el uso de ensayos muy elaborados para
evaluar con exactitud propiedades que varían continuamente

Resistencia
El ensayo de compresión inconfinada (norma ASTM D5102) es
el más empleado para determinar la resistencia de las mezclas
suelo – cal
La resistencia a compresión (RCI) puede ser empleada para
establecer, de manera aproximada, parámetros tales como las
resistencias a tensión y a flexión o el módulo resiliente
 La resistencia a tensión se puede estimar de manera
conservativa como el 10% de RCI y la resistencia a flexión,
como el doble de la resistencia a tensión o 20 % de la RCI

Variación típica de la resistencia de mezclas de suelo – cal
en función del período de curado y del contenido de cal

Módulo resiliente
A la par con los incrementos de resistencia provocados por
la reacción puzolánica, se producen cambios en la relación
esfuerzo - deformación del material, los cuales se traducen
en aumentos del módulo resiliente
Los suelos estabilizados con cal fallan a mayores
esfuerzos desviadores que los no estabilizados y a menores
niveles de deformación
Existen relaciones directas entre la resistencia de las
mezclas de suelo - cal y los módulos resilientes por flexión

Relaciones esfuerzo de compresión - deformación en mezclas
compactadas de suelo cal ensayadas a diferente edad

Relación entre resistencia a compresión y módulo
resiliente para suelos estabilizados con cal (Liddle, 1995)

Resistencia a la fatiga
Los efectos de ganancia de resistencia a fatiga por flexión
producidos por la reacción puzolánica suelen ser sustanciales
en los suelos reactivos
La relación de esfuerzos (esfuerzo aplicado/resistencia a
flexión) se correlaciona con el número de aplicaciones de
carga hasta la fatiga, por medios experimentales

Curva típica de fatiga de una mezcla de suelo cal
(Thompson y Figueroa – 1989)

Durabilidad
La humedad afecta adversamente los niveles de resistencia y
rigidez producidos en el suelo por la adición de cal
El efecto que produce la saturación de la mezcla depende del
nivel de resistencia o reacción puzolánica alcanzada antes de
que aquella se produzca
 Si la saturación se produce cuando ya ha ocurrido un nivel
significativo de la reacción puzolánica, la pérdida de resistencia
por humedad no suele exceder de 10 %, pero si ocurre antes, la
pérdida puede llegar hasta 40% o más

DISEÑO DE LA MEZCLA SUELO CAL
Los criterios de diseño varían, dependiendo de los objetivos
de la estabilización y de las condiciones deseadas de servicio
Si sólo se pretende una modificación del suelo, basta con
determinar la cantidad de cal necesaria para producir la
modificación deseada (disminución de plasticidad, reducción
del potencial expansivo, etc.)
Si se pretende que la mezcla sea utilizada en aplicaciones
estructurales en el pavimento, se deben satisfacer unos
requisitos mínimos de resistencia de probetas de mezcla
elaboradas y curadas en condiciones establecidas

Aunque la mayoría de las Agencias han adoptado la resistencia
a compresión inconfinada (RCI) como parámetro para diseño de
las mezclas de suelo – cal, no existe un procedimiento universal
para la elaboración, curado y ensayo de las probetas

 El procedimiento general de diseño comprende los
siguientes pasos:
1. Determinar la humedad óptima del suelo en el ensayo
Proctor normal (AASHTO T 99 – INV E-141)

2. Estimar el porcentaje probable de cal para estabilizar
el suelo, mediante el método de Eades y Grim (norma
ASTM D 6276)

3. Elaborar mezclas con diferentes porcentajes de cal
(por encima y por debajo del establecido en el paso
anterior) y compactarlas con la humedad óptima, con
la energía del ensayo AASHTO T 99 (INV E-141)

4. Curar las probetas compactadas bajo las condiciones
que tenga establecida la Agencia

5. Romper las probetas por compresión simple a la velocidad
especificada por la Agencia y elegir como porcentaje
adecuado para la construcción de una subbase o base, el que
asegure la resistencia mínima establecida por la Agencia

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES ESTABILIZADOS
CON CAL, CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
Propiedades de esfuerzo deformación
Son esenciales para analizar adecuadamente el
comportamiento estructural de una capa de suelo cal en
un pavimento
Módulo elástico en compresión
E (ksi) = 9.98 + 0.124*f’c (psi)

Propiedades de esfuerzo deformación
Resistencia a tensión
Es importante en el diseño de pavimento. Se usan 2
procedimientos para evaluar esta resistencia en las
mezclas suelo – cal
—Tracción indirecta
Rti = 0.10*f’c
—Resistencia a flexión (módulo de rotura)
MR = 0.20*f’c

Resistencia a fatiga
Las curvas de respuesta de fatiga por flexión de mezclas curadas
de suelo cal son análogas a las obtenidas con otros productos
cementantes

Resistencia a fatiga
Se debe tener en cuenta que las mezclas suelo – cal
ganan resistencia de manera continua con la edad
(reacción puzolánica) y como la resistencia última de la
mezcla es función del período de curado, la relación de
esfuerzos para un determinado esfuerzo aplicado va
disminuyendo, lo que se traduce en un incremento de la
resistencia a la fatiga

ESTABILIZACIÓN
DE SUELOS CON
CAL Y CENIZA
VOLANTE

BASES ESTABILIZADAS CON
CAL – CENIZA VOLANTE
La cal sola reacciona con suelos cuyo índice plástico sea
cuando menos de 10. Si el suelo no es suficientemente
reactivo, la cal sólo es efectiva si se combina con una fuente
adicional de sílice y alúmina (puzolana), en presencia de
agua
La puzolana más utilizada es la ceniza volante (fly - ash),
que es el residuo finamente dividido que resulta de la
combustión del carbón mineral en las plantas termoeléctricas

SUELOS ADECUADOS PARA LA ESTABILIZACIÓN CON CAL
Y CENIZA
Las estabilizaciones con cal y ceniza han demostrado ser
eficientes y económicas en el mejoramiento de suelos que no
presenten propiedades puzólanicas (materiales granulares)
Dado que dichos suelos tienen una estructura mineral
importante, las resistencias de las mezclas suelo granular - cal -
ceniza son mucho mayores que las de las mezclas de suelo fino
con cal, lo que permite una aplicación estructural más importante
en la construcción vial (bases en vías de tránsito liviano,
subbases, subrasantes mejoradas, rellenos livianos)

GRADACIONES TÍPICAS DE AGREGADOS PARA LA
ESTABILIZACIÓN CON CAL Y CENIZA

OTROS REQUISITOS TÍPICOS PARA LOS AGREGADOS
EN ESTABILIZACIONES CON CAL Y CENIZA

EFECTOS DEL TRATAMIENTO DE UN AGREGADO
PÉTREO CON CAL Y CENIZA
Efecto de la temperatura y tiempo de curado sobre la
resistencia a compresión

Resistencia a compresión y flexión
Mezclas adecuadamente diseñadas pueden presentar
resistencias entre 500 y 1,000 psi luego de 7 días de curado a
38º C y valores superiores a 1,500 luego de un año de servicio
La relación entre las resistencias flexión y compresión sigue
las leyes típicas de las mezclas con estabilizantes hidráulicos.
En general se encuentran entre 0.15 y 0.25, considerándose 0.20
como un promedio aceptable

Relación entre las resistencia a compresión y flexión en la
estabilización de un agregado con cal y ceniza

Efecto de la cal y la cal + ceniza sobre la resistencia a
compresión inconfinada de un suelo cohesivo

Cicatrización autógena
Un beneficio característico de las mezclas suelo – cal –
ceniza es su capacidad de re-cementarse a través de las
grietas, por un mecanismo auto regenerativo
Debido a ello, estas mezclas son menos susceptibles al
deterioro bajo carga repetida y más resistentes a los efectos
ambientales, que las mezclas que no poseen esta propiedad

Efecto de la fractura y el remoldeo sobre la resistencia de
mezclas de agregado - cal - ceniza

DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL - CENIZA
 La FHWA recomienda el siguiente procedimiento de
laboratorio para determinar las proporciones de la mezcla:
1. Mezclar los agregados con 5 proporciones diferentes de
ceniza, entre 10 % y 20 % , añadir una cantidad estimada
de humedad óptima y determinar la densidad de las
cinco muestras luego de compactarlas con la energía del
ensayo AASHTO T 180 (INV E-142)
2. Dibujar una curva contenido de ceniza vs densidad e
identificar el valor pico de densidad

3. Elegir un contenido de matriz cuando menos 2% por
encima del que dio lugar a la máxima densidad y realizar
un ensayo de compactación AASHTO T180 (INV E-142)
para esa mezcla, determinando la humedad óptima y la
densidad máxima
4. Realizar 5 combinaciones suelo - ceniza - cal que den lugar
al contenido de matriz elegido en el punto anterior. Las
cantidades de cal se deben elegir de manera que la relación
cal : ceniza esté entre 1:3 y 1:4 (se han encontrado mezclas
satisfactorias con relaciones entre 1:2 y 1:7)

DISEÑO DE MEZCLAS SUELO - CAL – CENIZA
5. Para cada una de las combinaciones, compactar 6 probetas
con la energía antes citada y la humedad óptima y curarlas
en ambiente húmedo a 38 ºC durante 7 días. Tres de las
probetas se destinarán al ensayo de compresión
inconfinada y 3 al de durabilidad
6. Romper las probetas destinadas al ensayo de compresión y
dibujar una curva que relacione la resistencia con el
porcentaje de cal añadido. Se consideran aceptables para la
construcción de capas de base, valores de resistencia de
cuando menos 2,760 kPa (400 psi)

7. En relación con el ensayo de durabilidad, se realizan 12
ciclos de congelamiento y deshielo (ASTM D560),
considerándose apropiado un contenido de cal que genere
pérdidas no mayores de 10 %. Para zonas no expuestas a un
ambiente muy severo, la FHWA recomienda aplicar la
práctica local
8. Se elige la mezcla más económica que cumpla los dos
requisitos y, para compensar pérdidas, se recomienda
incorporar 0.5% adicional de cal en la obra

CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES
ESTABILIZADOS CON CAL Y CENIZA, CON FINES DE
DISEÑO DE PAVIMENTOS
Módulo elástico
El módulo elástico de las mezclas agregado – cal – ceniza
depende de factores tales como la dureza y la gradación del
agregado, el grado de compactación y las características del
curado de la mezcla. Los valores típicos para diseño se
encuentran entre 0.5*106 y 2.5*106 psi (3,400 – 17,200 MPa)

Relación de Poisson
Su valor es el orden de 0.08 para niveles de esfuerzo
inferiores al 60 % del esfuerzo último, aumentando hasta 0.3
para la carga de falla
Para la mayoría de los cálculos de diseño y evaluación se
pueden tomar valores de 0.10 a 0.15, sin que se cometan
errores apreciables

Fatiga
Como en todos los materiales de pavimentos, las mezclas
agregado – cal – ceniza fallan bajo carga repetida con niveles de
esfuerzo inferiores al requerido para fallar con una sola
aplicación
Sin embargo, debido a la cicatrización autógena, estas mezclas
resultan menos susceptibles a la fatiga que otros materiales
A menos que la fatiga ocurra durante los primeros días de
carga, la fatiga no suele ser un factor determinante en el
comportamiento de la mezcla

Relación entre los niveles de esfuerzo y el número ciclos hasta la
fractura para una mezcla típica de agregado – cal - ceniza

ESTABILIZACIÓN DE
SUELOS CON
CEMENTO

DEFINICIONES
Suelo modificado con cemento
Suelo o agregado tratado con una cantidad relativamente baja de
cemento, para corregirle alguna propiedad indeseable como la
plasticidad o la susceptibilidad a cambios volumétricos. Se usan
contenidos de cemento significativamente menores que en las
mezclas de suelo cemento
Suelo cemento
Material endurecido obtenido por el curado de una mezcla
íntima de suelo pulverizado, cemento Portland y agua. Su
contenido de cemento es suficiente para superar las pruebas de
durabilidad
BASES ESTABILIZADAS CON CEMENTO

DISEÑO DE LAS MEZCLAS
 Las estabilizaciones con ligantes hidráulicos
(cemento, cal y mezclas de ellos con cenizas volantes)
se diseñan con criterios de resistencia a la compresión y
de durabilidad
ENSAYOS USADOS EN COLOMBIA PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO

CONTENIDOS PROBABLES DE CEMENTO PARA
CAPAS DE BASE ESTABILIZADAS
DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO CEMENTO

ENSAYO DE DENSIDAD PROCTOR NORMAL PARA
DETERMINAR LA HUMEDAD ÓPTIMA

PREPARACIÓN DE PROBETAS CON DIFERENTES
PORCENTAJES DE CEMENTO PARA ENSAYOS DE
COMPRESIÓN Y DURABILIDAD
Compactación de probetas
con la humedad óptima
Curado de las probetas
en cámara húmeda

ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE A LOS SIETE
DÍAS DE CURADO
Inmersión en agua 5 horas Rotura por compresión

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO
PARA OBTENER LA RESISTENCIA ESPECIFICADA

ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO
Se realizan doce ciclos de durabilidad, consistente cada uno de ellos en:
1. Inmersión en
agua 5 horas
2. Secado en horno a
72º C por 42 horas
3. Reposo 1 hora y
cepillado general

ENSAYO DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO
Se secan las probetas, se pesan y se calculan las pérdidas de peso
de cada una

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO
PARA LAS MÁXIMAS PÉRDIDAS DE PESO
ESPECIFICADAS

CRITERIOS DE DISEÑO DE MEZCLAS PARA BASES
ESTABILIZADAS CON LIGANTES HIDRÁULICOS
RESISTENCIA MÍNIMAA 7 DÍAS PARA ESTABILIZACIÓN CON
CEMENTO Y A 28 DÍAS PARA ESTABILIZACIONES CON CAL, CAL-
CENIZA Y CEMENTO - CAL - CENIZA
REQUERIMIENTOS DE DURABILIDAD (PÉRDIDAS MÁXIMAS
ADMISIBLES LUEGO DE 12 CICLOS DE HUMEDECIMIENTO Y SECADO)
Capa INVIAS US AIR FORCE
Base 450 psi 750 psi
Subbase - 250 psi
Tipo de suelo INVIAS US AIR FORCE
Granular IP<=10 14% 11%
Granular IP>10 10% 8%
Limos 10% 8%
Arcillas 7% 6%

EVOLUCION DE LA RESISTENCIAA COMPRESIÓN DE LAS
MEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO

EVOLUCION DE LA RESISTENCIAA COMPRESIÓN DE LAS
MEZCLAS DE SUELO CEMENTO CON EL TIEMPO
t
b
a
t
f
t
f c
c
*
)
28
(
)
( '
'


t = tiempo en días
a, b = coeficientes experimentales

ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES
DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
1. Módulo elástico de las mezclas de suelo cemento
 En general, el comportamiento esfuerzo - deformación
de los suelos estabilizados con cemento es no lineal y
dependiente del esfuerzo
 Sin embargo, para muchos suelos y niveles de
estabilización, y dentro de rangos limitados, se puede
asumir que el material es linealmente elástico bajo carga
repetida

ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE
El módulo suele variar entre 35,000 kg/cm2 y 70,000
kg/cm2, dependiendo del tipo de suelo, del nivel del
tratamiento, del tiempo de curado, del contenido de agua y
de las condiciones de ensayo.
Los suelos finos estabilizados presentan valores más
próximos al límite inferior del rango, en tanto que los
granulares estabilizados exhiben los valores más altos

 Fórmula de Lim & Zollinger (válida para resistencias a
compresión entre 200 y 2,000 libras/pg2)
E(t) = módulo de elasticidad en psi, en el tiempo t
w = densidad de la mezcla compactada en libras/pie3
f’c(t) = resistencia a compresión en psi, en el tiempo t
75
.
0
'
5
.
1
)
(
*
*
38
.
4
)
( t
f
w
t
E c


ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES
DE DISEÑO DE PAVIMENTOS
 Fórmula de Illinois DOT
E (ksi) = 500 + f’c
f’c = resistencia a compresión (libras/pg2)

2. Comportamiento a la fatiga
Las curvas de fatiga de las mezclas de suelo cemento se
describen generalmente mediante ecuaciones de relación de
esfuerzos (relación entre el esfuerzo aplicado y la resistencia
última a la flexión de la mezcla)
RE = a + b*log N
RE = relación de esfuerzos
N = número de ciclos de carga hasta la fatiga
a,b = coeficientes experimentales

ESTABILIZADOS CON CEMENTO, CON FINES DE DISEÑO
DE PAVIMENTOS
2. Comportamiento a la fatiga (cont.)

BASES
ESTABILIZADAS
CON ASFALTO

BASES ESTABILIZADAS CON ASFALTO
Productos asfálticos adecuados para la estabilización
La estabilización de suelos es un proceso que se realiza
a temperatura ambiente, lo que exige el uso de un asfalto
que, bajo tal condición, presente una consistencia
apropiada para la mezcla con el suelo
Esta característica se logra con 2 productos asfálticos:
—Emulsión asfáltica
—Asfalto espumado

 Dispersión homogénea de pequeños glóbulos de cemento
asfáltico cubiertos por un emulsificante, dentro de una fase
continua acuosa
El emulsificante es un producto que disminuye la tensión
entre el asfalto y el agua, permitiendo que el asfalto se
mantenga disperso en el agua en forma de pequeños glóbulos
Las moléculas del emulsificante tienen un extremo de
naturaleza orgánica que es afín con el asfalto y otro cargado
eléctricamente que manifiesta afinidad por el agua. Si esta
carga es negativa, la emulsión es aniónica, mientras que si es
positiva, la emulsión se denomina catiónica
EMULSIÓN ASFÁLTICA

Las emulsiones catiónicas exhiben un comportamiento
satisfactorio frente a la mayoría de los agregados pétreos,
motivo por el cual son las más utilizadas
El tipo y cantidad del agente emulsificante determinan en
gran medida la velocidad con la cual se produce la rotura de
la emulsión (separación de las dos fases)
Existen emulsiones de rotura rápida (RR), de rotura media
(RM) y de rotura lenta (RL)
Las emulsiones apropiadas para la estabilización de suelos
son las de rotura lenta
EMULSIÓN ASFÁLTICA

ASFALTO ESPUMADO
El asfalto espumado se forma por la inyección de una
pequeña cantidad de agua fría ( del orden de 2% del peso del
asfalto) y aire comprimido a una masa de cemento asfáltico
caliente
Al entrar el agua en contacto con el asfalto caliente se
convierte en vapor, el cual queda atrapado dentro de diminutas
burbujas de asfalto, formándose una espuma de gran volumen
Después de algunos segundos, la espuma se enfría y el vapor
en las burbujas se condensa causando el colapso y la
desintegración de la espuma. Entonces, el cemento asfáltico
recupera tanto su volumen inicial como sus propiedades
reológicas originales

CARACTERIZACIÓN DELASFALTO ESPUMADO
El asfalto espumado se caracteriza mediante 2 parámetros
empíricos:
—Relación de expansión: Relación entre el volumen
máximo del asfalto en su estado espumado y el
volumen del asfalto una vez que la espuma ha
colapsado completamente
—Vida media: Es el tiempo requerido (en segundos)
para que la espuma baje hasta la mitad del volumen
máximo alcanzado

Una Relación de Expansión alta permite esperar una menor
viscosidad del cemento asfáltico y, por lo tanto, una mejor
dispersión en el suelo o material pétreo con el cual se mezcla
Una Vida Media prolongada, implica un mayor tiempo
disponible para la realización de la mezcla con el suelo o
agregado, mientras el cemento asfáltico aun permanece en
forma de espuma.
Se considera que el mejor espumado es aquel que optimiza
tanto la Relación de Expansión como la Vida Media

Optimización de la Relación de Expansión y de la Vida
Media de un asfalto espumado

La Relación de Expansión y la Vida Media se encuentran
muy influenciadas tanto por la cantidad de agua inyectada,
como por la temperatura del asfalto durante el proceso de
espumado
 A mayores temperaturas de espumado y mayor cantidad
de agua se incrementa la Relación de Expansión pero se
reduce la Vida Media
Las Especificaciones del INVÍAS exigen:
—Relación de Expansión ≥ 10
—Vida Media ≥ 10 segundos

Influencia de la temperatura y del contenido de agua
sobre la Relación de Expansión y sobre la Vida Media
de un asfalto espumado

MECANISMOS DE LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO
Suelos de grano fino
El mecanismo básico envuelto en la estabilización de
estos suelos con asfalto es el de impermeabilización
Como el suelo posee cohesión, la función del asfalto
es formar una membrana que impide la penetración del
agua, previniendo cambios de volumen del suelo y
reducciones en su resistencia y su módulo de
elasticidad

MECANISMOS DE LA ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO
Materiales granulares
En la estabilización de materiales granulares donde ya existe
aporte friccional, el asfalto involucra dos mecanismos:
—Impermeabilización: Crea una membrana que previene
o dificulta la entrada del agua, reduciendo la tendencia del
material a perder resistencia y módulo en presencia de
agua
—Adhesión: Brinda al agregado la cohesión de la cual
carece, aumentando la resistencia al corte y a la flexión,
así como el módulo elástico

FACTORES QUE AFECTAN EL RESULTADO DE UNA
ESTABILIZACIÓN CON ASFALTO
Algunos de estos factores coinciden con aquellos que afectan
otros tipos de estabilizaciones: (1) tipo de estabilizante, (2) tipo y
gradación del suelo, (3) densidad de la mezcla compactada y (4)
curado y/o condiciones de envejecimiento de la mezcla
Otros factores, por el contrario, son típicos de este tipo de
estabilizaciones, debido al carácter termo-viscoelástico del asfalto:
—Temperatura de ejecución de los ensayos
—Velocidad de aplicación de las cargas en los ensayos

BASES ESTABILIZADAS
CON EMULSIÓN
ASFÁLTICA

SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR
CON EMULSIÓN ASFÁLTICA
La posibilidad de estabilizar suelos de grano fino con asfalto
depende de su plasticidad y de la cantidad de material que
pasa el tamiz # 200
Un exceso de partículas finas se traduce en una superficie
específica muy grande, que exigiría una proporción
considerable de asfalto para cubrir la superficie de todas las
partículas
BASES ESTABILIZADAS

BASES ESTABILIZADAS

Materiales granulares
BASES ESTABILIZADAS

REQUISITOS DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS PARA
ESTABILIZACIÓN DE SUELOS
BASES ESTABILIZADAS

BASES ESTABILIZADAS
Los métodos de diseño de mezclas con emulsiones
asfálticas utilizan la durabilidad como criterio de
comportamiento de la mezcla después de compactada y
curada
La mayoría de los métodos incluyen la determinación de
la pérdida de capacidad resistente de la mezcla después de
un período de inmersión en agua, comparando la resistencia
luego de inmersión con la resistencia inicial
Existen muchos métodos para el diseño de mezclas con
emulsiones asfálticas

BASES ESTABILIZADAS

BASES ESTABILIZADAS
Esquema del ensayo de extrusión sobre probetas de
suelo – emulsión (norma INV E-812)

BASES ESTABILIZADAS
DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DE
INMERSIÓN – COMPRESIÓN
1. Determinación de la humedad óptima de compactación

BASES ESTABILIZADAS
INMERSIÓN - COMPRESIÓN
2. Determinación del contenido óptimo teórico de ligante
— Fórmula Duriez
mm
de
menores
partículas
f
mm
y
mm
entre
partículas
s
mm
y
mm
entre
partículas
S
mm
y
mm
entre
partículas
g
mm
de
mayores
partículas
G
f
s
S
g
G
específica
Superficie
riqueza
de
módulo
K
residual
asfalto
de
L
08
.
0
%
315
.
0
08
.
0
%
5
315
.
0
%
10
5
%
10
%
100
/
)
135
12
30
.
2
33
.
0
17
.
0
(
)
5
.
3
5
.
2
(
%
%
















5

 K
L

BASES ESTABILIZADAS
3. Elaboración de mezclas
 Se elaboran mezclas con diferentes cantidades de
emulsión, correspondientes a porcentajes de ligante por
encima y debajo del óptimo teórico, manteniendo el
contenido óptimo de fluidos de compactación
4. Compactación de probetas
 Se compactan probetas de 10 cm por 10 cm de altura
mediante compresión creciente hasta alcanzar 210
kg/cm2, manteniendo esta presión durante 2 minutos
(compactar seis probetas para cada contenido de
ligante)

BASES ESTABILIZADAS
5. Curado de las probetas
 Desmoldado de las probetas y curado al aire durante
7 días a 25º C
 Separar cada juego de 6 probetas en 2 grupos para el
resto del curado:
— Uno de los grupos se mantiene otros 7 días al
aire a 25º C
— El otro grupo se sumerge en agua a 25º C por 7
días

BASES ESTABILIZADAS
6. Ensayo de compresión
 Al término del período de curado, se determina la
densidad de las probetas y se rompen por compresión
simple, promediando las resistencias para cada
porcentaje de ligante (por aparte las curadas en seco y
las curadas en húmedo)
7. Determinación del contenido óptimo de emulsión
 Se dibujan gráficas de resistencia seca, resistencia
húmeda y resistencia conservada y elegir el porcentaje
óptimo de emulsión, de acuerdo con el criterio de
diseño

BASES ESTABILIZADAS
Representación gráfica de los resultados de un ensayo de
inmersión - compresión

CON EMUSIÓN ASFÁLTICA, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Módulo dinámico
 Se trata de materiales muy variables y difíciles de modelar, debido a
que su rigidez varía con el período de curado, la temperatura y el
tiempo de aplicación de la carga
 Fórmula de Finn para determinar el módulo dinámico de mezclas
tratadas con emulsión asfáltica, a 25° C
13
.
1
)
(
015
.
0
)
(
46
.
2
40
.
0
)
10
ln( 3




 
P
SF
MR m

m = densidad de la mezcla, lb/pie3
SF = proporción de arena, en peso (retenido entre tamices # 4 y # 200)
P = penetración del asfalto base, 0.1 mm
BASES ESTABILIZADAS

PAVIMENTOS
Módulo dinámico
 CHEVRON desarrolló 3 tipos de mezclas con emulsión asfáltica:
—Tipo I: elaborada en planta con agregados procesados y con
propiedades similares a las de un concreto asfáltico
— Tipo II: elaborada con agregados clasificados
—Tipo III: elaborada con arenas o limos arenosos
Se determinaron los valores de sus módulos en el rango de 23º C a
38º C (73 a 100º F), luego de curado total y se compararon con los de
mezclas de base de concreto asfáltico elaboradas con cementos
asfálticos AC – 40 y AC – 5, encontrándose alta coincidencia
BASES ESTABILIZADAS

Variación del stiffness con la temperatura, para 3 tipos de
mezclas con asfalto emulsificado en condición curada
BASES ESTABILIZADAS

 En las mezclas con emulsión asfáltica es muy importante tener
en cuenta los efectos del curado en el módulo dinámico
Et = Ef - (Ef - Ei)*RFt
Et = módulo a la temperatura T y tiempo de curado t
Ef = módulo a la temperatura T para la mezcla totalmente curada
Ei = módulo a la temperatura T para la mezcla en estado no
curado (inicial)
BASES ESTABILIZADAS
PAVIMENTOS
Módulo dinámico

RFt = factor de reducción que tiene en cuenta la cantidad de
curado alcanzada en el tiempo t
BASES ESTABILIZADAS
PAVIMENTOS
Módulo dinámico

Módulo dinámico
Para superar las reducidas velocidades de curado de las
estabilizaciones con emulsión, se acostumbra añadir bajas
proporciones de cemento (1% - 3%) que incrementan el
módulo de la mezcla hasta en 200%, según la emulsión
utilizada
El módulo dinámico de las capas estabilizadas con
emulsión asfáltica tiende a reducirse con el tiempo, a
causa de la fatiga por la aplicación de las cargas del
tránsito
BASES ESTABILIZADAS
PAVIMENTOS

BASES ESTABILIZADAS
VALORES TÍPICOS DE MÓDULOS DINÁMICOS PARA CAPAS
ESTABILIZADAS CON EMULSIÓN ASFÁLTICA

 El comportamiento a fatiga de las estabilizaciones con emulsión
asfáltica es similar al de las mezclas bituminosas en caliente
Nf = Ket
-c
Nf = número de aplicaciones de carga hasta la falla para una
deformación inicial de tensión, et
K, c = nonstantes de regresión obtenidas del análisis de los datos
de la prueba de fatiga
BASES ESTABILIZADAS
PAVIMENTOS
Comportamiento a la fatiga

El stiffness de la mezcla tiene una considerable incidencia en
el resultado de la prueba de fatiga
 Para una determinada mezcla e iguales condiciones de
temperatura y frecuencia de aplicación de carga, la curva de
fatiga varía según el criterio que se elija para considerar la falla
(reducción de módulo, cantidad de agrietamiento)
 Los resultados de fatiga en el laboratorio conducen a una
estimación muy conservativa de una mezcla bituminosa, por lo
cual se deben aplicar factores de desplazamiento
BASES ESTABILIZADAS
PAVIMENTOS
Comportamiento a la fatiga

Criterio de fatiga para mezclas elaboradas con emulsiones
asfálticas (CHEVRON)
BASES ESTABILIZADAS

BASES
ESTABILIZADAS CON
ASFALTO ESPUMADO

BASES ESTABILIZADAS
CON ASFALTO ESPUMADO
SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTO
ESPUMADO
Granulometría
Ackeroyd & Hicks establecieron 3 zonas en la gráfica de
granulometría, fijando la conveniencia de los suelos para ser
estabilizados con asfalto espumado:
—Zona A: el material es adecuado para estabilización en vías
de tránsito pesado
—Zona B: el material es apropiado para estabilización en
vías de tránsito liviano, pero su comportamiento puede ser
mejorado con la adición de fracciones gruesas
—Zona C: el material es deficiente en finos y no responde
bien al tratamiento, por lo que no es adecuado para estabilizar

Envolventes de gradación sugeridas para mezclas con asfalto
espumado (Ackeroyd & Hicks)
BASES ESTABILIZADAS

SUELOS ADECUADOS PARA ESTABILIZAR CON ASFALTO
ESPUMADO
Plasticidad
Las mezclas con asfalto espumado admiten una cantidad
limitada de finos plásticos, aconsejándose que su IP no sea
mayor de 6
Si se excede este valor, resulta recomendable un tratamiento
previo con cal o cemento
BASES ESTABILIZADAS

DISEÑO DE LA MEZCLA
BASES ESTABILIZADAS

1. Optimización de las propiedades del asfalto espumado
 Consiste en determinar, en una planta portátil de
laboratorio, el porcentaje de agua que optimiza
las propiedades de espumado del asfalto, de
manera de asegurar los valores de ―Expansión‖ y
―Vida Media‖ exigidos por las especificaciones
BASES ESTABILIZADAS

BASES ESTABILIZADAS
Planta de laboratorio WLB 10 para espumar asfalto

BASES ESTABILIZADAS
Determinación del contenido de agua para optimizar el espumado

2. Determinación del contenido óptimo de humedad
 Se requiere agua para espumar el asfalto, para ablandar
el material, romper los grumos que puedan existir y
para permitir una mejor dispersión del asfalto durante
las operaciones de mezclado y de compactación en el
laboratorio y en el campo
 Insuficiente agua reduce la trabajabilidad de la mezcla
dando como resultado una mala dispersión del ligante,
en tanto que su exceso alarga el tiempo de curado,
reduce el cubrimiento de los agregados así como la
densidad y resistencia de la mezcla compactada
BASES ESTABILIZADAS

2. Determinación del contenido óptimo de humedad (cont.)
 De acuerdo con investigaciones de Mobil Oil, el
contenido óptimo de humedad para la mezcla y
compactación tiene lugar en un rango entre el 70 % y el
80% de la humedad óptima del Proctor Modificado de
los agregados
BASES ESTABILIZADAS

3. Elaboración de mezclas de ensayo
 Se elaboran mezclas con 5 porcentajes diferentes de
asfalto y la cantidad óptima de fluidos de compactación
 Los porcentajes de asfalto se escogen en función de
tipo de suelo que se va a estabilizar
 Si el material contiene partículas arcillosas, se le debe
adicionar cal o cemento (las normas INVÍAS lo exigen
cuando el producto IP*pasa tamiz # 200 > 72)
BASES ESTABILIZADAS

Rangos típicos de contenido de asfalto en mezclas con asfalto espumado
(adaptado de Bowering & Martin – 1976)
BASES ESTABILIZADAS

Elaboración de una mezcla de ensayo
BASES ESTABILIZADAS

4. Compactación de probetas de ensayo
 Con cada una de las mezclas se elaboran seis probetas
Marshall, compactándolas con 75 golpes por cara
BASES ESTABILIZADAS

 Debido a la presencia de agua que es necesario
eliminar, las mezclas con asfalto espumado desarrollan
su resistencia total con el tiempo, pero requieren
períodos de curado menores que en el caso de las
estabilizaciones con emulsión asfáltica
 Las condiciones de curado de las probetas compactadas
afectan severamente la resistencia final de las mezclas
con asfalto espumado, por lo que conviene simular en
el laboratorio un procedimiento reproducible en la obra
BASES ESTABILIZADAS

BASES ESTABILIZADAS
Probetas curadas
El asfalto se adhiere a la fracción fina creando un mortero
que liga las partículas de mayor tamaño, pero no las cubre
Sección transversal de
una probeta curada

BASES ESTABILIZADAS
Diversos procedimientos propuestos para el curado de
mezclas compactadas con asfalto espumado

BASES ESTABILIZADAS
6. Medida de dimensiones y pesos de las probetas
 Se miden las dimensiones de todas las probetas y se
determina su peso específico, descartando aquellas
cuyo valor difiera en más de 30 kg/cm2 del valor
medio del grupo al cual pertenecen

BASES ESTABILIZADAS
7. Ensayo de tracción indirecta
 Las probetas elaboradas con un determinado contenido de
asfalto se separan en dos grupos:
— Las probetas de un grupo se fallan por tracción
indirecta con una velocidad de deformación de 50.8
mm/minuto
— Las probetas del otro grupo se colocan en un
desecador de vacío donde se cubren con agua a 25º C
y se aplica vacío de 50 mm de mercurio por una hora,
fallándose posteriormente como las del primer grupo

BASES ESTABILIZADAS
Ensayo de tracción indirecta
D
L
P
RTI

2


BASES ESTABILIZADAS
Se elaboran gráficas que muestren la evolución de las resistencias
de los 2 grupos de probetas con el contenido de asfalto y se escoge
como óptimo un porcentaje de ligante que satisfaga los criterios de
diseño de la mezcla
Ejemplo
(Criterios de diseño del Artículo 461 Especificaciones INVÍAS)
Resistencia de probetas curadas en seco ≥ 2.5 kg/cm2 (250 kPa)
Resistencia tras curado húmedo ≥ 50 %
El porcentaje óptimo de asfalto es aquel que cumpliendo las 2
exigencias, dé lugar a la mayor resistencia tras curado húmedo

BASES ESTABILIZADAS
Representación gráfica de los resultados de un ensayo de
tracción indirecta

BASES ESTABILIZADAS
SUSCEPTIBILIDAD DE LAS MEZCLAS CON ASFALTO
ESPUMADO A LAACCIÓN DELAGUA
Debido a los bajos contenidos de ligante y los altos
volúmenes de vacíos que contienen, estas mezclas resultan muy
susceptibles a la acción del agua
La susceptibilidad al agua es inversamente proporcional al
grado de curado que ha alcanzado la mezcla en el momento de
la exposición
Consecuentemente, es necesario proteger las mezclas de la
acción del agua durante su período inicial de vida o simular en
el laboratorio unas condiciones de exposición consecuentes con
las de la obra

BASES ESTABILIZADAS
Influencia del grado de saturación de las probetas sobre la
resistencia a tracción indirecta (Campagnoli & Ríos, 2000)

BASES ESTABILIZADAS
Sigue leyes de comportamiento similares a las que
presentan las estabilizaciones con emulsión asfáltica, es
decir, depende del período de curado, de la rata de carga,
del nivel de esfuerzo y de la temperatura
El módulo final se obtiene en un plazo menor que en el
caso de estabilizaciones con emulsión, debido al menor
contenido de agua de la mezcla
CON ASFALTO ESPUMADO, CON FINES DE DISEÑO DE
PAVIMENTOS
Módulo dinámico

BASES ESTABILIZADAS
PAVIMENTOS
Módulo dinámico
La tendencia de evolución del módulo con el contenido de
asfalto es similar a la que presenta la resistencia de la mezcla

Valores de resistencia a la tracción indirecta y de módulo dinámico para
mezclas del área de Bogotá (Santamaría, 2000)
BASES ESTABILIZADAS

BASES ESTABILIZADAS
REDUCCIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO A CAUSA
DE LAAPLICACIÓN DE CARGAS (Long, 2001)
PAVIMENTOS
Módulo dinámico

Vida efectiva de fatiga
Se conoce como tal, el número necesario de repeticiones para
reducir el módulo de la mezcla hasta 400 MPa
Al alcanzar dicho valor, se considera que la estabilización se
empieza a comportar como un material granular
BASES ESTABILIZADAS

Deformación permanente
La mayor parte de la deformación se produce con las
aplicaciones iniciales de carga
BASES ESTABILIZADAS

BASES ESTABILIZADAS
Deformación permanente
REPETICIONES DE CARGAADMISIBLES EN FUNCIÓN DE
LA MAGNITUD DE LA CARGAAPLICADA Y DEL NIVEL DE
DEFORMACIÓN (Long, 2001)

BASES ESTABILIZADAS
RESUTADOS DE UN ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LAS TÉCNICAS
DE ESTABILIZACIÓN CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO

BASES ESTABILIZADAS
Análisis de los resultados de la estabilización del
material arcilloso
Material solo
—En condición seca, el empleo de emulsión da lugar a
resistencias aceptables, en tanto que al emplear
asfalto espumado se requiere la incorporación de
activantes
—Todas las mezclas pìerden resistencia después de
inmersión en agua

BASES ESTABILIZADAS
Análisis de los resultados de la estabilización del
material arcilloso
Material + 2 % de cal
—Todas las mezclas dan resultados satisfactorios, siendo
mayores las resistencias en el caso de la emulsión
Material + 2 % de cemento
—Las resistencia en seco son satisfactorias (aunque
menores que en el caso de la cal), pero las
resistencias conservadas son bajas

BASES ESTABILIZADAS
Análisis de los resultados de la estabilización del material
sílico calcáreo
—La emulsión da lugar a una mezcla con resistencia
adecuada, tanto en condición seca como en condición húmeda
—La mezcla con asfalto espumado sin activante no presenta
ninguna resistencia, debido a problemas de adherencia entre el
asfalto y el agregado
—La incorporación de activantes mejora el comportamiento
de las mezclas con asfalto espumado

BASES ESTABILIZADAS
COMPARACIÓN ENTRE LAS TÉCNICAS DE ESTABILIZACIÓN
CON EMUSIÓN Y CON ASFALTO ESPUMADO

BASES Y SUBBASES
COMBINACIÓN DE
ESTABILIZANTES

COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
El propósito general de la combinación de
estabilizantes es realizar un tratamiento previo del
suelo para modificar algunas de sus características,
antes de aplicar el estabilizante dominante
La ventaja del procedimiento es que uno de los
estabilizantes compensa la falta de efectividad del otro
en el tratamiento de una característica particular del
suelo
Normalmente, la dosificación del producto que se
aplica primero es menor que la del segundo
Generalidades

Las combinaciones de estabilizantes más empleadas
son:
—Cal – Cemento
—Cal – Asfalto emulsionado o espumado
—Cemento – Asfalto emulsionado o espumado
TIPOS DE COMBINACIONES DE ESTABILIZANTES

SELECCIÓN DE COMBINACIÓN DE ESTABILIZANTES
(adaptado de FHWA-IP-80-2)

El cemento no se puede mezclar exitosamente con finos muy
plásticos
Al realizar un tratamiento mixto de cal y cemento, cada
conglomerante cumple una misión:
—La cal, que se agrega primero, flocula los finos con una
reacción rápida de intercambio iónico, disminuyendo la
plasticidad del suelo y mejorando la trabajabilidad y el
mezclado. Así mismo, reduce la humedad
— El cemento produce un rápido incremento de resistencia
mecánica en el suelo
COMBINACIÓN CAL - CEMENTO

Se suele aplicar primero entre 1 % y 3 % de cal y
luego la cantidad requerida de cemento, según el tipo de
suelo
El diseño de la mezcla se realiza por métodos
aplicables al estabilizante dominante, en este caso los de
compresión inconfinada y humedecimiento y secado
COMBINACIÓN CAL - CEMENTO

Efecto de la combinación de cal y cemento sobre una arcilla
de Irbid (Jordania)
EFECTO DE LA CAL SOBRE LA RESISTENCIA EFECTO DE LA CAL COMO PRE-TRATAMIENTO

El curado es un factor clave en el desarrollo de la
resistencia de las estabilizaciones con productos asfálticos y
su velocidad se ve favorecida con el uso previo de cal o
cemento
El tratamiento previo del suelo con cal o cemento hace que
la estabilización con el producto asfáltico sea más resistente
a la humedad y presente módulos mayores que estabilizando
solamente con el producto asfáltico
Al emplear cemento, se recomienda que su proporción
respecto del asfalto residual no sea mayor de 1:5 para evitar
la fragilidad de la mezcla
COMBINACIÓN CAL O CEMENTO CON ASFALTO
EMULSIONADO O ESPUMADO

RESULTADOS DE ENSAYOS DE INMERSIÓN COMPRESIÓN AL ESTABILIZAR
UN MATERIALARCILLOSO CON CAL O CEMENTO + ASFALTO ESPUMADO
(PASA TAMIZ # 200 = 15.2 %, IP = 14.5 %)

BASES Y SUBBASES
OTROS TIPOS DE BASES

BASES Y SUBBASES
Además de las bases de tipo convencional, se han
desarrollado otras con el propósito de solucionar
problemas específicos de los pavimentos:
Bases permeables y bases de concreto pobre, con las
cuales se combate el problema de la erosión del soporte
de los pavimentos rígidos
Bases elaboradas con mezclas asfálticas de alto
módulo, desarrolladas para ayudar a combatir el
ahuellamiento en los pavimentos asfálticos (VER
MÓDULO 9)

BASES Y SUBBASES
BASE PERMEABLE

BASE PERMEABLE
 Capa que se coloca generalmente bajo las losas de un
pavimento rígido, constituida por un material filtrante de
manera que, con ayuda de una pendiente transversal
adecuada y unas correctas instalaciones de salida, drena
el agua que se infiltra desde la superficie del pavimento
 Esta capa puede ser granular o tratada con ligantes
hidrocarbonados o con cemento. La finalidad primaria de
la estabilización (con cemento asfáltico o cemento
Pórtland) es brindar estabilidad a la capa durante la etapa
constructiva

BASE PERMEABLE
 El remate de la base permeable puede ocurrir:
-Contra un subdrén longitudinal
-Contra el talud lateral hacia el exterior (no es recomendable,
porque se pueden producir contaminaciones en el talud
durante las operaciones de construcción y mantenimiento)

BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE GRANULAR
Su estabilidad se logra a través de la trabazón de
agregados
Se exige que el material tenga 100% de partículas
trituradas mecánicamente
El desgaste Los Ángeles no puede exceder de 45 %
Las pérdidas en el ensayo de solidez no pueden
exceder de 12 % (sulfato de sodio) o de 18 % (sulfato
de magnesio)

BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE GRANULAR
GRANULOMETRÍAS USUALES
Nota -Se recomienda que Cu > 4 para garantizar la estabilidad de la base

BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTO
ASFÁLTICO
Se recomienda el uso de un asfalto de grado AC-40 en
proporción de 2 a 2 ½ % en peso

BASE PERMEABLE
BASE PERMEABLE ESTABILIZADA CON CEMENTO
PORTLAND
La cantidad de cemento varía entre 120 y 150 kg/m3
La cantidad de agua debe ajustarse para controlar la
segregación
X = % indicado por el constructor

BASES Y SUBBASES
BASE DE
CONCRETO POBRE

BASE DE CONCRETO POBRE
DEFINICIÓN
Una base de concreto pobre se compone de
agregados y cemento uniformemente combinados y
mezclados con agua. Los agregados son de calidad
marginal (característicos de subbase) y la cantidad de
cemento en la mezcla es reducida
El concreto pobre se utiliza como subbase de
pavimentos rígidos
El material es más rígido y más resistente a la
erosión que una subbase estabilizada con cemento

Agregado pétreo
El agregado puede provenir de trituración de roca,
piedra o grava o ser de tipo natural
Sus partículas deben ser duras y libres de polvo,
materia orgánica y otras sustancias objetables
La fracción gruesa debe carecer de excesos de
partículas aplanadas (relación ancho/espesor > 5) y de
partículas alargadas (relación longitud/ancho > 5)
El equivalente de arena debe ser superior a 20
MATERIALES

MATERIALES
Agregado pétreo

MATERIALES
Cemento
Debe ser el tipo I (norma ASTM C 150)
Agua
Debe ser limpia y estar libre de aceite, sal, ácidos, álcalis,
materia orgánica, azúcar y cualquier otro elemento que pueda
ser perjudicial para la mezcla. Agua que sea calificada como
potable se puede emplear sin necesidad de realizar ensayos de
comprobación
Aditivos
Pueden ser de tipo puzolánico (ASTM C 618), inclusores de
aire (ASTM C 620) y reducidores de agua (ASTM C 494, Tipo
A -reducidor- ó Tipo D -reducidor y retardante-)

El concreto pobre se diseña como una mezcla de concreto
convencional, pero con las siguientes limitaciones de resistencia:
—Resistencia mínima a compresión a 7 días : 500 psi
—Resistencia mínima a compresión a 28 días : 750 psi
—Resistencia máxima a compresión a 28 días: 1,200 psi
La limitación de resistencia máxima tiene por objeto reducir la
posibilidad de fisuración refleja en la superficie del pavimento
Se puede obviar la limitación de resistencia máxima, si en la
capa de concreto pobre se construyen juntas con el mismo patrón
de las juntas del pavimento

El asentamiento de la mezcla (ASTM C 143) debe ser del
orden de 50 mm
La cantidad mínima de material cementante (cemento o
cemento + ceniza volante) es de 120 kg/m3
Si el pavimento se construye en una zona sometida a heladas,
la mezcla deberá presentar pérdidas no mayores de 14 % en el
ensayo de congelamiento y deshielo (ASTM D 560) y una
cantidad de aire incluido entre 6% y 10% (ASTM C 231 si el
agregado grueso proviene de grava o piedra ó ASTM C 173
para escoria y otros agregados gruesos porosos

Relación entre las resistencias a compresión y flexión
para mezclas de concreto pobre (Packard, 1981)

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