evaluación de alternativas de pavimentación para vías de bajos volúmenes de tránsito walter ...

103 Pages·2015·3.44 MB·Spanish

EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 1

EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE PAVIMENTACIÓN PARA VÍAS DE BAJOS
VOLÚMENES DE TRÁNSITO

WALTER CHAVARRO ACUÑA
CAROLINA MOLINA PINZÓN

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS
BOGOTÁ D.C.
2015
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 2

EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE PAVIMENTACIÓNPARAVÍASDE BAJOS
VOLÚMENES DE TRÁNSITO

WALTER CHAVARRO ACUÑA
CAROLINA MOLINA PINZÓN

Trabajo de grado para optar al título de
Especialista en Ingeniería de Pavimentos

Director
JUAN CARLOS RUGE CÁRDENAS
Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS
BOGOTÁ D.C.
2015
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 3
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 4

Nota de aceptación

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________
Director de Investigación

______________________________________
Asesor Métodológico

______________________________________
Jurado

Bogotá D.C., septiembre de 2015
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 5

CONTENIDO

pág.

1. INTRODUCCIÓN 11
2. OBJETIVOS 13
2.1 Objetivo general 13
2.2 Objetivos específicos 13
3. MARCO CONCEPTUAL 14
3.1 Definiciones 14
3.2 Tipos de proyectos 14
3.2.1 Proyectos de construcción 15
3.2.2 Proyectos de conservación 15
3.2.3 Proyectos de mantenimiento 15
3.2.4 Proyectos de rehabilitación 15
3.2.5 Proyectos de conservación 15
3.2.2 Proyectos de conservación 15
4. MARCO TEÓRICO 16
4.1 Descripción de alternativas de rehabilitación y mantenimiento 16
4.2 Tecnologías universales 18
4.2.1 Estabilización con cal 18
4.2.2 Estabilización con cemento Portland 24
4.2.3 Estabilización con productos asfálticos 28
4.2.4 Adoquines en arcilla cocida 35
4.2.5 Tratamientos superficiales 40
4.2.5.1 Sellos de arena 40
4.2.5.2 Lechadas asfálticas 43
4.2.5.3 Tratamientos superficiales 47
4.2.5.4 Supresores de polvo 53
4.3 Tecnologías experimentales 54
4.3.1 Estabilizaciones químicas con aditivos especiales 55
4.3.2 Conformación de capas asfálticas con asfaltos naturales 55
4.3.2.1 4.3.2.1 Asfaltita 55
4.3.2.2 MAPIA, Material Pétreo Impregnado de Asfalto 56
4.3.3 Materiales no tradicionales y no estándar 59
4.3.4 Productos patentados 60
4.4 Tecnologías innovadoras 61
4.4.1 Estabilizaciones con asfalto espumado 62
4.4.2 Estabilización con sales/cloruros o con cenizas 67
4.4.3 Utilización de escorias de procesos industriales 69
4.4.4 Refuerzos con geomallas o geotextiles, geoceldas 69
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 6

4.4.5 Tratamientos superficiales tales como el Sello del Cabo o el Sello de Otta 70
4.4.6 Placa huella 71
5. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS 75
5.1 Priorización y elección de vías 75
5.1.1 Procedimiento para la priorización 76
5.1.1.1 Priorización de factores 76
5.1.1.2 Ponderación de factores 76
5.2 Selección de la alternativa de mejoramiento 79
5.2.1 Metodología DAO o diseño ambientalmente optimizado 79
5.3 Elección del tipo de solución general de mejoramiento 81
5.4 Elección del tipo de solución particular de mejoramiento 82
5.5 Ejemplo de aplicación 85
5.5.1 Descripción del proyecto 85
5.5.2 Elección del tipo de solución general de mejoramiento 87
5.5.3 Aspectos técnicos 88
5.5.4 Sitios especiales 88
5.5.5 Selección de la técnica de mejoramiento 89
5.6 Uso de materiales no estándar o no tradicionales en las vías de BVT 91
5.6.1 Descripción del proyecto 93
5.7 Investigaciones y aspectos contractuales del uso de las nuevas tecnologías 93
5.7.1 Sobre el presente estudio 93
5.7.2 Investigaciones en el país 93
5.7.3 Aspectos contractuales 95
5.7.4 Limitaciones en la implementación de las nuevas tecnologías 96
5.7.5 Lecciones y métodos por aprender de otros países 96
CONCLUSIONES 99
REFERENCIAS 103
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 7

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Soluciones Generales de Mejoramiento de vías de BVT (según la CAF) 16
Tabla 2. Estabilización de subrasante con cal 18
Tabla 3. Ensayos Físico – mecánicos y químicos para la caracterización del suelo sin
tratar 21
Tabla 4. Ensayos Químicos para la caracterización de la cal 21
Tabla 5. Ventajas y limitaciones de la estabilización con cal o cemento 22
Tabla 6. Estabilización de subrasante con cemento Portland 24
Tabla 7. Pérdida de masa Máxima de las bases estabilizadas con Cemento Portland 27
Tabla 8. Ventajas y limitaciones de la estabilización con cemento Portland 28
Tabla 9. Estabilización de subrasante con Productos Asfálticos 30
Tabla 10. Estabilización de suelo con emulsión asfáltica 34
Tabla 11. Requisitos de limpieza de la arena para la capa de soporte de los adoquines 36
Tabla 12. Granulometría de la arena para soporte de los adoquines 36
Tabla 13. Requisitos granulométricos para la arena de sello 37
Tabla 14. Gradación para sellos de arena-asfalto 41
Tabla 15. Gradaciones del agregado para lechadas asfálticas 45
Tabla 16. Propuestas tecnológicas para pavimentación de VBVT 60
Tabla 17. Estabilizaciones con asfalto espumado 64
Tabla 18. Ventajas y Limitaciones de las estabilizaciones con asfalto espumado 66
Tabla 19. Estabilización con sales/cloruros o con cenizas 68
Tabla 20. Matriz de priorización para vías de BVT 78
Tabla 21. Ponderación de atributos para elección de solución técnica particular 84
Tabla 22. Puntuación para alternativas de mejoramiento funcional 90
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 8

LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1. Variación de los límites de Atterberg de un suelo, con la adición de cal 23
Figura 2. Procedimiento para el diseño de la estabilización con cal o cemento 23
Figura 3. Estabilización de suelo con cemento 25
Figura 4. Estabilización de suelo con emulsión asfáltica 29
Figura 5. Proceso de fabricación de lechadas asfálticas 46
Figura 6. Tratamiento superficial simple y doble 52
Figura 7. Mina de Mapia, Isaza Caldas 57
Figura 8. Explotación a cielo abierto en mina de MAPIA 59
Figura 9. Descripción Asfalto espumado 62
Figura 10. Gráfico de la razón de expansión (ER) y vida media (τ½) del asfalto 63
Figura 11. Proceso de optimización de la razón de expansión y la vida media 63
Figura 12. Metodología de la eestabilización con sales/cloruros o con cenizas 68
Figura 13. Geomallas geotextiles y Neoweb 70
Figura 14. Esquema general de la placa huella 72
Figura 15. Esquema del procedimiento a seguir para la Selección del tipo de solución
general 82
Figura 16. Diagrama de Evaluación de la Idoneidad de un material no estándar para
su aplicación en carreteras 92
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 9

Resumen

En los últimos años, tanto en Colombia como en otros países suramericanos como
Ecuador, Argentina, Bolivia y Perú, se han venido realizando estudios e investigaciones sobre
métodos y alternativas para rehabilitación y mantenimiento de vías terciarias y de bajos
volúmenes de tránsito, que permitan un uso y aprovechamiento de recursos naturales y nuevos
materiales a menores costos, de forma que se logre un equilibrio económico, técnico y ambiental;
llegando a proponer soluciones que favorezcan el desarrollo de las regiones donde se aplican
tales soluciones, en forma sostenible. De estos estudios han surgido diferentes documentos con
propuestas y descripciones de tales alternativas, no obstante diferentes circunstancias impiden la
divulgación de tal conocimiento. Actualmente estas alternativas se encuentran clasificadas en
tres tipos de acuerdo a sus características de desarrollo, objetivos y funciones. Dado que la
implementación de estas es limitado en el país, debido al desconocimiento y poca información
sobre las mismas; se presenta este documento que hace una descripción de sus aspectos técnicos
ambientales y económicos, y un modelo de elección para la aplicación en las vías colombianas,
buscando crear una fuente de información básica para el conocimiento y aplicación de dichas
alternativas.

Palabras clave: Pavimentos. vías de bajos volúmenes de tránsito, nuevas tecnologías.
EVALUACIÓN ALTERNATIVAS PAVIMENTACIÓN VÍAS BAJOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO 10

Abstract

In the last years in Colombia, as in other south American countries, like Ecuador,
Argentina, Bolivia and Peru;they have been conducting studies and research on methods and
alternatives to rehabilitation and maintenance of low traffic volumes, in order to obtain benefits
of natural resources and new materials, at lowest costs, so that an economical, technical and
environmental balance could be achieved, reaching propose solutions that support the
development of the regions where such solutions are applied in a sustainable manner. From these
studies have emerged various proposals and documents with descriptions of such alternatives,
however different circumstances prevent the dissemination of such knowledge. Currently these
alternatives are classified into three types according to their growth characteristics, objectives
and functions.Since the use of these alternatives is limited in the country, due to ignorance and
little information about them; this document gives a description of their technical and economic
environment presents, and a model of choice for the implementation of these on Colombian
roads , seeking to create a basic source of information for the knowledge and application of these
alternatives.

Keywords: Pavements, Low traffic volumes ways, new technologies.