ESTUDIOS DEFINITIVOS DE INGENIERIA PARA LA EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS ECONOMICOS DE CARRETERAS DE BAJO TRAFICO DE LA RED VIAL NACIONAL – PROYECTO PILOTO CARRETERA PATAHUASI – YAURI – SICUANI. TRAMO: YAURI – SAN GENARO L = 11.36 KM

1. INTRODUCCIÓN

PROVIAS NACIONAL en el Plan Anual de Adquisiciones para el años 2005, considero efectuar diversos Estudios Definitivos de Ingeniería para la Evaluación de Pavimentos Económicos de Carreteras de Bajo Tráfico de la Red Vial Nacional -proyecto Piloto Carretera Patahuasi Yauri –Sicuani, ramo Yauri –San Genaro L=11.36 Km.
PROVIAS NACIONAL encargado por el MTC de la Administración y Gerenciamiento de la Red Vial Nacional (RVN), miembro de la Comisión Técnica antes mencionada busca la promoción del uso de diversos materiales y tecnologías que contribuyan al mejoramiento de las condiciones estructurales de los suelos de la red vial, principal factor a trabajar para garantizar transitabilidad
Con la finalidad de profundizar la investigación en la aplicabilidad de estabilizadores de suelos se formo una Comisión Técnica en enero del 2003 (RM N° 062-2003 MTC/02) y posteriormente aprobó la Directiva N° 05-203-MTC/14 (04-06-2003) que señala aspectos básicos a ser empleados para la aplicabilidad de los estabilizadores por parte de los Proyectos Especiales del MTC.

2. UBICACIÓN GEOGRÁFICA

El proyecto se encuentra ubicado en el departamentos de Cusco, Provincia Espinar Distrito de Yauri.
La carretera en estudio se inicia en el Puente Cañipia ubicado en la zona urbana de la Ciudad de Yauri y se desarrolla hasta la progresiva 11+360 ubicado a unos 2 km antes del pueblo de San Genaro , según los Términos de Referencia. El Proyecto Final tiene una longitud de 11+ 673.04

3. OBJETIVOS DEL PROYECTO

Cabe señalar que las obras a realizar tienen como objetivo observar el comportamiento de mejoradores químicos en carreteras no asfaltadas (cal, cloruro de calcio, imprimación reforzada y cemento) con la finalidad de su uso en mayor escala en los casos que sean beneficiosos. Será necesario contar, para ello, con la información de metodologías de diseño, dosificaciones y rendimientos de construcción, comportamiento a las condiciones de tráfico y del ambiente y especificaciones de conservación.

4. EVALUACION DE LA VIA ANTES DE LA EJECUCION DEL PROYECTO.

El tramo de la carretera entre 0+00 km hasta 11+360 km presenta una superficie a nivel de afirmado, consistente en grava subredondeada, con matriz arenosa, proveniente de la cantera Cañipia, no presentando deterioros severos.
El nivel de transitabilidad en todo el sector es regular. La pavimentación actual ha sido rellenado con gravas subredondeadas, con matriz arenosa, colocado al volteo sin compactación, se ha compactado por el paso de los vehículos. En algunos sectores presentan gravas mayores de 3″ – 4″ no seleccionadas.
Requiere mantenimiento de las cunetas y en algunos sectores no presenta. Los espesores del afirmado encontrados en las calicatas varían entre 0.20 –0.30 m . Los suelos de la subrasante son variables consistentes en arenas limosas, limos arenosos y gravas arcillosas limosas, en estado semicompacto, no plásticas a ligeramente plásticas.

5. CONFORMACIÓN ESTRUCTURAL DEL PAVIMENTO.

En síntesis la estructura de pavimento quedara de la siguiente manera:

  • Tramo I: Km 0+000 al Km 5+336.5
  • Mortero con emulsión asfáltica = 5 mm
  • Base estabilizada con emulsión asfáltica en
    preparación 17.1 gls/ m3 = 3″
  • Afirmado granular existente reconformado = 6″ (15 cm.)
    Tramo II: Km 5+ 336.5 al km 10+673
  • Mortero con emulsión asfáltica = 5 mm
  • Base estabilizada con Cloruro de calcio
    con dosificación de 2% en peso = 3″
  • Afirmado granular existente reconformado = 6″ (15 cm.)
    Tramo III: Km 10+ 673 al km 11+673
  • Una base granular de la Cantera Aeropuerto = 8 cms
    mezclada con 30% de la Cantera Cañipia compactada
    al 100% de la Máxima Densidad Seca
  • Afirmado granular existente reconformado = 6″ (15 cm.)

6. MATERIALES USADOS.

Los materiales usados para la elaboración de la mezcla asfáltica de la base estabilizada son:

  • Afirmado de Cantera Canipia.
  • Emulsión Asfáltica Catiónica de Rotura Lenta CSS-1.
  • Agua.

 

Se presenta a continuación los resultados de laboratorio correspondientes:

OBSERVACIÓN: La dosificación de agua a 7%, es respecto al agregado seco, pudiendo cambiar este en obra.

7. ESTABILIZACION AFIRMADO – EMULSION

Técnico: Alejandro Ayala Seclen

Para la preparación de la mezcla afirmado – emulsión para la base estabilizada, se tiene que considerar dos ” %hum “:

%hum (mezclado) = Es la humedad que debe de tener el material afirmado para asegurarse una buena distribución de la emulsión en las partículas de pétreo.

%hum (compactación) = Es la humedad que debe tener la mezcla asfáltica afirmado – emulsión, para obtener la máxima densidad en la compactación.

7.1 CALCULO DEL %HUM (MEZCLADO):

Se preparan varias muestras de afirmado con diferentes contenidos de humedad, y se mezclan con la emulsión asfáltica. Se evalúa mediante la visión, el %hum (mezclado) óptimo, esto es, aquel contenido de humedad que facilite la buena distribución de la emulsión en la mezcla.

Para nuestro caso, el % hum (mezclado) es 4.5%.

7.2 CALCULO DEL %HUM (COMPACTACIÓN):

Para obtener este valor se procedió a realizar el ensayo Proctor Modificado a la mezcla asfáltica, el cual presentamos los valores calculados.

Los resultados obtenidos son:

Max. Dens. Seca = 2.06 gr/cm3
Opt. Cont Hum. = 6.3 %. (agua añadido al material granular mas agua incorporado con la emulsión (40%))

Una vez obtenido los valores del Proctor Modificado, se prosedió a realizar el ensayo de C.B.R., obteniendose los valores que a continuación presentamos

8. PRODUCCION DE LA MEZCLAS ASFALTICA ESTABILIZADA.

Se procede a la producción de la mezcla asfáltica con cargador frontal. Se arruma el material granular humedo (%hum natural = 6.8 %) a manera de crater previo cálculo de humedad natural, y se le adiciona la emulsión asfáltica de acuerdo al diseño de laboratorio (% Emulsión = 4%). Tal como se muestran en las fotos.

El cargador procede a abrir el crater , para luego ahogar la emulsión con el material granular tal como se muestra.

Para una ruma de 50m3 se demoró el proceso de mezclado 45 min., la temperatura ambiente fue de 18ªC y en la maniobra la mezcla perdió por evaporación aproximadamente 1.6% de humedad.

9. SUPERFICIE DE RODADURA (SLURRY SEAL).

La superficie de rodadura, es un mortero asfáltico Slurry Seal de e = 10 mmm., colocado sobre la base estabilizada. Este mortero no requiere riego de liga.

La producción y colocación del mortero, se realiza con una máquina de micropavimento, que es una planta movil que produce el mortero y la coloca en los espesores diseñados.

A continuación, se presentan los ensayos realizados para su diseño correspondiente

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

  • Como las temperaturas en las noches llega a menos de cero grados centígrados, se debe prevenir el posible congelamiento de la Emulsión Asfáltica, por este motivo se usó como tanque de almacenamiento una cisterna térmica y provista de su sistema de calentamiento con la finalidad de mantener la temperatura de la emulsión a mas de 8ªC.
  • Es importante saber que la emulsión no origina problemas cuando está mezclada con el pétreo, es decir, la mezcla asfáltica puede almacenarse a menos de 0ºC, debido a que la emulsión rompe y cubre las partículas del pétreo y el agua se mantiene solo como agente de trabajabilidad. Al congelarse el agua en las noches, no altera la mezcla porque en el día volverá a licuificarse.
  • En el día, la temperatura ambiente llega a 18ºC, considerando también el clima seco, el agua en la mezcla tiende a evaporarse. La mezcla se dejará a manera de ruma con la finalidad de que se auto proteja, se secará la mezcla superficial y por dentro la mezcla mantendrá su humedad. Al momento de colocarla se procederá a batirla con la finalidad de homogenizar la humedad y por consecuencia la uniformidad de la trabajabilidad.
  • Se debe considerar que en el proceso de producción de la mezcla asfáltica con Emulsión, se pierde una cierta cantidad de humedad por el manipuleo. Al colocar la mezcla, y al extenderla, también perderá humedad. Es importante colocarla con mayor humedad que la optima de compactación.
  • Si por algún motivo, la mezcla perdió mas humedad que la óptima para su compactación se puede proceder a humectar uniformemente y la mezcla aumentará su trabajabilidad.
  • En el proceso de colocación del Slurry Seal, es indispensable que la máquina micropavimentadora sea calibrada considerando las correcciones por humedad del árido, debido a que la arena no tendrá el mismo por ciento de humedad y el flujo del árido será diferente por el fenómeno del amontonamiento, es decir, que para diferentes humedades del árido la arena se comportará también diferente.
  • Es recomendable que la superficie de la base asfáltica no sea muy cerrada, con la finalidad de que la superficie de rodadura que se coloca sobre ésta tenga mejor adherencia.

11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

GUSTAVO RIVERA E. “Mortero Asfáltico Slurry Seal”.
INTERNATIONAL SLURRY SURFACING ASSOCIATION (I.S.S.A.) “Recommended Performance Guildelines for Emulsified Asphalt Slurry Seal Surfaces”.
JUAN ANTONIO FERNANDEZ DEL CAMPO “Pavimentos Bituminosos en Frío”.
Laboratorio de Estudios y Ensayos de Materiales de Construcción L.E.Ma.C Argentina.
IVAN CHAVEZ ROLDAN. 6to. Congreso Iberoamericano del asfalto “Técnicas de Diseño de Slurry Seal con Emulsión Modificada”.
IVAN CHAVEZ ROLDAN. 5TO CILA. Propuesta para el Criterio de Diseño de los Microaglomerados en el Perú.