Materiales Para Construccion De Carreteras e453

Materiales para Construccion de Carreteras

Definición La construcción de una nueva carretera ya sea de asfalto o cemento requiere la producción de una excelente estructura de pavimento comenzando con una capa de base estable y todo el camino con una superficie nivelada con precisión.

Materiales de Pavimentacion

• Cemento Portland El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción y es utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón (llamado concreto en varias partes de Hispanoamérica). Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes

Fabricación del cemento Portland La fabricación del cemento Portland se da en tres fases: • preparación de la mezcla de las materias primas • producción del clinker • preparación del cemento. Las materias primas para la producción del portland son minerales que contienen: • óxido de calcio (44 %), • óxido de silicio (14,5 %), • óxido de aluminio (3,5 %), • óxidos de hierro (3 %) • Óxido de magnesio (1,6 %).

Tipos de cementos Portland TIPO I: Es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general, cuando en las mismas no se especifique la utilización de otro tipo (Edificios, estructuras industriales, conjuntos habitacionales). Libera más calor de hidratación que otros tipos de cemento. • TIPO II: De moderada resistencia a los sulfatos, es el cemento Pórtland destinado a obras de concreto en general y obras expuestas a la acción moderada de sulfatos o donde se requiera moderado calor de hidratación, cuando así sea especificado.(Puentes, tuberías de concreto). • TIPO III: Alta resistencia inicial, como cuando se necesita que la estructura de concreto reciba carga lo antes posible o cuando es necesario desencofrar a los pocos días del vaciado

• TIPO IV: Se requiere bajo calor de hidratación en que no deben producirse dilataciones durante el fraguado (Presas). • TIPO V: Usado donde se requiera una elevada resistencia a la acción concentrada de los sulfatos (canales, alcantarillas, obras portuarias). Los CEMENTOS ADICIONADOS, Derivados del portland tipo I; por Juan Carlos Buendía Aservi: • TIPO ICO: Cemento Pórtland tipo adicionado o compuesto, que contiene hasta 30 % de filler calizo u otro material. • TIPO IMS: Cemento Portland tipo I adicionado, con moderada protección a los sulfatos (Moderate Sulphate). Se emplea donde sean importantes las precauciones contra el ataque moderado por los sulfatos, tales como en estructuras de drenaje, donde las concentraciones de sulfatos en el agua subterráneo son mayores que lo normal pero no llegan a ser severas.

Este cemento se usa de la misma manera que el cemento pórtland tipo II. Como el tipo II, se debe preparar el concreto de cemento portland tipo IMS con baja relación agua materiales cementantes para que se garantice la resistencia a los sulfatos.  TIPO IHS: Cemento Pórtland tipo I adicionado con alta protección contra los sulfatos (High Sulphate). Se usa en concreto expuesto a la acción severa de los sulfatos principalmente donde el suelo o el agua subterránea tienen altas concentraciones de sulfato. Este cemento se emplea de la misma manera que el Cemento Pórtland tipo V.  TIPO GU: El cemento Pórtland tipo I adicionado de uso general tipo GU (General Use). Es adecuado para todas las aplicaciones donde las propiedades especiales de los otros tipos de cemento no sean necesarias. Su uso en concreto incluye pavimentos, pisos, edificios en concreto armado, puentes, tubería, productos de concreto prefabricado y otras aplicaciones donde se usa el cemento pórtland tipo I.

Hormigón Asfáltico Hormigón asfáltico, también conocido como hormigón bituminoso, mezcla asfáltica, concreto bituminoso o agregado asfáltico consiste en un agregado de asfalto y materiales minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se extienden en capas y se compactan. Debido a sus propiedades es el material más común en los proyectos de construcción para firmes de carreteras, aeropuertos y aparcamientos. . Debido a sus buenas propiedades como impermeabilizante también se usa en el núcleo de ciertas presas como impermeabilizante.

Propiedades requeridas • Las mezclas asfálticas tienen que cumplir los siguientes criterios para ser utilizables en firmes: • Resistentes a las cargas del tráfico (tanto a la abrasión, como al asentamiento vertical, como al despegue por los neumáticos) • Impermeable, ya que si el agua penetra por debajo del firme se filtrará al cimiento de la carretera, desestabilizándolo. • Debe poderse trabajar con facilidad y su puesta en obra factible.

Materia granular Cualquier tipo de material gravoso, limo o arena, enormemente poroso pero sin coherencia ni plasticidad algunas. Los materiales granulares son fragmentos de roca producidos por acciones erosivas. Su tamaño y forma depende de: la calidad de la roca madre de donde se originaron, del grado de meteorización, y del desgaste que haya sufrido durante el transporte.

Requisitos para los materiales granulares • Subbase Según la sección 303 de la EG-2000, las especificaciones que debe cumplir el material granular que será usado como base son: una granulometría específica, así como valores mínimos de CBR y valores máximos de abrasión, límite líquido, etc. Hay cuatro tipos de gradaciones para la subbase según la Norma, en este caso como la carretera se encuentra a menos de 300 m.s.n.m, si el material cumple con cualquiera de las gradaciones B, C o D, dicho material será aceptable.

• Base Para el material de la base, la sección 305 de la EG2000 especifica requerimientos granulométricos. Así como para la subbase existen cuatro gradaciones. La gradación A sólo es necesaria para carreteras que van a ser construidas por encima de los 3000 m.s.n.m, para el tramo de esta tesis cualquiera de las otras tres gradaciones es aceptable.

• Materiales Tratados con cemento Se conoce como materiales tratados con cemento a aquellos materiales para firmes que utilizan cemento como conglomerante. Se dosifican de manera que resulte un material de consistencia seca, apto para ser compactado con rodillos, y que cumpla unas determinadas características resistentes a una cierta edad.

Tipos • Suelocemento (SC) Se trata de un material fabricado con suelos granulares o zahorras, cuyo contenido de cemento en masa suele ser del orden del 3-770. A largo plazo, su resistencia o compresión suele ser superior a 4 MPa (según las especificaciones incluidas en el PG-3', a 7 días debe ser mayor de 2.5 MPa), y su módulo de elasticidad presenta valores del orden de 6.000 MPa con suelos granulares y superiores a 10.000 MPa si se emplean zahorras. Se usa normalmente como capa de apoyo (subbase) de otros materiales tratados con cemento, o bien como capa resistente (base inferior) bajo capas bituminosas. También hay ya una amplia experiencia en su utilización como base y subbase de un mismo firme seminígido, con resultados muy positivos. Se fabrica normalmente en central, aunque se puede ejecutar in situ mediante equipos similares a los empleados en estabilización de explanadas o en el reciclado de firmes con cemento.

• Gravacemento (GC) Se trata de un material constituido por áridos de machaqueo, con una granulometría ajustada y sin finos plásticos, y un contenido de cemento del orden del 3.5 - 5%, cuya fabricación se realiza en central. A largo plazo, su resistencia a compresión suele ser superior a 8 MF'a (según el PG-3, a 7 días debe ser mayor de 4.5 MPa) y su módulo de elasticidad es del orden de 20.000 MPa. Se emplea como capa de base bajo pavimentos bituminosos. • Gravacemento de alta resistencia (GCA) Este material no figura por el momento en las especificaciones españolas, si bien ha sido incluido en el catálogo francés de firmes publicado en 1998. En la fabricación de este material, que se realiza en central, se emplean áridos con las mismas exigencias que los de la gravacemento, y un contenido de cemento algo más elevado, en el intervalo del 5 al 7%. Ello se traduce en una resistencia a compresión a largo plazo superior a 14 MPa (a 7 días debería presentar valores superiores a 8 MPa) y un módulo de elasticidad del orden de 25.000 MPa. Su empleo como base supone una reducción de espesores con respecto a los necesarios para una gravacemento convencional.

• Hormigón magro compactado (HMC) Este material tampoco está aún recogido en las especificaciones españolas, si bien se ha utilizado en alguna obra importante. Es similar al hormigón magro vibrado, pero con consistencia seca. Se trata de un material, fabricado en central. Constituido por áridos similares a los empleados en la gravacemento, y con un contenido de cemento del orden del 5 al 10 %. A largo plazo, la resistencia a compresión suele ser superior a 22 MPa (a 7 días debería presentar valores superiores a 12 MPa) y el módulo de elasticidad es del orden de 30.000 MPa. Se emplea fundamentalmente como capa de base. • Hormigón compactado (HC) Se trata de un material fabricado en central, constituido por áridos similares a los empleados en la gravacemento y un contenido de cemento del orden del 10 – 14 %. A largo plazo, la resistencia a compresión suele ser superior a 35 MPa (a 7 días debería presentar valores superiores a 18 MPa) y el módulo de elasticidad es del orden de 33.000 MPa. Por sus características mecánicas puede soportar, directamente o con un tratamiento superficial, el paso de vehículos pesados. Sin embargo, para tráficos circulando a velocidad elevada es preciso disponer una capa de rodadura bituminosa para mejorar la regularidad superficial, actuando entonces como capa de base.

Bases Permeables En el pasado, la función principal de las bases para los pavimentos de hormigón era la de proveer un soporte uniforme. Pero el incremento en los pesos de los equipos de compactación y de los camiones llevó a la utilización de materiales para bases fuertes, libres de erosión. Desafortunadamente, esto no es así. El alto contenido de fino de las bases densamente graduadas, generan estructuras con muy baja permeabilidad, trayendo, como consecuencia, un drenaje muy lento. Entonces, la humedad infiltrada se queda atrapada debajo de la estructura del pavimento y las cargas altas del tránsito generan el bombeo del agua y de los finos.