Bases estabilizadas con cemento Algunos comentarios sobre sus ventajas e inconvenientes I. Conceptos básicos En teoría, se logra la estabilización de un material cuando al adicionar el cemento, el agua y la energía de compactación dicho material aumenta sus propiedades de resistencia mecánica, de plascidad, y es estable ante los procesos de meteorización bajo las condiciones de clima a que está expuesto en el pavimento. Obviament e las cargas del tránsito inducirán un proceso de falla acorde con las leyes de faga que rigen estos materiales. El cemento se puede incorporar al material de base para mejorar propiedades como: la resistencia mecánica, la resistencia a las condiciones del clima (especialmente ante altos índices de saturación), los indicadores de plascidad o la degradabilidad (meteorabilidad) de los agregados; además permite el reciclado de pavimentos existentes severamente deteriorados, así como el uso de materiales que no cumplen con las especicaciones técnicas para base granular . Esto es especialmente importante en zonas donde no se cuenta con buenas fuentes de agregados. P I T R A B O L E T Í N T É C N I C O P R O G R A M A D E I N F R A E S T R U C T U R A D E L T R A N S P O R T E Vol 2. Nº 19. Agosto 2011 Ing. Luis Guillermo Loría Salazar, PhD. Coordinador General PITRA, LanammeUCR Licda. Irene Matamoros Kikut Unidad de Capacita ción y Tran sferenc ia Tec nológic a, PITRA Daniela Alpízar Gutiérrez Diseñad or Gr áfico. Un idad de Capa citación y Trans ferenc ia Tecn ológic a, PITRA 2011 Comité editorial del boletín Ing. Mario Arce
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Los valores de resistencia a compresión a 7 días puedenoscilar entre 20 kg/cm2 a más de 100 kg/cm2. Los valoresde módulo retrocalculados suelen oscilar en un rango de5000 kg/cm2 (bases agrietadas) a más de 70000 kg/cm2 (bases muy rígidas).
4- Permite ulizar materiales degradables
(meteorizables). Esta técnica se ha usado en Costa Rica,
pero conviene mejorar los ensayos y especicaciones
para garanzar la estabilización en el largo plazo. Sobre
esto ya hay invesgación adelantada en el Lanamme.
5- Especialmente en climas lluviosos aportan una alta
resistencia a la socavación en bordes y esquinas
en las losas de los pavimentos de concreto, lo cual
sumado a los altos módulos de estas bases permiten
diseñar losas de concreto de menor espesor,
superando con mucho el desempeño que en este
caso (climas lluviosos) presentan las bases granulares.
Precisamente esta circunstancia explica la falla tan
prematura que se presentó en el tramo de concretoTres Ríos-Cartago, construido con base granular y
diseñado originalmente con base de grava-cemento.
6- En condiciones de alta saturación la resistencia de la
base ende a aumentar, lo que la hace muy apropiada
en zonas de alto nivel freáco o de alta precipitación.
7- Estas bases no presentan los problemas de
deformación permanente, picos de las bases
granulares. Estructuralmente ene una respuesta
elásca ante las cargas del tránsito, diferente a la
respuesta no lineal de las capas granulares (módulodependiente del nivel de esfuerzos).
El CR-77 recogía un buen pliego de especicaciones para
estabilizaciones con cemento y con cal, a mi juicio muy
superior a lo que denieron posteriormente los FP de
USA; al menos así lo pude comprobar tanto en estudios
de laboratorio como en proyectos viales dentro y fuera del
país. Esto se explica en virtud de que las especicaciones
CR-77, en materia de bases estabilizadas, contó con
experimentación realizada con los materiales propios de
nuestro país, o sea se hizo un trabajo de adaptación de
especicaciones a las condiciones nacionales.
En consecuencia, la actualización de esta normava
debe parr de la experiencia nacional, que es muy basta,
teniendo como uno de sus referentes el CR-77, tanto para
el cemento como para la cal.
Entre muchos, estos son algunos proyectos que han
aplicado esta tecnología:
· Pozón-Caldera
· Río Naranjo-Bijagua-Canalete
· Nicoya-Sámara
· Parrita-Quepos
· Taras-La Georgina (en los tramos más deteriorad
· San Ramón-Barranca
·Parrrita-Quepos
· Tárcoles-Jacó-Loma (estabilización de agregadegradables)
· Río Convento-Buenos-Aires
· Ciudad Colón-Puriscal
· San Gerardo-Copey
· San Josecito-Atenas (toba-cal)
· Alajuela Carrizal (toba-cal)
· Sardinal-Santa Elena
· Frailes-Tarbaca (estabilización de agregadegradables)
· Etc.
También se ha aplicado mucho esta técnica en calles
urbanizaciones y paos de estacionamiento.
II.Elagrietamientoenbasesestabilizadasconceme
El agrietamiento por contracción ha sido una de
grandes preocupaciones en torno a esta tecnolo
Con agregados de buena calidad se obenen fácilme
altos valores de resistencia y de módulo aun uliza
bajos porcentajes de cemento, ambos parámetros es
directamente ligados con el fenómeno del agrietamien
pero no son los únicos. Dependiendo del espesor y an
de la capa, las grietas transversales suelen presentarse
espaciamientos que oscilan entre 3 y 7 metros.
En función de la resistencia a compresión a 7 días se pu
esmar cualitavamente, el agrietamiento de las ba
estabilizadas con cemento según el siguiente criterio:
Rc 7
≤ 20 kg/cm2: Agrietamiento muy leve o impercep
20 kg/cm2 ≤ Rc 7
≤ 30 kg/cm2: Agrietamiento de muy l
a leve
30 kg/cm2 ≤ Rc 7 ≤
40 kg/cm2: Agrietamiento de lev
moderado
40 kg/cm2 ≤ Rc 7
≤ 55 kg/cm2: Agrietamiento de moderado a
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estabilizada, especialmente a un nivel igual o inferior al que
aquí se señala como moderado, no afecta negavamente,
ni la vida úl ni el desempeño a largo plazo de la estructura
del pavimento, siempre y cuando el diseño en laboratorio
así como el proceso construcvo y de control de calidadde la base se haya ejecutado correctamente. Desde luego
se supone que el diseño estructural y el mantenimiento
del pavimento se realizan de forma adecuada. Sobre este
tópico conviene ampliar la invesgación con el propósito
de lograr un mejor aprovechamiento de las bases
estabilizadas de alta resistencia. Adelante se presentan
algunos comentarios y sugerencias de cara a lograr una
adecuada ejecución de la base estabilizada. Si por el
contrario se descuida el proceso construcvo y de diseño
en laboratorio de la estabilización, se pone en riesgo la
vida úl del pavimento.
Cuando se aumenta la energía de compactación y se controla
la dosicación del agua alrededor del punto de máxima
resistencia (no necesariamente coincide con el de máxima
densidad), dicho potencial de agrietamiento disminuye.
Si se construye la base con valores de resistencia a 7 días
mayores a 45 kg/cm2, puede optarse por la alternava de
hacer un ranurado similar al de las losas de hormigón. De
esta forma se logra un patrón de grietas uniforme y además
las esquinas serán siempre en ángulo recto, evitando fallas
de esquina y de bordes en la base estabilizada agrietada.
Además de lo indicado sobre la energía de compactacióny dosicación del agua, otras recomendaciones para lograr
un control adecuado del agrietamiento son las siguientes:
- Garanzar un proceso construcvo de calidad uniforme.Para esto se requiere el mezclado en planta y la colocacióncon máquina extendedora. La calidad, costo, aporteestructural y garana de desempeño a largo plazo de labase estabilizada con cemento juscan perfectamenteesta exigencia.
- El diseño en laboratorio de la estabilización debecumplir con una normava que garance la ópma calidad
de la estabilización, en función de las propiedades de losmateriales a estabilizar.
- Una vez construida la base se debe sellar de inmediatopara garanzar un buen curado. No se debe curar haciendoriegos con agua.
- Posterior al sellado se inicia el proceso de fraguado y porlo tanto no se debe abrir al tránsito vehicular (incluido lamaquinaria del proyecto). Para denir el día de apertura altránsito hay que hacer el cálculo estructural en función delincremento diario de resistencia, de modo que los camionesno provoquen una falla estructural de la capa. Un acelerador
de fraguado podría adelantar la apertura al tránsito.
- Si se coloca la capa asfálca después de los 30 dde construida la base, al colocar el riego de liga se setambién cualquier grieta de contracción que se hformado, esto disminuye la posibilidad de que las griese reejen a la capa de rodamiento.
- Conviene colocar una primera capa asfálca rodamiento delgada, y antes de los 5 o 6 años, colocar usegunda capa de rodamiento. La colocación de sucesiriegos de liga y de capas de rodamiento expuestas solamea esfuerzos de compresión disminuye el reejo de las griepor contracción de fraguado. Evidentemente este procde construcción por etapas debe estar debidamecontemplado en el análisis estructural del pavimenEl tramo Ciudad Colón-Puriscal es un claro ejemplo la ecacia de una sobrecapa asfálca colocada sobrepavimento con base estabilizada severamente agrietada
III. Otrosaspectosrelevantes
1- El QC de la resistencia en el campo debe hace
moldeando cilindros. Aun cuando hayan pasado m
de 28 días, al extraer núcleos con broca de diamante
podría alterar la muestra en virtud de la vibración
se presenta al cortar con la broca las parculas du
del agregado. Este fenómeno es más signicavo e
bases de menor resistencia y con agregado de ma
dureza.
2- Colocar la base con niveladora no es una técnrecomendable. El producto nal es más heterogén
en cuanto a resistencia y espesor. Además
que tener en cuenta que la extracción de núcl
para determinar si el promedio de resistencia y
dispersión es o no aceptable (criterio de aceptació
rechazo) puede presentar importantes limitacione
3- En el momento que inicia el fraguado la base d
estar sellada, por lo tanto no da empo para corre
espesores con la motoniveladora. Esta es o
razón por la cual se debe colocar el material
extendedora; denivamente se logra un “produnal” de mejor calidad y hay más certeza de cum
las especicaciones técnicas del proyecto.
4- El control de humedad en el material a estabiliza
un aspecto muy importante. La dosicación corre
del agua solo se puede controlar haciendo la mez
en planta. En el laboratorio se debe determina
porcentaje de agua con el que se logra la máxi
resistencia.
5- El equipo de compactación debe ser capaz
compactar de forma homogénea todo el espesor d
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