TEMA 4: CAPAS GRANULARES

TEMA 4: CAPAS GRANULARES 1.- Introducción 2.- Definición y tipos 3.- Características generales 4.- Materiales para zahorras 5.- Proceso de preparación de las zahorras artificiales 6.- Puesta en obra 7.- Fallo de las capas granulares Caminos y Aeropuertos Curso 2009-2010 Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos UNIVERSIDADE DA CORUÑA 1

1. Introducción 2

2. Definición y tipos Definición Constituidas exclusivamente por áridos. Usos: Bases: tráficos pesados de intensidad media o baja. Subbases: todo tipo de tráfico. Pueden ser utilizadas como capas de rodadura. Ejemplos de diversas secciones de firmes con una capa granular como subbase o base (según vigente norma 6.1-IC) 3

Tipos - Zahorra (granulometría continua) - Macadam (granulometría uniforme) Macadam sin recebar (granulometría uniforme) Partículas gruesas de varios centímetros de igual tamaño. Zahorra (granulometría continua) Formadas por áridos de una granulometría continua. Zahorras drenantes Formadas por áridos con una granulometría continua, pero sin los tamaños de grano fino más pequeños. Exceso de finos (granulometría discontinua) Material de grano fino (no recomendable). 4

Curvas granulométricas de distintos materiales granulares 5

3. Características generales 3.1.- Macadam Áridos gruesos, de granulometría uniforme (5-10 cm.). Los huecos se rellenan mediante una arena limpia llamada recebo. Éste no pretende tapar todos los huecos, sino cerrar la parte superior y quitar las crestas. Inconvenientes: Se necesitan áridos muy duros. La ejecución en obra es artesanal. Sólo se aprovecha una fracción del material producido en el proceso de machaqueo. Se necesita una compactación enérgica. El recebo puede funcionar como lubricante de las partículas gruesas y eliminar el rozamiento interno. 6

Firme de macadam 7

3.2.- Zahorras Material granular de granulometría continua. Se consigue una mejor compactación del material. Mejora la puesta en obra. Disminuyen los esfuerzos entre las partículas. Existen dos tipos: Zahorras naturales Zahorras artificiales 3.2.1.- Zahorras naturales Partículas no trituradas fundamentalmente. Se empleaban en capas de subbase, aunque actualmente se ha eliminado su uso en la vigente Instrucción de firmes. A veces se eliminan las partículas más gruesas o las más finas. 8

3.2.2.- Zahorras artificiales Las partículas están total o parcialmente trituradas. Se emplean en capas de base y subbase. Se consigue una mayor capacidad portante. A este tipo de material se le exige: Elevado porcentaje de caras fracturadas. Husos granulométricos estrictos. Dureza. Materiales no plásticos. Elevadas compacidades en obra. 50 mm. 22 mm. 16 mm. 7 mm. Zahorras drenantes: en este caso la proporción de áridos con tamaño inferior a 1 mm. es menor del 10%. Esta limitación se hace con la finalidad de que la capa 9 granular sea permeable.

La zahorra natural no ha sufrido machaqueo, sus partículas son redondeadas y su granulometría relativamente continua. La falta de caras de fractura (y eventualmente sus finos) limitan su capacidad estructural frente a las zahorras artificiales. 10

Áridos procedentes de machaqueo. Se pueden ver las caras de fractura. 11

4. Materiales para zahorras Tamaño: Base...20-25 mm. como máximo. Subbase...25-40 mm. como máximo. Granulometría: husos estrictos (cernido acumulado, % en masa) Zahorra Artificial 40 25 Abertura de los tamices UNE-EN 933-2 (mm.) 20 8 4 2 0,500 0,250 0,063 ZA25 100 75-100 65-90 40-63 26-45 15-32 7-21 4-16 0-9 ZA20-100 75-100 45-73 31-54 20-40 9-24 5-18 0-9 ZAD20-100 65-100 30-58 14-37 0-15 0-6 0-4 0-2 Zahorra Natural (*) 50 40 25 Abertura de los tamices UNE-EN 933-2 (mm.) 20 8 4 2 0,500 0,250 0,063 ZN40 100 80-95 60-90 54-84 35-63 22-46 15-35 7-23 4-18 0-9 ZN25-100 75-95 65-90 40-68 27-51 20-40 7-26 4-20 0-11 ZN20 - - 100 80-100 45-75 32-61 25-50 10-32 5-24 0-11 * La designación del tipo de zahorra se hace en función del tamaño máximo nominal, que se define como la abertura del primer tamiz que retiene más de un 10% en masa. 12

Angulosidad: se exige un porcentaje mínimo de partículas trituradas. Forma: índice de lajas. Resistencia a la fragmentación: ensayo de Los Ángeles. Heladicidad: los áridos no deben ser heladizos (áridos se alteran con las heladas). Plásticidad: no plásticos Limpieza: los áridos deben estar limpios. Capacidad de soporte: carga con placa módulo de compresibilidad 13

ENSAYO PARTÍCULAS GRUESAS FACTURADAS (%) ÍNDICE DE LAJAS (%) DESGASTE DE LOS ÁNGELES (%) EQUIVALENTE DE ARENA (%) ZAHORRAS NATURALES ---- --- <35 (T00 A T2) <40 (T3, T4 Y ARCENES) >35 (T00 A T1) >30 (T2 A T4 Y ARCENES DE T00 A T2) >25 (ARCENES DE T3 Y T4) ZAHORRAS ARTIFICIALES 100 (T00 A T0) >75 (T1 Y T2) >50 (T3 Y T4) <35 <30 (T00 A T2) <35 (T3, T4 Y ARCENES) >40 (T00 A T1) >35 (T2 A T4 Y ARCENES DE T00 A T2) >30 (ARCENES DE T3 Y T4) PLASTICIDAD NP (T00 A T3) LL<25, IP<6 (T4) LL<30, IP<10 (ARCENES NO PAVIMENTADOS T32 Y T4) NO PLÁSTICO LL<30, IP<10 (ARCENES NO PAVIMENTADOS T32 Y T4) MÓDULO DE COMPRESIBILIDAD, E V2 (MPA) >80 (T3) >60 (T4) >180 (T00 A T1) >150 (T2) >100 (T3) >80 (T4) Resumen con las especificaciones del PG-3 para las zahorras 14

5. Proceso de preparación de las zahorras artificiales 1. Comprobación de la idoneidad de la cantera. 2. Comprobación durante el proceso de machaqueo. Limpieza. NP. Granulometría. 3. Vigilancia permanente: evitar fenómenos de segregación. Durante el proceso de fabricación. En el transporte. En el acopio. En la fase de puesta en obra. 15

Extracción Transporte Machaqueo 16

Proceso de fabricación de los áridos triturados 17

6. Puesta en obra Fases: 1. Preparación de la superficie de apoyo. 2. Extensión: extendedora o motoniveladora. 3. Humectación: durante las primeras fases de la extensión. 4. Compactación: Rodillos vibratorios. Ensayo Proctor Modificado, Densidad seca-humedad óptima. 5. Protección de la superficie de la capa. 6. Extensión de una capa superior en caso de existir tráfico provisional. 18

Extensión de ZA con motoniveladora 19

Extensión y compactación de ZA 20

Centro de la carretera Pavimento Arcén ZA de piedra machacada Subbase de ZN Terraplén Cuneta Explanada Sección de firme flexible 21

7. Fallo de las capas granulares Deformación permanente de las capas granulares (áridos poco durables, finos plásticos en presencia de agua, mala puesta en obra) 22