Con base en una amplia revisión bibliográfica se detallan los conceptos y fundamentos básicos de materiales para carreteras (asfálticos, granulares no tratados y estabilizados); se exponen los mecanismos de daño de pavimentos y las ecuaciones matemáticas más utilizadas para intentar predecir el comportamiento que experimentan estos materiales; se presentan las especificaciones técnicas y los ensayos que se deben ejecutar a la hora de evaluar los requisitos mínimos de calidad, y se refieren los métodos de diseño de estructuras de pavimento.
En esta segunda edición: i) se actualizan las especificaciones de construcción; ii) se presentan nuevas tablas sobre requisitos técnicos de materiales; iii) se adicionan dos metodologías de diseño de pavimentos rígido (PCA, 1984; INVIAS, 2008) y una de pavimento en adoquines de concreto (ICPI, 1995); iv) se mejora la descripción de las variables y los métodos de diseño de pavimentos; v) se incluyen especificaciones de materiales que no fueron presentados en la anterior edición; vi) se añade mayor contenido de ecuaciones y ejercicios didácticos; vii) se presenta la información de una forma más didáctica con base en la experiencia que han tenido los autores en sus aulas empleando la primera edición.
Sirve como fuente de consulta para estudiantes de pregrado y posgrado de Ingeniería Civil, Geotecnia, Vías y Transporte; consultores y diseñadores de pavimentos que podrán enriquecer y profundizar sus conocimientos, e investigadores nacionales e internacionales para fortalecer el estado del conocimiento de las investigaciones que ejecuten sobre los materiales que conforman estructuras de pavimentos.
Incluye
- Actualización de las especificaciones de construcción (INVIAS, 2022; IDU, 2018).
- Los aspectos más importantes que el ingeniero debe conocer a la hora de diseñar, construir, controlar e investigar pavimentos para carreteras y vías urbanas.
- Asfaltos y mezclas asfálticas, materiales granulares no tratados, concreto, materiales estabilizados, adoquines, construcción, especificaciones técnicas, diseño, ecuaciones matemáticas, diagnóstico y evaluación de pavimentos.
- Ejercicios didácticos
Contenido
Capítulo 1. Materiales o ligantes asfálticos
1.1 Cemento asfáltico
1.1.1 Generalidades
1.1.2 Rigidez del cemento asfáltico
1.1.3 Estructura físico-química
1.2 Cemento asfáltico modificado
1.3 Emulsiones asfálticas
1.4 Asfaltos líquidos, rebajados o cut-back
1.5 Asfaltos espumados
1.6 Crudo de Castilla
1.7 Asfaltos naturales
Capítulo 2: Mezclas asfálticas
2.1 Generalidades
2.2 Agregados pétreos
2.3 Mezcla asfáltica abierta en frío
2.4 Mezcla asfáltica abierta en caliente
2.5 Mezcla asfáltica densa en frío
2.6 Concreto asfáltico
2.7 Mezclas de arena – asfalto
2.8 Tratamientos superficiales
2.9 Lechadas asfálticas (slurry and seal)
2.10 Mezcla asfáltica drenante
2.11 Mezclas discontinuas en caliente o microaglomerados
2.12 Mezclas tibias
2.12.1 Generalidades y especificación técnica
2.12.2 Revisión sobre WMA
2.13 Mezclas asfálticas modificadas
2.14 Mezclas asfálticas recicladas en frío
2.15 Mezclas asfálticas recicladas en caliente
2.16 Bases estabilizadas con emulsión
2.17 Base o granular estabilizado con asfalto en caliente
2.18 Granular estabilizado con crudo de Castilla
2.19 Mezcla asfáltica natural
2.20 Rigidez de mezclas asfálticas
Capítulo 3: Mecanismos de daño de mezclas asfálticas para el diseño
3.1 Ahuellamiento en mezclas asfálticas
3.1.1 Generalidades
3.1.2 Ensayos y equipos
3.1.2.1 Ensayos de laboratorio
3.1.2.2 Ensayos a escala real
3.1.3 Factores que afectan la resistencia a la deformación permanente
3.1.3.1 Carga
3.1.3.2 Temperatura, velocidad de carga y humedad
3.1.3.3 Densidad y compactación
3.1.3.4 Tamaño, tipo, forma y granulometría del agregado pétreo
3.1.3.5 Tipo de ligante asfáltico
3.1.4 Ecuaciones para la predicción de la deformación permanente
3.2 Fatiga en mezclas asfálticas
3.2.1 Generalidades
3.2.2 Ensayos
3.2.2.1 Ensayos de flexión simple
3.2.2.2 Ensayo diametral
3.2.2.3 Ensayo cíclico torsional
3.2.2.4 Ensayos de pista en laboratorio
3.2.2.5 Ensayos a escala natural
3.2.2.6 Dispersión de los resultados de los ensayos
3.2.3 Factores que afectan la resistencia a fatiga
3.2.3.1 Métodos de compactación de la muestra
3.2.3.2 Carga
3.2.3.3 Rigidez de la mezcla
3.2.3.4 Consistencia del asfalto, características de los agregados, contenido de asfalto y vacíos de aire
3.2.3.5 Temperatura
3.2.3.6 Envejecimiento y condiciones ambientales
3.2.4 Ecuaciones empíricas
3.3 Daño por humedad
Capítulo 4: Superpave
4.1 Generalidades
4.2 Niveles de diseño
4.3 Diseño de mezcla
4.4 Ensayos para evaluar el comportamiento de la mezcla diseñada
Capítulo 5: Envejecimiento de asfaltos y mezclas asfálticas: revisión
5.1 Generalidades
5.2 Algunos estudios reportados
5.3 Métodos para disminuir los efectos del envejecimiento
5.3.1 Rejuvenecedores
5.3.2 Otros métodos
Capítulo 6: Evaluación de pavimentos
6.1 Inventario de daños
6.1.1 Fisuras
6.1.2 Deformaciones
6.1.3 Pérdida de las capas de la estructura
6.1.4 Daños superficiales
6.1.5 Otros
6.2 Inspección de obras de drenaje
6.3 Estado superficial a través del MDR
6.4 Determinación del PCI
6.5 Determinación de la irregularidad superficial
6.6 Determinación del PSI
6.7 Determinación del OPI
6.8 Determinación de la textura superficial
6.9 Evaluación estructural
6.9.1 Medidas de deflexión – Ensayos no destructivos
6.10 Ensayos destructivos
6.11 Determinación de la capacidad estructural
6.12 Exploración geotécnica
6.13 Medición de ruido
Capítulo 7: Asfaltos modificados con caucho: estudio de su aplicación en Colombia
7.1 Introducción
7.2 Generalidades
7.3 Especificaciones colombianas
7.4 Ventajas de la utilización del asfalto (GCR)
7.5 Desventajas de la utilización del asfalto (GCR)
7.6 Justificación de utlilización en Colombia de mezclas asfálticas modificadas con GCR
Anexo A. Ficha técnica del crudo de Castilla
Anexo B. Especificación PG (AASHTO MP 1)
Capítulo 8: Capas granulares: generalidades
8.1 Base granular
8.2 Subbase granular
8.3 Controles constructivos de bases y subbases
8.4 Afirmados
8.5 Subrasante mejorada
8.6 Subrasante
8.6.1 CBR (Californian Bearing Ratio)
8.6.2 Penetrómetro dinámico de cono (PDC)
8.6.3 Prueba de placa
8.6.4 Módulo resiliente
8.6.5 Estudios adicionales
Capítulo 9: Aspectos para tener en cuenta de los granulares en los métodos de diseño de pavimentos flexibles
9.1 Metodologías de diseño de pavimentos flexibles y especificaciones de materiales
9.1.1 Métodos de diseño empíricos
9.1.1.1 Caso colombiano
9.1.2 Métodos de diseño analíticos, mecanicistas o racionales
9.2 Nuevos métodos de análisis de pavimentos
9.2.1 Programas de elementos finitos (FEM)
9.2.2 Programas de elementos discretos (DEM)
Capítulo 10: Comportamiento resiliente de materiales granulares
10.1 Módulo resiliente
10.2 Factores que influyen en el comportamiento resiliente de materiales granulares gruesos
10.2.1 Influencia del esfuerzo
10.2.2 Influencia del contenido de agua
10.2.3 Influencia de la densidad
10.2.4 Influencia de la granulometría, tamaño máximo, cantidad de finos y forma de la partícula
10.2.5 Influencia del número, frecuencia de carga e historia de esfuerzo
10.2.6 Influencia del tipo de ensayo
10.2.7 Anisotropía
10.3 Ecuaciones resilientes (elásticas no lineales) para materiales granulares gruesos
10.4 Factores que influyen en el comportamiento resiliente de materiales fino-granulares
10.4.1 Influencia del esfuerzo
10.4.2 Influencia del contenido de agua
10.4.3 Influencia de la densidad
10.5 Ecuaciones resilientes (elásticas no lineales) para materiales fino-granulares
10.6 Síntesis
Capítulo 11: Deformación permanente en materiales granulares no tratados
11.1 Deformación permanente
11.2 Factores que influyen en la resistencia a la deformación permanente de materiales granulares gruesos
11.2.1 Influencia del esfuerzo
11.2.2 Influencia de la historia de esfuerzo
11.2.3 Influencia del contenido de agua
11.2.4 Influencia de la densidad
11.2.5 Influencia del número y frecuencia de carga
11.2.6 Influencia de la granulometría, tamaño máximo, cantidad de finos y forma de la partícula
11.2.7 Influencia del tipo de ensayo
11.3 Ecuaciones de deformación permanente para materiales granulares gruesos
11.4 Factores que influyen en la resistencia a la deformación permanente de materiales fino-granulares
11.4.1 Influencia del esfuerzo
11.4.2 Influencia del contenido de agua
11.4.3 Influencia de la frecuencia de carga
11.5 Ecuaciones de deformación permanente en materiales fino-granulares
11.6 Síntesis
Capítulo 12: Materiales ligados con cementantes hidráulicos
12.1 Losa de concreto hidráulico para pavimento rígido
12.1.1 Generalidades
12.1.2 Elementos que conforman la losa
12.1.3 Mecanismos de daño en el diseño de pavimentos rígidos
12.1.4 Aspectos constructivos y especificaciones de materiales
12.2 Base de concreto hidráulico
12.3 Bases estabilizadas con cemento hidráulico
12.4 Suelo-cemento
12.5 Adoquines de concreto
Capítulo 13: Diseño de pavimentos
13.1 Variables de diseño
13.1.1 Subrasante
13.1.2 Tránsito
13.1.2.1 Tecnología de pesaje en movimiento
13.2 Método AASHTO (1993) – Pavimentos flexibles y semirrígidos
13.3 Método AASHTO (1993) – Pavimento rígido
13.4 Diseño racional para pavimento flexible, rígido y semirrígido (IDU y Universidad de los Andes, 2002)
13.5 Método del Instituto Nacional de Vías – INVIAS (2008) – Pavimento rígido
13.6 Método PCA (Portland Cement Association, 1984) – Pavimento rígido
13.7 Método del ICPI (Interlocking Concrete Pavement Institute, 1995) – Pavimentos con adoquines de concreto
Bibliografía
