Bases y subbases estabilizadas granulométricamente – Artículo: 025 Dr. Ing. Julián Rivera

ARTÍCULO: 025 – Bases y subbases estabilizadas granulométricamente

Contenido:

Las vías no pavimentadas pueden ofrecer como capa de rodamiento una capa estabilizada granular o ligada rígida. Los pavimentos de mampuestos pueden materializarse con los diversos elementos que se abordaron en los más recientes artículos de esta sección (Artículos 021, 022 y 023), sobre bases granulares o ligadas rígidas. Los pavimentos rígidos poseen como superficie de rodamiento una losa de hormigón y suelen materializarse sobre bases ligadas rígidas para impedir la erosión en sectores de juntas y ante potenciales fisuras; aunque existen casos en los cuales se emplean con bases granulares. Los pavimentos semirrígidos poseen una capa de rodamiento asfáltica sobre una base ligada rígida. Los pavimentos semiflexibles poseen una capa de rodamiento asfáltica de más de 15 cm sobre una base granular. Finalmente, los pavimentos flexibles poseen una capa de rodamiento asfáltica de menos de 15 cm sobre una base granular (AASHTO, 1993).

Como puede observarse entonces, gran parte de la condición de un paquete y del modelo aplicable para su análisis estructural, se deben a las características fundamentales de su base, y no solo de las de su capa de rodamiento. A esto debería agregarse lo que en ese sentido aportaría también la potencial presencia de alguna subbase, constituida con particularidades de las mencionadas.

Están entonces por un lado las capas ligadas rígidas. Se trata de capas de suelos finos o con alguna presencia de material granular, pero en las cuales la respuesta modular depende del aditivo químico que se aporta dado que se lo realiza en contenidos importantes. En la actualidad estos aditivos químicos pueden ser el cemento, la cal u otros productos hidraulizantes, adicionados de manera única o en forma combinada. También en dichas bases puede encontrarse presencia de ligante asfáltico, como es el caso de las que se constituyen con RAP, pero con un comportamiento estructural que sigue respondiendo principalmente a los aditivos químicos. En otras ocasiones es probable considerar en las mismas el uso combinado con algunos estabilizantes iónicos de suelos, que permiten similares respuestas modulares, pero con menores contenidos de los aditivos químicos (Rivera et al., 2016a). Toda una serie de consideraciones puede realizarse para cada tipo de mezcla en la cual se utilice alguna combinación de los materiales citados, estableciéndose así parámetros en cuanto a su consideración estructural en particular, su diseño y su materialización en obra (Rivera et al., 2016b). Esas consideraciones serán motivo de futuros artículos.

Por el otro lado, se tendría a las capas granulares. En resumidas cuentas, dichas bases podrían estar constituidas básicamente por los mismos materiales, pero con contenidos tan bajos de aditivos químicos (si es que los hubiera) que provocan que el comportamiento estructural solo se deba a la componente granular de la mezcla (contacto entre granos, sin incidencia notoria del ligante).

Planteada esta situación, cabe señalar que no toda capa granular puede incorporarse en cualquier ubicación en el paquete. Si se considera, por ejemplo, el paquete flexible multicapas ya abordado en varias oportunidades, ciertas capas granulares podrán utilizarse solo como subrasante mejorada, otras solo como subbase y solo unas pocas podrán ser utilizadas como base, dado que en ese orden se requiere cada vez mayor aptitud vial y respuesta estructural.

La manera tradicional de lograr esa respuesta estructural a nivel de subbase y de base es mediante la estabilización granulométrica (Figura 1).

Figura 1. Construcción de una capa de estabilizado granulométrico

Dicha estabilización se logra cuando el contacto entre las partículas granulares es el mayor posible, lo cual puede entenderse cuando se modeliza al material como constituido, por ejemplo, con tres fracciones (gruesa, intermedia y fina). Si se piensa primero en el acomodamiento de las partículas que conforman la fracción gruesa, se tiene como resultado los puntos de contacto entre dichas partículas. La manera de incrementar esos puntos de contacto al máximo se da cuando se tiene una fracción intermedia en una proporción tal que se ubica en los huecos dejados por el acomodamiento de la fracción gruesa; lo cual se ve incrementado aún más cuando los huecos que deja la combinación de las partículas gruesas e intermedias se llenan exactamente con las partículas finas. Se logra así el acomodamiento que se observa en la Figura 2, que sería el que lleva a la mayor densidad, pues cada fracción llena los huecos que dejan las inmediatas superiores.

Figura 2. Acomodamiento de partículas en una estabilización granulométrica

Este es, como se expresa, un problema de acomodamiento volumétrico. Pero si la densidad de la fracción gruesa es coincidente (con ciertas tolerancias) con la de la fracción intermedia y con la de la fracción fina, entonces el problema de volumen puede traducirse a un problema de pesos. Por lo tanto, pueden instrumentarse análisis granulométricos en tal sentido.

Diversos investigadores han analizado la situación y han generado modelos de esas curvas granulométricas en peso que llevarían a esa mayor densidad, como es el caso de la curva simple de Fuller, basada en el tamaño de la mayor partícula en el acomodamiento, o el de Dolomey, que agrega además un parámetro de trabajabilidad debido a la textura de los agregados.

Cualquiera sea de estas la que se incluya, su expresión gráfica en un sistema donde el pasante por tamiz se expresa de manera aritmética y la abertura del tamiz en modo logarítmico, la curva presentará visualmente continuidad y una concavidad hacia arriba, como se observa en la Figura 3.

Figura 3. Curvas de máxima densidad en una estabilización

Basadas en estos conceptos y algunas correcciones empíricas adicionales, las reparticiones viales generan curvas límites entre las cuales se podrían generar estos estabilizados granulométricos, restando luego se corroboren ciertos requisitos tecnológicos y la respuesta estructural de la capa generada. En la Tabla 1 se vuelcan dichas curvas de acuerdo con lo establecido por el Pliego de Especificaciones Técnicas de la DNV (DNV, 1998), a manera de ejemplo.

Tabla 1. Curvas para estabilizados granulométricos de la DNV (DNV, 1998)

Como un último comentario, cabe señalar que cuando las densidades de las distintas fracciones (es decir, de los distintos materiales utilizados para componer la mezcla) no son lo suficientemente coincidentes, el problema volumétrico no puede solucionarse directamente con las curvas generadas por pesos. Por esto, las curvas límites se pueden seguir utilizando, pero los pasantes en cada fracción deben ser corregidos por las densidades puestas en juego, para que sean válidas. Lo señalado no siempre se tiene en cuenta, razón por la que se recomienda prestar especial atención en tal sentido al llevar adelante los análisis correspondientes en cada caso en particular.

Nos seguimos leyendo.

Referencias

AASHTO (1993). Guide for design of pavement structures 1993. American Association of State Highway and Transportation Officials.

DNV (1998). Pliego de Especificaciones Técnicas Generales (Edición 1998). Dirección Nacional de Vialidad.

Rivera, J., Botasso, H. G., Hansen, O., Poletti, A., Villanueva, M., & Sosa, G. (2016, June). Capas de suelo_cemento_estabilizante químico para el mejoramiento de caminos rurales, bases para su análisis. Congreso Argentino de Caminos Rurales.

Rivera, J., Villanueva, M., & Sosa, G. (2016, October). Consideración estructural de las capas de suelo cemento por medio de su resistencia a compresión inconfinada ante la gama de sistemáticas de ensayo asociadas. Congreso Argentino de Vialidad y Tránsito.

ARTÍCULO: Sección Acercando la Vialidad a los Arquitectos

AUTOR: Dr. Ing. Julián Rivera

CURRÍCULUM SINTÉTICO: Doctor en Ingeniería de Materiales UTN

Magister en Transporte y Logística UTN

Ingeniero Civil UTN

Director LEMaC

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