ensayos mezcla

Informe Final de Diseño de Pavimento para Espacio Público Asociado del Puente Peatonal de la Avenida Boyacápor Calle 11A (Villa Alsacia) - Código de Obra N° 320Etapa de Estudios y DiseñosVersión 1 - Marzo 04 de 2008 pág. 6-1

6. CARACTERIZACiÓN DE MATERIALES

6.1 MEZCLA DENSA EN CALIENTE

La mezcla densa en caliente (MD-12 y MD-20), tiene la particularidad deofrecer a la estructura la resistencia y elasticidad que se necesita parasoportar y absorber las cargas que circulan. Dicha mezcla deberá cumplircon las características especificadas en el artículo 510-05 de lasEspecificaciones Técnicas Generales de Construcción del Instituto deDesarrollo Urbano -2005. Se deberá considerar para la obtención de lafórmula de trabajo, los parámetros correspondientes a un tráfico tipo 5 parael área de intervención sobre la Avenida Boyacá.

En la Tabla N° 5.1 se presenta un resumen de los principales requisitos quedeben cumplir los materiales granulares utilizados en la mezcla asfáltica:

Tabla N° 6.1 Requisitos para Mezcla MD-12 y MD-20

ENSAYO NORMA TO-T1 T2 - T3 T5

MD-12 MD -12 MD-20 MD-12 I MD-20

AGREGADO GRUESO

Desgaste en laMáquina de los INV E -218 :530 :530 :535 :525 :530Ángeles .Pérdida en elensayo de INV E - 220 :518 :518 :518Solidez

Partículasfracturadas INV E - 227 2!75 2!75 2!90mecánicamente

índice de INV E- 230 :525 :525 :520Aplanamiento

índice de INV E- 230 :525 :525 :520Alargamiento

Coeficiente dePulimiento INV E- 232 2!0.40 2!0.45 2!0.50Acelerado

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Tabla N° 6.1 Requisitos para Mezcla MD-12 y MD-20

ENSAYO NORMA TO-T1 T2 - T3 T5

MD-12 MD -12 I MD-20 MD-12 T MD-20

AGREGADO FINO

Pérdida en elensayo de INV E -220 ::;18 ::;18 ::;18Solidez

Límite Líquido -índice de INV E 125-126 NP NP NPPlasticidad

Equivalente de INV E -133 2:40 2:40 2:40Arena

Valor de AzulEN 933 - 9 ::;8 ::;8 ::;8

de Metileno

Fuente: Especificaciones Técnicas de Construcción -IDU -2005

La gradación de las mezclas asfálticas es presentada en la Tabla 510.4 delas Especificaciones Técnicas de Construcción del IDU -2005, estableciendopara el caso de la MD -12 un tamaño máximo de % y para el caso de la MD-20 un tamaño máximo de 1".

El cemento asfáltico a utilizar debe ser 60 - 70, el cual deberá cumplir con lasespecificaciones indicadas en la sección 200-05.

Considerando que las estrategias de intervención corresponden amantenimientos periódicos, no se verificará en la etapa de recibo de obras elíndice internacional de rugosidad (IRI).

6.2 BASE GRANULAR TIPO BG-A

Es obligatmio el empleo de un agregado que contenga una fracción productode trituración mecánica. Debe caracterizarse por tener un CBR mínimo del100%, sus partículas finas deben ser no plásticas y en general cumplir conlas características especificadas en la Sección 400-05 de lasEspecificaciones Técnicas Generales de Construcción del Instituto deDesarrollo Urbano -2005. Adicionalmente, deberá tener una gradación tipoBG-A. A continuación, se presenta un resumen de los principales requisitosque debe cumplir la base granular:

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pág. 6-3Versión 1 - Marzo 04 de 2008

Partículas fracturadas mecánicamente ~85%

Desgaste en la máquina de los ángeles :530%

Equivalente de arena ~25%

Pérdidas en ensayo de solidez :518%

índices de alargamiento y aplanamiento :535%

índice de plasticidad NP.

Tamaño Máximo 25.4 mm

Compactación ~ 100% del Proctormodificado.

6.3 SUB-BASE GRANULAR

Debe caracterizarse por tener un CBR mínimo del 60% (SBG -A) ó de 30%(SBG-C), su plasticidad debe ser menor al 6% en el caso de la SBG-C y de3% en el caso de la SBG-A y en general cumplir con las característicasespecificadas en la Sección 400-05 de las Especificaciones TécnicasGenerales de Construcción del Instituto de Desarrollo Urbano -2005, tabla400.3. A continuación, se presenta un resumen de los principales requisitosque debe cumplir la subbase granular:

Desgaste en la máquina de los ángeles: :535% (SBG-A)

:540% (SBG-C)

Pérdida en solidez :518%

Límite Líquido :518%

índice Plástico :5 3% (SBG-A)

:5 6% (SBG-C)

, ,


Equivalente de arena ~20%

Tamaño máximo 50.8 mm (2")

37.5 mm (11/2")

6.4 MATERIAL SELECCIONADO

El material seleccionado se describe como un material para la conformaciónde la subrasante, o con el fin de definir capas estructurales de adecuadaresistencia buscando una cota de diseño (Cota de la Subbase), lasespecificaciones del material se presentan en la sección 320-05 de lasEspecificaciones Técnicas Generales de Construcción del Instituto deDesarrollo Urbano -2005, resaltando un valor de CBR sumergido mínimo del20%.

6.5 MEJORAMIENTO CON RAJÓN

El material para la capa de mejoramiento con rajón debe cumplir con laEspecificación particular 231P incluida en el Anexo N° 6.1 de este informe.

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7. FUENTES DE MATERIAL

En el proceso de caracterización de las fuentes de material, se recurre en laciudad de Bogotá a aquellas trituradoras, canteras, centros de acopio,plantas de asfalto que proporcionen un tipo de material acorde con lasespecificaciones, como se relaciona a continuación.

7.1 MEZCLA DENSA EN CALIENTE MD-12 Y MD-20

En la actualidad son muy pocas las plantas de asfalto que en su producciónrelacionan mezclas que cumplan con los requisitos dispuestos por el IDU ensu sección 510-05, por tal motivo es preciso recurrir a aquellos proveedoresque en la actualidad ya tienen ajustada la fórmula de trabajo (proporción demateriales granulares, contenido de asfalto, flujo y estabilidad). Algunosproveedores en la actualidad producen Mezcla tipo MD-12 y MD-20, tal comoes presentado en el Anexo N° 7.1 del presente documento donde serelacionan los resultados de los ensayos de laboratorio.

Desde la Tabla N° 7.1 a la Tabla N° 7.4 se indican los resultados de mayorincidencia en la aceptación de una mezcla en particular y su evaluaciónfrente a los requisitos exigidos en las especificaciones técnicas del Institutode Desarrollo Urbano, para el caso de la caracterización de los agregadosque la conforman y del comportamiento de la mezcla en las pruebas delaboratorio.

Tabla N° 7.1 Caracterización de los agregados MD-12

ENSAYOS SECCiÓN 510-05 RESULTADOS VALORACiÓN

Granulometría (INV E-123) VER FRANJA CUMPLE

Partículas fracturadas mecánicamente MíN.90% 100,00% CUMPLE(INV E-227)Desgaste - Los Ángeles (INV E-218) MÁX.25% 23,80% CUMPLE(500 Revoluciones)Pérdida en Ensayo de Solidez MÁX.18% 8,75% CUMPLE(Sulfato de SOdió) (INV E-220)índice de Alargamiento (INV E-230) MÁX.20% 18,00% CUMPLE

índice de Aplanamiento (INV E-230) MÁX.20% 16,00% CUMPLE



Tabla N° 7.1 Caracterización de los agregados MD-12

ENSAYOS SECCiÓN 510-05 RESULTADOS VALORACiÓN

índice de Plasticidad (INV E-126, 126) NP NP CUMPLE

Coeficiente Pulimiento Acelerado (INV E-232) MíN.0.50 0,56 CUMPLE

Equivalente de Arena (INV E-133) MíN.40% 43,0% CUMPLEResistencia a la degradación - Equipo Micro MÁX.20% 18,6 CUMPLE- Oeval (ASTM 0-6928)

Fuente: Especificaciones Técnicas de Construcción - 10U -2005

Tabla N° 7.2 Resultados de la Fórmula de Trabajo MD-12

CARACTERíSTICAS SECCiÓN 510-05 FÓRMULA DE TRABAJO

Granulometría (INV E-123) SEGÚN ESPECIFICACiÓNVER CUMPLE

FRANJACompactación, golpes/cara 75 75

Porcentaje de Asfalto NO APLICA 6,3 NO APLICA

Estabilidad mínima (kg) 900 1450 CUMPLE

Flujo (mm) 2,0-3,5 3,3 CUMPLE

Vacíos con aire: 4.0-6.0 4,7 CUMPLEBase asfáltica (%)

Vacíos mínimos en agregados 15 15,8 CUMPLEminerales

Vacíos llenos de asfalto (%) 65-75 72 CUMPLE

Relación lIenante/ligante 0,80-1,20NO

efectivo REPORTA

Fuente: Especificaciones Técnicas de Construcción - 10U -2005

La mezcla densa en caliente tipo MO-12 se encuentra conformada por un30% de Grava triturada y seleccionada %"- 3/8" (Cantera Cerrogrande S.A.),un 15% de arena seleccionada de 3/8" (Cantera Chicoral), 20% de arenaseleccionada de 3/8" (Cantera Cerrogrande S.A.), 35% de arenaseleccionada de 3/8" (Cantera Tolima).



Tabla N° 7.3 Caracterización de los agregados MD-20ENSAYOS SECCiÓN 510-05 RESULTADOS VALORACiÓN

Granulometría (1NV E-123) VER FRANJA CUMPLE

Partículas fracturadas mecánicamente (INV E-227) MíN.90% 100,00% CUMPLEDesgaste - Los Ángeles (INV E-218)(500 Revoluciones) MÁX.30% 22,50% CUMPLEPérdida en Ensayo de Solidez (Sulfato de Sodio)(INV E-220) MÁX.18% 11,14% CUMPLE

índice de Alarqamiento (INV E-230) MÁX.20% 19,00% CUMPLE

índice de Aplanamiento (INV E-230) MÁX.20% 18,00% CUMPLE

índice de Plasticidad (INV E-126, 126) NP NP CUMPLE

Coeficiente Pulimiento Acelerado (INV E-232) MíN.0.50 0,56 CUMPLE

Equivalente de Arena (INV E-133) MíN.40% 43,0% CUMPLEResistencia a la degradación - Equipo Micro -Deval (ASTM D-6928) MÁX.20% 18,8 CUMPLE

Fuente: Especificaciones Técnicas de Construcción - IDU -2005

Tabla N° 7.4 Resultados de la Fórmula de Trabajo MD-20CARACTERíSTICAS SECCiÓN 510-05 FÓRMULA DE TRABAJO

Granulometría (INV E-123) SEGÚN ESPECIFICACiÓNVER CUMPLE

FRANJACompactación, golpes/cara 75 75Porcentaje de Asfalto NO APLICA 5,7 NO APLICAEstabilidad mínima (kg) 900 1380 CUMPLE

Flujo (mm) 2,0-3,5 3,0 CUMPLEVacíos con aire: 4.0-6.0 4,8 CUMPLEBase asfáltica (%)

Vacíos mínimos en agregados 15 15,48 CUMPLEminerales

Vacíos llenos de asfalto (%) 65-75 68 CUMPLERelación lIenante/ligante 0,80-1,20 REPORTAR

efectivo

Fuente: Especificaciones Técnicas de Construcción - IDU -2005


La mezcla densa en caliente tipo MD-12 se encuentra conformada por un10% de Grava triturada y seleccionada %"- 3/8" (Cantera Cerrogrande S.A.),un 15% de arena seleccionada de 3/8" (Cantera Chicoral), 35% de gravatriturada y seleccionada de 1" (Cantera Cerrogrande S.A.), 25% de arenaseleccionada de 3/8" (Cantera Tolima).

De igual manera se relaciona en la Figura N° 7.1 Y Figura N° 7.2 la curvagranulométrica ofrecida por cada una de las mezclas estudiadas donde seobserva que estas se ajustan a la especificación indicada por el Instituto deDesarrollo Urbano - IDU - en la Tabla 510.4 de las especificacionesTécnicas de Construcción.

Figura N° 7.1 Curva Granulométrica - Mezcla Densa en Caliente MD-12- -- --- --- ------------ ---

ANÁLISIS GRANULOM ÉTRlCO - M 0-12

100

80

60

40

20

o L- +- ~100,000 10,000 1,000 0,100 0,010

Abertura de Malla (mm)

Fuente: Elaboración Propia


Figura N° 7.2 Curva Granulométrica - Mezcla Densa en Caliente MD-20- ..-- ----

120 ¡--------,-------,---------------,

ANÁLISIS GRANULOM ÉTRlCO - M 0-20

100

80

60

40

20

--1---- ---

o L- ~ ~ ~

100,000

1__

10,000 1,000 0,100 0,010

Abertura de Malla (mm)

A partir de los resultados de laboratorio, es posible concluir que las mezclasasfálticas producidas por la firma Doble A ingeniería se establecen dentro delos requisitos exigidos por el Instituto de Desarrollo Urbano, por tal motivoéstas pueden ser empleadas en la conformación de las capas estructuralespropuestas en los diseños establecidos, sin embargo es preciso aclarar queal existir en el mercado otra planta asfáltica cuya mezcla producida se ajustea la normatividad ya planteada será posible su utilización previa verificaciónde los resultados de los ensayos de laboratorio.

7.2 MATERIALES GRANULARES

Para la caracterización de los materiales granulares es relacionado en laTabla N° 7.5. las posibles fuentes de materiales que pueden ser utilizados enel proceso de conformación de las capas de subbase granular, base granulary material seleccionado, relacionando las propiedades físicas de cada unade ellas, información obtenida del informe final de Estudios y Diseños de laTroncal Norte Quito Sur desde la Avenida Paseo de los Libertadores al límitedel Distrito con Soacha en Bogotá D.C.

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Tabla N° 7.5. Caracterización de Materiales Granulares

íNDICE DE íNDICE DEENSAYO PROCTOR CBR

DESGASTEIN DICE DE %DE CARAS SOLIDE

EQUIVALENTE

FUENTE DE MATERIALES PLASTICIDAD APLANAMIENTO ALARGAMIENTO DE ARENA(%) (%) (%) (%)

FRACTURADAS Z(%) (%) HUMEDAD Yd Lb/pie(%) 3 100% 95%

Mario Huertas (La Punta) 21 O 8.3 24.3 100 4.1 15 6.4

Cantera El Vino (Base) 35.6 7 O O O 19.73 12.9 126 76% 28%

Cantera El Vino (Sub-Base) 30.4 11 O O O 17.01 12.2 6.3 129 92% 33%

Cantera Gilberto Rodríguez 42.3 NP 14.2 19.2 100 28.05 15.8 7 127 86% 30%Ciudad Bolívar (Base)

Cantera Manas - Vía a 24.1 NP O O 13.3 21.7 7 130 89% 85%Cajicá (Base Granular)

Cantera Manas - Vía a 24 NP O O 11.67 15.2 7 125 72% 65%Cajicá (Subbase Granular)

Los resultados de la caracterización de materiales granulares indican la existencia de posibles fuentes de suministropara el caso del material de subbase, ya que se observan resultados de laboratorio que cumplen con las exigenciasestablecidas en las especificaciones técnicas de construcción del IDU (Cantera Manas), sin embargo en el caso delmaterial para la conformación de capas de base granular se observa que el valor del equivalente de arena no seajusta a los requerimientos, por lo que es necesario disponer de otras fuentes de material, que busquen junto conlas ya expuestas estabilizaciones mecánicas que logren la gradación, plasticidad, solidez entre otros parámetrosnecesarios para la conformación de las capas de base.

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7.3 MATERIAL DE BASE GRANULAR

pág. 7-7

Dentro de la caracterización de los materiales que pueden ser utilizados enla conformación de las capas de base granular, es presentado en el Anexo7.2 del presente documento los resultados de laboratorio efectuados a unamuestra representativa de la cantera Vista Hermosa, cuyo análisis esrelacionado en la Figura N° 7.3 yen la Tabla N° 7.6 en la que se indica queel material se establece dentro de las especificaciones de construcciónestipuladas en la sección 400-05, para una base tipo BG-A cuya gradacióncumple con la franja BG-GR-1, sin embargo es posible observar un altocontenido de material fino en la muestra, característica que debe ser tenidaen cuenta en el proceso de compactación de la muestra.

Figura N° 7.3 Curva Granulométrica - Base Granular BG-A (GR-1)

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO BG-A (GR-l)

120

100

nl80 -

UInlQ.

60~o40

20

O100.000 10.000 1.000

Abertura de Malla (mm). --- -

- - VISTA HERMOSA

0.100


0.010

Tabla N° 7.6 Resultados Material para Base Granular (BG-A)NORMA RESULTADO VALORACiÓN

ENSAYOS IDU 400-05

FechaGranulometría (1NV E-123) SECCiÓN 400-05 CUMPLE

Partículas fracturadas mecanicamente (INV E-227) MíN.85% 100 CUMPLE

Desgaste - Los Ángeles (INV E-218) (500revoluciones) MÁX.30% 26.9% CUMPLE


Tabla N° 7.6 Resultados Material para Base Granular (BG-A)NORMA RESULTADO VALORACiÓN

ENSAYOS IDU 400-05Desgaste - Los Ángeles (INV E-218) (100revoluciones) MÁX.6% 5.0% CUMPLEPérdida - Solidez (Sulfato de Magnesio) (INV E-220) MÁX.18%Valor de Azul de Metileno (EN 933-9) MÁX.8% 6.80% CUMPLEíndice de AlarQamiento (INV E-230) MÁX.35% 30 CUMPLEíndice de Aplanamiento (lNV E-230) MÁX.35% 17 CUMPLECBR (lNV E-148) - 100% DE DENSIDAD MíN.100% 101.40% CUMPLEíndice de Plasticidad (INV E-126,126) NP NP CUMPLE

Equivalente de Arena (INV E-133) MíN.25% 27 CUMPLE


Respecto a las características de desgaste, solidez, índices de forma ycontenido de partículas perjudiciales dentro de la matriz fina, se resalta quela muestra analizada cumple con los requisitos establecidos (Sección 400-05) condición que permite utilizar este material en la conformación de capasde base granular.

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