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SUPERESTRUCTURA DE CAMINOS ORDINARIOS
CAPÍTULO XIV
Superestructura de caminos ordinarios. 240. Generalidades: Materiales y maquinaria. - Construída la expla nación, no es tá terminado el camino; para que el tr áfico pueda utilizarlo, es preciso cons t r uir la superestructura ne cesaria y sufici ente ; la necesaria, par a qu e el tráfico pueda utili zarl a en condiciones de como didad (rodadura suav e), economía (pequeño des gaste de! vehículo) y segur idad (coeficiente de rozamiento por ro tac ión convenien te), según las pendientes y la naturaleza del tráfico predominante; la superestructura que se proyecte, ha de ser, por otra parte, la precisa para que, econó micamente, resi st a al tráfico a que ha de est ar sometida, con la perm anencia imprescindible de sus características especi ficas. E ste conc epto es fundamental ; el pa vim ento m ás barato de establecim iento no se rá normalm ente e! m ás económ ico ; si el pavimento barato no es el adecu ado para el t ráfi co qu e ha de soportar, se destruirá r ápidamente, ex igiendo una costosís ima cons ervación, si se pretende mantener sus característi cas. En re alidad, el pavimento más econ ómi co será aquel en el cual la suma de los gas tos de inter és y amorti za ción del capital de establecimiento, m ás la an ualidad de cons ervación, sea m ínima. D esde la más remota anti güedad, u na vez construída la expl an aci ón del ca mino, se buscó la forma de dar a su superficie la debida resist enci a para ha cerla ca paz de soportar la acción del tráfico ; ya en Ba bilonia, en el sigl o v , antes de Jesucristo, se construye la vía Sacra con g ra ndes losas asenta das sobre un cimiento de lad rill os recubiertos de betún y rejuntadas con un a es pecie de mortero as f ált ico ; en la figura 3 puede ver el lecto r los en orm es espesores que los con structores romanos die ron al firme de sus ca lza das; en las ciudades romanas, las calles estaban también perfectamente pavimentadas, así com o sus aceras, con grandes enl osad os que, aun hoy, puede ver el v isitan te de las ruinas de Pornpeya. La Edad Media y los princi pios de la Moderna, no seña la ron progreso a lg uno en este aspect o. El siglo XVIII in ició nuevamente la con strucción de firmes con la vi ej a técnica romana. L a aparici ón del autom óvil, p lanteó, impe-
403
rativamente, la necesidad de firmes resistentes, que diesen al tráfico la seguridad debida; una y otra condición impuso la supresión del polvo del camino, que no solamente es una molestia, sino también un gran peligro - por falta de visibilidad - y un índice de la destrucción del firme. Hoy, la enorme extensión alcanzada por las redes de caminos y la necesidad de que todos estén debidamente acondicionados, ha traído como consecuencia un gran progreso en la técnica de la construcción de firmes; se dispone de un amplio conjunto de pavimentos de distintas categorías, desde los de coste elevado y alta resistencia a firmes de bajo' precio , que permite proyectar, en cada caso , el necesario y suficiente, para el tr áfico que el "camino ha ele soportar. Todo pavimento ha de satisfacer las siguientes condiciones: a) Tener · la resistencia precisa para el tráfico a que ha de estar sometido; ha ·de resistir el desgaste, a los efectos de compresión e impacto originado por la acción de los vehículos. b) Ha de ser ' impermeable al agua; solamente así su resisten cia será permanente. e) Deberá tener el coeficiente de rozamiento por rotación adecuado, para que el tráfico, en tod o momento-pavimento seco y mojado c->, pueda circular en las debidas condiciones de seguridad y economía . Los pavimentos pueden clasificarse según su naturaleza, o bien , como algunos autores 10 hacen, según su permanencia; con este último criterio, se .dividen en: pavimentos no permanentes, que necesitan una conservación sistemática e importante, por ejemplo, un tratamiento superficial, que precisa cada dos o tres año s un riego, y pavimentos permanentes, como el adoquinado, en los cuales los gastos normales de conservación son pequeñí simos en relación con los de establecimiento. No es racional, a nuestro juicio,esta clasificación, porque los gastos de conservación no son función solamente del pavimento, sino también del tráfico, y , por tanto, el sentido de permanencia del pavimento elegido, está íntimamente ligado con la correcta elección del firme, tenido en cuenta el tráfico que ha de soportar; aunque, en realidad, un adoquinado tiene una característica ele permanencia que le falta a un tratamiento superficial, creemos que la clasificación, ele acuerdo solamente con el criterio de la permanencia, lleva consigo un concepto fundamental equivocado. Por ello, clasificamos los pavimentos, según su naturaleza, en la forma siguiente:
404
Te rren o s in preparación e special. . . . . .
Camin os de tierra .
Terren o co ns o lidad o { Ce me nto. con " Pro du ct os b itu min osos, O tro s product os.
Ligada con tie rr a. .. firmes d e piedra partida .. . ..
Permeables. Macaclam.
I
Impermeables.
Macadam con tr ata - \ Bitumi noso. miento superficial . ( De otr o tipo.
l
frío. Caliente.
Sil icata do s, et c,
Ligada COn betún a s - ( Co nst ru idos p or pen etraci ó n. t áit ic o o a lq uit rán ) (Imp ermeables) . . J ( Co n s tru id os por mez cla.
(A)
Ligada co n cemento (imp ermeab le) . ..
f
J
. \ Pequ e ña d imen sión y Ir m e s d e la bra to s ca . piedr a más
o men os rabrad a.• . . ~ f o r m a a prox i~ad a mente nrt smatica. (8) Labra cui d ad a . . .
j Me zclad os in situ. C 0 0 máqUlIla ' especi al . . . . . . . . ..
1HO.rmigón
asfáltico. , . Mortero asfalt~co. Asf alt o comp rinudo .
f irm es de ho rmigó n .
¡
H ormigón b lindad o (impermea bl e). Pe queña drrnenv i ón • • ..
Dim ensión de 15 a 35 cent ímetros. Adoquin ado.
Mo sa ico (imperm eabl e).
¡
Con junta s de are na (perm eable). Con ju nt as de cemento O asfalto (imperme able)
f irmes di O) Pi edr a s a rtif icia les { De ladrillo . versos . . . de forma feo gu lar. . De e scor ia , De ma d era , et c. ~ . ... . .. Otros firm es ; . . . .. D e goma, mezclas es p ec ia les, natur al es o artificiales , de fundici ón, et c .
Examinado el cuadro an ter ior , se ve que en la mayor ía de los pavimentos entra como componente fund amental la piedra ; unas veces, partida, y otras, m ás o men os labrada ; ha de tener las debid as concliciones de resistencia, no sólo a la acción del tráfico, s ino tambi én a los agentes atrriosféricos. L as. piedras pueden un ir se con cemento, o con prod uctos hidrocarburados, as faltos o alquitranes . Para la ejecución de los distintos pavimentos. se p recisa maquinari a especial : escarificadoras, apisonadoras, etc. En nuestro est udio , segu iremos el siguiente plan: a) E studio d e los mater ial es pétreos. b) Est ud io de los mat eriales bituminosos. e) Maquinaria especial para la con strucción de firm es. d) Construcción y conservación de las distintas clases de pa VImentas .
L as características técnicas que han de ex ig irse a un material para pav imentación, pueden ser241.
Características de los materiales. -
405
vir dos fines distintos: a) para distinguir los mat eriales unos de otros y compro ba r la uni formi da c1 de las diferentes partidas ; b) para escoger un material qu e resista en forma adecuada al tráfico que ha de sop ortar, te nidas en cuen ta las cond icio nes de clima. Es mu y importante quede bien claro este concepto en relaci ón con tod os los materi ale s, agregados o ligantes, pues fre cuentement e se olvida y, sin cr iter io, se recha za un material como inaceptable para un firm e. por no cumplir una caracterí stica determinada, que n o tiene valor alguno para su resultado en obra, y que únicamente es ex igible a los efectos de su identifV:c:ación o uniformidad. Un ejemplo aclara má s este imp ortante concep to : en un adoquinad o, se comprende que la característica de desgaste por rozamiento es básica: un buen micrograni to puede tener un d esgaste de 1,20 cm. con 4.000 m. de recorrido en la m áquina, des gaste que pu ed e redu cir se a 1,00 cm. para un granito porfídico o elevarse a 1,40 para un microgran ito de inferior calidad; si hay que construir un p avimento con microgranito de 1,20 de desgaste, se deben rechazar las piedras de microgranito po rfídico de desgaste 1, pues mezcladas con el primer o, aunqu e su desgaste es m enor, producirán una alteración inaceptable de la uniformidad del firm e; asimi smo, que en un firme se exija un desgast e de 1, no quiere decir que un adoquinado con un desga ste d e . 1,20 no sea aceptable o incluso preferible, si la uniforrnidad 'de la piedra es m ayor. Al fijar las car acterí sticas del desgaste a ex igir, se deben te ner en cuenta las posibilidades de los materiales de la regi ón, pue s sería a bsu rdo que, po'r unos mil ímetros menos de desgaste, se obligue a emp lear un material que, po r tener un transporte m ayor, pudiera resultar a p recio mucho más elevado. Con los pr odu ctos bituminosos, sucede otro tanto; la característica de betún solu ble en CS2 es fundamental para identificar los productos de destilación de petróleo ; en ellos, la cifr a del 99,S por 100 com o mínimo, es preci sa, como indi cati va de una cor recta des tilació n ; en otros productos bituminosos, as fa ltos naturales o alquitranes, la cantidad de betún soluble en CS2 tiene una imp ortancia mu cho men or y, en realid ad, serv irá solament e de índice de uniformidad y pa ra una corr ecta do sifioación. La piedra es material funclam ent al en la construcción del firme de un camino ; aun en pavimentos espec ia les como lad rillo, madera, etc., ent ra la piedra en la preparación del cim iento. E n nu estro país, prácticamen te, todos los pavim entos est án construídos a base de piedr a ; afo rtunadamente se dispone de gra n va r iedad de rocas , aunque ex istan zon as en las cuales sólo hay ca lid ade s blandas, que no son recomend ables para con struir capas de rod adura. L a piedra puede utilizarse para la formación directa de la capa de rodadura, m ás O menos 242.
406
Materiales pétreos. -
labrada (firme s clase B) o bien en forma de pied ra pa rt ida (firmes clase A), unida por distintos ligan tes ; ta nto en un caso .como en o tro, tiene que satisfacer de te rm ina das ex igencias de resistencia a la acción del tráfico y de los agent es atmosféricos. 243. Agregados. Arena. - Su emp leo corrient e es para la fabricación de morteros ti hor migones, hidr ául icos o asfálticos ; se utili za, ta mbién, par a el asie nto y reju ntado de adoquinados y o tros pavimentos similares. Cua ndo se emplea para morter os. u hormig on es de cualquier clase, hay que se r más exigen te en su calida d ; entonces, las característi cas de composición química y granulom étrica, pueden jugar pap el importa ntísimo en la resistencia y duración del pavim ento cons tr uido ; cuand o se emplee par a el rej untado y asiento de ado quines, se pu ede tener más tol erancia, pues su papel, en el conjunto del firme con struido, es muy secundario.
S e pueden empl ear pa ra la fabricaci ón de hormigone s h idráulicos O bituminosos, o bien par a la construcci ón de afirmados de macadam, que, en realidad, pueden considerarse com o hormigones, en los cuales el aglomer ante es el receb o; en uno y otro caso, sus car acteríst icas de composición granulom étr ica, quími ca y resistenci a, tienen importancia para el resultado fina l de la obra. Los ensayo s a que se someten los agregad os, simi lares para grav as y arenas, son los sigui entes : 244.
Piedra partida y gravas. -
245. Composición granulom étrica. - La composi cion g ranulométr ica de un agregado, es la pr oporci ón en peso de las pa rt ículas de distinto tamaño que lo forman. Su deter mi nac i ón se hace sepa ran do el agregado en porciones retenidas por unos tami ces de dimen sión patrón. Tiene importancia la composición g ran ulométrica de los ári dos. para la adecuada dosifica ción de morteros y horm igones hidráu licos o bituminasos. 246. Toma de 'las muestras. - Tiene dificultad, cua ndo se trata de un agregado en el cual ex ist an material es de tamaño muy diferente, como suele ocurrir corr ienteme nte con las gravas para hormig one s; entonces el materi al tiene tendenci a a se pararse, segú n sus tam años y, si la mu estra que se toma es pequeña, como suele oc ur ri r, es exp uesto, si no se adoptan las debidas preca uciones, a qu e no sea r epresentativa del conjunto. Para evitarlo, la A. S . T; M¿ en su Standard Me thod o] T est [or sieve Analysis 01 Agregates [or Concrete, especifica que "el peso en
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gramos de la muestra debe ser 3 .000 veces el de la malla mayor utilizada, medida en pulgadas" o sea, en med idas métricas 1.200 veces el tamaño en centímetros de la malla mayor utili zada; la cantidad así ensayada es pequeña , pues para piedra, por e jem plo, de tamaño m áximo de 4 cm., el peso de la muestra debería ser 4,8 K g. En el Report de la A. S. T. M .. publi cado en 1935 , sobre la significación de los ensayos de los hormigones y agregados, recomienda que la muestra " pese en libras por lo menos treinta veces el tamaño en pulgadas de la malla may or utilizada " ; esto representaría la necesidad d e que la mue stra pesara 5,4 K g. por cada centímetro que tuviera la m alla mayor, o sea : en el caso anteri or de piedra de máximo tamaño de 4 cm. se debería tomar una mu estra para el análisis de 21,6 K g., m ás de cuatro veces la cantid ad anteri or; este criterio parece razonable, esp ecialmente si se trata del agregado para una obra delicada, com o, por ej emplo, la construcción de un firme de hormigón; cuando se tr ate ele aná lisis de arena, la cantidad quecorrientemente se empl ea es de 2.500 g r. Se emplea, como serie tipo, la serie ele TYLER, cuyos o rificios cuadrados crecen en pro gresión aritm érica, de razón 2; la numeraci ón de los tamices y su equivalenc ia enmilimetros es la que se indica en el cuadro siguiente : 247.
Tamaño de los tamices. -
Número del tamiz
Lado
del o r ificio én mm.
200
0,074
100 48
0.147
28
0,29 5 0,590
3/8 3/4 1 1/2
1,17 2,36 4,7 9,4 18,8 38,1
3
76,2
16 8 4
Se pueden utilizar también tamices circul are s : ambos son igualmente ex actos , según en la práctica se ha demostrado, por una sistemática investigación. El tamiz de malla circular de una dimensión dada, no es equivalente al cuadrado de la misma dimensión ; el agujero cua drado es equivalente a uno circular que tenga por . diámetro el medio entre los correspondientes de los círculos inscrito y circunscrito al cuadrado. 408
Cuando se trata de arena, es decir, de material de tamaño inferior a 4 mm. (del tamiz 8 al 200 de la serie de TYLER), se debe tomar aproximadamente la cantidad a ensayar, procurando sea representativa del conjunto. Se seca hasta peso constante a 110° C. y se pesa con aproximación de 0,1 gr. Se echa la arena en el tamiz de malla superior y se sacude, o bien a mano o bien mecánicamente, hasta estar seguros de que no queda material que pueda pasar por ningún tamiz, lo cual se comprueba colocando debajo de ellos un papel y viendo que, al sacudir el tamiz, no pasa cantidad apreciable de material que contiene. Se pesa la cantidad retenida en cada tamiz, teniendo mucho cuidado de recoger todo lo que en él exista, añadiendo los pesos recogidos en los tamices de tamaño superior. La forma de proceder con agregado grueso es similar, variando únicamente la cantidad ensayada. Se puede hacer, aunque no es ni corriente, ni en general recomendable, la determinación de la composición granulométrica en volumen. 248.
Método. -
249. Peso específico. - Relación del peso de un volumen de material, al peso del mismo volumen de agua, a 20° C. Tiene importancia esta determinación en la práctica para la dosificación de morteros y hormigones hidráulicos o bituminosos. De los diferentes métodos empleados, el más recomendable consiste en pesar una cantidad determinada de material y ver el volumen que ocupa, midiendo para ello el desplazamiento die nivel del agua, al introducir el árido en un recipiente que, previamente, se ha llenado de ella Justa una cierta al tura. Cuando se trata de arena, la A. S. T. M. recomienda se use el Irasca de LE CHA1'ELLIER, que debe llenarse de agua hasta un punto situado entre las graduaciones de O y 1 c. c. ; se introduce después la arena, ha' ciendo uso de un embudo, en cantidad de 60 gr., teniendo especial cuidado en que el material no se adhiera a las paredes del frasco, por encima del nivel del agua; se hace salir el aire que contenga la arena, g"irando el frasco en posición inclinada, y se Ice el volumen ocupado por el desplazamiento del agua; el aumento de volumen será el correspondiente de los 60 gr. de arena. En el caso de agregado grueso, el método es el mismo, con la única diferencia de que en vez del frasco de LE CHA'l'ELLIER, se empleará un cilindro de metal, impermeable y de la suficiente rigidez, que debe estar cuidadosamente tarado. La piedra a ensayar se seca hasta peso constante a 1100 e, que se determina con un error menor de 0,5 gr.; se sumerge luego en agua durante veinticuatro horas, pasadas las cuales, se seca la
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superficie de ca da uno de los ele me nto s con un tra po y se va n echando en el r ecipiente con cui dado; se m ide la cantidad ele líqu ido que sale po r el ve r tede ro y de" ella se deduce el p eso de l vol umen de a g ua bu scado. La cantidad de agregado g ru eso a ensayar debe ser , seg ún la A. S. T. M ., de 1.000 g r. ; Mr. E . W. B AUl\IAN, en la M emoria pres en tada en el IX Subcomité pa ra ensayos y ca ra cterísticas d e lo s agrega dos, opi na que la cantidad de m aterial a ensaya r de be ser 10.000 g r. en vez de 1.000. L os resul tados qu e así se obt ienen , son más concordantes, Co mo ca racterís ticas del mater ial tiene poca trascenden cia, per o es de interés co no cerlo com o da to au x iliar pa ra pode r ha cer , e n o bra , las con ver siones de volu men a peso y vi ceversa, en cá lcul os ap ro x imados y pa ra la d eterminació n de los huecos ele un a g regado. El pe so a pa re nte de la a re na se determ ina usan J o una medida de 1 li tro, que tiene enc ima un embudo qu e se col oca. a un q cie r ta a ltura ; h a ciendo us o del em budo, se llen a enrasá ndo la, pe ro sin a pisona r ; el co nt enid o q ue resulta, se pesa; el m aterial debe estar seco a la temperatura a mb ien te . L a A . S. T. M . emplea pa r a la arena una m edida cilíndrica de 6 pul g adas de diámetro (15,23 <:111.) Y 6,10 pulgadas de altu ra (15,18 cm .) cu ya capacidad es 1/10 de pie c úbico, 2,83 litros; se llen a primeramente a 1/ 3 de la altura, golpea n do 25 veces co n una varilla r edonda de '3/ 4 de pul ga da de d iá m etro y 18 pul gadas (2 7 centím etros) de longitud, un o d e cu yos extrem os tiene la form a de bola; est a va rilla se deja caer de 1 pulgad a (2,5 cm .) de a ltura, un iformemen te sob re to da la superficie. Se llen a de spués hasta 2/3 de la altu ra del recipiente y se a piso na de nuev o veinti cinc o veces, y, po r último, se llena el t er cio su per ior, se vue lve a afirma r en igual form a y se enrasa el recipient e. Se pesa despu és la a re na contei1ida e n él. El pr ocedimiento para el ca so de agreg ad o grueso es idéntico, cambia ndo úni camente la dimens ión del r ecipiente, qu e va ría con e l tamaño del agregado; las dim ensiones adoptadas so n las sigu ientes: 250.
Peso aparente por unidad de volumen. -
Capac idad del re cipi e nte .
Diámetro interior.
Pies ' cúbicos (litros)
Pulg ada s (cm.)
1/10 ( 2,83 litros) 1/2 (14,56 " ) (28,31 " ) 1
410
6 (15,23 cm .) 10 (25,4 " ) 14 (35,56 " )
Tamaño m áximo del
Altura pulgadas (cm. )
6,10 (15,48 cm .) (27,94 " ) 11 11,23 (28,57 " )
agregad o. Pulgad as (cm.)
1/ 2 (1,27 cm.) 1 1/2 (3,81 " ) e' 1 1/2 (3,81 " ) O m ás.
Espacio entre las partículas del material. Corrientemente se expresa en tanto por ciento del volumen total. De gran inte rés para las dosificaci ones de hormigones hidráulicos y asfálticos. Para agregados guesos, se puecle determinar el peso específico del material, y conociendo el peso aparente por unidad de vo lumen, se deduce la cantidad de huecos. Se puede también determinar llenando con el material un a medida de volumen determinado y añadiendo agua hasta rellenar completamente los huecos; la cantidad de agua añadida, mide los huecos del material ; conviene que esté previamente sumergido en agua durante veinticuatro horas, para evitar el error debido a la que pueda absorber. 251.
Huecos. -
252. Arcilla y cieno. - En la arena y grava, perjudica su presencia para la fabricación de buenos hormigones y morteros hidráulicos y asfálticos. Se considera como arcilla o cieno la cantidad de este agregado fino) que queda en suspensión en agua, después que la muestra .se ha dejado sedimentar durante quince segundos. La A. S. T. NI. recomienda para la arena el método siguiente: tomar 500 gr., secar a peso constante a 110° e, pesar con error menor de 0,1 gramos; añadir 250 c. c. de agua y agitar con una varilla de vidrio durante quince segundos; dejar sedimentar quince segundos; decantar el agua con la arcilla y cieno en suspensión, teniendo cuidado ele que no se pierda arena. Repetir la operación hasta que se obtenga agua clara; se entiende es agua clara cuando, después de varias decantaciones sucesivas, no presenta aparentemente cambio alguno. Secar a 110· C.; pesar con error menor de 0,1 gr. La disminución de peso es la arcilla y cieno de la arena. El procedimiento para el agregado grueso es idéntico, variando únicamente las cantidades; debe tomarse una muestra que pese, por lo menos, cincuenta veces el peso de la piedra mayor. La cantidad máxima de cieno y arcilla que puede admitirse para la íabricaci ón de morteros y hormigones asfálticos o hidráulicos es un 3 por 100.
Se determina generalmente para agregado grueso; da idea de la calidad del material y su posible comportamiento al desgaste por rozamientos internos durante el cilindrado y, posteriormente, en el firme mismo. Se emplea la m áquina DEVAL) compuesta de cilindros perfectamente cerrados que giran con su eje inclinado 30" con el de rotación, en la forma que puede yerse en la figura 275. La velocidad de la máquina es de 30 revoluciones por minuto, y la duración de la prueba, generalmente, 10.000 vueltas. 253.
Coeficiente de calidad. -
411
La determinación del coeficiente de calidad de las a renas , en general, no inte resa. En el caso de ag regado grueso se escogen las piezas de tamaño lo más uniforme posible (de 5 a 8 cm.) para com pleta r 5 K g. ; el númer o de piezas debe ser aprox ima da mente de 50 y tener fo rm a lo m ás cúbic a posible. Se lava el m aterial , se seca y se pesa ; el peso debe estar comprendido entre 4.998 y 5.002 g r.; se reparte el mat eri al en los cilinclros DE VAL) y una vez cerrados, se ha cen' girar 10.000 re volucion es a una velocidad ele 30 vueltas por minuto. Se saca el mate rial de los cilind ros y se criba por un cedazo de 1,5 mm. de diámet ro, para separa r tocio el mat erial fino ; el material reteni do se lav a, para separa r el polvo que ha ya quedado
'--
......!:! ...
~ Sd m ~ ~
Fig. 275.' -
_1
M áq uina D EVAL.
adher ido al mismo ; se seca y se pesa ; la dif.erencia de este peso, al p rimitiv o' da rá la pérdida e; el coeficien te de calidad, llamad o tam bién "coe, ,, ' 40 . f ficiente ranc es , es
e
Como ori ent ación de la cal idad d el material , di rem os que se suele considerar el material para firm es: jVlalo .. . . Regular Acepta ble
Bueno . Mu y bueno Excelente ..
.
I nferior a 7. D e 7 a 9. D e 9 a 11. De 11 a 13. D e 13 a 15. Mayor de 15.
Una cali za dura tiene un coeficiente de calidad de 14 ; un buen g r:anito , 17, y un pórfido, 18,5. El coeficie nt e de calidad d ebe 'determinarse con un materi al unifo rme; por esta cau sa , es expuesto a error su determin ación, en la g rava rodad a ; solamente u na s cuantas piedras de material blando que ex istan en el conjunto, alterará n profundamente el , resultad o. Con g rava rodada, el coeficiente d e calidad que se obtiene es mayor 412
que el correspondiente al mi smo materi al en piedra machacada; varía entre 15 y SO, pudiend o considerarse como buen material si tien e coeficient e de 27 a 30. Se puede tambi én determin ar , aunque no es cor riente, el coeficiente de calidad para la arena; la muestra a ensayar debe tener un peso de 500 g ra mos y la sig uiente com po sición g ranu lom étrica.
T AMICE S
P asa Idem Idem Id em Id em
por 1/4 de pulga da y ret enido por el núm . 10. . . íd. núm. 10, rete nido po r el núm. 20 . íd. núm. 20, íd. íd. 30.. . . íd. núm. 30, íd. íd. 40 . íd. núm. 40, íd. íd. 50 .
Tanto po r ciento retenido
20 20
25 20
15'
El núm er o indica las m alla s por pulgad a lin eal.
A cada cilindro se deben añ adir 10 esfer as de ace ro de 3/4 de pul gada (19 mm. ); el ensayo, normalm ent e, se realiza a 2.000 vueltas . Se considera perdido el tanto por c iento de arena que, despu és de la pr ueba, pasa por el tamiz de 50 mallas por pulgada. Una 'arena , para em plearla en firmes de hormi gón , debe tener com o m áximo un a pérdida de 15 por 100. Friabilidad de un m at erial es la facilidad que ti ene pa ra redu ci rse a polvo ; su medida es interesante en los agrega dos g ruesos que se emp lean en cons tr ucción de firm es, de macadam especia lmente, pues d a idea bastant e exacta de cuál será el comportami ento del mat erial baj o la compresión de la construcci ón y del tráfico. Se em plea par a su m edida el apa rato que pu ede verse e n la figu ra 276, formado por un cilindro de di ámetro in terior de 120,2 m m .; en él se echan 1,5 Kg. del m at eri al a en sayar con un tarnafio com prendido entre 3/4" Y 3./8" (mm . 19 a 9, 5); se int roduce dentro del cilin dro un pistón de 120 mm . de diám etro y, por medi o de un a prensa h idr áulica, se da una pre sión de 15.000 K g. ; se s?-ca el pist ón y el mat eri al contenido dentro del cilindro y se e fectúa un an álisis g ranu lom ét rico en tre lbs tamices de 3/ 8" y número 48. Se llama "coeficiente de fri abilidad" la suma de los tantos por ciento del total , qu e pasan por distintos tamices . Un "coeficiente de fr iabilidad " mayor indi cará una mayo r tendencia a reducirse a polvo, baj o la presión de construcción o de! tránsito. 254.
Coeficiente de friabilidad. -
413 2
Como ejemplo, se dan a continuación los coeficientes de friabilidad de distintos materiales normales.
MATEIUAL
I
Aná lisis gr a nu lomé tr ico después de la prueba. Coeficiente de friabilidad .
Tanto por ciento total que pasa por los tami ées. 48
Granito porfídico. Granito.
4,3
Caliza dura .
2,6
4,0 I
Fi g. 276. - En sayo de friabilidad.
414
I
116
111 lOO
255. Desgaste por rozamiento. - Es uno de los ensayos m ás importantes ; sirve para medir el compo rtam ient o del materi al sometido al desga ste del tráfico ; para a gregados tiene menos importancia que para el caso de materiales empleados en ca pa de rodadura, ado quines y piedra para el blindado y lPOSai CO, 'Por ejemplo. Se emplea la máquina D OR R Y (fig. 277), que consiste en una pista girat oria con un desar roll o de dos metros; una prob eta de l m ateri al a ensaya r, de forma prism ática con base cuadrada , de 30 mm, de lado y 4S mm. de altura, se col oca en la m áquina, después d e hab er m edido con toda exactitud su altura; se ca rga la probeta para que su pr esión so bre
Pig.
277 . -
Máquina
DORRY.
el disco sea un a determinada ----' corrientemente, 2 K g. por centímetro cuadrado - , y se hace girar la máquina a una vel ocidad de 30 vueltas por minuto, añadiend o, por los embudos, cons ta ntem en te y en pequeña cantidad, arena de cuarzo de 0,62 a 0,83 mm . Se puede emplear también carborundo, que pa se por el tamiz núm. 80; el desgaste se mide de spu és de un recorrido determinado, corrientemente 4 .000 m etr os; en todo caso debe medirse el desgaste parcial, para comprob ar la uniformidad; por ejemplo, haciendo el ensayo a 4.000 metros con v iene m edir los desgastes a 2.000 y luego a 4 .000 m etros. La cifra de desgaste debe expresarse en centímetros; no conduce a nacla dar la cif ra de desgaste relativo.vcomo antes era costumbre, con respecto al mármol de Carrara; en todo caso es más lógico es coger un material nacional tipo empl eado en pavimentación, como, por ejemplo, ha hecho en Italia el Institu to Sperimentale Stradale con el granito de San Fidelino : en este caso, para mayor exactitud en la comprobación, se coloca en la m áquina, al mismo tiempo que la probeta a en sayar, una del material patrón ; se el iminan así errores, 415
entre ellos, como más importante, el que pueda provenir de la naturaleza del material empleado para producir el desgaste: arena o carborundo. A lg unas veces, como material para pr odu cir el desga ste, se emplean limad uras de hierro; es preferible el empleo de ca rboru ndo o arena de cuarzo, que no se aglomera en la superficie de las probetas, como ocurre con la lim adura, .especialmente cuando se prueban losetas de material as fá lt ico. Para que los resultado s sean com parables, es pre ciso indicar la naturaleza del material empleado para el desgas te y las condiciones del ensayo. La resistencia al desgaste es a lrededor de 1,20 cm. par a un microg ranito, y puede descender hasta 7 mm. para un granito por f idico ; un pavimento d e as fa lto comprimi do, en losetas de buena cal idad, tiene un desgaste de 2 cm. y pued e admitirse un desgaste máximo de 2,8 cm.; todos esto s result ados con un recorrido de 4.000 vueltas y con presión de 2 Kg. por cent ím etro cuadrado. El ensayo de resistencia al choque si rve para dar idea d el comportamiento del material pétreo, ante los efectos del imp acto producido por el tráfico; es dato de interés, especialmente cuando el material a ensa yar ha de estar so metido a la acció n directa del impacto: adoq uinados, empedrados, etc. La máquina empleada es la PACE, en la cua l una masa d e 1 Kg. de peso cae sobre la probeta a ensaya r cada diez segundos, empezando desde 1 cm. de altur a, y aument ando 1 cm. cada go lpe ; la altura a la cual la rotu ra tiene lugar, en centímetros, mi de la resistencia al choque. Las probetas tipo, pa ra pru eba P AGE, so n cilindros de 1 pulgad a (25 mm.) de diámetro y 1 pulgada de al tu ra, cortado s con tr épano d e punta de diamante; entre la pro beta y la masa que pr odu ce el choque se pone un percuso r que termina, por su parte in fe ria r, en forma esférica. La dificul tad de prepa rar las probetas cilínd ricas ha hecho pen sar en sustituirlas por cubos, que dieran una resistenci a sim ilar; [a equivalencia entre las dos clases de pr obetas es la siguiente 256.
R.esistencia al choque. -
Volume n del cu bo en cent ímetros cúbicos
24 25
26 27
28 29 30
4 16
Coe ficiente a apl icar a la res istencia del cubo para obtener el coeficiente P AGE
0.81 0,80
0,79 0,78 0,77 0,76 0,75
El coeficiente de PAGE en cilindros normales d e 1 pulgada por 1 pulgada es, para un material aceptable, de 7 a 10; para un material bueno, de 10 a 15, y para un material excelen te, d e 15 a 20; coeficientes superiores son excepcionales. 257. Coeficientes de absorción. Heladicidad. - El coeficiente de absorción da idea de la comp acidad del material y su posible comportamiento en obra; la prueb a de heladicidad mide el com por tam iento del material ante la acció n de las heladas. Se toman cuatro muestras de la piedr a a ensaya r. que pesen cada una aproximadamente 30 gr. y que sean de forma sensiblem ente c úbica ; se desecan a peso consta nte a una temperatura de 100 a 110° c., y despu és que se han enfriado se pesan en el aire y sumergidas en agua destilada a 25° C. ; de estas dos pesadas se deduce el v olumen de ca da mu estra. Se sumergen en agua destilada y en ella se dejan durante cuarent a y ocho horas, a la temperatura de 25° C. ; se sacan, y con un paño fino se seca el agua superficial; se pesan nue vament e, y del a umento de peso se deduce el agua absorbida por 1.000 c. c. del material. Los valores del coeficiente de absorción varían entre límites muy exten sos; un m ate rial muy compacto da val ore s próximos a 1, y se puede alcanzar hasta 100 en materiales ex cesivamente porosos. La prueba de heladicidad se realiza so metiendo' una probeta cúbica, corrientemente de 7 a 10 cm. de lado, después de estar cuarenta y ocho horas en agua destil ada a una temperatura de 18° C., a la acción de una helada a -18° C. durante una hora, sumergiéndo la luego, nuevamente, 25° C. E st a prueba se rep ite durante diez veces , observand o en agua a atentamente si el m at erial se disgrega o sufre alguna alteración. Si se quiere tener un número que dé idea de la hel adi cidad de la piedra a ensayar, la probeta, de spu és de sometida a la pru eba descrita, debe romperse por compresión; la relación entre la resiste n cia así obtenida y la correspondiente a la piedra no sometida al en sayo de heladicidad dará una idea numérica de ésta.
+
Define un a caracte rís tica muy importante de las ro cas emplead as en la construcción de caminos. Se mide en probetas, genera lm ente cúbicas, de dimensiones varias; un tipo 'Corriente es 7 cm. de lado. Las cargas se expresan en kilogramos por centímetro cuadrado-; va ría n mucho de unos tipos a otros de material ; una buena roca debe dar de 1.200 a 1.800 Kg. por cm .", Una roca excelente da una resistencia de 1.800 a 2.500 K g. por cm.", La prueba de resi stencia a compresión puede hacerse para las p ro258.
Resistencia a la compresión . -
417
betas: a), desecadas al aire; b), saturadas de agua; e), después de la prueba de heladicidad. En rocas compactas 'Con pequeño co eficiente de abso rción se puede prescindir de las pruebas b) Y e). El ens ayo en rocas es trat ificadas debe hacer se en sentido normal y paralelo a la estrati ficac ió n. 259. Poder Iigante. - L a piedra, cuando se empl ea . en la constr ucción de firmes de macadam o rd ina rio , es importante tenga un buen poder lig ante para que , a l deshacer se en parte, por la a cción del apisonado, lo s detritus mezclados con ag ua aglomeren el resto del material. La medida d el poder ligante se r ealiz a en la f orma siguiente: se tornan 500 gr. de m at erial en fragmentos de 7 a 10 mm., y añad iendo 90 c. c. de agua , se introducen en un molino con bola s de acero de 9 Kg. de peso ; el molino empleado tiene 62,S cm. de diámetro (25") y 17,5 cm. de ancho ; se muele el material durante 5.000 vueltas, a una vel ocidad de 10 vueltas por minuto, y con la past a ob tenida se preparan ele 14 a 16 probetas d e 1 pulgada de diámetro y a lt ura , que se c om primen a razón de 132 K g .jcm. 2 ; las probetas se seca n veinte horas al aire, cuatro horas a 100° c., y se enfrían durante veinte minutos en un seca do r . Las pro~ betas as í preparadas se so m ete n, en la m áqu ina de choque , a la acción suces iva de W1 peso de -I K g ., cayendo des de un centímetro de altura, con un a frecuencia de 60 golpe s po r minuto ; so bre la probeta a ens ayar se debe colocar un p ercusor de 0,5 Kg. de p eso. El número de golpes pr ecisos para romper la probeta mide el poder ligante: varía de O a 200; un buen poder l igante osc ila ent re 30 y 60. Un materi al blando, de bajo coeficiente de ca lida d (po r ej emplo, caliza) tien e un po der ligante elevado; por el contrar io, una roca dura con coeficiente de calidad elevado (ofit a, por ejemplo) tendrá un pequeño poder ligante. De los ensayos ante riores, los coeficientes de cal idad , friabilidad , desgaste , cho que y r esistencia a la compresión miden el com po rta m iento del material en rel ación con el t rá fico ; el coe ficien te de absorci ón y la heladicidac1 , en rela ción con los agentes atmo sféricos. L as demás caracterí sti ca s sólo sir ven como iden tificación de un materi al y medida de su un if ormidad .
Principales materiales pétreos. - Españ a es rica en rocas ut ilizables para la cons t rucción d e firmes de todas cl ases; hay, no obstante, algun as regi on es en las cuales no ex isten de calidad apropiada para la con strucción de firmes de pied ra partida, y como el transporte recar ga mucho el precio, ha y q ue emplear materi ales de coefici ente ide calid ad bajo. 260.
418
Las principales rocas utilizadas para la construcción de firmes son las siguientes: 261. Calizas.- Son rocas sedimentarias; su dureza y coeficiente de calidad es muy variable; cuanto más antiguas son, presentan mayor resistencia. Tienen un al to poder 1igante; su desgaste por rozamiento es mayor de 2 cm. y su coeficiente de calidad máximo es 14;' normalmente, 10 a 12; la resistencia a la compresión varia entre 600 a 900 Kg. por centímetro cuadrado. Se pueden emplear para la construcción de firmes de macadam, pues aunque es material blando, tiene un alto poder ligante; ambas circunstancias hacen que los baches en los firmes construidos con este material no sean profundos, sino ondulados; los firmes de caliza sin tratamiento superficial producen mucho polvo. En algunos casos, por ejemplo en Deva (Guipúzcoa), se fabrican adoquines de caliza de alta resistencia; tienen un desgaste desigual. Es material útil para la fabricación de bordillos. 262. Areniscas. - Cuando sonde grano grueso, con proporcion elevada de huecos, no son utilizables para la construcción de firmes, por su pequeña resistencia; Las areniscas de -grano fino y elevada densidad, especialmente las cuarcitas, pueden proporcionar un material de excelente calidad para la construcción de firmes de piedra partida; su peso específico llega a alcanzar 2,7. 263. Granito . - El de grano grueso no es recomendable para capa de rodadura, ni. como a-doquín , ni mucho menos como piedra machacada, por su desgaste desigual y elevado y su poca resistencia a compresión; puede utilizarse para bordillos. El microgranito de grano fino con poca mica yel granito porfídico son materiales excelentes para adoquines; el granito parte muy bien y se labra con facilidad; el microgranito y granito por íidico da coeficientes de desgastes pequeños, de 1,20 a 1 cm. con 4.000 metros de recorrido. Para piedra partida se pueden utilizar ambos, aunque se disgregan bastante por la acción de apisonado (coeficiente de friabilidad , 116 a 117. frente a 100 de la caliza dura) y tienen pequeño poder ligante. El coeficiente de calidad de un buen mi-crogranito puede alcanzar 17, y un granitoporfidico llega a 18. En España existen microgranitos y granitos porfídicos excelentes en la sierra de Guadarrama, en Galicia y Andalucía, especialmente en Sevilla. En pequeño volumen, tal vez por no estar su explotación debidamente organizada, se han llegado a exportar adoquines de granito gallego y sevillano a Holanda, Bélgica e Inglaterra.
419
Roca compues ta de feldespato, p lagioclasa y pir oxen a, de colo r verdoso más o menos oscur o y de estructur a sumamente compacta ; presenta una gran den sidad y dureza, con coeficiente de ca lidad ele vado; tiene, en cam bio, mu y pequeño poder liga nte. E xc elente para su ut ilización como pied ra part id a en la co nst rucción de firmes de todas clases ; se emp lea algo . aunque su labra es di f icil, para adoqu ines. E s roca mu y cara cterí stica del P irineo, donde se encuentra en g ra n abundanci a, así como en Sant ander, Vascongadas, Cataluña , Burgos, M álaga, C ádiz, Valencia y Balea res. 264.
Ofitas. -
265. Diabasas. - Roca compuesta de feldespato cálcico, sódico y piroxenas; de gran densidad - cerca de 3 - Y pequeño desg aste por rozami ento ; excelente para la constru cción de firmes de piedra partida de cualquier clase. Se encuentra en la sierra de Guadarr ama, A ndalucía, Cata luña, Ciudad Real y E xtremadura. 266. Basaltos. - Roca de color oscuro, cas i negro ; tiene origen volcánico y está const ituída gener almente por feldespato, augita, hierro magn ético o ilmenita y, f recuentemente, o livino ; su estructura es mu y compacta. Son rocas excelentes para su emp leo en firm es como piedr a partida ; se utili zan también para la fabr icación de adoquines,que tienen el inconveni ente de que se puliment an, dando firmes desli zantes. 267. Piedras artificiales. - Donde escasean las rocas naturales - A lemania, H olanda e I ngl aterra, en E uropa, y en parte de los E sta tad os U nidos - se ha recur rido a la fa br icación de piedras ar tificiales, entr e' las cua les se encuen tr an los adoquines de esco rias y los ladrill os. Los pr imer os, fabricados con escor ias de los altos hornos y en algunas partes con las procedentes de la crem ación de basuras, tienen el. inconvenien te de su desgaste desigua l y el rápido pulimento de su superficie ; en E spaña se emplearon a principios de sigl o, de fabri cación in glesa' en Bilbao. Mayor ut ilización tiene el ladrillo producido es pecialmente para la pavimentación ; su uso está muy extend ido en H olanda y A lemania, en Europa, yen los Es tados U nid os. El procedimiento de fabricación del ladrillo de pavimentación es, en pri ncipio, similar al seg uido para el ladrillo corriente ; el tr abaj o a que ha de estar sometido el material obliga a que se cumplan cond iciones especiales de fabri cación , que aseguren la máxima uni formi dad y una g ran resistencia al desgaste, compresión y cho que. La arcilla no debe ser exces ivamente grasa, sienclo conveniente contenga, finament e dividi dos y repartidos uniform ement e en su ma sa, cal y sesqui-óxidos de hier ro, que actúan como fun dentes y cont ribuyen
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a dar una mayor resistencia; su proporción debe variar deiS al 9 por 100; es fundamental que la materia prima sea uniforme, pues si no fuese así, no se podría lograr en el material; cuando los bancos de arcilla no lo sean, es conveniente mezclar intimamente el material procedente de ellos, para lograr, en definitiva, uno de composición uniforme. Después de un machaqueo previo, que reduce los grandes trozos, el material pasa a un molino donde se pulveriza finamente; de él a una 'criba, que separa el material grueso, que vuelve a los molinos, pasando el que tiene la dimensión debida al mezclador, donde se prepara la pasta. amasándolo con el agua precisa; la pasta pasa de la máquina mezcladora a una desairea-
Figura 278.
dora, donde se somete a la acción del vacío para evacuar todo el aire que pueda contener y lograr la máxima densidad ; la desaireación, que empezó a emplearse en N orteamérica en el año 1934, es hoy práctica corriente, lográndose con ella un material mucho más duro y resistente. De la máquina de vaciosale el material a través de una prensa en forma de prisma rectangular, del que se cortan los ladrillos de las climensiones deseadas; el ladrillo así preparado se somete primero a un proceso de secado y por último al de vitrificación a temperatura de 1.050 a 1.1100 c.; el procedimiento de vitrificación y el enfriamiento del material, que debe hacerse muy lentamente, es de trascendental importancia para la buena calidad del producto. Los ladrillos se pueden fabricar lisos, ranurados lateralmente o con salientes; con esta disposición se logra que las juntas entre los ladrillos sean mayores y el pavimento menos deslizante ; esta clase de ladrillo es la corrientemente empleada en Estados Unidos. En la figura 278 pueden verse distintos tipos de ladrillos. Las di421
mens iones son va riables; e n Es tados Un idos, de 2 1/ 2 X 4 X 8 1/2 pulgadas (6,25 XlO X 21,25 cm.) a 4 X 3 1/2 X 8 1/ 2 pu lgadas (10 X X 8,75 X 21,25 cm.); en A lemania, de 5 X 11 X 23 cm. En América el lad rill o, aparte ele las pru ebas corrien tes de compresión, desgaste y choque, se somete al ensayo den om inado "rattler test " (ensay o de batielo) ; 10 muestras c1ell adrillo a ensaya r se introducen en un cilindro con bolas de acero (fig. 279), de las cuales 10 son de 3,75 pulgada s (9.375 crn.) de diámetro y de 245 a 260 de 1,875 pul gad as (4,68 75 centímetro s) de diámetro, pesando en total 300 libras (135 Kg.); el cilindro
Fi gura 279.
se hace girar a una velocidad de 30 vueltas por m inu to hasta que haya dad o 1.800 revoluciones; la pérdida total de peso de los ladrillos dará idea de su resistencia; si se quiere tene r de la uni formidad del material, se mide la pérdida ele peso por ladrillo, a cuyo obj eto se ma rcan previament e con ag ujeros de 3 mm . de d iáme tro y 1,25 cm . de pr ofundidad. L a pérdida en peso admisible, seg ún la A. S. ·T . M. , es la siguien te :
P ar a finmes som etido s a t ráfico p esado . medio .. lig ero . .
Pér di da med ia por ciento
Pér d ida máxima admis ible. por ciento
22 24 26
24 26 28
Nada se dice en relación con las dimensiones del ladrillo, que , a igual dad de las demás condiciones , tienen una evidente influencia en este 422
ensayo. Al gunos ingeni eros am ericanos con sideran que debe haber un a umento de pérdida d el 1 al 1 1/2 por cada 1/2 pulgada ( 1,2 5 cm.) de disminución en el grueso, sie ndo las otras dimensiones 4 y 8 1/2 pulgadas (10 y 21.25 cm .) , 268. Cemento Portland. - El cem ento Portland se emplea en la construcción de firmes, bien para constituir el pavimento mism o en los de hormigón , en cimie nto s de firmes de distintas cl ases, en el rejuntado y asiento de ad oqu ines y m odernamente en la construcción de firmes de tierra con solidada. P ara todas su s aplicaci ones el cem en to ha de cumplir las cond icio nes del pliego ofi cial vigente en España, ap roba do por Real Orden de 20 de junio de 1928 y Orden d e 10 de novi embre de 1930.
e
269. Productos bituminosos. - Los productos den ominados bi tuminosos tienen u n ampli o camp o de aplica ción en la const ru cción y conserv ación de pavimentos, consti tu yen do en al g unos cas os el ligan te de la capa de ro dadura (ho rm igones, m orteros y firmes con struido s por penetración), utilizándose en otros s im plem en te para tratami entos superficiales, y de sde hace unos años, para la construcción de caminos de tierra con solidad a. Se denominan productos b ituminosos, po rque en ellos entran betunes como p r incipal constituye n te. Betunes, según acuer do de la comi sión nombrada al efecto por la Asoc iación Intern acio na l de los Congreso s de Carreteras, en cumpl imi ento del tomado en el V Con greso celebra do en Mil án el año 1926 son "mezcl as de hidrocarburos natura les o pir ogen ado s o de sus co m binacio nes ( fr ec uen tem en te acompañados de sus der iva dos n o m et álico s), y que pu eden se r gas eosos, líquidos, semi sólidos o só lidos, solubles por comp le to e n sulfu ro d e carbono" . Lo s pr od uctos bitumino sos, corr ien teme nte ut iliz ad os en ca rrete ras, pueden ser "betunes as fáltico s ", "as fal tos " , "alqu itr a nes" y "rocas as fálticas". Son de constitución simil ar, ún icamente diferenciables por su or igen o im purezas qu e pueden contener. La Comisión I nternacional los define como sigue : Betun es as fá lt icos son" betu n es nat ivos o na tural es, o be tunes p re parados a partir de hid rocarburos n aturales o de sus deri va dos natural es por destilación, ox idació n o cracking ; sólidos o poco flúi dos, conteniendo pocos productos vo lá tiles, ten iendo pr opiedades aglome ran tes características y pr ácticamente so lubles en su lf uro de ca r bono" . Asfalto es "producto natural o preparado en el cual el betún asfá ltico sir ve de ag lut in ante a materi as minerales in ertes. A la palabra as falto debe seg uir la qu e indique su pr ocede ncia " .
J
423
La delegación de los E st ados U n idos no aceptó la anterior defin ición y propu so la sig uiente : "Mate rias sólidas o semisólidas, de color negro o mor eno oscuro, que se liqu idan g ra d ualmente por el calo r y cuyos el ementos predominantes son betunes. Se encuentran en la naturaleza en estado só lido o semisólido y pueden obtene rse a rtificialme nt e refin ando petróleos, res ult ando también de combinaciones de Jos antedichos betunes, ya ent re sí, ya con petróleos o sus derivados". A lquitrán es un "producto bitumin oso , viscoso o líqui do, que proviene de la des tr ucción por dest ilación de las m aterias or gán icas ". A la pal abra " alquitrán" debe segui r el no mb re de la materia de la cual ha sido ex traído: hulla, esquis to, lignito, t ur ba, vege tales , etc.: se indicará tambi én el método de fabricación. L a delegació n de los E stado s U nidos, qu e no aceptó la a nte rio r definición, prop uso la sig uiente : " Productos de condensación, de col or negro o moreno o scu ro, que dejan canti dad notab le de brea cua ndo se evapor an pa rcia lmente o se someten a des tilación fracc iona da, y qu e se obtienen por la destil ación destructiva de materias orgá nicas, tales como carbón, lignito, tu rb a y madera". Roc a as fáltica es " roca (cali za , a renisca, et c.) naturalmente impreg nada de betún as fá lt ico" . S on base f unclamenta l de los produ ctos bituminosos los hidrocar buros con pequeñas cantidad es de a zu fre, oxígeno y deri vados del nitró geno, todos solubles en sulf ur o de carbono . Los hidrocar buros, formados por d istintas combinaciones de ca rbono e hi drógeno, ex isten en gran núme ro en la naturaleza, y se pre sentan aislados o en mezclas complejas, solucio nes o emulsiones. Hay hidrocarburo s que entran en la compo sición de los pr odu ctos bitumi no sos , que no es posible aislar e identificar quími camente ; hay otros qu e, en cambio, son fácilm ente de terminables . Tien en los hidrocarburos mu chascaracteri sticas com unes, y cier tas series pr edominan en la composición y determinan la mayoría de las caract er ísti cas y pro piedades fundamentales de los' mat eriales bituminosos. El conocimie nto de ellas es f undamenta l para el ingen iero cons truc to r de firm es. D e los dos componentes fundamentales H y . e, el hidrógen o tie ne peso ató mico 1.0081; es monovalente ; a tem per at ura eleva da se puede separar de las molécu las que forma co n el carbono, quedando hidrocarburos ricos en carbono ; puede ser sustituído por el oxígeno u otro elemento ox idante . El carbono tiene un peso atómico de 12,01 y es tetraval ente; en la n aturaleza se presenta en forma de diam ant e, grafito y de carbón amo rfo. L os hidrocarburos están for mad os por H y e en pr oporciones diferentes ; en peso no pueden contener má s del 2 5,2 por 100 de H ni menos
e
424
del 7 4,8 por 100 de e; para el cálculo del peso de la molécula de un hidrocarburo se puede considerar 1 el peso del H y 12 el de C. A temperaturas or dina rias hay hidrocarburos sólidos, líqu idos O gaseosos, pudiend o, a t emperaturas elevadas. convertirse las f ormas líquidas o sólidas en gaseosas, sin camb iar su composición química. A altas temperatu ras los hidrocarburos que contien en más de dos átomos de car bono, pu eden disocia rse en dos o más moléculas de hidrocarburos diferente s; cuando es to ocur re se di ce que él hid rocarburo se ha roto tcraclúng ) ; la disociación de la molécula puede dejar libres elementos de carbono, en cuyo caso el hidrocarburo se ha carbon izado y destruido. Si el hid rocarburo se somete a eleva datemperatu ra en presencio del oxí ge no, puede oxi da rse, y en pr esencia del hidrógeno, reducirse. Se de nominan radicales de hidr ocarburos las mol écul as de las cuales se ha eliminado uno o vari os átomos de h idrógeno, dej ando libr es sus valencias correspondien tes ; por ej emp lo, del hidrocarburo. H
I
H-C-H I
H
pueden obte nerse tr es radi cales: H I
H-CI H
H
I
H-CI
y
I
H-C- ; I
los radicales de los hidrocarbu ros to man parte muy activ a en el resultado de los procesos de "rotura " . oxi dación y carbonización de los hidrocarburo s ; procesos que son muy impor tantes en la fabri cación y empleo de ciert os productos bituminoso s para firmes . Hid rocarburos sa tu rados son aquellos en los cuales, cada átomo de carbono, est á unido al adya cente de la misma clase por una valencia ; las que resultan libre s están unidas a áto mos de hidrógeno ; so n pro d uctos estables ; su presencia es impo rt ante en los pr od uctos bitum inosos . Hidrocarburos no sat urad os son aquellos en los cuale s. cada átomo de carbono, está unid o al adyacente de la misma clas e por más de una valencia, y las que quedan libr es, unidas a átomos de hidr ógeno; por ejemplo : H H I I H- C=C- H; los productos no satura dos, son menos esta bles que los saturados; tienen
425
tendencia a saturarse, rompiendo las uniones de más de una valencia y dando lugar a radicales que pueden ser, a su vez, origen de nuevos hidrocarburos saturados; son causa de la inestabilidad de los productos bituminosos de los cuales forman parte, inestabilidad que dependerá de la proporción de hidrocarburos no saturados y saturados y de la importancia de la no saturación. Los hidrocarburos pueden ser de "cadena abierta" y de "cadena cerrada" o hidrocarburos cíclicos. En los hidrocarburos de "cadena abierta" o ací-clicos, los átomos de carbono están unidos de tal manera que forman una cadena abierta que puede representarse gráficamente por forma similar a I
I
I
I
I
I
I
I
-c---,c-c--clos átomos de carbono pueden ir unidos tras cadenas transversales, pero éstas nunca pueden cerrarse; por ejemplo:
I
-cI -cI I -c-c I I -cI -cI -cI
I
-cI -cI I c-cI I -cI -cI -cI
En los hidrocarburos cíclicos los átomos de carbono forman una cadena cerrada o núcleo cíclico; por ejemplo:
cada átomo de carbono, de un hidrocarburo cíclico, puede ser origen de una cadena abierta o cerrada; las moléculas de un hidrocarburo pueden ser monociclicas o po1icíc1icas, según contengan una o varias cadenas cerradas. En condiciones favorables de temperatura y presión. los hidrocarburos cíclicos pueden convertirse en acíclicos, es decir, que sus cadenas pueden abrirse. Cuando dos moléculas o compuestos contienen los mismos elementos y en la misma proporción, pero difieren en estructura o constitución, se dice que son productos "isómeros"; el fenómeno se
426
puede presentar ·en dos formas: 1.0, metamerismo, en que los isómeros tienen el mismo peso molecular, y 2:, polimerismo cuando' el peso de las moléculas es diferente; los fen ómen os de isomerismo se presentan en gran número en los hidrocarburos. 270. Hidrocarburos acíclicos o de cadena abierta. - Comprenden tres ser ies principales: 1.0, la parafinica, cuya fórmula gene ral es en H 2 n + 2; 2:, la etil énica o de las olefinas, con fórmula general C n H 2 n y 3:, la serie acetilénica, cuya fórmula general es en H 2 n _ 2.
Los compuesto s más sencillos de la serie parafínica son el metano:
etano:
y propano: HHH I I I
H-C-C~-H
I
I
I
HHH
Los cuatro pr imero s compuestos de la serieparafíni ca son gases a temperatura y presión o rdina ria ; los que tienen de 5 a 15 átomos de carbono son líquidos, y los que contienen mayor número de átomos de carbono, sólidos . Los compuestos parafínicos son los má s estable s de todos los hidrocarburos; son productos grasientos y qu e t ienen poco poder aglomerante; por ello, no encuentran mucha aplic ación en la construcción de firmes. 271. La serie etiléniea o de las olefinas tiene dos átomos de carbono, unidos por más de una valencia; por ejemplo:
H H
H H
I I I I C=C-C-C-H I I I HH H
butileno (C4H s) .
427
Como en los hidrocarburos del a ser ie parafínica, los que contienen menos de 5 átomos de ca rbono son gaseosos; de 5 a 20 á tomos, líquidos, y los de mayor cantidad, sólidos . Son mucho menos estables que los hidrocar buros de la ser ie par afínica; las olefinas son component es normales de los petróleo s, pero raramente de lo s materiales bitum inosos que se em plean en pavim entaci ón . L os líquidos y sólidos son productos gras ientos de pequeñ o poder ag lomerante. Tienen especial interés, porque por fenóm enos de polimer ismo producen hidr ocar bu ros de ot ras ser ies, que forman parte de los materiales bitumi nosos y ti enen, desd e es te punto de vista, ex celentes características. 272. En la serie acetil énica, dos mol éculas de carbono est án unidas por tr es va lencias; por eje mplo: H - C = C - H , acetileno (Cd-b). Directamente, no ent ra n a formar parte de les productos bitu m inosos y, por tan to, tienen poco interés par a paviment ación , pero , por Ien ómeno s de pol imerización, como en la serie etil énica, dan luga : a hdrocarburos que forman pa rt e de los alquitran es y dan a éstos producto s car acter ísti cas diferentes del resto de los productos bituminosos. 273. Hidrocarburos cíclicos.- Comprenden un gran n úmero de hidrocar buros que entra n, directamente, a for ma r parte de los productos bituminosos; entre los principa les se encuentra n los siguien tes : Polimetilenos mon ocíclicos: tien en la fór mu la gener al C; H 2 n ; son isómeros de las aldinas ; los más importantes de esta seri e, son los hexametilenos, cornunmente llam ados naftenos ; su forma grá fica es la sig uiente:
Hexahid robenzen o
C 6H 12
Lo s naftenos conocidos so n, en su mayoría, hidrocarbu ros líquidos; au nque no tanto como los de la se rie parafi nica, so n bast ante estables. E ntra n mu y prin cipalmente en la consti tuc ión de los petróleos de tipo
428
semiasfáltico, y van íntimamente aso ciados a los h idrocarburos que predominan en los petróleos asfálticos y lo s as fa ltos. La serie de lo s hidrocarburos policiclicos polimetilenos tienen la fórmula genera l C Il H 2 n _ 2 , C nH 2 n _ 4 , etc. De ellos , los com pues tos llamados pu ente, que tienen co m posición s im ilar a la sig u ien te: CH 2 -CH-CH 2
I I
CH 2
I I
I I
CH 2 C H 2
CH 2 -CH- CH 2
forman parte p redominante de los petró leos as fá lticos y asfalto s ; so n causa de su po de r aglomerante; su esta bilidad quími ca depende de su grado de sa turación . La ser ie de los ben zenos C n H? n _ 1) entran en pro porci ón im po rtan " te en los alquitra n es ; m en os estables que los productos de la se r ie pa ra ". finica, aunque no se descompon en con facilidad ; los mi embros meno s pesados de la se r ie son líquido s, y los más pesados, só lido s, a la t ernp eratura ordinar ia. L a ser ie de la naftalina tiene una gran importanci a por su influencia en el com po rta m ien to de l alqu itrán, del cual forma pa rte ; su Fórmul a general es C n H 2 n -1 2; la n aftalina, primer mi embro de la ser ie, tiene la fórmula C loR s; su f órmul a g r áfica es la sig uien te : / C H <, / CH '" CH C CH I il I CH C CH ' \ CH / "" CH /
es un cuerpo cri stalino y t ran sparen te que ' funde a 79° C. y hierve a 218 0 c., pero se volatiliza m uy rápidamente a la temperatura or d ina ria . Aunque só lido, es un po deroso so lven te, o fluidifi cante de los hidrocarburos de otras series qu e forman pa rt e de lo s al quitranes . Los hi drocarbu ros de la ser ie del antraceno (C n H 2 n _ l S) Y los res ta n tes hid ro ca r buros cíclicos, a lgunos muy com plejos, tienen menor importancia para el estudio de los productos bitu mino sos. T odas las ser ies de hi drocarburos están íntim am ente relacionadas entre sí, directa o indirectamente, y este h echo tiene gran importancia para la pr oducción y preparaci ón de lo s material es bituminoso s ; pues sir ve para explicar las semej anzas y diferencias qu e ex isten en t re los di ferentes pr oductos y lo s efectos m odifi cativo s de sus propiedades, que tienen lugar en los procesos de fabricaci ón, re finaci ón y empleo. T odos los
429 3
hidrocarburos están compuestos de los mismos elementos; su forma de agrupación origina productos de características completamente distintas; y la agrupación de los diferentes átomos puede cambiar, al cambiar, especialmente, las condiciones de temperatura y presión; en los procesos de fabricación y refinación pueden, por esta causa, llegarse a obtener productos de características muy diferentes ; circunstancia que, bien aprovechada, puede servir pa ra obtene r las condiciones óptimas para el compor tamiento del material en obra; pero igualmente puede ser causa de que, partiendo del mismo producto, se llegue a otros de empleo no recomendable; y puede suceder, por ú ltimo, que el cambio de temperatura, en las operaciones de empleo dé lugar a firmes diferentes, desde el punto de vista de su comportamiento bajo el tráfico, porque en definitiva son distintos los productos que los forman. Para el estudio de sus propiedades, pueden dividirse los betunes asfálticos en a) naturales, y b) artificiales. 274. Betunes asfálticos naturales. - Pueden ser gaseosos, líquidos o sólidos; no existe, en realidad, una línea clara de separación entre los asfaltos líquidos y los sólidos, pues hay una variedad importante de productos semisólidos que, normalmente, se consideran como sólidos. Entre los hidrocarburos gaseosos que entran en la composición de los betunes están el metano o gas de los pantanos, procedente de la descomposición de la materia orgánica, y el gas natural, que tiene origen similar al petróleo, al que normalmente acompaña. Entre los hidrocarburos líquidos, figuran las parafinas de petróleo, predominantemente de la serie C nH zn + 2 Y los petróleos asfálÜcos de las seri es C nR 2n , CnH z n_ z ... ; estos petróleos, cuando son muy viscosos, pueden impregnar las rocas porosas en una proporción no superior al 25 por 100, formando las rocas asfálticas. Los petróleos semiasfálticos contienen una considerable proporción de hidrocarburos líquidos y algunos sólidos de la serie CnR z n+ z' y una gran cantidad de las series CnR Zn' CnR z n_ l , C nRz 1. __ 4 · • • Los hidrocarburos sólidos se dividen en dos clases: parafínicos y asfálticos. Los para íinicos son, principalmente, de la serie CnH z n + z; se producen en la naturaleza derivados de los petróleos de parafina. Los asfálticos consisten en hidrocarburos de las series CnR zn, C nH 2n_ 4 , etcétera; se presentan en estados que varían desde el semisólido al quebradizo, adoptando a veces aspecto carbonoso. Se encuentran mezclados con materia mineral y orgánica; cuando la proporción de éstas es pequeña, constituyen los asfaltos naturales, por ejemplo, Trinidad, etc., y cuando es grande se denominan rocas asfálticas . Algunos tienen nomI
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Los productos asfálti-
cos ar tificiales pueden ser Procedente de los petróleos pr od ucidos en la fa bricación del gas de agu a . L íquidos ligeA lquitrán de gas ro s. consistentes en mezcla de hidrocarb uros de ag ua ( de las seri es C n H 2 n- 6' C n H2 n- 12' C nH 2 n- 18 y similares ,
~
Derivados de la dest ilación des tructiva de betunes y pirobetun es .
Alq ui t rán de h ull a ..
Procedente de [a fa bricación de gas o cok. Liquidos viscosos, con sist ent es en mezcl as de hidr oca rburos de las serie s C n H 2 n_ 6• C nH2 n_ 12' Cn H2n _ 18 y simi lares con de rivado s de oxígeno y nit ró geno .
Materiates deri vados de la des . tilaci ón f rae cionada de be tun es natu ra les flúidos . Materiales
deri-
vados d e 1 a destilación de alquitranes .... .
Destálados ligero s de petróleo .
¡
De stilados ligeros de alquitr án.
Residuos de aJ1quit rán. .... .. .... .
{ Ailquitranes vr efinados fi úido s , Alquit rane s semis ólidos refinados. Brea.
Ma ter iales derivados de la refin ación y { A f I fi fI 'dJifi .• d bet t I s a tos re na do s na tu rales . lU .=0.11 . ,c . un es na ura es Y ' Cemen tos asfá lt ico s. ma teri al es bituminosos . Mezcl as de alq uitrán y prod ucto s as fá lt icos .
D e petróleo . Emulsione s .. .. .. . { D e a lquitrán . De asfalto.
276.
Or ige n y propiedades de los betunes asfálticos naturales.
Los bet unes asfálticos naturales se encuentran extendidos en todo el m undo; en la mayoría de lo s yacim ientos, el betún as fá ltico se encu entra impregnando las rocas. y, por tanto , en peq ueña propor ción ; son las llamadas rocas asf ált icas ; de ellas ex isten yac imientos en E spaña, en Ál ava y Soria ; en Italia , en Sici'lia, y eJ11 Suiza, en Va l de Trave rs. L a propo rci ón de betún as fáltico que las rocas asf álticas contienen no excede normalmente del 12 por 100 . H ay otro grupo de as fa ltos mucho más ricos en betún : los as faltos de Trinidad , Ber múdez , Ma racaibo y los as fa ltos cubanos, así como los conocidos con los no mbres de Gilso nite y G rahami ta. El yacimiento más importan te de asfalto natural es el de la isla de T rinidad, situada fr ente a las cos tas de Venezuela, al sur del Golfo de Paria. E sta isla fué descubierta pm Colón en su tercer viaje; en 1595 43 1
desembarcó en ella un inglés, Sir Walter Ralegh, quien al año -siguiente publicaba una descripción de su viaje, en la que hablaba de las interesantes propiedades del "pez de piedra". La Gran Bretaña tomó posesión de la isla en 1795; en 1875 se construyó el primer pavimento con asfalto Trinidad en la Avenida de Pensilvania, de Wáshington; en Inglaterra se construyó el primer firme de este tipo en 1895. con mal resultado, no Ilegándose a uno satis íactorio hasta 1908. La extensión del lago Trinidad es 40 Ha., y la profundidad máxima, 87 metros; esta superficie aparece repartida en una zona, que es el lago mismo, y otras que son las que se denominan éc brea de tierra", formadas por manchones de menor espesor, que recubren depresiones del terreno. El asfalto Trinidad es una mezcla de gas, arena fina, arcilla y betún; este último en la proporción del 39 por 100; es viscoso, con el grado preciso para soportar el peso de los hombres y vehículos. Similarmente a lo que sucede con otros asfaltos naturales, no contiene parafinas sólidas, pero sí en cambio hidrocarburos saturados de la s-erie en H 2 n_ 2' que constituyen un 25 por 100 del betún total. El betún asfáltico depurado llega a alcanzar una proporción de betún del 57 por 100. El origen de estos yacimientos ha sido muy discutido; la moderna teoría de ILLING,profesor de la Escuela Real de Minas, supone que el lago Trinidad es de la época miocena, y su formación fué consecuencia de una aglomeración de betún muy denso, seguida de un hundimiento de la corteza terrestre, con la subsiguiente invasión de las aguas del mar y de masas de arcilla y fango que , al depositarse sobre el betún, se mezclaron parcialmente con él, formando un conjunto plástico de fango, arcilla, betún yagua. En el levantamiento posterior de la corteza terrestre sobre el nivel del mar, las presiones laterales deformaron la masa bituminosa, llevándola a la situación actual; después, una erosión lenta, redujo el espesor de la capa que la cubría, dejando el asfalto en la superficie; la isla toda pudiera ser un resto de los materiales que constituían la mencionada capa, que actuaron como tapadera de la masa bituminosa. La afirmación de que el betún procede de las capas inferiores, es concordante con el hecho de la existencia, en ellas, de venas de betún puro; por otra parte, las substancias minerales que van mezcladas con el betún, tienen la misma procedencia que los fangos y arcillas, que antes cubrieron y ahora rodean el lago. La experiencia enseña que el lago pierde apareritemente menos material que el realmente retirado de él, hecho que se explica por el equilibrio de presiones entre la masa viscosa Y los estratos que la rodean y cubren; este equilibrio determina un movimiento ascendente del betún que, parcialmente, compensa los volúmenes extraídos, movimiento
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simultáneo con el hundimiento lento y permanente de la corteza del terreno. 277. Otros asfaltos naturales. - El asfalto de Berrnúdez sigue en importancia al anterior; forma un lago de pequeña profundidad, 0,60 a 1,20 m., en Venezuela, a SO Km . del E.de la isla de Trinidad. E l yacimiento está cubier to en algunas zonas de materia vegetal ; contiene cantidades va ria bles de agua, materia vegetal y mineral; el agua varía del 10 al 50 por 100 ; la materia vegetal, de l 1 al 6 p or 100; la materia mineral, del 1 al 3 por 100, y el betún, del 45 al 88 por 100 ; el asfalto d enurado llega a alcanzar una proporción de betún del 94 al 95 por 100· Entre otros asfa ltos naturales de menor importancia, se encuentran los de Maraca ibo, tambi én en Venezuela; los asfaltos cubanos, que se encuentran en distintos puntos de la isla, y llegan a alcanzar hasta el 75 por 100 de betún soluble en sulf u ro de ca rbono . El asfalto de Boeton, en las Inclia s Holandesas, con características análogas al Trinidad; el Oilsonite. con el 99,5 por 100 de betún puro, en los Estados Unidos, de precio muy elevado y, por tanto, de pequeña utilización, y el Grah amita, ta mbién de A mé r ica del Norte, de características análogas al Gilsonite, pero distribuido en mayor número de pequeños depósitos. Recientemente se han descubi erto y empezado a explotar en Albania los yacimientos de Selenizza, con una proporción de betún puro del 81 por 100. Se en cuentran yacim ientos similares , aunque de menor importancia, en M éji m, Siria y Egipto. 278. Betunes asfálticos procedentes de la destilación del pe= tróleo. - L os asfaltos procedentes de destilación de petróleo son los que se utilizan en m ayor volumen para la construcción de firmes bituminosos; son residuos del proceso de destilación . del petróleo para la obtención de la ga solina, y, por tanto) se pr oducen en g ra ndes cantidades y a precio relati vamente redu cido. Los petróleos son mezcl as o soluciones de un gran número de h idrocarburos, y contienen frecuentemente azufre, ni trógeno y oxígeno. Aunque los hidro carburos que formen los pet róleos sean los mi smos, la ag ru pac ión y acci ón mutua de sus elementos y l-os complejos fen óm eno s de isorneri srno son causa de que las propiedades finales pue dan ser muy diferentes. El carbono varia del 80 al 87 por 100; el hidrógcno,del 10 ai 14 por 100; el azuf re, del O al .5 por .100 ; el nitrógeno, del O al 2 por 100, y el oxigen o, del O al 4 por 100. El peso específico va ría del 0 ,73 al 1,00 y puede se r aún ligerament:e superior. Cuando están libres de impureza s, los petróleos son to ta lm en te so lubles
433
en su lfur o d e carbono y tetracloru ro de car bono L os petróleo s suelen cla sificarse según s u densid ad . O tras veces se cl asifican según la naturaleza y ca ntidad del residuo o btenido en la destilación fracciona da ; esto s resiGOOS pueden ser pa rafina, as fa ltos o sernias íaltos , P etróleos de pa rafina son aq uello s en los cuales los hidrocarburos de la serie para íinica, o sea C nH zn+2 , entr an principalmente eÍ1 su com posición ; son residu os blandos y g ras ientos ; con tienen, adem ás, can t ida des rel a tivam ente pequ eñas de los hidroc arburos C, H 2 n Y C n Hz n - z. que form an prin cipalmente lo s as fa ltos; químicamente so n esta bles ; tienen mi. g ran valorcomercial, pero , en cam bio, poca utilizac ión en la fabricac ión de productos bitum in osos para firmes, exc epto como fu ndentes y en tr atamientos superficiales lig ero s. L os p etróleos as fálticos está n formad os pr incip almente p or hidrocarburos de la se r ie CnHz n' C n Hz n _ 2 ' C nH 2 n _ 4; unos se presentan en forma líqu ida, y ot ros, en sólida ; normalmente tienen un elevado peso específico, y después de la destilaci ón fr accionada producen grandes cantidad es de residuo s semisól idos y só lidos, muy seme jantes a los as fa ltos n atural es, tanto desde el punto de v ista fí sico como quí mico . E st os resi du os tienen g ran pod er aglome rante, pero so n más inestabl es que lo s obte nidos del petról eo d e parafina . S e ut ilizan espe cial me nt e los petróleos d e este tipo, en la fab ricaci ón de betunes asfálticos para pa vimentación. L os petróleos sem ias f álticos so n aquellos que tienen un a posición intermedia entre .]os pe t róleos de parafina y los pet ró leos asfál ticos ; los residuos de su destilación fra ccion ada so n m ás parecid os a los petróleos de parafin a ; tien en un a gran pr opo rción {le resi duo s sem is ólidos ; _a lgunos pet róle os semias fá lt icos se u til izan para la fa bricac ión ele betunes as fált icos con destino a Ja construcción de firmes. Sea la que sea la calidad ele los petróleos que se utili cen, en el p roceso de dest ilación fr accio nada se producen en primer Jugar aceites ligeros, que va n a umenta ndo de densidad hasta llegar a los últimos pr odu ctos re sidu al es, só lidos o viscos os; es posible, con temperatura y presión adecuada, llegar a obtener las caract cristicas precisas de fluidez, consistencia y poder aglomeran te que requie ra cad a tip o de pavimentación, por medio de un pr oceso de fa bri cación perfectamtne elástico. 279. R.efinación de los materiales bituminosos. - Prácticamente nun ca se em plean estos mat eri ales en el estado en que se enc uen tran en la naturaleza ; es preciso somete rlo s a un tratamiento' que dé a Jos productos resultantes las ca racte r íst icas ne cesarias para su empleo en la constr ucción de firmes. Las operaciones com unes de refinación son las s ig uientes : 1.", sed ime ntación ; 2:", desh idratación ; 3:, d estilación frac -
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cionada ;4.", destilaci ón des tr uct iva ; S.", aumento de fluidez, y 6.", OXl daci ón. 1·" Sedimentaci án, - La operaci ón de sedimentación se emplea principalmente para la depuración de los betunes asfálticos naturales; según hemo s dicho, est án constituidos por una cantidad determinada de betún asfá lt ico, mezclado con productos vegetales y minerales que lo impur ifican , p rod uctos que es posible eliminar en el proceso de sedimen tación. E ste puede r eali zarse con lo s productos tal y como se obtienen en los yac imi entos, s i son de la suficiente fluidez, o bien calentándolos pr eviam ent e. en e l caso de que se trate d e m a terial de den sidad elevada. P r ocedimiento aná logo se em p lea, excepcion almente , para aquell os petróleos brutos que tienen a lg una cant ida d de ag ua. 2." Deshidratación. - En al gunos m ateriales bituminoso s es imposible elim ina r el agua por sedime ntac ión ; hay que recurrir a un pro ceso de deshi dr at ación , que puede realizarse por un o de los métodos siguientes : a) As pira r el m ateri al a través ele tubos calientes por medio de bombas, 'haciendo q ue pas e a l estado d e vap or el agua que contiene, y recogiendo el pr odu cto en es tado a nhid ro . b) Pasar el material bituminoso sobre placas me tál icas ca lientes para sepa ra r el agua y los aceites ligeros por un lado y los 'densos po r otro. 3." Destilación fraccionada. - Po r una elevación paulatina de ternperatu ra se sepa ra n del materi al bituminoso, sin transformación química alg una , las d istint as ' subs tanc ias que lo constituyen ; en el proceso de dest ilaci ón de los petróleos brutos y a lquitranes, es necesario inyectar en s u mas a, para m anten er el co nj unto homogéneo, una corriente de aire o va por , que circ ula por tu bos perforados; el vapor tiene la ventaja de que apo rta ca lor, r edu ciendo la duración del proceso; el resultado definitivo es la separación en los dos g ru pos siguientes: a) F luentes q ue, despu és ele pas a r al e stado de vapor en la retorta, se conde nsa n por en fria mi ento en re cipientes especiales. b} Resi d uos que no salen de la retorta y se acumu lan en su fondo en estado só lido o viscos o. Los producto s d el g ru po a) pueden destilarse aisladamente, obteniéndose dest ilad os de ca racterísti cas mu y var iables que permiten encontr ar el materi al preci so p aracada destino . 4·" Destilación destruc tiua-- E s un proceso que se utiliza para obtener del petról eo la may or ca ntidad posibl e de flu entes, llevando la destilación al máximo, hasta que e l res id uo qu e se obtiene es carbón . 5." A ume-nto de f luidez. - Los betunes as fá lticos naturales son, despu és de refinad os por se dimentación, ex cesivamente viscosos para al-
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gunas de sus aplicaciones, razón por la cual es preciso agregar o tros productos más flúidos, con objeto de formar un a m ezcla de la viscosidad pr ecisa; la adición del producto flúido se hace en ta nques, en los que el material, viscoso o só lido , se calienta hasta la fusi ón; entonces se agrega el producto flúido, mezcl ándolo por agitación mecánica o inyección de vapor. Tanto los fluentes como los residuo s de d estilación, pueden utilizarse para este obje to; cua ndo se usan los primero s, él producto resultante recibe, en los pa íses de habla inglesa, el nombre d e " cut-back 71 , o también betún líquido . Los argentino s lo denominan "as fa lto diluído '·. 6." Ox idación. - Los distintos hidrocarburos qu e forman los petr óleos as fá lticos o sem iasfálticos se ox ida n, si durante el pr oceso de destilación se agrega azu fre o se inyecta una co r riente de aire a través del residuo, que se acum ula en el fondo de la retorta. Este segundo recurso es más barato que el primero y produce una cantidad de betún as fá ltico mucho mayor que el obtenido por dest ilación fraccionada corriente; el proceso modifi ca alg unas caracteri stic as del material, en tr e las cua les están las sig uientes : a) A umento de peso específico y dureza. b) Di sminución de la du ctibilidad y del poder aglomera n te. La in yección ele ai re, durante el proceso de destilació n, no se ha aplicado a los alquitranes . Se lleva a cabo aplicando el proceso de sedimentación. E l producto obtenido se ha ce más flúido, añadiendo el betún flúido necesario para alcanzar las características precisas, según su destino. 280.
R.efinación de los betunes asfálticos naturales. -
[ ) 281. R.efinación de petróleos asfálticos. - El petróleo bruto , mezcla, según hem os dicho, de hidrocarburos de d istin ta s series con pequeñas cantidades de impurezas, se refina elevando lentamente su temperatura para que los distintos hi drocarburos pasen al estado de vapor, a medida que se alcanza su punto de vaporización . Los pr oductos que se recogen de la destilación fraccionada no son hidrocarburos independientes, sino mezclas-de aquellos cuyas temperaturas ele vaporización se encu entran entre los límites elegidos; desde el pu nto de vi sta indus trial, la destila ción fraccionada se lleva a cabo por uno d e los métod os sig uien tes : a) M étodo intermitente o de ca rg as sucesivas . b) M étodo continuo. a) M étodo interm itente. - El pr im er pro cedimiento com er cial pa ra refinar el betún asf áltico fué llamado " red ucción de petróleo por va por en retortas hori zontal es", y consiste en lo siguien te : con bom -
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bas, se introduce una carga ele petróleo bruto en una retorta, a la que directament e se aplica el calor. Al alcanzar la temperatu ra entr e 175 0 y 2000 c.; se da entrada , en cantidad creciente, al vapor de agua , por un serpentín colocado en el fon do de la retorta. El vapor mantiene el petróleo en agitación constante, evita los recalentamientos locales, que pueelen dar lugar a la de strucción de ' los pr oductos a obtener, fav orece la salida de los vapores bituminosos y rebaj a la temperatu ra de ebullición de los hidrocarburos muy densos. apartando todo peligro de que el betún asfá ltico se queme por la acción del calor ; el asfalto ob tenido se denomina " asfalto r educido por vapor". Los vapores de hidrocarburos, arrastrados por el agua, pasan, según su temperatura, a distintos condensa-dore s; en ellos vuelven al estado líquido, y de allí se extraen, para someterlos al tratamiento que proceda según su des tino, También pueclen mezclarse con los residuos del fondo de la retorta ; residuos, cuya consistenc ia ha debido determinarse frecuentemente dur ante el proceso de destilación , con el fin de separarlos en el momento en que a lcance el valor previamente escog ido . b) M étodo continuo. - Modernamente se ha sustituido el método intermitente por ,la destil ación continua en retortas tubulares; este procedimiento resulta mu cho más econó mico. Los petróleos brutos pasan por ser pentines situados en hornos, con la disposición conveniente para que puedan, mu y rápidamente , al canzar la temperatura máxima, en la que han d e permanecer mu y poco tiempo. El líquido caliente, y los vapores fo rmados, pasan a una torre de g ra n altura, llamada "columna de fraccionami ento", en la que ti ene lugar una separación minuciosa de los hidr ocarburos que constituyen el petróleo, según sus respectivas temperaturas de ebullición ; los vapores salen ele la torre a diversa s alturas, más altos cuanto más ligeros son, pasando a los conden sadore s. E l residu o as fá ltico se acumula en el fondo de la columna d e fraccionamiento, de la que sale por un vertedero de nivel" constante; las ventaj as de este pro cedimi ento, son las sigifientes : 1." La economía, co mo consecuencia de la gran capacidad de las retortas tubulare s. 2.' La flexi bilidad, porque permite regulareficazmente la consistenciadel betún asfáltico por la facilidad de m odificar, entre límites bastant e separados, los elementos siguientes : a) El rendimiento de las bombas de alimentación. b) La s temperaturas y las pre siones . e) La cantid ad de vapor de agua. 3.' La facilidad de destilar mezclas de petróleos brutos diferentes, para obtener un residu o asfáltico aprovechable, sin correr el ries go de 437
que sus característ icas se m odifiquen por un a ace ren té r mica inte nsa de la rg a duración o por condensación y marcha retrógrada d e a lgunos fluentes. Sea cualquiera e l p ro cedimiento de destilación que se ado pte , p re via m ente se de be proceder a la decantación del petróleo en tanqu es fijos de capacid ad g ra nde, pa ra la elimin ación ca si total ele1 agua y substancias ex tra ñas, qu e s iem p re van m ezcladas con los pe t ró leos brutos. Durante el d esarroll o de cu alquiera de amb os procedim ien tos , deben tomarse muestras, con la fr ecuencia que se juzgue co nveniente, de los fluentes que se obtien en . con o bjeto de conoce r su n aturale za, la formaen que se ve rifica su desti lac ión y las in cielencias de la mi sm a, El cuidado en la m archa del proces o de destilación es ga ra ntía im prescindible de la s ca racterísticas de l producto obteni do, qu e deb en ser constantes y con va r iac iones pequeñísimas.
282. Productos de desa ilación de petról eos asfálticos. - P or o rden suces ivo, los obtenido s en la recogida del vapor en los co nd ensado res, so n los s igu ientes : GRUP O
a) . -
Fluent es.
1.0 Gasolinas con temper atura de ebulli ció n m od er ad a. 2. ° N aftas con temperat uras de e bu llic ió n moderadas y que so n objeto d e a lg una o a lg u nas destil aci on es especia les . Se ut ili zan en la limpieza y como di solven tes. 3,° K erosinas, Ti ene n mayor temperatura de ebu llición y m a yor pe so específico qu e los dos fluentes an te r io res . 4.° Ga s de ace it e o ace ites combustibles d e temperatura d e e bu llición m ás elevada. Se uti1iza para la producción de ca lor y la fa bricac ión del g as de agu a , destinado a l a lum brado. 5.° Aceites de eng ra se. 6 .° Ceras pa raf inicas . Se obtienen del petról eo pa ra fi nic o, m ez clad o con lo s ace ite s de engrase, ele los que se aisl an por en friam ient o a O", Ce ras final es . Son lo s flu entes que se re co g en inmedi atamente antes de la ap arición del 'COk e n el fonclo de la retorta, a l des tila r el petróleo p a raf in ico, sin lainyecc ián de vapo r de agu a ; se ut ili zan especialmente para regu lar la flui dez de lo s betun es a sfálticos .
7"
GRU P O
b) , - Residuos.
1.° A ceites, S u con de nsa ción se verifica a la tem per atura am bien te ; se utili za n, principalmente, como fundentes y como co mb us tibles; a lgu n os t ipo s espec ia les se utili zan como aglomerantes, y especialmente co mo
438
l.,e-"/
/
paliativos contra el polvo, aplicados en iría, en los firm es ele macadam, 2,° Betú n as fá lt ico corriente, viscoso, a la temperatura ordinaria del ambiente, Se o btiene en la destilación ele1 petróleo as fá ltico; se utiliza como fundente, y cuando tiene la viscosid ad pr ecisa , como aglomerante en la con strucción de pavimentos. 3,0 Betún as fá ltico insuflado . Producto resultante de la inyección de ai re a tr avés de una masa de betún asfáltico viscoso; se aumenta la viscosidad, se eleva el punto ele fusión y ligeramente el peso específico. 4: Cok. Residuo sólido de laclestilación de petróleos pa rafinicos ; esta constituido casi exclusivamente por carbón puro; se ut iliza como combustible. Exis ten tr es formas de utilización ele los productos asfált icos par a fi rmes per fectamente definidas: 1.° P ar a mez cla. 2: Pa ra tr atamientos superficiales en calien te. 3. Para tratami entos superficiales en frío. Las car acter ísti cas fundamentales de los pr oductos asfálticos empicados, son las sigui ent es: a) Para mezcla, que puede se r en la obra misma, riegos por penetración, o en maqu inari a espe cial, hormigone s y mortero s as fá lticos, se uti lizan los prod uctos má s -densos y viscosos. b) Los aceites asfá lticos. primer residuo de destil ación, lo suficientemente flúidos pa ra 'p ~ rm i t i r su a plicación en frí o, no dan tr atamientos superficiales resist ent es por el poco espesor de la capa de enlucido; son únicamente pal iativo del polvo . e) Lo s tr atamientos superficiales en cal iente, se ejecutan con betunes asfálticos líqu idos o aceites asf álticos, casi siempre mezcla artificial de un residuo y de un pro ducto má s flúido, procedente de la destilaci ón fraccionada de un petr óleo asfáltico. Los productos más viscosos se emplean calentándolos prev iamente a temperatura alrededor de 160 C. para que adquiera n una viscosid ad que permita su manejo en obra; seg ún aumente la propo rción de aceites flúidos, se rebaja la temper atura de aplicación, hasta llegar a los betunes líquidos. d) Betunes líquidos : mezclas de betún asfáltico con un aceite ligero para logr ar la viscos idad necesari a, para que sea posible su aplicaci ón directa en frí o o a una tem per atura menos elevada que los betunes co rrientes en calient e ; son prod uctos intermedios entre el bet ún en caliente y ]05 aceites ligeros de aplicación en frío, que go zan de las ventajas de ambos; penetran en la par te supe rior del firm e, aumentando su resisten cia y, al mismo tiempo, forman un enlucido superficia l del suficiente espesor para const ituir uno. capa de pr otección eficaz ; su empleo es más econó mi 0
0
439
ca qu e el de los betunes en ca liente, porque, o se utilizan sin calentar o a tem peratura menor que la corr iente, de 110· a 120· e, en vez de 160 e; por otra parte. tardan bastante en enfriarse, permitiendo su extensión más perfecta so bre el firme y siendo su adhesivida d mayor que la del betún ca liente, en caso de existir humedad o polvo; por esta causa, su ut ilización se ha ex tendido mucho en los últimos añ os, especialmente en I nglat erra y Alemania. Se emplean no sólo para tratami ent os sup érficiales, sino tambi én para firmes construidos por el método de mezcla con piedra o g ravilla, en enlucidos superficiales. e) Emulsiones asfá lticas. El material bituminoso est á cons tituido por un aceite liger o, disperso, o emulsionado en ag ua con ay uda de una disolución de jab ón, en forma de gotas ex traordina riamente peque ñas; se emplean para trat amientos superficia les en fri o qu e, penetrand o en la zona super ior de la capa de rodadura la refuer za, formand o, además , un ligero enlu cido s uperficial que evita el 'p olvo. Los betunes as fá lticos líquidos o aceites asf álti cos. según su comportamiento en el firme , se pueden dividir en tres grupos : 1.0 De " cura" rápida. 2: De" cura" moder ada , y 3.° De " cura" lenta . Se denomina" cura " en estos betunes, la propiedad de aumenta r su con sistencia después de mezclados con el material pétreo, grav a ' o g ravilla . 0
H em os definido el alqu it r án , de acuerdo, con la Comisión Internacion al , como" material viscoso o líquido, que proviene de la destrucción por destilación de las materias orgáni cas " . El alquitrán se obtiene ele la destilación de la hulla en la fabr icación de gas, o bien como subpro ducto del gas de agua. El alquitr án d e hulla no es un a simple mezcla de los componentes volátiles del carbón, sino producto de complejas reacciones químicas que tienen lugar durante el proceso ele su destilación destructiva; a las altas temperatura s a que éste se desarrolla , los hidrocarburos qu~ forman el .ca rb ón, se disocian en radicales. que dan Jugar a hidrocarbu ros primarios, metan o y acetileno, etc., que, a su vez, se descomponen y reaccion an , dando lugar a los compuestos definit ivos. entre ot ros el hidrógeno libre y el carbón, que, muy finamente dividido, se encuentra reparti do entre la mas a de al quitrán ; 'este carbón es tal vez causa , en gran parte, de la adhesividad entre el betún y la piedra en los firm es co nstruidos por mezcla o penetraci ón con alquitrán. El proceso fabricación del alquitrán de hulla es el siguiente: la hulla se introdu ce en cámaras cerradas, excepto 283.
Alquitranes. -
de
440
por una tubería vertical que, saliendo de cada cámara, va a una conducción general, parcialmente llena de agua, que sirve de cierre hidráulico de cada conducción parcial; al calentar, se desprenden los hidrocarburos volátiles primarios que, en estado gaseoso. reaccionan, formando los tipos de hidrocarburos definitivos; estos hidrocarburos pasan por las tuberías de cada horno a la tubería principal, donde una gran cantidad de hidrocarburos se condensa en el agua ; los gases de la tubería principal pasan a un condensador que, enfriado por aire o agua hasta 50· C., hace que la mayor parte de los hidrocarburos en él introducidos vuelvan al estado líquido; los gases que no pasaron al estado líquido van a un extractor, que consiste en una torre en la cual se terminan de condensar los productos de alquitrán; los gases que salen del extractor ya no tienen importancia desde nuestro punto de vista ; aproximadamente un 60 por 100 del alquitrán se recoge en la t.ubería principal; el 15 por 100, en el condensador, y el resto, en el extractor; los alquitranes m ás viscosos son los que primero se condensan. El alquitrán obtenido en las diferentes etapas del proceso, generalmente se mezcla en grandes depósitos, en los cuales se almacena y somete a un a sed im entación, para separar, lo más comp letamente posible, el agua y demás impurezas que contiene. En la nat.uraleza del alquitrán obtenido, influye muy principalmente la temperatura, a la cual tiene lugar el proceso ; varía en tre 8500 y 1.540· c.; cuanto más e levada es la temperatura de obtención, y por tanto más destructiva de destilación, mayor es el tanto por ciento de carbono del residuo y más elevada su viscosidad; la mayor parte del alquitrán utilizado para la construcción de firmes, se obtiene por este proceso. Puede obtenerse el alquitrán, como producto secundario procedente de la fabricación de l gas de agua o gas pobre; se produce por la reacción entre el vapor de agua y carbón incandescente, que puede ser cok o antracita ; en este proceso no se producen hidrocarburos ni, por tanto, alquitrán; el gas en él obtenido, mezcla de óxido de carbono .e hidrógeno, debe ser enriquecido con un destilado de petróleo, el gasoil, (lue se descompone en contacto con el agua, dando lugar a hidrocarburos gaseosos que reaccionan y se pueden condensar en parte, produciendo alquitrán . 284. Diferencias y semejanzas entre los alquitranes y los betunes asfálticos de petróleo. - La formación de los hidrocarburos que constituyen los alquitranes, tiene lugar rápidamente, a altas temperaturas y bajas presiones, mientras que los petróleos se forman lentamente a bajas temperaturas y presiones elevadas . Si los petróleos o sus productos derivados se someten a altas temperaturas y bajas presiones, sushidrocarburos se descompondrán en la misma forma que los procedentes
441
del carb ón, obteniéndose productos casi similares, y en much os aspectos idénticos, a los producidos parla destilación destructiva del carbón . 285. Refinación de los alquitranes. - E l alquitrán obtenido como subproducto de un proceso industrial, no puede utilizarse dire ctamente para pavimentación; tiene ca racte rísticas muy variables y un a serie de impurezas que lo hateen inaplic able para la construcción de firmes; es preciso, 'Para que pueda usarse con garantias, eliminar las impurezas y A/t¡tlitrán . lJr ut tJ
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darle una comp osición uniforme y adecuada para su empleo. La refinación e1el alquitrán consta de las tre s fases siguientes: lo" S edim entación. - Que tiene lugar en graneles depósitos ; en ella se separa la mayor parte del agua y las materias extrañasen suspensión. 2." Deshidratación. - No toda el agua se puede separar por sedimen tación ; el ag ua disuelta es preciso elim inarla en un proceso de calentamient o en calderas, a temperaturas que varian de 105 a 1100 C.; con el agua, se separan 'los aceites ligeros. 3: Destilaci ón fraccionada . - El alquitr án, previamente deshidratado, se destila en las llamadas retortas de alquitrán; en ellas se somete a una elevac ión Jenta de temperatura, que permite ir separando
442
consecutivamente por destilación los productos de diferente viscosidad. Los destilados, así como los residuos corres pondientes, pueden verse en la figur a 280; s'i se desea un a lquitrá n de visco sidad determinada, puede suspender se la destilación en el momento en que llegue a la temperatura precisa ; no es recomendabl e econó mica mente hace rlo así , sien do preferible efec tua r la destilación ha sta obtener la br ea. v componer despu és, / .1,
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artific ialmente el alquitrá n con las características deseadas, añadiendo las cantidades necesari as de los aceites previam ent e sep ar ados. 286.'" Propiedades y características técnicas . de los productos bituminosos. - Cono cido el proceso de obtención de los di Ie rentes pro'
duetos bituminosos, vamos a estudiar qué ' caracter ísticas deben cumplir para su empleo en la constr ucción ele paviment os, 287; Peso específico. - Tiene importancia para la identificación del material; un peso específico excesivo de un material determinado, in-
443
dica la existencia de impurezas inorgánicas; sirve como dato importante de la uniformidad de un suministro; desde el punto de vista de la práctica, se utiliza para poder pasar de volumen a peso y viceversa. El valor del peso especifico de los materiales bituminosos empleados en la construcción de firmes, varía entre 0,9 y 1,4; los pesos de los distintos materiales están comprendidos entre las cifras que en el gráfico se indican (fig. 281). El peso específico, relación del peso material al peso del mismo volumen de agua a la misma temperatura, varía con ésta; corrientemente se determina a 15° C.; en América se suele también obtener a 25° e; siempre es necesario expresar la temperatura a la cual se operó. 288. Determinación del peso específico. \Método del hidr ómetro.- Es el método más sencillo cuando no se necesita una gran exacti-
tud y no es muy grande la viscosidad a la temperatura del ensayo. El betún a ensayar se echa en un recipiente de 100 a 200 c. c. y se calienta a la temperatura deseada, con la mayor exactitud posible; se introduce el hidrómetro poco a poco en el líquido hasta que quede en equ ilibrio; hay que tener cuidado de no empujar hacia abajo el hidrómetro y de que, en el momento de. la lectura, flote libremente sin tocar las paredes o el fondo. 289.
Método del frasco o del picnómetro.
a) Para líquidos no viscosos. - Un frasco o botella de capacidad conocida se pesa y llena del líquido a ensayar, sumergiéndolo después en un baño de agua a la temperatura del ensayo; transcurrida media hora, se ajusta la cantidad de líquido en el frasco, se seca exteriormente y se pesa. Si llamamos: Al peso del frasco Volumen del frasco . Al peso del frasco, más el líquido ..
.
B gramos. V c.c. X gramos.
sená X - B . e 1 peso especrificc ca selia V
b) Para líquidos viscosos . - Se calienta [a muestra hasta la fluidez, procurando evitar las pérdidas por volatilización; el frasco, graduado y previamente tarado, se llena aproximadamente hasta la mitad; se deja enfriar a la temperatura del laboratorio, y se pesa; se sumerge en un
444
baño, a la temperatura del ensayo, y al cabo de media hora se llena-con agua hasta la total capacidad; se vuelve a pesar. Tendremos: Peso del frasco . Volumen del frasco . Peso del frasco y la muestra. Peso del frasco, la muestra yagua. Agua añadida .. Volumen de la unuestra... Peso ele la muestra.
B gramos V c. c. X gramos. W gramos. (W - X) gramos. V - (W -X) C.c. X -B gramos.
X-E
Peso específico ...
V-{W-X)
Si el material a ensayar fuera más ligero que el agua, sería preciso para llenar. emplear un líquido apropiado, de peso específico menor que el betún a ensayar; si lo llamamos S, el peso específico a determinar será:
X-E
s w-x
F-----
Cuando se trata de determinar el peso específico de un material sólido, se emplea el método corriente de pesarlo en el aire y en el agua para obtener el correspondiente del volumen de agua desalojada. 290. Pruebas de consistencia. - Las pruebas de consistencia que corrientemente se realizan. son las siguientes: 1. Penetración para los productos asfálticos. 2. Punto de fusión para los alquitranes (método del cubo). 3. Punto de fusión para los asfaltos (método del anillo y la bola). 4. Viscosidad para los productos flúidos. 5. Ductilidad para productos semisólidos. Todos estos ensayos son de importancia para la elección del betún a emplear en una obra determinada; a falta de ensayos más ajustados a la realidad práctica, corno sería el ensayo de adhesividad, la elección del prcductópara un trabajo determinado tiene que guiarse por el valor de las características señaladas en este grupo de ensayos; unos y otros llevan consigo el concepto de propiedades fundamentales de estas materias: viscosidad, plasticidad y ductilidad; vamos a ver 10 que cada una de ellas significan. La vis-cosidad es el tiempo que un volumen determinado de un aceite o betún tarda en salir, auna cierta 'temperatura, a través de un orificio dédeterminadas dimensiones; si un volumen de 50 c. c. de agua destila-
445
da, a un a temperatura de 25" c., tarda en salir un n úmeo de seg undos X y, el mismo vo lumen del material a ensayar , tarda en salir a T" , un tiemp o de Y seg undos, la viscos idad especí fica a yo será
e
= ~.
X Se puede medi r tambi én la viscosidad por el tiempo que un só lido determinado tarda en caer a través de un líqui do o sern is ólido ; en esta clase de aparatos, se inclu ye el a parato H UTCHINSON y las di fer entes cla ses de penet rómenos . L a determinación de la v iscos idad lleva consigo la idea de que los productos bituminosos obedezca n a las leyes de los flú idos perfectos; y no es rigurosamen te cier to en los productos semisólidos que, en g ran cantidad, se emp lean en la cons trucción de firmes ; estos m at eriales tienen parte de las pro piedades de los flú idos y parte de las pr opiedades de los sólidos. La plasticidad es in ter esante para determi nar la tendencia haci a só lidos o flúidos de los materiales semi sólidos ; es la propiedad que hace un ma ter ia l moldeable . L a ductilidad es la propiedad de un a substa ncia, de formar hilos a l ext enderse; se m ide por la longitud q ue el hilo alcanza en el momen to de la rotura; está íntim am ente ligada COn la viscosidad y plast icidad ; tiene impor tancia para me dir el comportamiento de un materi al bitum inoso en un firme; la duración de éste será mayor si el materi al bituminoso que se emplea como ag lomerant-e no se rompe bajo los esfuer zos del tráfico.
Yiscos idad. - Definimos ante riormen te la v iscosi dad como relación de! tiempo, en segundos, que tarda en salir el betún a ensayar, a un a tem peratura determinad a, por un orificio del aparato tipo y el tiem po que tarda en salir el mismo volumen de ag ua a 25° C. El aparato adoptado por la A. S. T . M . es el viscosímetro E NGLER, que está com pues to d e un recipiente que va co locado dentr o de ot ro (fig . 28 2), los dos con fond o cónico, en el vért ice d el cual ex iste un tubo de 20 mm. de lon gitud con un diám etro en su base superior de 2,9 rnrn., y en la inferior, de 2,8 mm. ; e! tubo está cerrado por u n tap ón; do s termómetros sirven para determinar exacta mente la tem peratura del líquido contenido en ambos recipientes; el pr imero, se llena de la materia 'a en sayar , y el exterior contiene agua, que se mantiene a la temperatura deseada, por medio del mechero de gas . H ay que empezar po r tarar el visc osímetro ; para ello , m anteniendo constantemente el agua en su nivel m áximo en el recip ient e exterior, se llena de ella el interior ; cuando la temperatura es de 25° C., se abre el orificio del fondo y se m ide el tiempo que tardan en ca er a la probeta, colocada debajo de él, 50 c. c. ; la operación se repite 291.
446
varias veces ; el t iemp o debe se r a lrededor de once segundos; hecho esto, y cuidando qu e el recipi ente interior esté bien limpio, se llen a del betún a ensayar; se eleva la tempera tura hasta alcanzar la del ensayo y, cuando se ha man ten ido constante durante t res m in utos, se abre el tapón y S" miele el t iem po en que tard an en cae r a la probet a 50 c. c.; la viscos idad será :
c= to
Tiempo enseg-undos obte nido para 50 c. c. elel betún a yo C. Ti empo en seg undosobtenido para 50 c. c. del ag ua a 25° C.
El viscosí me tro REDWOOD está fu ndado en el mismo procedimiene1el ENGL E R . va riando la dispos ición del sistema de calentamiento,
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282 .
dispuesto par a qu e sea mas unifor m e, ev itando recalent amiento de zonas determinad as de l betún , don de se puede quemar el material; para lograr mayor hom ogen eidad, t ie ne el viscosimetro REDWOOD un agitador elel bet ún, que act úa durante el tiempo de l ensayo ;el orificio de salida del betún, se cierra con una bo la colocada en el extremo de una varilla. E ste viscosím etro t iene el recipiente del betún y el orificio de salida, de dimensiones tales q ue los 100 cm ." d e agu a tardan en salir, a 25° c., un segundo; por tanto, el número absol u to de segundos que tarde en salir el betún, mide la v isco sidad específica. El ensayo puede hacerse p ar a 50 c. c. en vez de 100. Para determinaciones de gran exactitud, el proced imi ento da p equeños errores ; si se
447
desea m ás precisión , pueden emplearse vi scosim tros de esfera, en los cuales una bola, de diámetro determinado, se deja cae r a través del líquido a ensaya r; el tiempo que tarda en recorrer un camino fijo , sirve para deducir la viscos idad. Los viscosimetros ENGLER y R ED WOÜ'D son los qu e univers almente se emplean para determinar la vi scosidad de los productos bituminosos que se utilizan en la c on strucción d e firmes, pues so n de m an ejo elem ental, y la precisión qu e co n ellos se a lca nza es más qu e suficiente. L a determinaci ón de la viscosidad, de importanci a mu y relativa, sirve como medida de la cons iste ncia, en relaci ón con el peso espe cífico, para la identificación del m aterial y, desde el punto de v ista práctico, .pa ra tener mea de su posible compo rta m iento , al extenderlo sobre el firme, en tratamientes superficia les; pero ha de ten erse en cuenta, qu e la vi scosidad a las al tas temperaturas a que se hace la aplicaci ón de obra, no puede medirse ni dedu cir se de la viscosidad a 25° c., pues no ex iste relación entre vi scosid ades y temperaturas. Reci entemente se ha demostrado, en las emulsiones, que la viscosidad y la fa cilidad de ruptura de la emulsión están en rela ción inversa; cua nto má s vi scosa es la emulsión, más resistencia presenta a la ruptura, con los inconveni entes de orden práctico quede ello se derivan. 292. Penetración. ...,.- E s la medida de la con sistencia en los pr oductos bituminosos só lidos , o semis ólidos, así como en lo s pr oductos residuales de destilación; miele, po r tanto, la caracterí stica sim ila r a la vis cosidad en los productos líquidos. Una a guj a tipo,con una ca rga, fij a. se deja actuar, sob re la muestra a ensaya r, un tiempodeterrninado ; la pene tración se mide por .la profund idad que , en centésima s de centímetro, la aguja penetra en la muestra . Si no se dice nada en contrario, la ca rga elel penetr órnetro es ele 100 g r. ; el tiempo, cinco segundos, y la temperatura, 2 5° C. L a aguja tipo ado ptada por la A. S. T. M. está afila da en la punta ha sta 0,1 5 mm . L a muestra a ensayar se funde a una temperatura no superior a 100· c., r evol viéndola par a aseg ura r su homogeneidad y la no existen-
c ia de burbujas de aire en la m asa ; se vierte en un recipiente tipo de 2216
pulgadas (55,56 mm.) de di ámetro y como mínimo 12- pul gada (34.92 8
milímetros) de altura; se deja en f r iar en el aire una hora, y ot ra, a l baño de Maria, a 25° C. Hecho esto, se col o ca en un pequeño recip ien tevcou la cantidad de agua precisa para que cubra el betún y, el conjunto, se coloca en el penetr ómetro ; se a just a la aguja, para que estrictamente
448
haga contacto con la superficie del betún y se coloca en O la aguja del sector graduado ; se sue lta la ag u ja y se deja libr e exactamente el tiempo que deba durar el e nsayo, pasado el cua l se fija nuevamente y se mide la longitud que ha penetra do en el betún, por med io del sec to r graduado. E l ensayo debe repetirse vari as veces, en pu ntos distintos de la probeta. y obtener la media. Los penetr ómetros modernos son auto mát ico s; en ellos se determina, independientemente del opera do r, el ti empo de penet ración con un error menor de 1/10 de segundo; el ajust e de la aguja y la supe rficie del betún no se logra como en el p enetr ómetro corriente, haciendo descender la primera, sino mediante la elevación de la plata forma donde se coloca la muestra a ensayar, medi ante un tornillo y un ingenio so sistema de transmisión, con el cual se o btiene un a juste m uy per fecto. Aunque d ens ayo de penetraci ón se hace a 25· C. y en 5" y con 100 gramos, cuan do el materi al es mu y blando , se puede ha cer con 50 gra mos de peso so lame nte; cuando se desea saber la sens ibilida d de un betún determ inado , a los cam bios de temperatura , se suele hacer un ens ayo a 4· C. con 200 g ra mo s de peso y durante un minuto ; a 46· C. con 50 gral1lss de peso y cin co segundos. El ensayo de pene tración es un o de los más antig uos qu e se reali zan con betune s s ólidos o semis ólidos. N o puede se rv ir él só lo pa ra identificar un betún, pues en cual quiera puede lo gr a rse una penetración deter minada ; la penetración de un betún as fá ltico d ecrece a m edid a que su peso específico aumenta; se endurece, podemos decir, al crece r su peso específico; la relación en tre el peso específico y la penetración , no es cierta más que dentro d e un tipo ele betún. La penetraci ón no tiene, p ráct icamente. va lor alguno com o medio de identificación de un m aterial , pero ayuda a esta iden tificación. si va unida al valor del peso específico . No pueden dar se val ores límites fijos de la penetración, pu es aisla da mente nada sign ifican; dependen, los convenientes, de la clase del material y del tipo ele firm e a cons tr uir ; para hormigones asfálticos y a sfaltos comprimidos, su ele variar la penetración ele 40 a 90; para macadarn s bituminosos por penet ración . aume nta hasta 160; en negos superficiales en caliente, se llega ha sta 200. 293. Ductilidad. - S e prepar an probetas de la f orma y dimensio nes que en la figura 283 se indi ca ; se coloca n en el aparato Dow d e ductilidad. en el cua l se someten a tracción a veloc iclad uni forme de 5 cm . por minuto; la du ctilid ad se mide por el ala rg a mien to en centíme tros , que el betún es capaz de soporta r sin rom pe rse ; se tom a la medi a de las tres probetas que pu eden ensa yarse a l m ismo tiempo. Las temperaturas
449
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a las cuales se hace ordinariamente la determinación de la ductilidad, son 4°, 25° Y 40· c.; puede hacerse la determinación a otras temperaturas, si así se desea. Los aparatos modernos de ductilidad se mueven ton un motor eléctrico, .y el calentamiento de agua se hace también eléctricamente, con regulador automático de temperatura; los aparatos perfeccionados tienen un agitador del agua, para lograr temperatura uniforme; su longitud debe ser grande, superior a 150 cm., para estudiar las ductilidades mayores de 100. En algunos casos se hace el ensayo a la velocidad tipo y a 25 cm. por minuto. Hasta hace poco tiempo no se daba importancia al ensayo de ductilidad, que, sin embargo, la tiene para el comportamiento del betún en obra, pues los firmes están continuamente sujetos a cambios de temperatura, que dan lugar a expansiones y a contracciones que es necesario que el betún, con la ductilidad precisa, pueda seguir para que no aparezcan grietas; algo similar ocurre con 103 efectos del tráfico; por otra parte, una ductilidad excesiva da lugar a que, en los firmes, quede la huella del tráfico y tal vez a la formación de ondulaciones. Si la ductilidad de un material es la adecuada, puede emplearse, aunque su penetración sea menor; la ductilidad est á relacionada con la composición química y, especialmente, con el contenido de parafina; si la proporción de parafina esalta, el betún estará falto de ductilidad; la ductilidad guarda una cierta relación con la adhesividad del material, tomándose como una medida indirecta de esta importantísima propiedad; no se puede; en este· aspecto, sentar una conclusión definitiva, pues si bien es cierto que los betunes que tienen una buena ductilidad a temperaturas vcorr'ientes son las que presentan una mayor adh esividad, no varían, en cambio. adhesividad y ductilidad en la misma proporción cuando cambia la temperatura; la última, decrece más rápidamente que la primera. Esto, a nuestro juicio, quiere decir que la relación de las dos propiedades no es sencilla, pero no hay duda que entre ellas existe un nexo; y a falta de un método directo de medida de la adhesividad de suficiente garantía. la ductilidad puede dar un dato importante sobre el posible comportamiento del betún en obra. En asfaltos residuales para tratamientos superficiales, la ductilidad en el aparato Dow, a 25° c., no debe ser menor de 60 tfi,1m.; para riegos por penetración a 25° C., no menor de 50 cm.; es corriente dar, para el estudio del comportamiento del material, la ductilidad después de un cierto tiempo de calentamiento a una temperatura relativamente elevada; por ejemplo, el betún mexicano, que tiene una ductilidad de 100 cm., después de cinco horas de calentamiento a 163° c., baja a 77 cm. La conclusión adoptada a este extremo por el VIII Congreso Internacional de 451
La Haya, di-ce: "Es importante escoger los ligantes bituminosos con una ductilidad ele acuerdo con el fin a que se destinan". La ponencia formulada por PIRAUD y, no aceptada, como se ve, por la Asambl ea, ex igía una ductilidad como mínimo de 100 cm . a una velocidad de 5 cm ., tolerando como máximo una pérdida de 20 por 100 de esa ductilidad, después de tener 'la mue stra a 1530 C. durante cin co horas. 294. Punto de fusión. - Los asfaltos y a lquitranes, producto s de natural eza compleja, no tienen una temperatu ra de terminada para pasa r del estado líquido al solido; al elevarse la temperatura, van perelieneloconsi stencia y haciéndose flúidos poco a poco; la den ominación de punto de fusión no es exacta; en realidad, es la temperatura a la cual el material adquiere una fluidez determinada; la determinación es, pue s, arbitraria, y el dato ~\\\' 7'/%3:: só lo tiene un val or , comparativo ; es preciso dar exa ctamente el método seg uido , para que pueda s ignificar algo; de todas maneras, de sde el punto de vista constructivo o de comportamiento del material, este ensayo tien e muy poco valor. Por estas ra zones, los métodos empl eados han sido muchos, aunque puede decirse que sólo dos, el del anillo y la bola v el del cubo. so n los universalmente admitidos.· Para un tipodeter~1il~ado de material, el punto de fusión, generalmente, aumenta cuando aumenta el peso específico y la penetración disminuye ; en betun es asfál ticos oxidados se puede log ra r la combinaci ón que se desee ele penetración y punto de fu sión .
295. Método del anillo y la bola. - El aparato representado en la figura 284 se compone de dos anillos y dos bolas de dim ensiones tipo y un Fig. 28 4 . - Punto de f'lsoporte para colocarlos dentro de un baño de agua. sión, Métod o del anillo Se empieza por limpiar cuidadosamente los aniy Ia bola . llos.. que, después, se llenan con betún fundido ; se dej an en f ria r a la temperatura ambiente y, cuando est án fríos, se enrasan cuidadosamente con la espátula cali ente ; se colocan las bolas en el centro elel ani:\lo, en la forma que indica la figura , y el conjunto se sume rge en un recipiente con agua, en el cual deben quedar los anillos
452
a 2,5 cm. sob re el fon do ; la tempera tura del ag ua se va elevando con un mechero, a razón de 5° C. por mi nuto, m idiéndo la con un termómetr o colocado entre los dos a nillos . El punto de fusión es la temperatura del agua, en el mome nto que la primera bo la toca el fondo del recipiente ; debe repetir se la operación sin que el error sea m ayor de 30 e Cua ndo se trate de m at eriales cuyo punto de fusi ón sea supe rior a 95° e, se emplea glicerin a en vez de ag ua. Existen algunos ma ter iales muy du ros, qu e tienen tendencia a desprenderse en su totalid ad del anillo al llegar a cierta tem pera tura ; se sa lva esta dificu ltad. us ando aniHos con un pequeño rebord e interio r. No pued en dar se va lores fijos, entre los cuales varíe el punto de fusión ; produ ctos de desti (ación , con penet ración de 40 -70, tienen puntos de fusión de 55" a 58"; cuando la . penetración es de 90 a 120, el punto de fusión baj a a 48" c., y cuando es aún mayor, 160-200, se reduc e a 42° Especialmente par a alquit ranes se empl eaba antes el métod o del cubo, que consiste en sumergir en un baño de ag ua un cubo, de 12,5 mm. de lado, que se suspe nde por medio de un alamb re de cobre, a un alt ura ele 5 cm. sobre el fondo de! recipiente ; se calienta el agua a razón de 2" e por minuto, y se denom ina punto de fu sión la temp eratu ra a la cua l el betún toca e l fondo del recipiente.
e
296. Ensayo de volat ili zaci ón. - El ensayo de volatilización se realiza, corrientem ent e, con los betunes; para alqu itr anes se sustituye por el de destilación . T iene por objeto determinar la pér did a de peso de un material deter m inado a una temperatura determi na da también; la ternperatura ele ensayo es, no rmalmen te, la ele empleo del material ; por ello, para betunes de desti lación, el ensayo se reali za a 163" C. y durante cinco horas; algunas veces se hace ta mbién el en sayo a 105° C. ; exi sten algunos productos en los cua les, pa ra evita r la formación de espuma qu e tien e lugar si se ca lienta di rectamente a 163°, es pr eciso determi nar la. vo latilización prim ero a una tem peratura infe rior. Para emul siones, se determina, a veces, la pérdi da de 20 gro 'de mu estr a a 2 5" C. dur ante veinticuatro ho ras y, después . la del reid uo a 105° durante cinco horas Para cemen tos as fálticos corrientes, se determi na la penetración del producto or iginal y d el residuo, después del ensayo de volatilización a 163° e, y durante cinco hor as; debe ser aproxi mad am ent e la mi sma, pues el material no ha de cam biar al calentarlo para su ' puesta en obra ; asfaltos de destilaci ón bien prep ar ados , con tina penetración m enor de 100 a 25° e, no deben da r una pérdida, en el ensay o {le volatilizac ión. mayor de 2 por 100 ; los asfaltos naturales, Benn údez , ' Trinid ad , etc., dan una
e
453
pérdida por volatilización ligeramente superior; se suele generalmente exigir para ambos tipos de asfaltos, de destilación o naturales, que la penetración del residuo de volatilización no sea inferior a la mitad de la del producto primitivo. Este ensayo no significa nada en relación con el comportamiento del material en obra; mide únicamente la inalterabilidad del producto, ante las manipulaciones a que ha de ser sometido para su empleo; en este aspecto sí tiene una evidente utilidad. Es la temperatura a la cual el betún deja de ser plástico, para convertirse en un cuerpo frágil; la importancia práctica de este ensayo, es indudable cuando se trate de emplear los betunes en climas extremadamente fríos; la dificultad principal consiste en su exacta determinación. El método oficial alemán consiste en extender el betún a ensayar sobre una plancha de cobre caliente, de tal manera que quede en ella una película de 1 mm. de espesor; se deja enfriar el conjunto, que se coloca después en un recipiente con agua, a temperatura ele 10° a 12°, mayor que la probable del punto de fragilidad. La temperatura del agua se hace descender a razón de 1° C. por minuto, hasta que no sea posible meter una navaja entre el betún y la lámina sin que salte aquél; esta temperatura, es el punto de fragilidad , El método tiene el inconveniente de la gran intervención MI factor personal, que le resta exactitud. HOEPFNER-ME'.rZGER proponen como método más científico que el anterior, considerar como punto de fragilidad la temperatura a la cual el penetrómetro tipo, con una carga de 450 gramos y en sesenta segundos, dé una penetración de una décima de milímetro. La muestra a ensayar se vierte en una peque ñacápsula de 2 mm . de profundidad, que se coloca en un recipiente de vidrio, en la forma que se indica en la figura 285. El recipiente se llena de alcohol, cuya temperatura se va haciendo descender. La temperatura se mide por un par termoeléctrico, uno de cuyos extremos se introduce en el betún y el otro en un recipiente de vidrio, de doble pared, en la cual se mantiene el agua a 35° C. Se intercala en el circuito un galvanómetro, graduado en milivoltios, de los cuales puede pasarse a las temperaturas, por una tabla de conversión. El ensayo se realiza como sigue: el alcohol se pone a una temperatura ligeramente inferior a la que se supone sea la temperatura de fragilidad . Se coloca la aguja del penetrórnetro en contacto con la ' muestra, con una: carga de 450 gramos, dejándola actuar durante 60 segundos, y se determina la penetración en centésimas de milímetros; se deja que la temperatura del alcohol se eleve, y se repite varias veces; con distintas temperaturas, la 297.
454
Punto de fragilidad. -
lectura de la penetración hasta que ésta sea mayor de la décima de milímetro, que, por definición, corresponde a la temperatura de fragilidad. Llevando sobre dos ejes coordenados, en las abscisas la penetración, y en las ordenadas la temperatura de los diferentes ensayos, se determina la ordenada que corresponde a la abscisa de una décima de milímetro, que será la temperatura de fragilidad. Este procedimiento es el empleado por el 1. S_ S. de Milán .
m ---m-.I ¿í2:J
Fi g, 285. - Punto de fragilidad. Aparato
HOEPFNER-METZGER .
298. Punto de llama o de inflamación. - Es la temperatura a la cual arden los vapores de un betún; debe ser ele 25 0 a 30 0 e, mayor que la temperatur a a la cual haya de manejarse el b-etún para tener la seguridad precisa . Se emplea corrientemente el aparato PENSKY"óMARTENJ que consiste en un recipiente con una doble envolvente; el espac io interior se llena con el betún a ensa yar, hasta la marca que en él existe; si el material que se está ensayando no es ]0 suficientemente flúido , se calienta lo preciso
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para que pueda llenarse el recipiente; hecho lo cual, se calienta por su parte inferior con un mechero BUNSEN) en forma tal que su temperatura vaya aumentando en proporción de 5° C. por minuto. Periódicamente se hace que una pequeña llamita de gas se encienda sobre la superficie del betún, pero sin tocarla; la llama no debe ser mayor de 0,5 cm. de longitud y no debe estar sobre la superficie más de dos segundos, ni aplicarse más de dos veces por minuto. Se denomina punto de inflamación la temperatura a la cual se incendian los vapores del betún. Los puntos de inflamación corriente son: Trinidad Epure Betún asfáltico Alquitranes ....
. .
210 0 c. zis- C. 930-105 0 C.
-. 299. Solubilidad. - Esta prueba tiene una gran importancia como identificación y garantía de los distintos productos bituminosos; en relación con la solubilidad, se pueden determinar :
Maltenes. -
Compuestos solubles en sulfuro de carbono y éter de
petróleo.
Asjalienes. - Compuestos solubles en sulfuro de carbono y tetracloruro de carbono e insolubles en éter de petróleo. Carbenes. - Compuestos solubles en sulfuro de carbono e insolubles en tetracloruro de carbono. Tiene mayor importancia la solubilidad en sulfuro de carbono que, por definición, determina la cantidad de betún puro que el producto contiene. Este ensayo sirve para calcularla cantidad de material asfáltico que -debeconstituir una mezcla - que siempre se dosifica po·r la proporción de betún- y asimismo. determinada en un pavimento, sirve para comprobar que un firme está construído con la proporción corr!ecta de betún. Conocido el origen del material,wmprueba' su uniformidad de composición y garantiza el proceso de fabricación; por ejemplo: un betún asfáltico de destilación de petróleo no debe nunca tener menos del 99,S por 100 de betún soluble en es:!; una solubilidad menor es indicio de una destilación defectuosa, que pudo realizarse por defecto,quedando en el betún materias extrañas, o por exceso, dando cantidades excesivas de productos carbonosos por la rotura del petróleo a temperatura elevada. Los asfaltenesson un componente útil del material bituminoso; aseguran su consistencia y adhesividad; los productos con proporción elevada de asfaltenes son, en general, excelentes para la construcción de firmes. Los carbenes indican un recalentamiento perjudicial del material
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durante el proceso de destilación y, como consecuencia, un a pérdida de adhesividad y poder aglomerante. En la determ inaci ón del betú n solu ble en sulfuro de carbono , pue den presentarse tres caso s: a) el m at erial a en sayar es betún casi puro ; por ejemplo, el betún asfáltico de petr óleo ; b) el mate rial a ensayar tien e proporci ón notable de impurezas ; por ej emplo , un asfa lto natural, tipo T rinidad, y e) el material a ensayar es un pavimento. Se prepara una suspensión de asbestos, cort ándolos en piezas de tamaño inferior a 1 cm. ; se echan en un frasco ERLENi\1ÉYER con 'agua ' desti rada ; se agi ta n 300.
a) La muestra a ensayar es betún cast puro. -
~~:r~~:1:~~:~ross:eds:!~n~:~:~~ d:c:~~~~aOS:a::1~
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tonces, el agua sob rante ; se repite la operación cuantas veces sea necesari o hasta obtener agua clara. Se toma un frascocon su tubo de filtraj e, dispuesto según la figura 286 ; el crisol Ooocn, e, se llena con una suspe nsión de asbestos ; se deja ésta sedimentar durante un os minutos y se extraeelaire, apli cando en V una ligera succi ón ; se repite la operación cuantas veces sea .necesario, hasta que la ca pa de asbestos sea de tal espesor, que escasa mente deje pasar la lu z a través del crisol cuando se pone contra un foco luminoFi gura 286. so ; normalm ente, con una so la aplicación es sufic iente ; la capa de as bestos .se lava repetidamente con agua destil ada, realizando siem pre un a ligera succión en V , para que quede firmement e apli cada al fond o del criso l ; se seca éste en una estufa y se pesa, con e r ro r menor de 0,1 gr amo . Se pesa el fr asco ERLENMEYER, con un error menor de 0,1 gramo ; se coloca el frasco en el plat illo de una balan za y equilibra ésta, añ adiendo al platillo o-puesto el peso preciso; se añade al platillo opuesto a aquel en que está colocado el frasco un pes o de 2 g ram os. Fundida en un cucharón una cantidad de betún, se vierte en el frasco hasta rest ablecer el equilibrio ; dejar enfriar a la -temperatura del ambiente y pesar con error menor de 0,1 gramo. Después de pesar,colocar el frasco sobre una placa caliente y elevar la temperatura ha sta que e~ betún est é lo suficientemente flúido para que pued a extenderse en .un a película delgada en el fondo del fr asco, par a que presente una gran superficie a la -acción del solvente. Añadir 2Sc. c. de sulfuro de carbono y agitar ha sta una completa desaparición de grumos y del betún adherido al fo ndo del .fr asco . 457
Hecho esto, dejar reposar el líqu ido, con el frasco tapado durante quince minutos, y, despu és, verterlo poco a poco en el crisol del frasco de filtrado, teniendo cuidado de que no caiga el sedimento hasta que .haya filtrado la mayor parte del líquido. Lavar el frasco con sulfuro de carbono, hasta que esté limpio, filtrando el líquido del lavado por el crisol; echar sulfuro de carbono' sin usar, en el crisol; hasta lograr que e) líquido filtrado sea completamente incol oro . Dej ar s ecar el crisol al aire durante unos minutos, colocarlo luego en una estufa entre 100 y liso c. y secar durante veinte minutos- Enfriar en un desecador, y pesar; la materia insoluble en sulfuro de ca rbono viene dada por la diferencia entre este peso y el peso del crisol preparado, antes de filtrar ; el tanto por ciento, se referirá al peso de la mu estra ensayada. Si se .quiere determinar la proporción de materia orgáni ca del residuo insoluble en sulf uro de car bono, se quema el cri sol en el mechero B UN5E N} hasta que se haya consumido la totalidad de la materia orgán ica, lo cual se nota por la desaparición de la incandescencia en el crisol ; se dej a enfriar éste, y se pesa ; la diferencia entre este peso y el peso antes de quemarl o, determinará la materia orgánica ins oluble .en sul furo de carbono. Asfalto con gran cantidad de residuo. - El procedimiento anterior no puede aplicarse en el caso b) }, en que se trate de asfaltos con gran cantidad de residuo} como ocurre con la mayoría de los asfaltos 301.
naturales, porque el filtro del crisol se cegaría rápidamente, por la elevada proporción de residuo del m aterial a filtrar . Será preciso, para evitarlo, proceder como sigue: el frasco ERLENMEYER. después de introducida1a muestra y el s~¡[furo de carbono, y bien agitado el conjunto, se deja reposar durante cuarenta y ocho horas: Al cabo de este tiempo se decanta la solución en un frasco similar, teniendo cuidado de no remover el sedimento; se tapa el segundo frasco, y el primero se vuelve a llenar con sulfuro de carbono, agít ándoiopara que se mezcle bien con el residuo; hecho esto, se tapa y se dejan rep osar ambos frascos durante cuarenta y ocho horas. Pasado este tiempo, se filtra el líquido de! segundo frasco, y., después el del primero, en uno de filtraje; preparado como en el caso anterior, teniendocuidado de 110 remover los sedimentos. Se lava el filtro como en el primer caso y se vuelven a llenar amb os frascos con sulfuro de carbono nuevo. Se tapan y se dejan reposar durante ,vei ntic~atro horas;.eI crisol debe conservarse este tiempo en el secador. De cantar las disoluciones en .el filtro y lavar los residuos en los fr ascos hasta que el sulfuro de carbono salga -co rnpletam en te limpio : lavar, igualmente, el filtro con todo cuidado, secar en la estufa y pesar; el aumento de peso del crisol, más la suma de los pesos de los residuos
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insolubles que quedan en los frascos, dará la totalidad de la materia no disuelta. La materia orgánica se determina como en elcase anterior. Por procedimientos idénticos se determina el betún soluble en tetracloruro de carbono y éter de petróleo, para determinar qué parte del betún soluble en sulfuro de carbono ' son carbenes, asfaltenes o maitenes. 302. e) Determinación del betún soluble en sulfuro de carbón de un pavimento. - Se emplea el extractor cetrifugo de la figura 287.
Se toma 1 Kg. de la muestra y se coloca en una placa caliente hasta que está lo suficientemente blando para poderse desagregar; se enfría y se coloca la mitad de la muestra en el extractor centrífugo, e; se pesa el extractor y la muestra con error menor de 0,1 gr.; se corta un anillo de papel de filtro, de 20 mm. de grueso, y se coloca en el extractor; se coloca la tapa y el conj unto, en la máquina, en la posición de la figura: se echa sulfuro de carbono poco a poco por los orificios f; se deja cinco minutasen contacto con la muestra para que se absorba y se pone en movimiento la centrífuga a pequeña velocidad, aumentando ésta gradualmente hasta que el líquido salga por e; cuando deje de salir, se para la máquina y se añade nueva cantidad ele sulfuro de carbono. Cuando éste sale ciara, se suspende la -operaci ón, se pesa el extractor y se determina, por diferencia, la cantidad de betún soluble. 303. Presencia de alquitrán. - La determinación de fa presenciade alquitrán en un betún puede ser interesante para conocer la naturaleza del producto a emplear, es .deeir, como ensayo de identificación; el alquitrán no debe existir en el betún si no se ha añadido, y en este caso, es preciso conocer su proporción. La existencia de alquitrán en un betún se determina rápidamente, disolviendo una muestra en sulfuro de carbono y filtrando en un filtro corriente de papel; si éste, después de desecado, tiene trazas de carbórlibre, es que existe alquitrán en el betún, La determinación cuantitativa del alquitrán contenido, se hace tomando 100 gramos ele betún, que se disuelven en sulfuro de carbono; se filtra la solución, separando el carbono libre y las. demás substancias insolubles en sulfuro de carbono. La solución filtrada se evapora, y 3 gramos del residuo de la evaporación se tratan con 6'c. de ácido sulfúrico al 9S por 100; se calienta al baño de María, agitando frecuentemente; se deja enfriar y se añade agua hasta completar SOO c. 'C. ; se agita y se deja sedimentar veinticuatro horas . Se filtra en un filtro previamente pesado, lavando éste hasta la completa eliminación del ácido, se seca y se pesa el residuo, que representa el betún. El tanto por ciento de betún se obtie-
c.
459
;2#128/ d8 f '¡ltro
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460
Fig, 287. - Extractor centrífugo.
ne por la diferencia entre los 3 gramos de residuo soluble en sulfuro de carbono y la cantidad de betún últimamente obtenida, pues el ácido sulfúrico actúa sobre el alquitrán, transformándolo en producto soluble en el agua, que se separa al añadir ésta. 304. Carbono fijo. - Es la parte de un material bituminoso que se presenta con los caracteres del cok, una vez terminada su destilación destructiva en una atmósfera inerte. La determinación del carbono fijo se realiza únicamente en los betunes; no es ensayo de precisión y sirve poco para la diferenciación de los distintos betunes. El ensayo se realiza como sigue: se toma un crisol de platino, bien limpio, y se pone al rojo, en un mechero BUNSEN} para asegurarse no tiene materias extrañas; se deja enfriar y se pesa. Se añade una muestra de betún, con un peso aproximadamente de un gramo; se pesa con exactitud mayor de 0,1 mgr. el crisol C017 la muestra. Se coloca el crisol bien tapado, en el mechero BUNSEN} a plena llama (fig. 288), durante siete minutos; se deja en friar y se 'pesa el crisol. Se destapa el crisol y se somete a la acción del mechero BUNSEN hast.a que desaparezca toda substancia combustible. Se deja enfriar y se pesa nuevamente; por diferencia con la pesada anterior. se obtiene el carbono fijo.
305. Ensayos de alquitranes. - En los alquitranes, además de la determinación del peso específico, ductilidad, penetración, punto de fusión y Fig. 288. - Determinación del carbono fijo. fragilidad, que se realizan en idéntica forma a como se ha expuesto para los betunes, se hacen los ensayos de deshidratación, destilación fraccionada, viscosidad, consistencia, fenal es, naftalina y carbón libre. 306. Deshidratación. - Se realiza este ensayo con el dispositivo especial de la figura 289; el alquitrán se coloca en el recipiente, que se calienta por la parte superior, haciendo uso de un mechero, en forma de corona; se opera con 250 gramos de alquitrán, calentando lentamente hasta que deja de salir agua de condensación. La cantidad de agua recogida, expresada en peso y referida al peso del alquitrán ensayado, da la cifra buscada- Los alquitranes con gran cantidad de agua no toleran calentamiento
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a temperatura superior a 121° C. No se acepta en el pliego español de 1936 más del 0,5 por 100. 307. Destilación fraccionada. - La dest ilación fr accionada se realiza en el aparato de "la figura 290; el termómetro debe estar graduado entr e 0° y 400 C. y colocado en forma que su nivel infer ior esté a la altura del tubo de salida de los produ ctos destil ado s. 0
Termúmetrr7
'6'7S cm.
Tubo di'
Fig. 289. - Deshidratación de alquitranes.
Se recogen los destilados a las sigui entes temperaturas : H asta 20Qo C. D e 200°-270° C.
" 270°-300° C. . "
A ceites li geros : su pro por ción debe se r m enor del 1 'Yo. Ac eit es m edi os : según la clase de alquitr án, varí an del 10 al 24 'Yo" en alqui trane s núm. I, par a tra t am ientos superficiale s, y del 6 al 16 'Yo, para el núm . II, riego s por penetración y mezcla. Aceites pesa dos : va ría su -propor ci ón del 4 al 12 'Yo.
A má s de 300° C. (res iduo) .
Brea.
La s cantidades recogidas se expresan en tanto por ciento del peso de la muestra ensayada . Si el alquit rá n tiene más del OJS por 100 de agua, hay que proceder previamente a su desh idratación. Una cantidad mayor de la adm itida para los aceites liger os indicará una men or de "adhesivida d del material. Los
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aceites medios y pesados son los que determinan la viscosidad o fluidez del material. Se determina por análisis químico normal o tratando la muestra con tetracloruro de carbono (A. S. T. M. - D. 165-27). Es materia inerte que aumenta la
Carbono libre. -
Fig.
290<-
Destilación fraccionada.
valor; son límites admitidos: de 8
463
el líquido llegue a¡ índice ; la temperatura del baiio se mantiene a 30° C. hasta que se estabiliza la del alquitrán. El orificio de salida, se abre, después de colocar debajo de él una probeta de 100 c. c. en la cual existen previamente 20 c. c. de alquitrán .
\
F ig .
291. -
Viscosimet ro
RED W OOD.
Se mide el tiempo transcu rrido desde que el alquitrán llega a los 25 c. c. hasta que alcanza los 75 c. c. : el número de segundos será el transcurrido, para que salgan SO c. c. y medirá, por tanto, la viscosidad.
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310. Consistencia. - La consistencia de un alquitrán líquido más o menos viscoso, se mide por el tiempo empleado por una determinada sonda en penetrar en su masa . Las sondas son de dos tipos: la normal y la JUNIOR (fig. 291. a y b, respectivamente).
El ensayo se realiza en un recipiente de las siguientes dimensiones: Para la sonda normal: diámetro de 95/100 mm.; altura, 250 mm . JUNIOR: 65/64 175/180 mm.
-'---
8
( (6)
(a)
Fig.
291,
bis. - Sondas
JUNIOR.
Con la sonda normal pueden utilizarse tres puntas para compensar la influencia que ejerce el peso específico del material en el descenso de la sonda. Punta núm. 1, pa ra alquitranes de peso específico a 150 C. de 1,170/1,195. .. 2, 1,195/1,220 " 3, 1,220/1,245
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311. Naftalina. - Su proporción tiene importanc ia por tratarse de un producto v olátil que se elimina al calentar el alquitrán, dando como consecuencia un revestimiento poroso, poco resi stente y perm eable . Su determin aci ón se hace químicamente so bre los mismos aceites medios o pesados, separados para la determinación de fen oles. El ensayo se reali za a 15· C. Las normas de los di stintos pl iego s referentes al má xim o de naftalina so n Jos sigu ientes:
NACiÓN
Inglaterra (1925). (1 930) . Alemania. Francia. Suiza. España hasta 1932. - (1936) .
Núm . 1.
T rata mie ntos superficiales.
Máx. 8 °/0 » > 6 » > 4 » 6,5 » » » 5 »
7,5
»
>
5
»
Núrn. Tl, Pen et ración y mezcla .
Máx. 5 % > 5 » > 5 >
-
>
3
»
Los límites del plieg o p ro visiona l español los consid eramos aceptables. 312. Emulsiones. - L a po si bilidad ele utilizar en fria los m ateriales bituminoso s presenta i ndudable s ventajas; en primer término, su ap licación es mucho más sen cilla, evitándose la operación de calentar en obra. qu e obli ga al empleo de co m bus t ible y maquinaria especial; es preciso perder un cierto tiempo en a lcanzarI a temperatura precisa para que el m ateri al tenga la fluidez n ecesaria, para aplicarlo al firme. Por otra parte , el empleo del material en caliente exige, en los tratamientos superfi ciale s, que el firme esté abs olutamente seco y que su temperatura no sea muy baja; es fundamental, asimism o, qu e la superficie del macadam es té perfectamente lirnpia : si estas condiciones no se cumplen, la película del material bituminoso s e despe ga del firme . El no cumplimiento de las cond iciones de limpieza, seq ueda d, y, e n último término, temperatura del firm e, so n la caus a primordial de gran número de fracasos en los t ratamien tos superficiales; parte de estas d ificultades se salvan con el empl eo de emu ls iones, que permiten apl ica r e l trat am iento superficial en fria , con mano de o bra menos cuidadosa y menor peligro de fracaso. El empleo de los tratamientos en frío, no exige como imprescindible la utilización de maquinaria especial; si ésta se emplea, para una mayor rapidez en la ejecución , no hay que calentar, con ventaja ineludable. Hay qu ien opina que los tr at ami entos con emulsi ón, so n de duración más reducida
466
que los tratamientos en caliente; esta idea es falsa, siempre y cuando la emulsión reúna las condiciones imprescindibles; una emulsión de buena calidad, bien aplicada, da tratamientos superficiales seguros y eficaces, presentando en muchos casos una ventaja jndudable para la resistencia del firme, pues el betún de la emulsión penetra en el cuerpo de aquél, aglomerando la capa superficial, en vez de formar, como ocurre en el caso del tratamiento en caliente, un enlucido, que puede no tener la suficiente adherencia con el firme primitivo y deslizar bajo la acción de los vehículos, produciendo superficies de rodadura arrugadas, muy molestas 4 S()'l, d.L Cdv. :". . para el tráfico . T/~ rJ.J.
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313. Fabricación de emulsiones. - Los productos bituminosos no son solubles en el agua; pero lo mismo el alquitrán que el asfalto, mezclados con ella y agitado mecánicamente el conjunto, se emulsifican ; pero al cabo de poco tiempo, parte del betún emulsificado se separa por gravedad . Puede lograrse una estabilidad de la emulsión, disolviendo en el agua un emulsionante que mantenga el betún en suspensión. El empleo de emulsionante adecuado tiene una gran importancia para la buena conservaci ón de las emulsiones, pues representa la garantía de su estabilidad, evitando que se produzca su "rotura", separación del betún y del agua, antes de tiempo; comúnmente, los ernulsionantes o estabilizadores, contienen jabón, caseína, arcilla, Iimo. etc., y se suelen mezclar con diferentes álcalis de sosa, potasa o amoníaco ; es preciso que el emulsionante empleado se convierta en materia inerte.. que no perjudique a la conservación del pavimento ; la cantidad de emulsionante, desde el momento en que se trata ele una materia inerte, debe ser la menor posi ble, pues su único fin es facilitar la preparaci ón y conservación de la emulsión ; pero debe existir en la cantidad precisa, y el proceso realizarse en forma adecuada, para que la rotura de la emulsión no se verifique durante su almacenamiento, sino únicamente después
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neras, es recomendable no emplear. emulsiones muy viejas, pues cuanto más tiempo pasa, existe más. peligro de "rotura" . Hay que cuidar, asimismo, de que la emulsión, una vez aplicada en· obra, no puedareemulsionarse por la acción comb inada del agua y el tráfico; si esto ocurre, el betún se desprende del firme y, en suspensión en el agua del firme, corre a las cunetas; la no eliminación o conversión del emulsionante en materia inerte, tiene influencia en este fenómeno, de graves consecuencias para el pavimento. El proceso de fabricación es el mismo para asfaltos que para alquitranes; se reduce a calentar el betún, para darle la fluidez debida y poderlo mezclar con la cantidad de agua y emulsionante preci sa , agitando el conjunto muy intensamente, para lograr una mezcla íntima, en la cual las partículas del betún sean del tamaño más pequeño pos ible ; esta operación se lleva a cabo en grandes calderas, provistas de agitadores u otros aparatos 'especiales ; la misma sencillez del proceso de fabricaci ón es un grave peligro, pues es posible emulsionar con una maquinaria muy rudimentaria y sin personal especialista; pero en este caso, la mayoría de las veces, se obtendrá un producto de mala calidad y estabilidad muy pequeña. Los ensayos de emul siones so n; por las razones apuntadas, imprescindibles, si se quiere tener un mínimo de garantía . Es el método más directo y simple para determinar la cantidad de betún contenida en una emulsión. Se realiza en una caldera cualquiera de forma similar a la de la figura 292, que es la em plead a por el 1. S . S. de Milán. Se calienta por medio de una co rona, a, que la circunda por su parte superior, con objeto de evitar el peligro de recalentamiento de una parte del betún; la caldera va sumergida .en agua. para log ra r una temperatura uniforme del betún; el agua va destilando y se recoge en un cilindro graduado; el residuo que queda en la caldera es betún ; una vez extraído, se pueden determinar sus características . 314.
./ 3li.
Tanto por ciento de betún. Deshidratación, -
Coagulación y lavado del betún con alcohol (Marcusson).
Se vierten 10 gramos de emulsión en una cápsula plana y se tara el conjunto hasta que llegue a 25 centímetros cúbicos, con el alcohol de 96°. El betún que así se coagula se separa del agua y se lava comprimiéndolo con .la cabeza de una varilla de vidrio en el alcohol, que, una vez utilizado, se -decanta ; se repite el lavado con otros 15 cm." de alcohol , que una vez usado se añade al recogido en la primera operación. El alcohol arrastra el emulsionanfe y parte de los aceites que eventualmente contiene laernul-
468
sion, Éstos se recuperan agitando con benzol la solución alcohólica; el aceite se disuelve en el benzol y, mediante un filtrado, se separa la solución alcohólica que contiene agua y el emulsionante. Se evapora el benzol y su residuo se une al contenido en la cápsula donde se ha separado el betún; se calienta al baño de María durante tres horas y se seca en una estufa a 105° durante una hora. Se pesa el residuo, que, expresado en tanto por ciento de' la emulsión. representa el tanto por ciento del betún.
Fig.
292. -
Deshidratación.
Este método se emplea corrientemente para determinar el tanto por ciento del betún de la emulsión y laric¡ueza (solubilidad en CS2) del material separado. 316.
Viscosidad. -
La viscosidad de la emulsión se determina a
25° con el viscosímetro ENGLER, empleando el método ya descrito para el betún ;en la práctica, la viscosidad de una emulsión no debe ser superior a S, para que pueda aplicarse bien al firme . 317. Estabilidad.- La prueba de la estabilidad es uno de los ensayos básicos de emulsiones; la determinación de la estabilidad de una emulsión puede hacerse por los procedimientos siguientes: por mezcla, por sedimentación y por enfriamiento,
469
318. P or m ezcla ( Nell e ns t e ijn). - L a det ermi nación de la estabilidad por el método de mezcla consis te en la pr eparación de una deter m inada mezcla de em u lsión con un a m a teri a ine r te. de caracteristicas definid as y la observación del tiempo preciso para que se pr oduzca la ro tura de la em ulsión . Des de este punto de vist a se definen las emulsion es. según el resultado de la pr ueba, en. poco es tab les y estables. Com o materia ine rte . se empl ea corr ientemente ceme nto Portl and común, qu e pasa por el tami z nú mero 200, o un a a rena prev iamen te trat ada con ácido clorh ídri co, lavada con ag ua y ca lent ad a al rojo (pa ra la eliminación de la tota liclad el e mater ia orgán ica) con Ia composición g ra nu lométrica siguiente:
Tamiz número
Ca ntid ad detenida por el tamiz, expresada en %
10
o
40 80 200
20 45 35
E mulsiones poco estables. - 1.0 S e .me zclan 25 cm ." de emulsión con 30 cm." de a re na . N o se debe v erifi ca r la coagulación inmed iat amente. 2.° Se me zclan 10 cm ." de a gua y 10 cm." de emulsión con 30 cm." de cemento. La coag ulaci ón debe tener l ug a r antes de lo s ci nco minutos. Emulsiones estables. - 1.0 Una mezcla de 10 cm ." ele agua y 10 C111 . 3 de emulsión se mezclan con 30 cm." de ceme nto ; la coagul ación no debe tener lu gar ante s de los cinco min utos. 2.° S e diluye la em ulsión hasta que ten ga el 50 por 100 de betún . S e m ezcl an 10 cm .Pde esta em ulsió n con 50 cm ." de a re na. co mp rimiendo el conjunt o en un ci1in dro de fu n dición de 6 cm. de d iám et ro y 2 cm . de al tura. Después .de veinticuatro ho ras . el cilindro se sumerge en agua. No debe haber mu estras de reemulsion amiento y el agua debe quedar completamen te inco lora . 319. Por sedimentación. - En un cilin dro graduado de 30 cm. de a ltu ra y 3 1/ 2 cm. de diám etro , se vierten 2 50 cm." ele em ulsión. Se deja reposar dura nte ocho dí as y se lee despu és sobre la gra duació n del cilindro el ag ua even tualmente sepa rada . Se observa , adem ás, si por medio ele un a simple agitaci ón , se restablece , en todo o en pa r te. la hom ogen eidad de la masa.
470
320. Por enfriamiento. - Se colocan 50 cm ." de emulsión en un cilindro de vidri o de 2,5 cm . de diámetro ; el cilindro se pone en una cáma ra frigorífica a tempe ratura constante de - 8° C. durante dos horas; se saca del frigorífico y se deja deshelar a la temperatura del ambiente; se repite la prueba, alternativamente, cinco veces. Después de cada deshielo, se observa si la emulsi ón presenta indicios de ruptura, y s i por agitación se vuelve completamente homogénea. 321. Examen microscópico.- El examen microsc ópico tiene importancia porque permite observar el grado de homogeneidad o bten id o en la em ulsión, así como tambi én la dimensión de las diferentes gotas de betún , indicando, cua ndo se tiene alguna práctica, la bondad de la misma. 322. Ensayo sobre el betún extraído. - El betún extraído de la emulsión por los procedimientos a ntes indicados puede someterse a lo s ensayos siguientes: 1.0 Determinación de las características . 2,' Examen de las característi cas de l residuo bituminoso que queda en la superficie del pavimento, después el e la rotura de la emulsión y de la elimina ción del agua. P ar a la primera determin aci ón se puede extraer el betún por medio del lavado d e alcohol. en la forma que antes hemos indicado. P ar a la determinaci ón del re siduo bituminoso que queda en la su perficie ele1 pavimento, se procede a la deshidratación de la emulsión en caldera s. en la forma ya indicada . La determinación de la cantidad y calidad del betún de los residuos obt enidos , se efectúa como en los ensayos corrientes. 323. Ensayos de las rocas asfálticas. Solubilidad. - La determina ción de la cantidad de betún soluble en sulfu ro de carbono de una roca, se realiza por el procedimiento que hemos índicado al tratar de la determinación de la can tidad de betún, para el caso de asfaltos con gran prop or ción de r esiduo . 324. Naturaleza de la roca y del betún asfáltico que contiene. A veces resulta interesante determinar la natu raleza de la roca, después de separado el betún soluble en sulfuro ele carbono. Esta determinación se hace por análisis químico CaE los proc edimientos corrientes de la técnica. Puede interesar , asimismo, la determinación de la naturaleza y ca-
471
racteristicas del betún; para ello se extrae, disolviendo en sulfuro de carbono, la cantidad precisa, evaporando después el solvente en cápsulas grandes, colocadas al baño de María. Conviene que las cápsulas sean del mayor tamaño posible, "con 'Objeto de que el solvente tenga una amplia superficie de evaporación; hay que tener en cuenta que no siempre el betún extraído tiene las características exactas del producto que la roca contiene, y, por tanto, este ensayo tiene sólo un valor relativo.
Figura 293, a.
El 1. S. S. de Milán efectúa una prueba de resistencia de las losetas de asfalto comprimido sometiéndolas al efecto ele impacto y flexión. Para la prueba de impacto, recurre al aparato reproducido en la figura 293, a. La loseta a probar se coloca sobre los soportes, A , que distan entre sí 15 cm. El anillo, E, se ajusta. con ayuda de una plomada, exactamente 50 cm. por encima del centro de la loseta a ensayar; desde dicha altura se deja "caer una esfera de acero. La resistencia al impacto viene dada por el número de golpes precisos para la rotura. 325.
472
Prueba de resistencia. Impacto. -
Las esferas normalm en te usad as ,
SOI1:
peso 358 gr .
Di ám et ro, 1 3/4 de pulgada . .
2 2 1/4
" "
.
"
530 " 760 ,.
El resultado de los ensayos debe ir unido a las indicaciones de temperatura a que se ha ejec uta do, el di ám etro de ·Ia esfera y las dimensiones de las probetas. 326. Flexión. - La prueba de flex ión la realiza el 1. S . S. con el aparato que puede vers e en la figura 29 3, b. L a probeta, A , se su je ta de un lado con dos torni llos de. presión ; sobre el extremo se aplica una pa -
F igura
2Q3.
b,
lanca de lon gitud aproximada de 50 crn., en cuya punta actúa una carga, paula tinamente creciente, producida por per digones que caen en el recipiente E, carga que , auto máticame n te, se de tiene en el momento de la rotur a ; las d imensi ones de la prob eta, su peso, el de la palanca y el valor de la carga ap licada pa ra la rotura, perm iten determinar fácilmente la unitaria de tr abaj o cor respondi ente ; el ensayo solamente se realiza para morteros as fá lticos y asfalto comprimido , 327. Plasficidad, - Es de gran m ter és determinar la plasticidad de un pavimen to construido con un tanto ·por ciento d e betún, a diferentes tem peraturas, pues dará idea del comportamiento del firm e bajo la acción del tráfico a distintas temperaturas; el 1. S . S . de Mil án rea liza este ensayo utilizando el aparato que pued e verse en la figura 29 4. Co n
473
él se mide la huella producida por una esfera de acero de 10 cm . de diámetro, sobre la cual cae un peso de un kilogramo desde la altura de 1 m. La prueba se efectúa de la manera siguiente : sobre la muestra a ensayar, e, se dispone un collarín, d, dentro del cual se ajusta la esfera, e, sobre la que se coloca un tubo, b, vertical, por medio de la plomada ; se introduce Por la parte superior del tubo, hasta una altura previamente marcada (con objeto de que la caída sea exactamente de 1 m.), un peso, a, que se deja caer sobre la esfera, que, a ' su vez, actúa sobre la probeta a ensayar, produciendo una cierta huella, dependiente b ele la plasticidad ' de la muestra ensayada. Para medirla exactamente, se coloca sobre la probeta un papel blanco y un papel carbón; éste, al golpear la esfera, deja marcado el diámetro de la huella que ha producido sobre la probeta . Este método sólo. puede aplicarse a muestras de pavimentos realizados con material fino, especialmente asfalto comprimido, losetas de asfalto, asfalto fundido y mortero asfáltico. Permite conocer la influencia de las distintas dosificaciones, tanto en áridos como de betún, sobre un determinado pavimento y la influencia de la temperatura. 328. Adhesividad. - La aclhesividad entre el betún y la piedra es propiedad ele gran interés práctico; hasFigura 294· ta ahora no se ha llegado a ningún procedimiento para determinarla que pueda considerarse como definitivo; el profesor ARRIANO, del 1. S . S. de Milán, recientemente ha empleado el aparato que se reproduce en la figura 295, con el cual ha realizado interesantes experiencias; dos bloques, con una capa de betún interpues-
Figura 295.
to, se someten a la acción de un esfuerzo constante que se mide por intermedio ele un muelle dinamométrico .; este esfuerzo es proporcional a la adhesividad.
474
CAPÍTULO XV
Maquinaria especial para la construcción de firmes. Ci' 329.
Principios generales para la construcción de firmes.-
Exam inando el cu adro de la página 405 se observa que todos los firmes están formados por un conglomerado que constituye la capa de ro dadura; en él existen do s elementos fundamentales: uno, resistente, y otro, aglomerante; el elemento resistente es, normalmente, la piedra; se exceptúan los firmes de tierra consolidada, en los cuales el el emento resistentees arena- en defini tiva, piedra de pequeño tamaño - y los firmes especiales en los cuales el elemento resistente es madera, goma u otros materiales, como fundici ón, etc.; estos firmes , excepto la madera, que en algunos países se emplea bastante para pavimentos urbanos de alta calidad, se utilizan muy ex cepcionalmen te. Los elementos resistentes son unas veces de tamaño reducido y forma irregular - piedra partida y arena - , y otras, de tamaño mayor y forma más o menos regular - adoquines y piedra pa ra mo sai co o blindado - ; el primer problema que se presenta en la construcción de un firme ,es la preparaci ón del material pétreo ; los elementos resistentes van unidos p or un aglomerante que es preciso, asimismo, preparar; en algunos casos, como en el recebo, tomado directamente del terreno con una ligera selección y cribado; en otros, realizando operaciones más costo sas, amasado del mortero hidráulico o calentamiento de los productos bituminosos. La s fases de construcción del firme son, en líneas generales, las siguientes: en la explanación del camino, preparada de acuerdo con las normas seña ladas en la parle primera, hay que realizar la excavación precisa para alojar el firme que se denomina la caja; su construcción presenta los problemas de excavación, nivelación y apisonado; se construye luego el cimiento, de características variables, según la clase de pavimento, y, por último, la capa de rodadura. 330. Maquinaria precisa. Clasificación. - La construcción de la capa de rodadura, cuando se trata de un firme en el cual el elemento re sistente ' es piedra irregular de pequeño tamaño, es un proceso de ,mezcla, que puede ser in situ, es decir, en la misma caja del camino, como ocurre
475
con los firmes de macadam, etc., o bien en maquinaria especial- firmes de hormigón asfál tico - ; obtenida la mezcl a, hay que lograr la consolidación para obtener la resisten cia pr ecisa ; se pr esenta el problema del apisonado. Todas estas operaciones se han de realizar para grandes volúmenes de obra; si el t rabaj o se ha de ej ecutar con la rapidez que requiere la economía y el respeto a los intereses del tr áfico, precisa el empleo de maquinaria especi al; ten iendo en cuenta sus fines, puede clasificarse en la siguiente forma : M achac adoras (G) . Pa ra la preparación del \ C las ifica doras (G ). mate rial re sist ente ( Maquinari a para labra de adoquines (G)' Pa ra la vp repa raci ón del \ Ca lde ra s de fusión (G). material asfált ico I D istri buidoras (G).
p~~a ,;j,P'ep",,'ón d~
l
Es carifica doras (G). R a stras de d iscos. Niveladoras (G). Apiso nadoras (G).
Regad ora s CG) . Apisonadoras (G). Ba rredo ras (G) . Para la co nst rucción de ] \ M áquina s es peciales para la construcción de firme s de ho r migón hidráulic o. pavim ento mi smo . . Ho rm igoneras. Má qui nas espec iales para la prepa ra ci ón del ho rm igón asf á ltic o.
¡
De esta maquinari a, la señalada con (G) ti ene aplicación general para cualquier clase de firme, y es la que estudiaremos en este capitulo: la restante es especial para una determinada clase de pavimento ; se estudia rá a l tr atar de cad a firme. N o entraremos en 10 6 d etalle s de la maquinaria que tiene aplicacio nes generales en la construcción , que se suponen co nociclos; no s detendremos únicamente en aquellas car acterísticas que pueden ser interesantes para la construcción de caminos. 331. Maquinaria para la preparación del material resistente. Machaqueo de la piedra. - La piedra que se ex trae de la cantera , es
pr eciso machacarla al tamaño adecuado, para su utilización en los distintos firmes , preparando piedra partida, gravill a o arena . Como regla general se consid era: Piedra partida. - Todo material de tam año su perior a '15 mm- y normalm ente inferior a 60 mm . Graoilla. - Todo el material comprendido entre 15 mm . y 25 mm.; puede ser rodada o procedente de machaqu eo.
476
Arena. - El material que pasa por el tamiz de ~IS' mm . y retenino en el tamiz número 200 ; el material de tamaño inferior debe con siderarse como polvo ; puede ser natural o procedente de machaqueo. La preparación de la piedra partida o gravilla puede hacerse a mano o mecánicamente. El machaqueo a mano está solamente indic ado para el caso de vo lúmenes de piedra relativamente reducidos, qu e se ext rae n y utilizan en zon as alejadas de canteras. Cuando conviene utilizar ma chaqueo a mano, la piedra en bruto se transporta a lo largo ele la carre tera. acopi ándola en los paseos, o en las zona s laterales, en montones que se machacan por obreros provist os de martill os de 1 Kg. de peso. colocado s en mangos, de una longitud aproximada de 1,20 m . Estos obreros cobran a dest ajo, abon ándose por el metro cúb ico de piedr a m achac ada y medida, una cantidad fija; como término medio, hoy , se paga de 6,50 a 5 pesetas el metro cúbico ; el rendimiento varía de uno a dos metros cúbicos al día, jornada de ocho horas, dependiendo de la clase de piedra. El m achaqueo de la piedra en el camino, solu ción conveniente en muchos casos, ha de realizarse pro curando entorpecer lo menos posible el tránsito; la piedra, como hemo s dicho, debe acopiarse en Jos paseos; hay que cuidar que no salten trozos a la explanación , durante el machaqueo, que puedan producir accidentes ; Jos ma chacadores deben ir provistos de gafas, que los protejan contra los trozos de piedra cJ ue saltan muy frecuentemente. El machaqueo a mano es lento y caro, cuando se tr at a de gr andes volúmenes d e piedra; hay que tener en cuenta que el recargo normal de un firme exige 800 metros cúbicos por kilómetro y qu e, por tanto, las ci h as de piedra a mover son muy grandes; la anteri or se refiere al caso del recargo de un camino existente; si se trata de uno de nu evo esta blecimiento , es más elevada. El machaqueo de grandes volúmenes de piedra resultaría an tieco n óm ico hecho a mano, y, además, cau sa un transtorno al tráfico . Siempre que económicamente sea posible, es preferible el machaqueo a m áqu ina, 332.
Machaqueo a mano. -
333.
Machacadoras. Clasificación. -
Las machacadoras pueden
clasificarse :
~
P or la forma de est a¡" constituidas ~
De mandíbulas.........
1
Cónic a s
I
~
Po r la man er a de est ablec erse . .. .. .. .. .. ...
"
D c movimi ento pendular. De movimient os múlti pl es , De envolv ente ci lín d rica . D e envolv ent e cónica ,
F ij as .
1
M' '"1 .r ovi es.
477
En la mayoría de los trabajos de construcción de firmes, es conveniente emplear piedra de tamaño uniforme, dentro de ciertos límites prácticos; solamente en los pavimentos de tipo hormigón, hidráulico o asfáltico, se emplearán diversos 334.
Machacadoras de mandíbulas. -
Fig. 296. a. -
Machacadora de mandíbula.
Figura 296, b.
tamaños de piedra para lograr la máxima compacidad; pero, aun entonces, será conveniente una gran homogeneidad del material. Las machacaderas de mandíbulas, del tipo pendular, tienen una de ellas fija y la otra con un movimiento pendular, como su nombre lo indica, es la que tritura la piedra por simple compresión; la fractura del material depende de su naturaleza; la piedra producida es muy irregular y salen muchas que478
brantadas y sin romper; estas machacadoras sólo deben emplearse para una primera trituración. En la machacadora de movimientos múltiples, la mandíbula móvil no sólo comprime 'la piedra, sino que la hace avanzar (fig. 296, a y b) por estar suspendida, no de un eje, sino de una excéntrica; la combinación de movimientos mejora notablemente las condiciones de trabajo,
Fig.
2<)7. -
Machacadora cónica.
reduciendo especialmente las vibraciones de la máquina; el material obtenido, aunque de tamaños bastante diferentes, no queda en parte quebrantado, como ocurre con 'las machacadoras de movimiento pendular. 335. Machacadoras cónicas. - Cuando se desea obtener un material más regular, conviene emplear las machacadoras cónicas (fig ..297) ; en ellas la trituración se obtiene por un cono interior estriado, que gira dentro de una envolvente fija, que puede ser cilíndrica o cónica; es más conveniente la envolvente cilíndrica, porque el ángulo ele ambas, fija y
479
móvil , ·d ism in uye me nos rápidamente qu e can envolvent e corn ea y, por tanto, el trabajo de la m áquina es más suave y se con centra menos m aterial en la pa rte baja ; el tamaño c1e la piedra ljUe produce n las m ach aca dor as cón icas, es má s uniforme que el obtenido en m achacad oras cle m and íbu las y no resulta material quebrantado sin m achacar . 336. Elección de machacadora. - Para la elección de m acha cadoras h ay qu e tener en cuenta : 1.0, tamaño de la admisión de m aterial ; 2 .", rendimiento horario; 3.°, tamaño mínimo ob tenido. E l tamaño de la admisión del material se mid e, en las mach acad or as de m andí bulas, por las dimensiones en milímetros del rect án gul o qu e form an las aristas superiores de las paredes laterale s, lado men or, y de las mandíbulas de la m acha cad ora. lacio ma yor; el tamaño del lacio me nor es no rmalme nte 200 como m íni mo ; la s m áquinas no rma les va rían de 600 a 700 ; para g ra ndes in st alaciones se llega a tip os de 1. 500 . E l r endimi ento horari o y la pot en-ci a precisa , así como e l peso me dio de las máqu inas de mandíbul a es el que se resume en el cuadr o sig uiente :
Dimensiones
Vuelta s por minuto
200 X 300 X 400 X 500 X 600 X 850 X 1.000 X 1.500 X
150 200 250 300 350 425 500 750
280 270 260 250 250 250 250 230
Po tencia
necesaria
HP
6-8 10-12 15-18 20-24 30-36 55-65 75-90 165-105
Rendimiento para trituración a ;0 mm. mJJ a la
Peso máximo de
Peso Kg .
los trozos de piedra q ue a dmi te . Kg.
1.200 2.000 3.500 5.700 7.000 16.000 32.700 113.000
450 700 1.200 1.700 1.900 5.000 7.000 12.000
hor a
3 5 8 12 16 27 33 50
E l ren dim ien to ele un a m achacadora depende, en proporción mu y im por tante, de la fo rm a en que se efectúa la carga; ésta ha de ser con tin ua y de la cantida cl que la máquina sea capaz de ab sorber ; para m áqu inas pequeñ as la carga se hace a m an o ; en in stal aciones de gran tamaño, la tolva ele carga debe poder recibi r el total de un vagó n o vago neta volque te; au n en este caso es necesari o disp on er de uno o dos hombres que a tiendan la ent rada elel material e n la machacado ra; hay que evitar que directamente des car gue la pie dr a en la máqui na, dand o golpes perjudiciales. En las mac hacado ras cónicas las dimens iones pri n cipales vienen da-
480
das por el diámetro de la circ un fe renc ia del cono ex terio r y por la diferencia entre éste y el d el cono interior, boca de carga, que da el tam año máximo de la piedra a adm itir. Las caracterí st icas normales son las que fi guran en el sig uien te cuadro: Dimensiones de In Potc ncn boca d e carg a
-
-
mm.
HP.
- - -
100
125 150 175
precisa Rend im ien to para tr itu rnci ón
P eso
I-< g.
-
23 35
so
65
10 20 30 40
1.400 2.600 3.700 6.000
337. Detalles de funcionamiento. - Cua ndo a la estación de ma chaq ueo llega piedra en br uto de tamaño grande, suele resultar econ óm ico dísponer do s machacad oras en se rie; la prime ra para efectua r el cua rteo del mat eri al, y otra. pa ra obtener el ta ma ño de fi nit ivo ; para el cuarteo del mat eri al no deber án emplearse m achacado ras cónicas, pues las ma chacadoras de mand íbulas, especial men te si a la operac ión de alimentación ay udan un o o dos homb res , pueden admitir piedras de tamaño mayor que las de t.ipo cónico .para un rendimiento horario semejante. Habrá que contar en la insta lación ele machaqu eo con las piezas de recambio más precisas, y siemp re con mandíbu las. que se desgasta n r ápidam cnte, en especial cuando se trata de material siliceo y. en genera l. de piedra dura ; la mandíbul a fija se desgasta siempre mucho más que la mó víl; cuan do las acanal aduras de las mandí bulas se gas tá n, el rendímien to de la m áquina dismi nu ye y el ma teria l ob tenido es de mayor dimensión. Las mand íbul as de ben ser de materi al de pr imer a calidad, preferen tem ent e de acero al ma nganeso (con un 12 a 14 por 100 ), y eventualmente a l cro mo (1 por 100) ; e l trat amiento térmi co debe. ser el preciso para alcanza r la máxima dureza, que no debe ser, pa ra el mat erial nuevo. in ferior a 200 Brinnel; es conveniente que se pued a ciar la vuelta a las mandíbulas, pues el desgaste siempre es mucho mayor po r la parte inferior, y volv iéndolas se pueden u tilizar más tiemp o. 338. Fabricación de arena. - Cuan do sea necesario fab ricar arena pueden emplearse molinos el e cilind ros . Los mo linos de cilindros (fig. 297 bis) está n formad os por dos cilindros ele eje hori zon tal y ele igual diámetro , que giran en sent ido cont ra r io, qued ando entre ellos una separación de u nos poc os milí m etros ; la piedra que entra en la máquina debe ten er una dim ensión máxi ma de 1/20 del
481
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Fig. 297 bis. - Molino de cilindros .
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diámetro de los 'Cilindros; al pasar por ellos queda reducida a un tamaño ligeramente superior a la separación ele éstos; es preciso que ·la máquina reciba material de tamaño lo suficientemente .reducido, pues de lo contrario se precisarían cilindros de gran tamaño. Las dimensiones, rendimiento y potencia consumida es la que se indica a continuación: D iámetro mm.
Potencia HP .
I
~~n
Rendimiento 5 mm. separaclOn' rn.s-hor a.
- - -- - - - - -
I
Peso Kg.
l
I
450 500 650 800 950
6 10 12 17 25
1,5 2,25 3,00 4,00 5,00
I I
I
1.600 2.400 4.400 7.500 11.000
Cuando en vez de arena se desea obtener gravilla menuda, especialmente para la cubrición de los tratamientes superficiales y capas ele rodadura, deben emplearse molinos de martill os (fig. 298); en ellos, sobre un eje giratorio, van montados una 339.
Fabricación de gravilla. -
fig. 298. - Molino de martillos.
483
serie de martillos que al golpear la piedra, la reducen a un tamaño menudo; en la salida existe una criba, cuyos orificios son del tamaño máximo que se desea obtener; la piedra que tiene dimensión mayor no puede salir del molino hasta que queda reducida a la dimensión deseada; el material que se obtiene es de forma poliédrica, con aristas vivas, excelente para cubrición de riegos superficiales. Las características más corrientes son las indicadas en la tabla siguiente: Dimensiones de la abertura de admisión Número de vueltas
Potencia
HP.
I
Rendim iento p;;.r:l (;1111;1110
de
1U
mm.
m.s-hora
._-
300 X 130 600 X 160 1.000 X 160
400-500 "
I
"
8-10 18-23 30-35
I
1,5-2 3-4 5-6
La piedra debe entrar en el molino con dimensiones mucho menores que el tamaño de la admisión . 340. Cribas clasificadoras. - La pie.Ira que de las machacadoras se obtiene es preciso clasificarla, en unos casos. para tener depósitos de
Fig. 299. -
Zaranda fija de bastidor.
los distintos tamaños; por ejemplo. cuando se pretende construir un hormigón hidráulico o asfáltico; en otros, para separar todo el material que no esté dentro de los límites admisibles para el firme; por ejemplo, cuando se trata de un firme de macadam debe exigirse queJa piedra esté
484
comprend ida entre 3 y 6 cm . ; habrá u n volumen de piedra de tam año superi or a l admisible, qu e deberá volve r a .la machacado ra , y un a cantidad de materi al menor qu e, una vez clasificado , podrá utili zar se para otros usos, tal vez de la mi sma obra; en el eje mplo qu e hem os citado la piedra me nor ele 3 <:111. p odrá clasifica rse en los siguie ntes tamaños y dedicarse a los uso s qu e se indi can : en t re' 3 y 1,5 cm · no se rá util izabl e en la construcción de macadam; entre 1,5 y . 0,5 cm. podrá uti liza rse como gravilla de cubrición del riego superficia l, yIa men or de 0 ,5 cen -
Figura
3 0 ! ).
timetros, como recebo, si 'la natu raleza del mate rial es aprop iada para ello. Las cr ibas pueden ser planas o za ra ndas, o g ira to r ias ; las cr ibas plan as pueden ser fijas o móv iles; las primeras . sirven so lame n te para trabaj ospequeños pO,r su redu cido rendimiento ; constan (fig. 299) de un bas tidor ; no rma lm en te ele madera. que neva una tela metál ica de la dimensión deseada ; se coloca sob re el terreno, con un a cierta inclinación , de 45 a 60", y so br e ella seecha, a pa la, el materi al a clas ifica r ; a través de la malla pasa el m ateri al de m enor ta ma ño, y el mayor cae al pie de la criba; la utilizaci ón de estas cr ibas se limita al caso de sepa ra ción de dos tam añ os: el inferi or y superior a la dimensión de la cr iba ; se emplean especialmen te para elimina r ele un acopio, ·la piedra de tam a ño men or del admisi ble y limpiarlo de tierra, e tc.
485
Las zarandas pueden ser movidas a man o o mecánicamente ; las de mano se emplean en casos excepcionales, por el coste muy elevado de la operación; la tela met álica, de la dimensión deseada, va montada en un bastidor que tiene dos mangos a cada Iadopara que la criba pueda ser cogida por dos peones; el material se echa en ella y los peones que la manejan.imoviéndola, hacen pasar el d e menor dim ensión que los orificios de la criba. Las cribas planas de movimiento mecáni co están formadas por una armazón metálica, en la cual van montadas, unas debajo {le otras, telas metálicas de diferentes tamaños (fig. 300); los bastid ores de estas za-
F ig ura 3 0 1.
randas están sometidos a un movimiento de vibración ; el material a clac!asificarcae primero en las zaranda s de tamaño superior y se va separand o consecutivamente; se pueden colocar hasta cuatro zarandas de tamaño diferente ; las características normales de estas cribas son las siguientes : Dimens iones ancho por largo . mm.
Rend im iento aprox imado
400 X I.GOO 500 X 1.250 600 X 1.500 600 X 2.000 SOOX 2.000 800 X 2.500 1.000 X 2.000 1.000 X 2.500
S 12 16 25 32 40 40 60
iI
I
Peso apr oximado con cribas (Kg.) .
Potencia.
por hora . M.3
=
HP.
I I
I
1 1/2 2 3 3
4 4 5 5
I
I I
Una.
Dos.
280 350 420 590 630 710 870 Q80
320 390 6 10 710 770 860 1.230 1.420
Tres.
370 440 720
820 930 ) .350 1.380
Cuatro.
410 480 790 900 1.020 1.620
11
En instalaciones corrientes está muy extendido el empleo de clasificadoras cilíndricas ; están constituidas por un cilindro gi rator io de palastro perforado, con ag ujeros d e los diIerentes tamaños que se desean obtener (fig. 301) ; la criba se coloca, normalmente, con una: cierta inc1i486
nación, y el material a clasificar se introduce por la parte más alt a ; los tamaños de la criba van de menor a mayor, en · el sentido .de la marcha del ma terial; a 'la salida se recoge el material de tamaño superior al máximo, que debe volver al tren de machaqueo ; en general, el máximo de n úrnercde tamaños a clasifi car es de cuatro, aunque, excep cionalmente, se construyen cribas mayores. El máximo rendimiento normal es de 50 metros cúbicos hora ; para rendimientos más altos, el tamaño de la criba resulta excesivo y es preferible utilizar la clasificadora plana. Las características .norrnales son las siguientes:
I Longitud Diámetro.
I
550 550 600 700 850 1.000 1.150 1.300 341.
I
por Longitud total con \ compartimiento. cuatro cornpa rt im ieu mm.
600 600 800 950 1.100 1.250 1.400 1.500
tD S.
I
mm .
3.600 3.600 4.300 5.200 5.950 6.850 7.700 8.250
I
Rendimiento norm al. m.o/hora .
Potencia precisa. HP.
2 4 51/2 71/2 11 15 20 30
A mano 1/2 1 1 1/2 21/2 31/2 41/2 6
Peso apro ximado. I(g :
440 440 530 835 1.315 1.850 2.660 5.700
Normas para la instalación de la estación de machaqueo.
El volumen ele piedra a emplear en una obra de construcción de un camino es muy grande; si se organiza acertadamente su producción. se podrá lograr una notable economía en el conjunto del presupuesto. A ser posible, la estación de machaqueo debe disponerse en la cantera donde se extrae la piedra; se podrá instalar en ella un sistema de transporte y carga económico, desde el punto donde Ia piedra se extrae, a la machacadora, y, desde ésta , sólo el material utilizable se transportará a la obra, evitanelo movimientos inútiles. Esto exige que la .cantera se encuentre 's obre una vía ele comunicación, camino orc1inario o ferrocarril, o que has ta ella se pueda construir un camino de servicio, económico-de establecimiento y explotación. Muchas veces, la cantera está en punto no accesible por camino ordinario, y entonces hay que disponer el transporte de la piedra en bruto .por medios especiales, carretas de bueyes, cables transportadores, etc., hasta el camino; corrientemente conviene, al llegar a éste, establecer la estación de machaqueo, pues el transportador o los carros pueden descargar en ella y pasar directamente el material, ya clasificado, al medi o de transporte que ha de conducirlo a obra. En otros casos, especialmente cuando se utilicen-todos los productos del macha-
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I
487
I I
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queo - por ejem plo, en firmes de hormigón asfáltico - puede resulta r más conven ient e llevar la piedra en bruto a la est ación cent ra l. donde se pro cede a su mac haqu eo y a la fabr icación de l hormi gón as fált ico. A do ptar una u otra resolu ción , es solamente cuest ión econ ómi ca, y el estudio det all ado de cad a caso particular m arcar á el cam in o m ás conve niente. Sea cual sea la soluc ión adopta da , de be obse rvarse como norma fun damental qu e el movim ient o de la pied ra se realice po r g raveda d y. si es posible, autom át icam ente; las ope rac iones de ca rga a mano, y especia lment e las de elevación , resultan costosís imas y lentas. En la figura 302
Fig ura 3U3.
puede ver se u n esque ma tip o de ins talación de macha queo pa ra producción de g rava y a re na . 342. Machacadoras móviles. - L as machacado ras .para obras ele caminos van , a veces, montad as en bastidor es móviles. con o si n la criba cor res pondiente.. pudiend o ser am bos elem entos independ ien tes, o unidos en el 1ll iSl11 0 basti dor: las mac hacadoras m óviles, ne cesariam ente, tien en qu e se r de menor tama ño que las fijas ; po r ta nto , de rendimi ent o más pequ eño ~'. corriente mente. menos robu st as. No obstante , son muy útiles en algu nas obras donde no se precisa un g-ran vol umen de piedra (figu ra 3m). 343. Máquinas para el lavado de los áridos. - En la cons trucción de alg-unos fi rmes es imprescindible utilizar ár idos lim pios que. a
488
veces, no se encuentran a distancia adecuada; es entonces preciso proceder al lavado de 'los disponibles. Las máquinas lavadoras corrientes consisten en un cilindro de palastro que lleva en su interior un transportador de hélice o de paletas; por uno de los extremos se introduce el material a lavar, que el transportador va haciendo avanzar en sentido contrario a una corriente de agua, que se introduce por el extremo opuesto; a la salida del lavador, se recoge el material limpio o se lleva a una criba de clasificación; de la tubería de entrada del agua sale un peque ño tubo que reparte, a todo lo largo del cilindro, agua en forma de lluv ia, que ayuda a la eficaz limpieza del material. Las características normales de los cilindros de lavado son las siguientes: '1 Según la naturaleza del material: carga
I . Diámetro del tambOl"ILangltlld de 1'1" el md ro mm.
mm.
450 600 750 1.000 1.250
2.250 2.250 2.500 2.500 3.000
Rendimien to m.a/hara.
2 4 8 14 18
a 3 a J a 10 a 16 a 22
con
continua
Potencia precisa.
Consumo de agua: litros/minuto
40 75 150
250 350
HP.
1 1 1/2 21/2 3 5
Existen otros tipos de máquinas lavadoras, formados por depósitos llenos de agua. en los cuales se introduce el material a lavar, en unos recipientes agujereados: se emplean mucho menos que los de tipo cilíndrico. La preparación de los adoquines o \ e la piedra para el pavimento concertado puede hacerse a mano o a máquina. Normalmente, en España, se hace a mano; la facilidad de 'la labra del adoquín depende de la calidad de la piedra; el granito se presta muy bien a ella; marcada a puntero en 'la piedra original una pequeña roza, el cantero, por medio de una cuña y con un golpe de martillo, obtiene una superficie plana suficientemente regular, que, si es preciso, se termina a puntero; la caliza dura es de labra más difícil, y lo mismo ocurre con las rocas tipo ofita, pórfido, etc.: estas últimas se emplean muy raramente por lo costosocle su labra y lo rápidamente que se pulimenta su superficie. El contrato de labra a mano suele hacerse a destajo, pagando al cantero a tanto la pieza y fijándose unas dimensiones determinadas; 344.
Labra de adoquines. -
489
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Cinla t r.élflSpod7dora
Figura
302.
de las regiones espa ño las , principalmente Galicia, da excelentes obreros para estos trabajos ; antes, la pieza de adoquín se pagaba de 0,20 a 0,25 peset as ; hoy, el precio llega al triple . En algunos países del extranj ero, donde la mano de obra es cara, se emplean máquinas para la labra de adoq uines ; cons isten, en esen cia, en un martillo prov isto en su extre mo de una cuña de acero du ro que corta y termina el adoquín ; en defini tiva, reproducen mecánicamente la labor de l o bre ro (fig . 304); se emplean en A lemania y, principalmente, en Suecia, cuyo s adoq uines, de un magnífico m icr ogranito, se exportan a gran número ele países. Cuando se trat a de reparar O mod ificar un firme exi st ente de piedra partida, es preciso comen zar por levantarlo, para con struir la nu eva capa, con espeso r y naturaleza un ifo rme . El tra bajo de levan tado a pico del fi r rne es costoso y pesa do; a veces se emplean m art illos quebran tapavimentos, de aire comprim ido (figura 141 ), especialmente indicados, cuando la naturaleza del pav imen to a establecer pr ecisa un a excavac ión bastante profunda ; por ejemplo. para un adoq uinaelo que ex ige una excavación de 30 a 35 cm. de altura. Cu and o se trata ele levantar la capa superficial ele un firm e de macadam, F ig. 304. - Máq uina de labra r adoquín. para efectuar un nue vo recargo, se utilizan esca rificadoras que , en esencia, consisten en un as púas de acero duro, qu e van inclinadas con relación al firme y qu e penetran en el m ismo y lo levantan, deb iclo al peso que g rava sobre ellas . Pued en ir colocadas directam ent e sobre el rodillo apisonador o so bre bastidor independiente, qu e va ar rastr ado por un rod illo apisc nado r, o bien por un tractor, al cual se une por un cable o cadena (figs. 305 y 306); esta última disposición tiene la. ventaj a de que los esfuerzos viol entos a que la m áquina puede esta r som etid a no act úan directamente sobr e el rodillo, sino que se am ortiguan en el cabl e o cadena 345.
490
Escarificadoras. -
de unión ; tienen el inconveniente de que la rotura del cable o cadena de unión al motor puede, cuan do se trab aja en pendientes. fu ertes, ser un peligr o para el personal que maneja la escarificadora. Cuando se emplean rodillos par a a rras trar la escarificadora, deben tener por lo menos un peso de 14 toneladas ; pues ele lo contrario, pueden pati nar.
roigo 305. - Escari ficadora.
Las púas de acer o, en número de 4 a 6, deben tener. como mmimo una car ga de rotura ele 70 K g . Y un límite de elas ticidad de 40 Kg. Las escari fi cadora s se constr uyen con pesos totales variables de 3.000 a 5.000
F ig . 306. -
E sca rificadora .
kilogramos ; el an cho del escarificado, normalmente, oscila de 500 a 750 milímetros. El rendimiento se puede considerar, en jornada de ocho horas, de 180 a 250 m .", con una pro fund idad de 12 cm. 491
Ya hemos hablado de ellas al tratar de la construcción de la explanación; en las figuras 166, 167 Y 168 pueden verse distintos tipos de las mismas. 346.
Niveladoras. -
347. Apisonadoras. - Las apisonadoras sirven para consolidar las diferentes clases de firmes; pueden ser de tracción animal o mecánica.
Fig. 307. - Roclillo de tracción animal,
El rodillo de tracción animal es un cilindro, normalmente de fundición, que se arrastra por medio de unas lanzas, a las cuales se enganchan las caballerías. Tienen estos cilindros diámetros de 1 al, 50 m. y longitudes de 1,10 a 1,30 m. Se pueden lastrar, para aumentar su peso, cuan-
(/ltl!1ltamenf-e
pronorríonado nor J/f'lallÍ-rgica S
Morí in, S . .,1 ..)
Fig. 308. - Rodillos de tracción animal.
do, que 2 a 1,5 dro
492
una vez iniciada la consolidación del firme, puede ser mayor Ja carga la caballería arrastre; el peso de los cilindros sin lastrar varía de 5 tonelaclas por metro de ancho; el 'lastre puede aumentar el peso de a 2 toneladas; en las figuras 307 y 308 puede verse un tipo de cilinde esta clase. Las varas de enganche giran 180 alrededor del eje del 0
cilindro, para invertir el sentido de la marcha. Lo s cilindros de tracción anim al sólo se emplean para trabaj os de pequeña importan cia, pues su rendimiento es reducido. Las apison adoras de movim iento mecáni co se utilizan desde mediados del siglo pa sado; se pueden clasifi car:
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Por el número d e rodill os .. . Por la clase de anotor...
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De das rodillos (tá ndem) : De t res rod illos . D e vapor. D e gasol ina . De aceite pesad o.
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F ig. 309. - A pi.sonadora de vapor. de tres rodi llos.
Las apiso nad oras de tres ro dillos so n normalmente de mayor peso que las.de dos ; se utilizan cuando se preci sa un apisonado enérgico; por ejemplo, par a la construcción de un afirmado de macadam; las apisonadoras de dos rodillos se emplean especialm ente para la constr ucción de firmes bituminosos. Las apison adoras de tres r od illos (figs. 309 y 310) ti enen uno delan-
493 7
tero y dos traseros; el primero, de un ancho variable de 1,10 a 1,30 111. , está formado, en realidad; de dos rodillos montados sobre un eje común ; su diámetro es de 1 al ,20 m. ; sobre el eje de estos rodillos va montada una horquilla en la que se apoya la caldera, por medio de un eje de giro. Los rodillos tr aseros, que son los motores, tienen una anchura de OAO a 0,50 y un diámetro de 1,40 a 1,90 metros. El ancho de la zona apisona da es de 2 metros aprox imadamente. La apis onadora se dirige por medio
Fig,
310. -
Recebado y apison ado de firm e de m acad am .
de dos cadenas que, a rr ollad as en sentido contrario, actúan sobre el rodillo delantero, haciéndole girar por medio del volante de mando, que ter mina en un tornillo sin fin ~ Las apisonadoras de tres rodi~l~s se construyen de p:s:os varia bles entre 10 y 20 tonel adas, que producirán una carga, por centímetro de ancho de rueda , de 50 a 100 Kg. Las apisonadoras de dos rodillos (figs. 311 y 312) se construyen, en general . con ambos del mismo diámetro ;s u peso es pequeño, 8 a 10 toneladas generalmente, y su velocidad superior a la normal en ·las apisonadorasde -t res rodillos. Los dispositivos demando y direcci ón son idénticos a los correspondientes de una apisonadora de tres rued as. Cuando se mueven por vapor, la caldera puede ir colocada horizontal o vertical-
494
mente. Las apison adoras de una u otra clase deben llevar una rastra sobre los rodillos, que separe el material que a ellos se pega durante el apisonado; es convenient e que ten gan igualmente sobre los rodill os un pequeño tubo con ag uje ros , para mant ener húmeda su superficie.
I
Fig . 3II :-Rodillo tándem.
Los motores de las distintas máquinas descritas pu eden ser, según hemos dicho, de vap or, gaso lina o aceite pesado ; las apisonadoras de motor de gasolina resultan más car as de consumo que las otras dos. Las de vapor, son más seguras y de mayo r duración; tienen el inconv eniente
F ig.
3 12 . -
Rodillo tándem apisona ndo un horrnig ón asf álti co en la Ciudad Un iversitaria, de Madrid.
495
de que la puesta a presión de la caldera exige una pérdida importante de tiempo; normalmente han de encenderse una hora y media o dos horas antes del trabajo, y ello representa un gasto de horas extraordinarias del personal encargado; en cambio, es difícil que se paren por averías, lo que es más corriente en las de aceite pesado o gasolina; por estas razones, conviene emplear las de vapor en obras en las cuales se trabaje seis horas seguidas como mínimo; en cambio, cuando haya que actuar de modo intermitente o pocas horas, conviene más el empleo ele las de aceite pesado. .> Una apisonadora de tres cilindros, de 15 a 20 toneladas de peso, puede apisonar de 20 a 40 metros cúbicos de piedra en jornada de ocho horas; el rendimiento, entre estos límites, depende de la naturaleza de la
1
Fig, 313. - Rodillo de neumáticos múltiples.
piedra; .como término medio se puede considerar, con caliza dura, un rendimiento de 25 metros cúbicos. El consumo de carbón de primera calidad, puede considerarse de 20 a 25 Kg. por hora de servicio; el consumo de agua, de 300 litros por hora, y el consumo de aceite lubrificante, de 2 a 3 Kg. por jornada de trabajo. Una apisonadora de 10 a 12 toneladas con motor Diesel consume de 2 a 3 Kg. de combustible y de 0,150 a 0,200 Kg. de aceite lubrificante por hora de trabajo; el combustible que normalmente se emplea es gasoil. El cilindro de vapor tiene una velocidad de marcha de 3 kilómetros a la hora en trabajo y 5 kilómetros hora por carretera, en transporte. Para el apisonado de cierta clase de firmes - todos los de tierra consolidada-se emplean los cilindros de pata ele cabra (fig. 334) (1), de los cuales hablamos al tratar de la consolidación de terraplenes. Para estos firmes también se utilizan, en América, 'los cilindros de neumáticos (fig. 313); constan de un número- de neumáticos, generalmente ocho, de grandes dimensiones. colocados unos junto a otros; el bastidor, en el que va montado el eje común, puede lastrarse para alcanzar el peso deseado; se arrastran generalmente con un tractor. (1) Pág. 530,
496
348. Aparatos regadores. - La ejecución de los firmes de macadam precisa agua en abundancia; si el pavimento en ejecución no se riega lo debido, queda en malas condiciones, el recebo no penetra dentro de los huecos de la piedra y es imposible apisonar bien el conjunto; los aparatos regadores deben distribuir el agua de modo uni forme y sin violencia, para que el recebo no se arrastre, dejando descarnado el firme; cuando se trata de trabajos importantes se emplean tanques automóviles de 3.000 litros y más de capacidad, dotados de aparatos de riego, que distribuyen el agua uni formemente sobre un ancho que puede llegar al total de una carretera normal. Cuando se trata ele pequeños trabajos puede emplearse el carro cuba., con tracción animal; su rendimiento es pequeño, especialmente cuando la toma de agua se encuentra algo alejada del taj o; para calcular la capacidad precisa de tanques de riego, hay que tener en cuenta que cada cilindro apisonado¡' de 15 a 20 toneladas necesita, por jornada de trabajo, de 10 a 12 metros cúbicos de agua en total, para la máquina y el firme . El agua puede ser necesaria, además , para la fabricación de hormigones o morteros hidráulicos. El problema de disponer del agua precisa constituye en muchos casos una grave dificultad, que es costoso solucionar; no disponer del agua necesaria entorpece la buena marcha del trabajo y es causa, muchas veces, de una realizaci ón defectuosa del firme; no debe dejar de tenerse en cuenta, como es frecuente, en los presupuestos. 349.
Aparatos calentadores y distribuidores de betún asfálti-
Los betunes asfálticos sólidos y semisólidos es preciso fundirlos para que alcancen la fluidez necesaria para su empleo en el firme. Consta normalmente una caldera distribuidora de betún asfáltico: 1) de una caldera de fusión del betún; 2) de una bomba para distribuido a presión sobre el firme, y 3) de un aparato distribuidor, que, generalmente, realiza esta operación, pulverizando finamente el betún. La caldera puede tener diversos tamaños : para pequeños trabajos de reparación, se usan calderas de 250 a 500 litros; para grandes trabajos, la capacidad de la caldera es mayor; normalmente tienen capacidades de 2.000 litros; en camiones bituminadores se llega hasta los 3.500 litros. Al escoger la caldera hay que tener en cuenta que el betún debe calentarse por igual, evitando recalentamientos que pueden llegar a quemar el betún; hay calderas que tienen agitadores para mantener 'la uniformidad de la masa en fusión. La temperatura precisa se puede lograr con leña o aceite pesado; el calentamiento, por este último sistema, es más rápido. Es pre~ ciso que la caldera tenga, en sitio bien visible , un termómetro que permita
co. -
497
vigilar bien la temperatura en todo mornento ; pues no se debe perder de vista que un gran número de fracasos en firmes bituminosos son debidos a que el betún se quetna. El betún, una vez flúido, se recoge por una bomba que, a presión, debe enviarlo a los aparatos distribuidores; las bombas pueden accionarse a mano o mecánicamente; en las pequeñas bituminadoras se emplea el primer sistema. La bomba de la bituminadora tiene que ser sencilla, robusta y fácilmente inspeccionable; el betún, líquido viscoso, las atasca con mucha facilidad, y cuando por un descuido no se limpia bien después del trabajo, al reanudar éste, es dificilísimo
(Atentamente proporcionado .po r Metalúrgica S. Martín, S. A.)
Fig. 314. - Caldera distribuidora de betún.
poner a funcionar la bomba; en algunos tipos de camiones bituminadores, la presión al betún se da por medio de aire, que entra en la caldera de fusión, que está cerrada herméticamente; se evita así todo mecanismo para hacer llegar el betún al distribuidor. Los aparatos bituminadores (fig. 314) pueden moverse a mano, ir tirados por caballerías o colocados en un camión. En los dos últimos casos, la velocidad del aparato, regula la cantidad de betún distribuida por metro cuadrado. Cuando es preciso extender una cantidad grande de betún por jornada de trabajo, por ejemplo en caso de riegos bitumnisos sobre uno ya establecido, se debe tener una estación central de fusión del betún, que es la operación más lenta; en esta estación se establecerán el número
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de calderas de fu sión que sea necesario; el betún , ya fundido , se pasa al camió n bituminado r o a las calderas distribuidoras, que únicamente han de tener el fu ego preciso para mantener la temperatura . La carga del contenido de los bar riles en la caldera es molesta, pues cada uno pesa, n ormalmente, 250 K g .; es recomendable tenga una disposición mecán ica de carga, espec ialmente cuando la caldera sea alta; los barriles de betún de gra n viscosidad , ta rd an mucho tiempo en vaciarse; es conveniente se pue-
( A t entam ent e proporcionado po r M etalúrgica S. Mar tin. S . .1.)
F ig . 315. - Di stribui clo ra de emulsión.
dan colocar sobre la caldera, para que el betún vaya derritiéndose poco a poco y ten ga la fluid ez precisa cua ndo sea necesario verterlo en ella. Las calderas que so lame nte calientan el betún son iguales a las anteriormente descritas, sin distribuidor y, en al gunos casos, sin bomba. Para la distribución de emul siones, pueden usarse las mismas calderas que para e! as falto en ca lien te; no es preciso el hogar; pero en la práctica resulta conveniente lo te nga pa ra qu e la ca ldera se pueda u sar 111distintamente para un ti po u otro de betún . Es mu y útil, por su sencillez, la disposición ele la figura 315 ; la em ulsión la toma la bomba de presión directamente de! barril por m edio de un tubo y se distribuye, sin más mecanismo, sobre el firm e.
499
CAPÍTULO XVI
Firmes económícos. 350. Carrsi n os estabilizados. - El camino de tierra, cuando está en condiciones de humedad apropiada, es estable para soportar perfectamente un tráfico relativamente intenso. Sobre la arena de la playa de Daytona, en Florida , corren los automóviles de mayor potencia, para conquistar las marcas de velocidad más elevadas del mundo. Sin embargo, el terreno natural tiene incon~enientes por todos conocidos; en tiempo seco, su superficie se disgrega en polvo; en tiempo húmedo, se convierte en barro y el camino se hace intransitable. Solamente en momentos determinados el camino de tierra puede soportar un tráfico considerable; es un firme inestable . mI conocimiento detallado de las características de los terrenos y sus propiedades, ha hecho posible un estudio lógico del problema de su estabilización; en los Estados Unidos se inició esta tarea y hoy, no solamente en ellos, sino en América del Sur y Alemania, se trabaja con g ran ahinco en llegar a una solución definitiva del problema. El éxito hasta ahora ha sido indudable; un autor americano afirma: "ningún problema de ingeniería ha avanzado tan rápidamente, en algunos años, como el de la estabilización". La transcendencia que tiene el negar a una solución perfecta, está justificada por la necesidad de tener pavimentos a bajo precio, que den una sup erficie de rodadura aceptable para un tráfico moderado. La economía moderna ha hecho que sea preciso llegar hasta los más recónditos 'l ugares de la Nación para poder utilizar los recursos del país. Una red de caminos vecinales, suficientemente densa y bien atendida, es de importancia trascendental para 'la eC0110mia nacional; por ello, ha crecido, en proporción insospechada, el número de kilómetros de caminos construidos, y se ha hecho preciso encontrar firmes de coste reducido que permitan resolver el problema económico del conjunto; que resulta inabordable si todos los caminos se construyen con pavimentos de precio elevado.
500
En Améri-ca, para resolver el problema de dotar 'los-caminos secundarios de firme ade-cuado, se re-curría a las denominadas carreteras de grava; sobre la superficie de la explanación, sin preparación especial alguna, se extiende una capa de grava, arena gruesa, piedra triturada, etc., que se consolida bajo la carga misma del tráfico, ayudada por la humedad en las épocas de lluvia; el material añadido se mezcla con la capa superior del terreno, que actúa como un verdadero recebo, y llega a formar un revestimiento unido y relativamente coherente. 351.
Carreteras de grava. -
Figura 316.
Este tipo de pavimento constituye una mejora de importancia en relación con el primitivo camino de tierra; la superficie que se 'forma es bastante buena y el tráfico puede transitar sobre ella en condiciones aceptables. El primer período de 'consolidación por el tráfico del pavimento es incomodísimo y peligroso para la circulación; el material añadido se mueve por la acción .de los vehículos. que lo arrojan incluso fuera del camino; se precisa, hasta que el firme esté debidamente consolidado, una conservación constante y cuidadosa, que se logra por medio depasacias de niveladora ligera, o bien, en forma rudimentaria, con la rastra de la figura 316, que, por la posición oblicua de sus maestras, devuelve la grava, proyectada hacia los bordes, al centro del camino. Un hombre de pie sobre la rastra, carga su peso a un lado y a otro, procurando conservar el bombeo deseado.
501
El resultado de un revest imiento de este tipo depende de la naturaleza del suelo sobre .el que se asienta. Cuando éste es a renoso , sin cohesi ón, no tiene poder ligante par a unir las piedras añadidas y el firm e nun ca alcanza la compacidad precisa, siendo necesaria una continua conservación con pasadas de niveladora; y con el tiempo se va perdiendo gran canti dad del ma te rial añadido, que, en definitiva, es a r rojado fuer a de la carretera por los vehículos . Si el terreno es arcilloso, con la lluvia se fluidifica y la piedra añadida se hunde en él, siendo preciso reponerla casi en su totalidad después de la primera temporada de lluvias. Sin llegar a este caso extremo, au nque la arcilla no sea de tan mala calidad que se pueda hundir en ella la grava, parte de ella, en est ado de fluidez, 'sube a la superfici e, haciéndola mu y deslizante y, po r tanto . peligrosa . En resumen: los firm es de grava tie nen importantes inconven iente s; su conservación, en cuanto el t ráfico es un poco intenso, tiene que ser mu y at enta y cuidadosa, y siempre la superficie de una carreter a de g rava result a peligrosa y molesta para la circulación ; por ot ra parte, de no ser muy económico el coste del mat eria l añadido, la carretera de g rava no resul ta de precio reduc ido, sise tiene en cuenta el criterio de considera r como valor ele un firme el ele la car ga anual que representa. 352. EstabiJizadón. - Para evitar los inconvenientes de la carrete ra de grava se recurrió a su estabilización, añadiendo una Determinada cantidad de recebo, del prec iso poder ligante, que aglonierase el materi al pétreo; en definitiva, se ava nzó hacia la co nst ru cci ón de un firme de macadam. Pero el estudio d e las propiedades ele los terrenos hizo pensar en la posibilidad de suprimir el material pétreo, estabilizando directam ent e el terreno mismo cuando la intensidad del tr áfico no excediese ele límites determinados. P ar a que un terreno pueda servir de capa de rodadura ele un camino ha de pr esentar una superficie coherente qu e pueda resistir los esfuerzos transmitidos por el paso ele los vehículos : no ha de disgregarse en tiempo seco ni fiuidificarse en t iemp o húme do. Los suelos arcillosos son coh eren tes ; no se disgregan cuando están secos, pe ro se fluidifican. Los ter ren os arenosos no se fluidifican, pero carecen ele cohesión y se clisgregan en tiempo seco. El problema de la estabilización consist e en buscar un ligante par a las partículas elel suelo, que elé la cohe sión permanente precisa ; en definitiva, no se persigue más que const ruir un mortero, añadiendo al material que constituye el terreno ell igante necesari o . Los ligantes hasta ahora ut ilizados son los sig uientes: I .", arci lla ; 2.', cemento Portland; 3: , productos bituminosos . Con cualquiera ele ellos
502
es posible encontrar un pavimento apropiado para cada tráfico- siempre y cuando no pas e d e determinados límites - y para cada clima, obteniendo resultados, como veremos, superiores a los que en los comienzos de esta técnica se podían es perar . 353. Estudio del terreno. - La est ab ilizaci ón de capas de tierra destinadas a servir ele rodadura para los caminos, permite una actuación de! constructor mucho m ás amplia q ue en el ca so de los te r ra plenes . La razón es clara : solamente se pretende est abili zar la superfi cie del cam ino, y, por tanto, e! probl ema del volumen de tierra sobre el cual hay que aduar es mucho m enor que en el caso ele te rrap lenes: y ell o permi te, econ ómicamente, buscar la composició n g ran ulorné trica adecuad a, tomando de préstamos el terreno qu e sea pr eciso y so metiendo el conjunto a tratamien tos que su coste harí a totalment e ina plica bles en el caso de terraplenes. Será por ello posible tener no rmalmente cam inos de tierra esta bilizada aceptable , que reúnan las característ icas de resisten cias necesari as. para soporta r los esfuer zos de desgaste. succió n e im pacto , y, además, que sean cap aces de resistir a la acción de los ag en tes a tmos fé ricos que pued en alte ra r su s condicione s de cons tr ucció n; nada de esto ocurre con los terraplenes; las cargas se reparten en un volumen mucho mayor de t ierra, cuya resistencia puede ser más pequeñ a ; no hay in conveni ente grave en que ia superficie ele los talueles llegu e, acc identa lme nte y por plazo corto, a su límite plástico o se vuelva pu lveru lenta con la sequía . En la capa ele ro dad ur a de un camino nada de est o es toler able. Po r to do ello, el n úmero de ensayos qu e es preciso re ali zar para construi r un firme de ti erra estabilizad a, con las debidas ga rantías , es mayor que el necesario para el caso de terrapl enes. Los ensayos pueden dividirse en dos clases: a), ensayos de proyecto; b), ensayos de construcción. Los primeros darán una ide a lo m á s completa posible del terreno de la explanación en las capas más inmediatas del subsuelo y de los terrenos próximos que puedan añadirse para form ar el camino. Adem ás de los estudiados al hablar de los terraplenes : será preciso re alizar : 1.0, a náli sis granulométrico; 2:,. humedad centrífuga ; 3.°, humeclad· en el cam po ; 4.', prueba de Watts, y 5.°, ensayo de des gaste. Durante la construcción es nec esario t ener montada un a ' inspección cuidadosa, para lo cual se suele prever un pequeño la boratorioal pie de obra, en el cual se realizan las determinaciones precisas pa ra . comprobar que los trabajos se ejecutan con arreglo al proyecto; normal mente, en los laboratorios dé campo se comprueb an los lím ites líquido y pl ásti co, el análisis.granulométrico (en la parte de tamizado solamente) , la densi -
503
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e
dad aparente y el ensayo PROC'rO . Asimismo puede efectuarse, en el firme mismo, el ensayo de esfuerzo cortante de KRYNINE. Es imprescindible, para el éxito de la obra, realizar estos ensayos, porque 'Ias características del terreno varían de. manera continua, y sujetarse rígidamente a los datos del proyecto es expuesto a un fracaso. 354. Toma de muestras. - El estudio del terreno debe limitarse a la capa superficial y a 'las inmediatas del subsuelo, pues siempre que se pretende establecer un camino de este tipo el tráfico debe ser de cargas reducidas, que no llegan a afectar a la capa profunda.
!(J(Jcm.
Fig. 317. - Extractor para
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toma de muestras.
Por esta causa la toma ele muestras se hace con útiles sencillos, del tipo de barreno (fig. 317) que penetra en el suelo por rotación, y luego, tirando de él extrae la muestra , midiéndose la profundidad por medio de las divisiones del vástago. Con este aparato, añadiendo suplementos, puede estudiarse el subsuelo hasta una profundidad de 2 ó 3 m., más que suficiente para las necesidades corrientes. La muestra del terreno superficial se toma con pico y pala; pero es preciso quitar previamente la capa superior cuando contiene vegetación o restos orgánicos, ya que siempre ha de hacerse desaparecer antes de proceder a la construcción del camino. Del terreno ya estabilizado es preciso tomar a veces muestras no perturbadas, es decir, en las que se conserve su verdadera estructura. Para ello se usan moldes de borde inferior cortante ;se hincan en el terreno y después se excava alrededor de ellos, con el fin de poder cortar la base inferior de la probeta. La muestra obtenida se cubre con tapadera metálica o de celuloide, y se parafina el conjunto, para mantener la humedad constante hasta el momento del ensayo. La toma de muestras con estas precauciones es imprescindible para el ensayo del esfuerzo cortante de CA5AGRANDE.
504
355. Análisis granulométrico. - Consta de dos partes: por la primera se determina la composición granulométrica ele las partículas que no pasan por el tamiz número 200 de la A. S . T . M .; este ensayo se realiza simplemente por tamizado . La segunda parte consiste en el estudio de las partículas que pasan por el tamiz número 200, y se hace por sedimentación. El ensayo de tamizado se realiza tomando 6,5 Kg. de muestra, que se seca a peso constante a 110°, y se hace pasar sucesivamente por los tamices números 1, 3/4 y 3/8 ele pulgada, y número 4, anotando Ias cantidades retenidas en cada tamiz y las que pasan por el número 4 . De esta última parte se tornan 800 gr., qUE~ se colocan en un recipiente de 30 X 20 X 15, con un tubo aliviadero cerca de su borde superior. Se añade agua de modo continuo al recipiente, y la que sale por el tubo aliviadero se hace caer sobre el tamiz número 200; se continúa el lavado hasta que se obtenga agua completamente clara; se lava igualmente el material que ha sido detenido por el tamiz número 200, y se incorpora al recipiente; se deseca y se pesa. Por diferencia se tiene el tanto por ciento que pasa por el tamiz número 200. La porción desecada se pasa por los tamices números 10 y 40 , Y a veces por el número 100, si l-as pliegos de condiciones así lo exigen. Por este ensayo se separan fracciones del suelo de propiedades muy distintas; el tamiz número 200 corresponde, aproximadamente' al límite entre las arenas, parte inerte del suelo, y los limos y arcillas, parte activa y coherente. La granulometría de la parte inerte puede indicar si es posible obtener 'Una compacidad elevada, exactamente lo mism-a que en el caso de los hormigones. El análisis granulom étricc de la parte que pasa por el tamiz número 200 se realiza por la ley de STOKES, que determina la velocidad de descenso ele una partícula ele forma esférica sumergida en un flúido. V
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I
--d~gX J
S
P¡ - P --p.
donde P = Peso específico del flúido. P t = Peso específico De la partícula. g = Aceleración de la gravedad, d = Diámetro de la partícula. p.. = Viscosidad del flúido.
Todas las unidades en C. G. S. El método más usado es el del densímetro, adoptado p-or CASAGRANDE. Consiste en dispersar el terreno en agua, midiendo la densidad en el
505
momento inicial y después de determinados interval os de tiempo. La den sidad del líquido indica la cantidad de materia sólida dispersada, cantidad qu e va variando segú n las particul as sedimentan . El cálculo, que es comp licado, porque el densím etro no d a más qu e 'la densid ad med ia de la mezcla para los extremos super ior e in ferio r d e su bu lbo, se sim plifica por medio de á bacos . L a difi cultad más g rave de estos ens ayo s se encuenhra en la dispersión. P orque las finísimas pa rticulas de a rcilla se hallan aglomeradas en pequeñ os g ru mo s, que a veces pueden desh acerse simplemen te por medio de ag itación mec ánica, pero otras ob ligan a recurrir a medios qu ím icos, a pesar de 10s cuales es difícil lograrlo. E xis ten procedimientos G R A VA
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F ig. 318. - Ejemplo ele composición gran ulorn étrica de finos.
en gor ros os pa ra llegar a Ia dispersión to tal , que se utili zan pa ra los ensay os de investigación; pero en los ensayos t écnicos suele bastar con agi tar fuertemente la me zcla del agua y el terreno en un vaso , po r medi o d e un a pequeña héli ce de 1,9 cm. de diámetro, qu e gira a una velocidad ele 9.000 vueltas por mi nuto. A veces, para lograr la más completa dispersión, se añade u n defíoculante ; procediendo asi se mid e, no el di ám etro de las par tíc ulas de ar cilla, sin o el di ámetro de los grumos formados ; pero en defini tiva ha y que tener en cuenta que estos grumos, que está n tan fue rtem ente unidos, ha n de com porta rse en el terreno, ha sta cierto pun to , como partículas individuales. Por o tra parte, si se t iene en cuenta que la s propiedades de la arci lla dependen no so lamente del tamaño d e las partícu las, sino también de la form a en que están agrupadas, se Ilega a la conclusión de que el valor de las ind icaciones del análisis granul om étrico de la parte del suelo que pasa por el t amiz número 200 es mu y pequeña, y com o el en sa yo es delicado, corrientemente para fines constructivos se prescinde de él, sustit uyéndolo
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por las determinaciones de A TTERBERG en la parte del suelo que pasa por el tamiz número 200, con lo cual se obtiene una id ea de su posible comportamiento en obra, mecliante ens ayos de fácil realización . Se clenomina humedad centrífuga la cantidad de agua , expresad a en tanto por ciento del suelo se co , que contiene una muestra previamente sa tura da después ele som etida, durante una hora, a una aceler ación igu al a 1.000 g. 356.
Humedad centrífuga. -
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Ap a ra to par a determin ar la hu medad cent r íf uga,
Para determ inarl a se toman 5 gr: de un a muestra del terreno, que pasa por el tamiz n úmero 40, y se introducen en un crisol de GOO'CH , en cuyo fondo se ha colocado previamente papel de filtro . Se dispone el cri sol en un recipiente que contenga una pequeña capa de agu a, con el fin d e que ésta pueda ascen der por capilaridad en .la mu estra. La capa ,de agua se eleva hasta que aparezca agua libre en la super ficie de la muestra ; se toma el crisol y se coloca en una caja tapada con un fieltro húmedo, en lacual se conserv a durante doce horas; pa sado este tiempo, se saca de la caja y se ret ira el ag ua libre que pudiera qued ar en la superficie. Se intr oduce el crisol en un recipiente, en la f orma que se indi ca en la figura 319, colocand o el conjunto en una centrifugadora, que lo somete a una aceleración -de 1.000 g. Al ca bo ele un a h or a se retira el cr isol; se pesa, se deseca en una estufa a- 110' ·y se v uelve a pesar. La diferencia
507
entre ambos pesos es la cantidad de agua que retiene la muestra después de la centrifugación. La significación de este ensayo es muy interesante. El -agua tiende a escapar por la fuerza centrífuga y la compresión de las partículas debída a ella, que tiende a exprimir la muestra corno si fuese una esponja. A la pérdida de agua se oponen la-capilaridad y la impermeabilidad del suelo. Valores bajos de la humedad centrí fuga corresponden a suelos permeables y poco capilares. Valores altos, a suelos de gran capilaridad. En suelos impermeables, arcillas coloidales, por ejemplo, puede suceder que la capa superior de la muestra deje salir al principio del ensayo una pequeña proporción de agua; después se consolida, cerrándose sus poros y formando una masa impermeable. Entonces el agua no puede filtrar por el fondo y, obligada a salir fuera ele la muestra por la compresión de la misma, rezuma en su superficie; cuando ocurre, se anota muestra inundada. Humedad en el camtpo.-Es la proporción mínima de humedad referida al peso del terreno seco, con ia que una gota de agua depositada en un suelo horizontal no es absorbida inmediatamente. Para determinarla se toman 50 gr. de la muestra del terreno que pasa por el tamiz número 40 y se amasa con una pequeña cantidad de agua ; se coloca en una cápsula" y se alisa su superficie. Se deposita una gota de agua sobre ella y se observa si es absorbida antes de treinta segundos, En este caso se vuelve a amasar el suelo con mayor cantidad de agua, y se repite la prueba hasta que la gota permanezca sin ser absorbida por la muestra más de treinta segundos . Entonces se pesa la cápsula, se deseca y se vuelve a pesar, obteniendo el tanto por ciento de humedad buscado. La cifra humedad así determinada será, con cierta aproximación, la que es capaz de absorber el suelo en caso de lluvia; si es mayor que el límite plástico, el suelo se convertirá en barro; si es menor, se conservará sólido. Lo s resultados .no concuerdan exactamente con la realidad, pues el terreno del' camino' habrá sido sometido al apisonado, que, al. cerrar los poros , dificulta la absorción, mientras que el terreno de la cápsula está sin apisonar. Por otra parte, el suelo del camino se somete a un amasado por las ruedas de los vehículos que, en cambio, favorece la absorción, cosa que no ocurre con el terreno de la muestra. Por todo ello, .Ja cifra de humedad en el campo no ha de considerarse más que como una valiosa indicación. 357.
358.. Ensayos de Watts, - Este ensayo puede dar una idea del comportamiento del suelo ante las diversas solicitaciones a que ha de estar
50S
sometido. El .aparato de VVA'l"l'S (fig. 320) consta de un cilindro -de acero de 52,4 mm. de diámetro inter ior y 127 mm. de altura, en el que se puede introduci r un pistón de acero de 50,8 mm. de diámetro. Una ele las base s del cilindro tiene un orificio circular de 28,6 mm. de diámetro, con bordes cort ados a bise l, CJue puede esta r abierto o cerrado. Las probetas elel materi al a ensayar, con el trat amien to que corresponda a l tipo de estabilización proy ectado , se preparan en el citado cilindro con el orificio ele! fondo cerrado, o bien en otro de las mismas dimensi one s, separado del aparato. P ara ello, la muestra, elespués de secada a 100", se hace pasar por el tamiz número 4 y se apisona en tres capa s, con un pisón de 453 gramos de peso y 2,5 de diámetro, que se ha-ce caer 25 veces desde una altura de 10 cm. Después, por medio del pistón, se somete a una presión de 64 Kg. por centímetro cuadrado. La muestra a sí preparada se introduce en el cilindro de WA'r'l' s } en el cual ha sido destapado el orificio elel fondo; por medio del pistón se aplica una presión tal , que descienda éste, a una velocidad aproximada de med ia pu lgada por minuto. En un diagrama (fig. 321) se van tomando, en un eje, las cargas en tonel adas y, en el otro, los desplazami entos elel pist ón ; el diagrama tiene norm alm ente la forma que en la figura se inelica. No se aprecia al principio salida alguna ele material por el orificio del fondo, pero llega un moment o en que el aument o de presión hace que se desprenda un trozo en forma de casI quete esférico. E ste punto corresponde al A ele la figura, inflexión de curva dibujad a. Pasado este punto, al aumenta r las cargas, la cúpula se Fi g. 320 . - Cilindro de WATTS. destruye fácilmente, aumentando las deformaciones con gran rap idez. Las cargas y deformaciones correspondientes al punto A , son una indicación interesante acerca del comportam iento ele la muestra en sa yada; ele la comparación ele varias probetas ' se deducir á la que ha ele resi stir de
~
509 s
una manera más perfecta a los efectos del tráfico, que será la que.dé mayor carga para el punto A. Intentar llegar a una interpretación matemática del resultado, aplicando la teoría de la elasticidad, para deducir las cargas unitarias de esfuerzo cortante, será completamente falso y, además, no interesa desde el punto de vista constructivo. El aparato es simple y robusto, y el ensayo, sencillo ; sus resultalos tienen únicamente una utilización indicativa , esCargas tonelddas 7
8
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WATTS .
pecialmente útil para casos en ios cuales no se puede efectuar el ensayo de esfuerzo cortante con el aparato de CASAGRANDE . 359. Ensayo de Krynine. - Este método, expuesto por primera vez por su autor en Transactione, de la A. S. C. E., en 1933, tiene por objeto determinar la resistencia al corte del terreno. Para ello, se hinca en él una estaca, tirando de una punta, por. medio de un automóvil, en la forma indicada en la figura 322. Al principio, la estaca gira alrededor ele un punto situado aproximadamente a 2/3 de altura de la parte hincada; pero pronto empiezan a manifestarse grietas en el terreno, en forma de círculos, y, finalmente, se desprende un cono casi perfecto. El esfuerzo tractor del auto se mide por el dinamómetro, D.
510
Expresando la condici ón de equilibrio del cono en el momento de la rotura,
+
Esfuerzo X a= (Peso del co no r-esultante vertical del esfuerzo cortante en ola s uperficie del co no) X T,
se puede deducir el valor del esfuerzo cortante. Este ensayo tiene una exactitud muy pequeña ; el cono no es perfecto, y el punto de giro de Rued... 0''1/ alltomón/
Cancho
'-Punto
~ 9/ro
Peso + llesC///ó'nte red,eó'/ del esf'v ereo cortante
Fi g .
3 2 2. -
Ensayo de
K R Yl'INE.
la estaca en el momento de la rotura, que suponemos está en la superficie, no se conoce con exactitud y, finalmente, es preciso vencer la inercia de la tierra que forma el cono. No obstante, usando estacas de las mismas dimensiones, hincándolas igualmente, etc.; es decir, efectuando el -ensayo siempre en las mismas -condicio nes, pueden lograrse indi-caciones muy interesantes, con la ventaja de operar en el terreno verdadero, sin manipulaciones de laboratorio que pudieran perturbarlo. La úni-ca alteración que en él se realiza, la hinca
360. Prueba de desgaste. - La- prueba de desgaste puede resultar interesante para dar idea del comportamiento del firme proyectado bajo la acción del tráfico. La forma más lógica de realizarla es someter .una muestra del terreno al desgaste en una pista giratoria, como la que puede verse en la figura 323. El ensayo de someter pastillas del terreno, secadas a lOO·, a una especie de ensayo de calidad, introduciéndolas en un tambor que gira sobre un eje inclinado a 25°, respecto al cilindro, determinando después su pérdida de peso, es poco exacto. Este ensayo se realiza en Australia.
Fig 323. - Pista de desgaste.
'---. 8
361. Clasificación de los suelos. - Con los resultados de todos estos ensayos, es posible formarse una idea del futuro comportamiento del suelo. En Norteamérica se ha llevado a cabo la siguiente clasificación de los suelos, bastante útil: Arenosos..
(f)
Suelos homogéneos. .4
Limosos
.
O
Arcillosos
.....l u.J
::> (f)
Suelos heterogénenos. B ....
l
..
¡
IAt •• Algo arci'11 osos¡A
¡ ¡
2
Sin arcilla
AH'
Sin coloicles Con coloicles
A 4• Ar..
Sin coloicles Con coloides
Orgánicos . Naturales . A rti ficiales (rellenos) ... Mixtos .
Sus propiedades son las siguientes:
Al) Suelo bien graduado con materiales gruesos y finos; _arcilla íigante excelente : muy estable bajo la presión del .tr'áficovcualquieraque sea su grado de humedad. 512
A2) Materiales gruesos y finos, pero con graduación inadecuada o ligante de mala calidad, por llevar materia orgánica, coloides, etc., que hacen el suelo elástico. Muy estable cuando está húmedo. Las variedades friables se esponjan y pulverizan con h sequía prolongada. Las elásticas pueden reblandecerse con contenidos altos de humedad, originados por lluvia o agua absorbida por capilaridad. Aa) Material grueso solamente, sin arcilla. Falto de estabilidad bajo la acción de las ruedas; pero, en cambio, rara vez afectado por la humedad. No son susceptibles de entumecerse por la helada, ni de 'contraerse y dilatarse sensiblemente con las alternativas de humedad. A4) Predominio de limo (partículas de tamaño intermedio entre la arcilla y la arena), sin material grueso. De poros más finos que los de la arena, tiene mayor capilaridad. De poros más gruesos que la arcilla, son más permeables. En consecuencia, tiene gran facilidad para absorber la humedad, hasta perder la estabilidad, y para retenerla. Muy heladizos y expansivos. Cuando están secos o algo húmedos, dan una superficie firme, donde las ruedas no dejan apenas huella, A5) Como en el anterior, pero C0n arcilla coloidal, materia orgánica, etc . Suelos muy elásticos, que se hunden bajo las cargas, aun cuando están secos, para recobrar después su posición primitiva. Comportamiento frente a las heladas, humedad, etc., como el anterior. Aa) Predominio de arcilla, sin material grueso. Muy impermeables. Difícilmente absorben agua, excepto si se remueven. En este caso, alcanzan rápidamente su Hmite líquido, produciendo fácilmente corrimientos. Varían mucho ele volumen con distintos contenidos de humedad. Asientan lentamente bajo las cargas; los vehículos no tienen tiempo de producir huella. .117) Arcilla predominante, pero con parte coloidal, o con materia orgánica. Suelos expansivos. Los vehículos dejan huellaAs) Tierra con mucha materia orgánica. Turbas. Suelos muy malos para todos los usos. Suebo's B. - Malos o, por lo menos. difíciles por los cambios bruscos de sus características. Los BI, son naturales; es decir, zonas en las que el terreno cambia rápidamente de composición o condiciones, en pequeños recorridos. Los B 2 son rellenos ejecutados con materiales heterogéneos, y los Ea, zonas en las que aflora el terreno natural, entre espacios rellenos con material de otras caracteristicas, 362. Identificación de los suelos. -
Se hace fácilmente, conociendo el límite plástico y el líquido (cuya di Ierencia es el índice de plasticidad), el limite de retracción, la humedad centrífuga y la humedad en
513
el campo, mediante los gr áficos de las figuras 324, 325, 326 y 327; tomados del artículo" Justificación y organización de los laboratorios de suelos", ADOLFO P. GRISI, La Plata" 1937 ; Primera Reuni ón Anual de Caminos. Hay que advertir que estos gr áficos están deducidos de nurne/20
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rosísimas obser vaciones hechas con los suelos de los Estados Unidos. Es posible que se encuentren discrepancias al intentar aplicarlos a los suelos españoles, pero. son una base práctica que puede ser adaptada a nuestro país, con las observaciones que aquí se hagan. 514
363. Caminos de tierra estabilizada. Principios fundamentales. Con la clasificación de suelos y la enunciaci ón.de sus propiedades , se ve que hay u nos, est ables bajo la acci ón de l tráfico y los agentes atmos féricos, y, en cambi o, otros, absolutam ent e in apropiados para resist ir a di120
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chas causas externas. SI :se estudi a el porqué de estas propiedades, se llega a la conclusión de que influye en ellas la composición - proporción de arcilla. aren a y materia o rgán ica - , la s dimensiones ele lo s di stintos componentes y, por último, la cantidad d e agua que el suelo tiene. Para
515
conocer en qué cuant ía y por qué influyen unos y otros, hay que estudiar aunque sea rápidamente. el orige n de los suel os, y cómo intervienen en su composición y com por tamiento los distintos elementos . L os suelos provienen ele la transformación de las rocas o riginarias. 120
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Figura 326.
Al principio, las acciones ex ternas se limitan a f raccionar y a pulveriza r la roca. La roca pulverizada sufre el efe cto de los age ntes externos de erosión más int ensamente que la primitiva, y ento nces, a la acció n física, sucecle la quími ca, qu e descompone las pequeñas partículas origi narias,
516
dando lugar a la form ación de una serie de productos, capaces de alimentar una Hora y un a fa una, que no tarda" en estab lecerse y que, a su vez, contribuye a nu evas transformaciones del suelo. Esta evolución, continuada durante mi les de años, va acompañada de sedimentación o de ea
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lavados. en los que el agua disuelve los productos de una parte del ten-eno y los deposita en otra: Se obtiene así un con junto complejo y heterogéneo, que es el suelo. Las dos etapas distintas examinadas producen elementos de prop iedades diferentes; la er osión física, al triturar la roca, da lugar a gravas y arenas ; la erosión química, pro duce un su elo mu cho más descompuesto; 517
formado por finísimas partículas de naturaleza y estructura, que no corresponden a la roca primitiva. Cuando la erosión química no puede actuar, se encontrarán suelos totalmente arenosos. Así ocurre en los desiertos, donde la falta de humedad hace imposible [a acción química. Las arenas se encuentran también en las zonas donde el lavado continuo va arrastrando la arcilla, .a medida que se forma; así, por ejemplo, sucede en las playas y ramblas de los ríos y en grandes extensiones del Norte de Europa. donde las precipitaciones abundantes lavan continuamente el suelo, sometido, por otra parte, a una escasa erosión química por [as bajas temperaturas del ambiente. En las regiones tropicales, en 'cambio, las dos circunstancias, calor y humedad, actuando conjuntamente, hacen muy intenso el ataque, y allí se encuentran enormes extensiones de suelos arcillosos. Los fangos, cargados ele substancias fertilizantes, que el Nilo deposita sobre las arenas inertes del desierto, son producto de la intensa y continua erosión que tiene lugar en el Sudán y en las montañas de Tanganica. Los dos componentes esenciales del suelo son. por tanto, arena y arcilla. La arena es inactiva: sus propiedades son las que pueden deducirse de las leyes de la fisica para un montón de pequeñas esferas. Con un determinado grado de humedad, la tensión del agua capilar proporciona una cohesión, que desaparece rápidamente al entrar en contacto con el agua o cuando se evapora la contenida en su s poros ; la arena de la playa. totalmente seca o completamente húmeda, es incoherente; con una pro' porción determinada de agua, tiene la cohesión precisa para soportar. sobre ella, la acción de un tráfico relativamente importante. La arcilla, unas veces, es dura como una roca; otras veces, flúida; sufre cambios de volumen no sólo por la ac-ción de la lluvia, sino también con el grado higrométrico de la atmósfera. Mientras no pasa del estado plástico, tiene gran cohesión, debida a la enorme energía superficial de que dispone, a causa de la extremada pequeñez de sus granos: para darse idea, basta pensar que un centímetro cúbico de arcilla, dividido en cubos de 0,001 ,(;1, de arista, tiene 6 kilómetros cuadrados de superficie. El ínclice de plasticidad es di ferente para las distintas fracciones , separadas por sedimentación ele un núcleo a rcilloso en una muestra de tierra; varía , por tanto, según el tamaño de las partículas , y es que, en las propiedades de la arcilla. tiene gran influencia su grado de subdivisión. Pero no son las dimensiones las que únicamente influyen en sus propiedades; cuando, en vez ele examinar solamente una arcilla determinada, se estudian arcillas de distinta procedencia y naturaleza, el problema se torna en más complejo. No sólo influye el tamaño de las distintas partículas, sino también, y en proporción fundamental, su natura-
518
leza y propiedades. Para explicar lo que sucede, vamos a estudiar, ligeramente, la naturaleza de los lazos que unen entre sí la s partículas de arc illa. Las sales disueltas en agua están ionizadas; el cloruro cálcico, por ejemplo, se disocia en aniones de cloro cargados negativamente y cationes de calcio, con cargas positivas. DEnYE ha demostrad o que las moléculas de agua son dípolos, de acuerdo con la estructura HOH - .
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Figura 328.
Las pequeñas partículas de agua se orientan en el campo eléctrico del catión, formando a su al rededor una capa de moléculas de agua ligadas a él. El catión ' está hidratado . Aho ra bien: el estudio de las partículas de arcilla, llevado a cabo por medio de los ra yos R ONTGEN, ha demostrado que están formadas por una especie de celosías, constituidas por moléculas de alúmina, sílice, óxido de hierro y magnesia, distribuidas según la naturaleza de las a:r~i !las, que tienen cargas negativas. Los huecos de estas celosías se rellenarán con los cationes alcalinos y alc alinotérreos, unidos por medio de las moléculas dipolares de agua ; esta unión es precaria y resul ta fácil
519
desalojar los cationes para cambiarlos por otros ; : son " bases de cambio". El enlace de las partículas de arcilla se hace a través de estos cationes (fig. 328), pero las propiedades del puente así establecido varían según la naturaleza de las partículas de arcilla y del catión. Para una misma carga eléctrica, los cationes más pequeños se' pueden hidratar más, puesto que producen un campo eléctrico más intenso. La consecuencia de ello es que las arcillas, impregnadas de sales sódicas o líticas, tienen un a gran diferencia de volumen, según estén secas o húmedas; son muy viscosas y admiten mucha agua desde que comienzan a ser plásticas, hasta que se fluidican; es decir, tienen un índice de plasticidad muy elevado. Lo contrario pasará con las arcillas de cesio o de rubidio. También influye la naturaleza de las celosías, que forman la estructura fundamental de la arcilla. Cuanto más sílice tienen, mayor cantidad de cationes pueden absorber y más influida se encuentran por los cambios de humedad. Efectos contrarios producen los sesquióxidos de hierro o de alummio.
1 De todo lo expuesto, se deduce:
1.0 El análisis granulométrico de las arcillas no sirve para dar idea de sus propiedades. El índice de plasticidad que, por otra parte, es mucho rnás fácil de determinar, es más útil en la práctica. 2.° Las propiedades de las arcillas dependen de su composición. 3: Las propiedades de las arcillas dependen de los cationes absorbidos. Los que pueden hidnatarse mucho, dan indice de plasticidad alto. Esta propiedad tiene gran importancia, porque habrá la posibilidad de actuar sobre las características del suelo, impregnándolo con sales de cationes diversos. De lo expuesto se deduce que es posible cambiar las propiedades ele la arcilla, especialmente su cohesión y su índice de plasticidad por distintos medios químicos, añadiendo productos determinados que puedan hacerla más o menos sensible a los cambios de humedad. Pero las arcillas, por sí solas, nunca pueden constituir un firme lo suficientemente resistente para soportar la acción del tr áfico , y, además, aunque llegasen a alcanzar laresistencia precisa, la superficie de un suelo de arcilla pura resultaría de slizante y, por ·tanto, inapropiada para su uso como camino. El elemento fundamental de toclo firme estabilizado ha de ser la arena; pero la arena hemos visto que sólo en eleterminadas condiciones, absolutamente eventuales, puede tener la cohesión precisa, a causa de su agua capilar, para que resista a la acción dé! tráfico. La arena, para que pueda constituir una capa de rodadura, es necesario tenga la debida cohesión. Esta cohesión, en definitiva la estabilidad precisa del camino, se ha de lograr añadiendoa la arena su elemento com520
píementario, la arcilla. En princ ipio, t odo camino esta bilizado ha ele esta r formado de ' un a mezcla de a rena y a rci lla en determinadas proporciones ; si esta úl tim a es de naturale za aceptable, puede ser ligante su ficiente. Si por sus car acterísticas de com posición y naturaleza no 10 es, ha y que suplementaria añ adi endo otro producto que, o bien m odifique suspropiedades, haciénd ola más aceptable, o bien aum ente su poder Iigantc, Lo s firm es es ta biliza dos pueden se r, po r tanto : \ sola. 1.0 Ligado s con a rc illa . . . ) con adición de productos quími cos qu e la estar bili cen. 2.° L igados con 'Cemento Po rt land . 3.° Ligados con productos bituminosos .
La constru cción de un cam ino estabiliz ado, de cua lq uier clase , ex ige una serie de cO;l d ici~nes W11ll1neS, que son las siguientes:
1: El material resistente ha de t en er las debidas con diciones para soportar la acción del tráfico a que h a de estar sometido. Ello obli gará , cuando el terreno natural no las reúna , a cam bia r su com posició n gra nulom étrica, añadiendo los elementos que sean preciso s. 'tratándose de firmes en los cuales la condición de economía es fundamental, habrá que buscar los materi ales a añadir en las proxim idades de las zo nas de trabajo. 2: En algunos ca sos será necesario com pleme nta r la mezcla .de arcilla y arena, añad iendo una d ete rm ina da pr oporción de productos químicos para lograr : a), una mayor estabilidad ele la a rcilla , y b), 1111 m ay or poder ligante de la mi sma. 3: El conjunto qu e en un a u o tra fo rma se obtenga ha de ser homogéneo para que lo sea n las cond icio nes de resistencia del camino; ello obligará a una mezcla íntima de los distintos elementos que form an la capa de rodadura. 4.' La capa de ro dad ura deb erá consoli da rse . debidame n te po r un apisonado adecuado ; habrá a sim ismo que cu ida r de su fr aguado, o "cura " ci e los productos bituminosos, para logra r la debida r esi stencia final. De lo expuest o se deduce que la construcció n de. un firme cua lqu iera ele esta clase precisa, como fa se pr evia , el estud io d e la s con dici ones del terreno natural y det ermi nación .de la cantidad de a rena s o a rcilla s a añad ir y, en su caso , del ligante complementario, cemento o producto bituminoso. La construcci ón se ·compondrá de las sigu ien tes oper a ciones : E scarificac!odel terreno natu ral.
1:
521
2. n Adici ón al mi smo de la cantidad de arcilla, aren a y ligantes suplementarios precisos. 3: Mezcla íntima de los di stintos elementos. Que normalmente se ejecuta en el ter reno mismo por medio de aparatos niveladores; puede realizarse también en una hormigonera. 4: Nivelaci ónde la mezcla obtenida para que el camino qu ede con la ra sante proyectada. S: Apisonado del firme; y 6.' Fraguado o cura del mismo. Todas estas operaciones se han de llevar a cabo con la máxima economía para reducir a un mínimo el coste de la mano de obra preci sa. Se han de .utilizar los m ate riales próximos a las zonas de trabajo. La distribución y la mezcl a, in situ, o en hormigonera, han de hacerse con toda rapidez. La labor de apisonado ha de ser muy cuid ados a y eficaz para lograr que la capa del firme que se obtenga alcance la máxima densidad, pueda resistir a las acciones del tráfico, y se r pr ácti camente in alterable bajo la acción de los ag entes atmosféricos. Durante el período de consolidación química ha de protegerse el firme en forma adecuada, especialmente cuando se trata de firme conso lidado con cemento, para que el fraguado se lleve a cabo con las máximas garantías. 364. Composición g ranulorn étr ica del firme. - El terreno, normalmente, no tendrá las cualidades preci sa s par a formar, aun después de apisonado, un buen revestimiento. Será necesario mezclarlo, según hemos indicado, con materiales adecuados para que el conjunto tenga la cohesión precisa para soporta r las cargas a que ha de estar sometido. N o solamente es necesario que exista el material cohesivo de la debida calidad; hace falta, además, que el material granular tenga la composición precisa para que el conjunto alcance la densid ad máxima, lográndose así la cohesión y esta bilid ad que el tráfico ex ige . Las partículas gruesas resistirán al impacto y desgaste. Las más finas proporcionarán cohesión. Las intermedias rellenan los huecos, acuñando las partículas mayores. No existen condiciones definidas que fijen la composición granulométrica de la mezcla. Debe perseguirse únicamente, según hemos indicado, la m áxima compacidad con lo s materiales disponibles. Se suelen utilizar curvas de forma an áloga a la de FULLER, para hormigones:
522
siendo: P = 'el tanto por ciento qu e pasa por el ta miz de a be rt ur a d D =a.1J.crtura del tamiz por el que pasa el 100 p or 100
para n se toman valores desde 2 (que co rresponde a la fó rm ula de Fur.LER) hasta 4. La tenden cia es elegir este último va lor, rest r ingiendo, por tanto, el ItSO de I.os elementos finos. del éJlJ.ih:ri J' ,9r.inu/ométrico de un,:} e.rf,:}billi'ddón find.
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En relación con el valor máximo del mater ial se distinguen tres tipos: Patrón: Aber tura máxi ma, 1 pulgada (2 ,54 cm.), Semifina : Aber tura m áxi ma, 3/8 de pulgada (0,95 cm .). Fina: Abertura máxima, tami z nú mero 10. Se tolera un 10 por 100 del material que no pas e por la abertura máxima, siempre y cuando su diámetro no exceda de 1/3 del espeso r del revestimiento. En las figura s 329 y 330 pu eden verse dos tipos de curvas granulo-
523
métricas, una para estabilización normal y otra para estabilización fina, empleadas con buen resultado en No rteamérica, y que pueden servir de guía . N o sólo se precisa una buena composición granu lométr ica; es necesario, adem ás, que el ligante, la arcilla cohesiva, sea de buena calidad. P ara asegurarse de ello es necesario determinar los límites de AT1'ERBERG, establlt~acion
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las humedades centrífugas y el cam po de la mezcla y de cada uno de los componentes, que han de estar exentos de materias orgánicas . mica y diato meas. Las características a exigir varían según el clima del lugar en que se construye el camino. A veces, para lograr una mayor imoermeabilidad y resiste ncia al desgas te, se efectúa un tratamiento superficial con betún de la capa de tierra estabilizada . L as prescri pciones, en este caso, han de ser más rigurosas,. ya que, por ser imposible la evaporación, un suelo ligeramente capilar su friría ablandamientos perj udiciales.
524
Como orientación, los índices de plasticidad adoptados en América son los siguientes: Lluvias mm./afío
Capas que han de cubrirse ICapas que han de quedar COn tratam íen to :superficial al descubierto. impermeable. --------
Más de 1.000. De 700 a 1.000. Menos ele 700.
?licnos ele 3 De 3-4 " 4-5
De 3-5 " 5-8
" 8-12
El límite líquido ha de ser menor de 3S y menor que: 1 . 6 X ínelice plasticidad + 14.
Finalmente, el agregado grueso habrá de ser de piedra dura y que no se descomponga. La obtención de las características del proyecto se habrán de lograr mezclando: a), suelo natural del camino; b), un suelo granular, y e), un suelo arcilloso. Los dos últimos tomados de préstamos. Estos tres materiales será preciso mezclarlos en proporciones adecuadas para obtener una composición granulométrica y unos límites de AT'l'ERDERG de acuerdo con las condiciones del proyecto. Como cada uno de ellos contendrá' fracciones gruesas, intermedias y finas, el problema es siempre indeterminado. Para resolverlo se eiigenclos puntos dentro de las zonas fijadas; por ejemplo: si se trata de proporcionar una mezcla con arreglo a la figura 329, se puede estipular que-un 55 por 100 de la mezcla hade pasar por el tamiz número 10, y un 15 por 100 por el tamiz número 200; o sea que, en definitiva, podemos exigir que el material cumpla las condiciones siguientes: Fracción comprendida entre los tamices 1 y núm. 10. (Ag-,rega,do grueso) . 55 % Fracción comprendida entre los tamices 10 y zoo. (Agregado fino). 30 % Fracción que pasa por tamiz núm. 200. (Limo + arcilla). ... . . . . . . . .. . . . 15 0/0
Los materiales disponibles serán cleuna determinada composición dentro de los límites señalados; es decir, que tendremos: Tanto por ciento entre los tamices I
Terreno natural ............... Granular (arena) .............. Ligante (arcilla) ...............
y
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11.°
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200
Cl C2 Ca
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Llamand o T G y L a las can tidades desconocidas de cada uno de los tres terrenos que hemos de m ezcla r, tendremos las siguien tes condiciones : J
al T bl T Cl
+ a2 G + as L =
0,55 0,30 T + C2 G + es L = 0,15 ;
+ b2 G + bs L =
ecua cio nes que permitirá n determ inar las cantidades T G' y L que se han de mezclar de cada uno de los elementos disponibles. H echo esto , se dibuja la curva correspondiente a la mezcla y se comprueba si está inclu ída , en su totalidad, dentro de la zona prescrita. Se determina después el índice de pla sticidad de la mezcla para ver si es el adecuado , con el fin de obtener la estabilidad precisa del conjunto. Para tanteos se puede tener la exactitud ne cesaria pa r la fórmu la siguiente: J
I
=
r, + -O ----"'----"----x Fg X IR' + L x F{ x I{ -'------=---T x r, + O x Fg + Lx F{
T x Fi X ------=.-----'--
en la que: I=
I ndice de ·.pla stici-dad
It ) I ~' Índices de plasticidad de Jos finos. de los materi al es que se mezclan , cntcng
diendo po r tal es la parte que pasa por el tamiz núm . 40.
IL
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Ta nto por ciento de finos en lo s m at eriales que se mezclan ,
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Es preciso no perder de vista lo que tantas vece s hemos repetido : e l material que sea necesario añadir debe encontrarse dentro de un radio en que re sulte econ ómica su extracción y t ransporte ; si no fue se así sería imposible la con strucción del firme económico . Normalmente deben hacerse d ife rentes tanteos , co n di stintas pro porciones de mezcla, .pa ra obtener aquella qu e re sulte más conveniente. U na vez fijada , se determina la humedad óptima para el ap isonado por el método PR OC'fOR . Ten iendo una buena compos ici ón granulométrica es frecuente alcanzar dens idades a pa rentes ele 1,7 a 1,8 . Co mo en el caso ele terraplenes, se exigirá. al' construir el camino, una dens idad que sea, por lo menos, un 90 por 100 de la o bte nida en el ensayo. 365. S e cci ó n t ra n s v ersal. - E stos caminos se pro yectan siem pre pa ra un tr áfico re duci do. P or ell o, ra ra vez son de ancho supe rior a dos
526
vías de círculación. En América tienen grandes paseos, que son muy útiles para las operaciones de construcción; esto es económicamente posible en terreno suficientemente llano, para que la explanación no resulte muy costosa. Generalmente se proyectan con cunetas de sección triangular, que, aparte-de una mayor seguridad, tienen la ventaja de que se pueden ejecutar con niveladora. El perfil de la sección transversal será un diedro, circular o parabólico. Estos últimos son más recomendables, pues la arista del perfil en diedro se destroza pronto. La pendiente transversal adoptada es en América de 1/2 pulgada por pie, es decir, el 4 ,2 por 100. Como el coeficiente de rozamiento transversal es bastante grande, y por otro parte es fundamental una buena evacuación del agua superficial , no debe emplearse pendiente transversal menor. El espesor de los revestimientos es muy variable. Normalmente se construyen entre 7 1 / 2 Y 15 cm. No se emplean bordillos por razón de economía. 366. Construcción, - Proyectada la mezcla en la forma que antes hemos indicado, se procede a la construcción del camino, que abarca las siguientes fases:
a) Escarificado del cimiento. b) Acopio y mezcla de los materiales de aportación. arena o arci1la, o ambas .a la vez, según los casos, con la parte escarificada del terreno. e) Comprobación de las características de la mezcla resultante. d) Humedecimiento. e) Distribución. f) Apisonado. g) Perfilado. Todos estos procesos entrañan un número elevado de operaciones, que se comprenden claramente examinanclo los gnáficos de la figura 331. La ejecución de las distintas operaciones parece complicada y, sin ernbargo,la mecanización y casi automatismo con que se llevan a cabo, permiten que el coste de construcción sea reducido. Para que sea así, es preciso proyectar cuidadosamente un plan de trabajo, que permita utilizar continuamente las distintas máquinas. La arena, material granular, puede mezclarse sin ningún tratamiento previo; el material cohesivo, arcilla, es preciso que esté debidamente pulverizado para lograr una mezcla homogénea; ello se logra utilizando
527
Esca rificado del sue lo hasta la pro fundidad calculada .
a)
El material escarificado se reúne cn un caballete.
DYJ\ ~
e) ~ ~ Acopio de mater iales grueso y cohesivo. __ i P W U J P
Se despa rr am a el mat erial cohesivo . Una vez seco.. se pul veri za con ras tr a de discos.
Se re úne nuevamente el material cohesivo en caballetes.
Se distr ibuye el caballete central .
Se desparr ama el suelo cohesivo sobre los otr os componentes de ola mezcla .
Se mezcla el total con una o varias pasadas de nivelador a.
h) _
Se re úne la mezcla en ·un caba llete central. Se toman mues tras para comprobar sus características y humedad.
J.9"4
I I I 528
Se desparrama part e del caba llete en capa de ID cm. de 'espesor, y se riega .
Se reúne el material húm edo en un cabal lete latera l.
.A.g<.
/J
¡I ¡
Como el J}, por- el otro lado.
Como el k), por el otro Iado.
Rep itiendo var ias veces las operaciones J) has ta m), se tienen dos caballetes laterales de suelo humedecido. Se jalona el eje del camino . Se reúnen .los dos ca balletes en W10 central, que se deja así du rant e una noche. Se señañan con estacas los bor des del cammo.
o)
nJ ~~ ,' : ,',' ," ,' ,',': ,',' ,' ,' : ,',
rl
Se quit an los j alones y se comien za a distribuir el caballete central.
En sucesivas -pasaclas de niveladora. se termina de distri buir el caballete central,
Se quit an Ias estacas y se rellen an los paseos con me zcla de cal idad inferior.
s)
Se apisona primero con cil indro de " patas de cabra" y luego con rodillo neumático, comenzando por ·10 5 bordes y termin ando por el centro.
t)
Se perfila con la nivelador a, comenz ando por el cent ro y termin ando por los bordes. y apartando el suelo sobr ante fuera del ca mino.
529 F igura 331.
las rastras de discos (fig. 332) o arados, para 10 cual es preciso que el material esté seco; el grado de pulverización necesario es el siguiente: Tamiz de 2,5 cm. de lado, deb e ,pasar d e 100 %. n." 4 de la A. S. T. M., de be pasar del 85 %. n." 10 de la A.S. T. M., debe pasar del 65 %.
En caso de que el suelo natural fuera tambi én muy arcill oso, habrá que hacer con él id éntica operación.
__
Fag . 332 . -
o
-
..
Rastra de disco s.
La dosificación de los materiales incorporados se realiza cubicando aproximadamente los caballetes, que deben 'ser de forma suficientemente regular, y midiendo su densidad aparente. Terminada la mezcla, y antes de apisonar, se deben tomar muestras del conjunto y comprobar los límites de A'lvl'ER BERG y la humedad óptima según el método PROC'l'OR; si ésta es superior a la óptima, es necesarios esperar a que el material se seque; si es inferior, se añadirá agua con camiones regadores. Es muy importante determinar la humedad de la mezcla. siempre que, por el aspecto del terreno y las circunstancias atmosféricas, pueda
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suponerse que haya variado. La cantidad de agua que debe añadirse será igual a la diferencia entre la humedad óptima y la de la mezcla. más las pérdidas, que pueden estimarse en un 3 por lOO. La cantidad de agua necesaria debeañadirse de una vez, para la totalidad del revestimiento, en la forma que se indica en la figura. Primitivamente, para aplicar el agua, se extendía la mezcla en capas delgadas, aplicando el agua precisa para cada una.' Este procedimiento es sencillo y de buen resultado cuando se util izan mezclas en las cuales la humedad óptima está muy lejos del límite plástico. Cuando es preciso trabajar con mezclas de ma-
Fig. 333. -
Niveladora revolviendo una mezcla de tie rra.
yor proporcron de humedad, se ha observado que las capas delgadas no unen bien, quedando el revestimiento estratificado: las capas superiores saltan por efecto del tráfico. La humedad debe comprobarse en el momento de comenzar el apisonado. La mezcla de los materiales se hace con aparatos niveladores (figura 333) como Ios descritos al tratar de la ejecución de terraplenes, que se utilizan también para efectuarla distribución y nivelado de la mezcla. Una vez hecho, se ejecutan los paseos con terreno no tan cuidadosamente elegido, efectuando después el apisonado del conjunto del revestimiento. El apisonado comienza con un cilindro de pata de cabra (figura 334), hasta que penetre menos de 2,5 cm. en el terreno, y se termina con un rodillo de neumáticos múltiples (1). Con este sistema se apisona en una sola capa, evitándose la posibilidad de estratificación. Cuando se (1) Figura. 313, pág. 494.
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quiera hacer el apisonado por capas, ést as no deben tener espesor ma yor de 5 cm. Una vez terminado el apison ad o, se pasa la ni velad ora con la hoja dispuesta de modo que arroje los sobrantes de tierra fuera del camino . Queda así la superficie perfectamente lisa y todo el espesor del re-
Fig, 334, a, - Cilindro de "pata de cabr a" .
vestimiento con un apisonado homogéneo. Después de termina do e l apisonado, se determina la penetración y la densidad alcanzadas. así como el espesor definitivo del revestimiento. Si éste fuera inferior al estipulad o en el plie go de condiciones, habrá que escarificar antes de añadir
F ig. 334. b.-Cilindros de "pata de cabra". trabajando.
más mezcla, hasta un a profundidad tal, que la nueva capa que se apisona tenga por lo menos u n espesor de 5 cm. El método d e constr ucció n descrito es el corrientemente empleado. Sin embargo, puede ej ecu ta rse la me zcla de los materiales en instalaciones móviles, e incluso fij as , ut ilizando hormigoneras. Las ventajas de este sistema son las siguientes:
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l .vMayor uni formidad de los componentes, por utilizarse materiales expresamente extraídos, que no se mezclan con el terreno natural. 2: Mayor pulverización del material cohesivo, que se logra moliéndolo entre dos cilindros de fundición, provistos de cuchillos muy próximos, que girarán con velocidades distintas. 3." Dosificaci ón más cuidadosa. 4." Si se trata de estabilizar un camino abierto al tráfico, este sistema entorpece mucho menos la circulación. 5." Mayor independencia de las condiciones climatológicas. 6." Si elligante y el suelo granular no están muy lejos, este sistema puede resultar más económico. Las desventajas son [as siguientes: a) No existen instalaciones especialmente proyectadas para este fin. b) Es preciso utili zar elementos cuyos rendimientos, en muchas ocaocasiones, no es posible ajustar debidamente para obtener una marcha continua. c) El coste, generalmente, es más elevado que cuando se emplea la niveladora. La adopción de uno u otro sistema es, en definitiva, problema económico. Tal vez en el futuro .la mezcla en hormigonera se vaya utilizando más, cuando seclisponga de maquinaria especia!. (11 367. Empleo del cloruro cálcico y sódico. - Desde los primeros tiempos, en las carreteras de tierra e incluso en las de macadam, se pudo observar que sus características, ·fuuenas cuando estaban ligeramente húmedas , empeoraban notablemente cuando estaban secas : El pavimento se disgregaba fácilmente. · ciando una gran cantidad de polvo. Era fundamental conservar la humedad del firme, y para ello se recurrió a incorporar a él sales higroscópicas; por su abundancia , se eligieron los cloruros cálcico y sódico. El cloruro cálcico está formado por pequeñas escamas blancas, inodoras y fácilmente delicuescentes. En el cuadro siguiente se indica la humedad relativa precisa, para que los copos se liqu iden a diferentes temperaturas del ambiente:
Temperaturas.
Humedad
relativa.
20 30
40 42
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Los gramos de agua que absorbe un gramo de cloruro cálcico son los siguientes: Gramos de agua
Humedad relativa.
absorbida.
36
1
60
1,6 2,0
70
80 85 90 95
2,8 3,5 5,0 8,4
El cloruro sódico no tiene la misma fijeza en sus características, ya que su delicuescencia es debida a las impurezas - sales de magnesio, fluoruros, etc. - que ·10 acompañan . La influencia beneficiosa de estas sales en la conservación del firme fué reconocida inmediatamente; el pavimento se mantenía ligeramente húmedo y su superficie se conservaba dura. reduciéndose mucho el polva; por otra parte. la ligera humedad de las partículas, actuando corno lubrificante, las hacía tomar posiciones más estables bajo la acción del tráfico; en definitiva, el pavimento se iba consolidando más y más a medida que el tiempo pasaba. Las dosificaciones usadas en América son las siguientes : de cloruro sódico se emplean de 0.150 Kg./m.2 y por cm. de espesor del revestimiento; no se suelen contar más que los 8 cm . super iores del firme, en el caso de que éste tenga un espesor mayor. cloruro cálcico se emplean 2 de 1.100 a 1.400 Kg./m. , sin tener en cuenta el espesor del revestimiento. Ambos productos son de fabricación na·cional, aun cuando hoy día la producción de cloruro cálcico en España sería inferior a las necesidades del mercado, si se aplicase en gran escala.
De
368. Construcción. - Para añadir el cloruro cálcico o sódico pueden utilizarse distintos procedimientos , Si la mezcla se hace en una instalación central, se incorporan en ésta, en polvo o en solución muy concentrada. Si Ia mezcla se realiza in siiu, con niveladoras, varía algo el procedimiento de aplicación, según se trate de cloruro sódico o cálcico, ya que el segundo es mucho más delicuescente que el primero. Ambos pueden disolverse en el agua de riego; pero hacerlo así , resulta incómodo y caro. El cloruro sódico suele mezclarse
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en polvo y alguna vez en solución muy concentrada, incorporándolo al firme al mismo tiempo que el terreno cohesivo. En este caso ' se suele apisonar por capas (sin pasar de los 5 cm. de gruesoj. rmezclando el producto químico correspondiente al grueso total del revestimiento, solamente con la capa superior; las lluvias, posteriormente, se encargan de uniformar la distribución. Con el cloruro cálcico se va todavía más allá; solamente una parte del cloruro se mezcla con el firme; la otra parte' se deposita simplemente sobre él ; si existen en el mercado diversas calidades, debe elegirse una de copos muy finos, con objeto de poder lograr una mayor uniform idad en el tratamiento. El cloruro cálcico absorbe la humedad de la atm ósfera y penetra , poco a poco, en el espesor del revestimiento. Si los copos son muy finos, aparte de una mayor uniformidad en su distribuci ón, como tiene mayor superficie, el proceso es más rápido. Para extender el cloruro cálcico o sódico se pueden emplear apara~ tos distribuidores especiales. 369. Conservación. - Tres son las operaciones fundamentales que la conservación ele un camino de tierra, con o sin tratamiento de sales, exige :
a) Perfilado. b) Adición de sales. e) Bacheo. El camino, bajo la acción del tráfico , experimenta una consolidación; especialmente cuando está tratado con cloruro cálcico ; la -h umedad que éste hace conservar al firme lubrifica lasparticulas, ayudando eficazmente a esta labor. La mezcla aumenta 'de densidad año por año. En cambio, se produce un desgaste que depende de la calidad del material empleado, de su apisonado, tráfico, etc. En caminos de mezcla fina se ha llegado a medir un desgaste ele 3,5 cm. anuales, que pueden reducirse a 0,5 cm. después de la utilización del cloruro de calcio. Ambas causas producen una deformación del perfil , que es preciso corregir para conservar una capa de rodadura aceptable para el tráfico y, al mismo tiempo, mantener el perfil transversal, a los efectos del drenaje ·del agua superficial. La conservación del perfil se logra pasando una niveladora ligera, qu~ .a veces se sustituye simplemente por una hoja de nivelación montada delante de un camión. Esta operación debe hacerse después de lluvias de alguna importancia, para encontrar el firme reblandecido. De no ser así, el camino estará seco y duro y ser á difícil hacer desaparecer las desigualdades, y si
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se log rase, se causarían fisuras -y desintegraciones en la masa del firme, que lo dejarían en malas cond iciones. Por otra parte, cuando llueve , el agua se filtra e,n el revestimiento, arrastrando el cloruro cálcico 'a la capa profunda. P osteriorment e, en tiempo seco, la evap oración en la superfi cie provoca una subida de ag ua, por capil aridad, a las capas superiore s desde las in fer io res, qu e a rra stra a s u vez el clo ru ro cá lcico de éstas; por ello , el perfilado después de la lluvia no pr oduce pérdidas sensibles del cloruro cálcic o, que existirían si se hicie se en tiempo seco, pues el cloruro se ar rast raría fuera de! camino con la tierra que eliminase la niveladora. En firmes tratados con cloruro sódico es aún m ás imprescindible hacer el perfilado después de la lluvia, pues la dureza del firm e dur ante el tiemp o seco, prácticamente lo impediría . El desgaste del tráfico y los perfilados suce sivos producen pérdidas del m aterial del revestimiento, que es necesario compensar . Al pr incipio, sigu ien do la costumbre de las primitivas carreteras de grava , se procedía a recargar con algunos centímetros de mezcla, que se depositaban, sin apiso nar, sobre la superficie. Este procedimiento pr oduce m ucha pérdidadel material añadido antes de que se con solide y, adem ás, la superficie qu e se obtiene es muy irregular; aparte de ello, se ha observa do que el apiso nado que el tráfico produce es muy deficiente ; por est a causa es preferible pro ceder, cada cierto tiempo, a un recar g o general, previo escarificado del revestimiento. La segunda o peración, la adición d e sale s, tien e por ob je to reponer las pérdidas de éstas, por el a rras t re de la lluv ia. Todos los años debe hacerse una apli cación nueva al final de la primaver a o principios del verano. N ormalmente se ejecuta dist ribuyendo el producto ' en fo rma de polvo; con vien e realizar esta operación después de la lluvia r para que la humedad del suelo fa cilite la disolución de las sal es. La aplicaci ón de sales e1 ebe ser ele unos 80 0 gramos por metro cuadrado, en el- año siguiente al de la construcción , y de 500 a 600 gramos por metro cuadrado en afias suces ivo s. E s p reciso, además, escalonar otras aplicaciones d e 200 a 400 gra mos por metro cuadrado a lo largo del año, cuando la ca n tidad de polvo del firm e ind ica que su superfi cie está excesivamente seca . iCe ne ra lm ente, el número de -aplicaciones anuales es de seis a ocho. Por último, es pr eciso rellen ar lo s bac hes qu e alca ncen cier ta profundidad . La operación se realiza a m an o, ef ectu and o la me zcla de materiales a pala; se añade el l O por 100 de cloru r o cálcico o sódico, aun que la carretera no estuviera tratada. con es tas sa les. Se recorta el bache y la superficie se riega ligeramente ; se rellena con la m ezcla, que ha de es-
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tar preparada con humedad óptima, determinada por el procedim iento y se apis ona con todo cuidado.
PRO C'f OR,
370. Tratamiento superfici'al. - En al gunos cas os, y en clim as relativamente húmedo s, se procede a la aplica ción de una ligera capa de betún sobre la superficie d el camino, que evita su d esgast e y posible fluidificación. La forma de r ealizar este tratamiento es similar a la empleada para los firmes de macadam corrien te, qu e más adelante se estudian. En este caso no deben empl earse cloruros en la construcción del firme , ya que la capa superficia l im pide la evap or a ción . L a mezcla ha de tene r un a capilaridad muy pequeñ a, como se in dicó a l tratar de la dosificaci ón . La con servación de cam in os tratados superficialmente se limita a los bachea s y a la conservaci ón de la capa superficial, co n riegos de con servación. ,~¡
Este tipo de firm e es el más antiguo de todos Jos sistemas de estabili zación . Hace cerca ele veinticinco años se hici er on los primeros ensayos; solam ente hace quince empezaron a obtenerse resultados sa tis fact or ios. L a técnica de este procedimiento es m ás rigurosa qu e la estudia da anteri orm en te; el camino ligado con arcilla, con o sin adi ción de sales, se pu ede reparar por sí mismo, en muchos casos, con el apisona do producido por el tr áfi co ; su conservación es sencilla y el material de l revestimiento es siempre uti lizable después de un nuevo escarificado y niv elac ión. E n los firme s estabi lizadoscou cemen to, la mezcla , un a vez humedecida, se ha de extender y consolida r antes d e que se in icie el fragua do , pu es luego no es posible modificar el re vestimien to, que queda sin ninguna capacidad de regeneración; la única oper ación que cabe es a: base de un nuevo recargo. Frente a estos inc onv enientes, el firm e consoli dad o con cement o presenta indud ables ventaj as. Su estabilid ad y co here ncia es mayor que la de un revest imiento ligado co n arcilla ; pueden serest ab ilizado s un a va riedad gra nde de suelos, des de el aren oso hast a algunos fra ncamente arcillosos. Es ta circunstancia da mucha flex ibilida d al procedim ien to para ser aplicado, sin más que va ria r ligeramente la dosis de cem ento, en caminos ele características m uy el istintas. Su utilización es indi spensable en aquellos casos en Cjue no es posible o btene r, económicamente, los materiales precisos para log ra r tina mezcl a d e a re na y a rci lla con gra duación ade cuada. Se utiliza también el tr atamiento con cemento p ar a la prepara ción de cimientos sobre los que han de extenderse pavimentos de tipo superior (hormigón, etc. ): en este caso el trat ami ento se ha ce a ba se de do371.
Firmes de tierra ligada con cemento. -
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sis muy redu cidas de ceme nto, para evitar contraccion es o cambios de vo lumen en el cimiento , que pueden producir desperfecto s en el pavim ento . El papel del cemento en. el fir me consolidado, es dob le. Po r una parte, tiene un efecto ligante, dando cohesión a los suel os que no la posean (a renoso s) ; por otra, desprende cal, cam biando las propiedades ele la arcilla , dism inu ye su plast icidad yevit,a sus va riacio nes de volumen. 372. Composición de la mezcla. - Según an tes se ha indicado, con el cemento es posible la es tabi lización de suelos ele la má s diversa composición , a unque es pr efer ible tr at ar suelo s de bu ena proporción granul om étri ca que contengan l a debida cantidad de arcilla de buena calidad. L os suelos tipo A . 1 son los p referibles. Se pueden o bte ner result ados igualmente ex celentes, con su elos a renosos . tipo A . 3. Si el suelo a tratar tuviese un a m ala composici ón g ra nulomét riea, faltaría la compacidad necesar ia y sería preciso emplea r eleva das dosis de ceme nto; igu almente se ob serv a cierta pr oporci onalidad entre la cantidad de arc illa coloidal y la cantid ad d e ceme nto pr eciso. P r áctica mente, todos los su elos pueden ser estabili zad os con cemen to; so lamente la consideración del coste, puede hacer proh ibiti vo el tratamiento de aquéllos en los cual es, la mala composición g ra nulométrica, obli gu e a emplea r fuertes dosificaciones. Ú nicamen te será impos ible la estabiliz ación por es te pro cedimi ento, de suelos que con tengan substancias que ataquen al cem ento : yeso , especialmente. Como norma genera l, puede deci rse .que las condiciones míni mas que debe cump lir un suelo a t.ra ta r, para qu e su estabilización resulte económica, so n las sig uie ntes: 1." Lím ite líquido inferio r a 50 po r 100. 2.' índice de plast icidad inferi or a 25 por 100. 8
3. Contenido de arcilla inferior al 35 por 100. 4." Apisonad a la muestra por e l mé todo PROC'l'OR, con h umedad óptima, el tanto po r cien to de hueco s ha de ser m enor al 40 por 100. S:' La cu rv a de humedad-den sid ad , obtenida por el método P ROCfOR, ha de ser regul ar. E sxlecir , que las dens idades deben a ur úenta r de un modo gradual , 'a l aume nta r la hum ed ad , hasta llegar a un m áximo, para descende r despu és d e igu al m anera. Co r rientemente, todos los suelos cum plen esa co ndició n. Q ueda n proscritos alg unos que tienen {los máxima s ; co incide esta propi edad con la presen cia de arcillas muy coloidales. En los suelos que no cumplen las condiciones anterio res, cabe estudiar si el empleo de este procedimiento, aun neces itando do sis elevadas de cemento, resulta eco nóm ico o no , en relación con otros que puedan aplicarse. También deberá est udiars e en est e caso qu é resulta más eco-
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nómico: si añadir dosis elevadas de cemento o cambiar las caracteristicas del suelo a tratar, añadiendo los materiales precisos, tomados de préstamos. Para fijar la cantidad necesaria de cemento se determina, en primer término, la humedad óptima por el procedimiento PROC'l'OR . Después se repite la operación para el terreno, mezclado con diversas proporciones de cemento. Los resultados que se obtienen son muy parecidos, ligeramente más elevados con cemento. peto sin llegar la diferencia. en general, a más de un 3 por 100 del peso del suelo. Como orientación para ejecutar los tanteos, debe tenerse en cuenta que la proporción cemento puede ser: en suelos arenosos, de un 4 a '7 por 100 en peso, y arcillosos, un 6 por 100 como mínimo. Los americanos no ensayan, generalmente, proporciones mayores del 10 por 100, por no considerar económico el firme construído con ellas; últimamente los alemanes, en la campaña ele Rusia, han construido gran cantidad de pistas ordinarias y de aeródromos con tierra estabilizada con fuertes dosificaciones de cemento, del 20 por 100 y aun mayores. Ignoramos los resultados obtenidos y asimismo la razón del empleo de tan elevada proporción de cemento, en relaciónconla empleada por la técnica americana: será preciso esperar a conocer' los resultados ' obtenidos, y la razón de su empleo, para emitir un juicio concreto sobre este extremo. Las probetas confeccionadas con las cifras de humedad determinada, se curan durante siete dias en ambiente saturado de agua; esto se logra fácilmente conservándolas en una caja de hoja de lata o cinc, sin tapa, cubierta con un fieltro empapado. A continuación se somete la muestra a ensayos de capacidad de duración, con las alternativas ' de humedad y secado, hielo y deshielo, con un mínimo de · 12 ciclos. Simultáneamente se determina el grado de absorción y la variación de volumen. Es también interesante verificar, con las probetas preparadas, los ensayos de resistencia a esfuerzo cortante, con el aparato de CASAGRANDE y de WATTS . Se puede suprimir el ensayo de alternativas de hielo y deshielo en aquellos climas suficientemente sua ve s, para que no se produzcan, en la realidad, efectos semejantes. Generalmente, se obtiene una rápida mejora de .las características de las probetas al aumentar la dosis de cemento hasta un punto. a partir del cual, con cierta brusquedad, la mejora es mucho menos sensible. La proporción de cemento que corresponde a este punto, ligeramente aumentada, con el fin de tener un margen que cubra las pérdidas o la falta de homogeneidad del terreno, es la que se debe prescribir. Con esta proporción se determina , después de diversos ensayos, la humedad óptima, la máxima dnsidad por el método PROCTOR, y la penetración, para llevar fácilmente la inspección ele la obra.
539
La construcción de un camilla de este tipo consta de las siguientes fases: 1: Escarificado y preparación del cimiento; si no se emplea el mis' mo material obtenido de la excavación, es preciso extraerlo, preparar la caja y distribuir sobre ella las tierras seleccionadas procedentes de préstamos. 2: Pulverización de la tierra que se va a estabilizar. 3: Distribución del cemento. 4: Mezcla del cemento con la tierra. S: Riego de la mezcla hasta alcanzar la humedad óptima. 6: Apisonado y perfilado. 7: Curado. Los detalles fundamentales que es preciso tener en cuenta en cada una de las operaciones enumeradas son los siguientes: 1.0 Excavadala caja, en caso de que se emplee tierra de préstamos, se efectúa su apisonado con un rodillo tándem ligero. A continuación se distribuye la tierra añadida en una capa uniforme. Si se utiliza la misma tierra del cimiento, se escarifica hasta una profundidad que varía según el espesor que se desea dar al revestimiento, normalmente 15 cm. 2.° Es preciso proceder a tina pulverización de la tierra, utilizando para ello rastras de discos, cultivadores, etc. Si el equipo disponible no fuera suficiente para la-pulverización de todo el espesor de la capa que va a ser estabilizada, es necesario intercalar pasadas de niveladora con la hoja dispuesta de manera que dé la vuelta a la tierra, para que pase a la superficie, la capa que no ha podido ser pulverizada. Se debe llegar a tener la siguiente composición gran1110métrica de la tierra pulverizada: 373.
Construcción. -
T,aJ111iz De 1 'Pulgada, debe pasar de. ". , , . n." 4, debe paSilJr más del ... n." 10, debe ¡pasar más del..
100 % 80 % 60 %.
3.° Hay que ensayar el tanto por ciento de humedad que tiene la tierra; si fuera superior a la óptima.. lo cual no ocurrirá más que en caso de lluvia reciente, hay que esperar a que se evapore en parte, .ayudando a que así suceda con pasadas de rastras de discos y niveladora. Si es inferior, se puede proceder a distribuir el cemento de acuerdo con la dosificación fijada. La distribución del cemento puede hacerse en dos formas: a), vaciando los sacos sobre la explanación, en forma tal que después de extendido su contenido la dosificación sea la previamente fijada; b), empleando aparatos distribuidores de productos pulverulentos.
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Después de efectuada la distribución debe procederse inmediatamente a la mezcla, pues en caso con t rario se producirán pérdidas d e cem ento, especialmente por la a cción del v ien to, que, si es muy fuerte, puede llegar a hacer imposible la operación. 4.° Es preciso lle var a cabo el traba jo co n un a perfecta orga nización y coord inación de lo s di stintos elementos, con ob je to d e e fe ct uar las operacio nes rápidamente, an tes de que comience el f raguado, Cualquier interrupción, puede obligar a pul veri zar nuevamente el suelo y añadir nueva do sis de ceme nto. El mezclado del terreno co n el aglomerante se puede ha cer co n rastras
Tier ras arenosas " meclias . arci llosas .... .
.
70 cm. 2
45 35
,;
Presión unitaria
4 a 7 Kg./cm.2 7 a 15 15 a 30
La lon g itud de cada pata se r á de l S cm . como nnrumo. El apisonado se suspend erá cuando la marca del r odillo t enga una profundidad de 6 a 7 cm ., pr ocedi éndose entonces a un perfilado, sin interrumpir las pasadas del rodillo. C ua n do las patas de éste ,penetren menos de 2 cm ., se vuelve a nivelar y se escarifica ligeramente la su pe r ficie hasta una profundidad de 2 cm . 541 10
Si la capa superficial se hubiera secado algo, se regará hasta alcan zar la humedad óptima. Finalmente, se apisona con un rodillo de neumáticos o tándem ligero. Si se emplea este último. su peso deberá variar, según las características del suelo, del modo siguiente: Su elos arenosos medios arcillosos
. .. .
De 3 a S Toneladas. De 7 a 10 De 10 a 12
Si se emplea el rodillo de neumáticos, su presión debe ser de 35 a 50 Kg. por centímetro cuadrado, no bajando en ningún caso de la presión interior del aire en la cámara de 3,15 Kg. por centímetro cuadrado. 7: Para el curado del pavimento se extiende una capa de tierra de 10 a 15 cm . de espesor, que se conserva húmeda durante siete días. Se obtiene un buen resultado regando ligeramente el firme con emulsión asfáltica ; se forma as í un enlucido impermeable que evita la evaporación y favorece el fraguado del firme. Si durante ¡lOS siete días en que se deben observar las precauciones de curado, fuera preciso dar paso a al gunos vehículos por el trozo recién construido, se deberá extender una capa de tierra de 20 cm. de espesor, que evite que las cargas act úen directamente sobre el firme y produzcan surcos o baches. 374. Conservación. - La conservaci ón de estos caminos se reduce a efectuar bacheas, con me zcla fabricada en hormigonera. Se empieza por recortar el bache, con las paredes bien verti-cales, y humedecerlo; aun así, no siempre el material a ñadido une bien con el antiguo ; es conveniente, por esta causa. levantar, eh el área del bache, todo el espesor estabilizado. Para abreviar el tiempo que el bache ha de permanecer protegido del tráfico se activa el fraguado , añadiendo algún acelerador; el que da mejores resultados es el cloruro cálcico, disuelto en proporción del 2 al 4 por 100 en el agua del amasado . Después ele alg unos años es preciso pr oceder a un recargo general del firm e , como si se tratara de uno nuev o. En este caso se empleará el material pr ocedente del escarificado para la forma ción del nuevo revestimi ento. La dosis de cemento que es preci so añadir, en general, es menor que la primitiva, ya que las propied-ades coloidales de la arcilla que contiene, quedaron anuladas. Da muy buen resultado para la conservación de este firme efectuar un tratamiento superficial asfáltico, con el cual, si el tráfico no es muy intenso, el camino se conserva mucho tiempo. La forma .de efectuar este ti-atamiento es la misma que en el caso de un firme de macadam, que m ás adelante se estudia.
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375. Revesttrnientos ligados con productos bituminosos.Pueden lograrse resultados similares a los obtenidos con arcilla o cementó, a base ele a ñadir a la tierra, un a cierta propo r ción de betún asfáltico. La caracter ísticacomún ele todos estos procedimientos es la incorporación del betún al firme estando éste muy húmedo, incluso; a veces, con verdade ro aspecto ele barro. Se realiza,con las operaciones de mezcla y batido del betún con el terreno, una verdadera emulsión del primero en el agua que el último contiene. Al evaporarse el agua , se rompe la emulsión y las partículas se ap rox im an , sometidas a tensiones capilares muy considerabies ; alrededor de ellas se forma una película delgadísima de betún, que sirve para unirlas y dar al re vestimiento la resistencia precisa. En el caso de ar cilla, cuy o desarrollo superficial es enorme, el espesor de la película de betún llega a ser menor de 0,1 /L, Y la atracción de las moléculas de arcilla se manifiesta de manera tal, que el betún queda totalmente ligado a elIas. Hecho que se demuestra porque, ge nera lm en te, sólo una mitad del betún incorporado puede ser extraído con tetracloruro de carburo. Esta película hace impermeabl e el firme, propo rc io na ndo un revestimiento inalterable a las alternativas de humed ad y sequedad; la estabilizació n que se logra es completa. La técnica de la construcción, varí a según las car acte rís ticas del producto bituminoso que se emplea. Se han utilizado hast a a ho ra tres tipos: Emulsión asfáltica. Betún asf álti co líquido . Alqui tr án . 376. Emulsión asfáltica. - Es el tipo qu e más se ha empleado. El suelo que se trate de estabi lizar deberá contene r una cierta cantidad de arcilla, ya qu e ésta, una vez recubierta de la película de asfalto, es la que lig a las partículas gruesas. Cuanto m ás ar cilla ex ista y más fina sea, la superficie a cubrir será más extensa y, por tanto , mayor la cantidad de betún necesario. La composición gr anulom étr ica del material fino debe ser la siguiente: Material que pase por el tamiz número 200, el 20 por 100. Partículas de diámetro inferior a 0,OD1 rnm., S por 100. Las tierras que contengan una mayor pr oporción de finos se pueden estabilizar, pero con consumo elevad o de betún. Prácticamente todos los suelos pueden ser estabilizados¡ cuando estén exclusivamente compuestos de arena convendrá añadir determinada cantidad de arcilla. N o se pueden estabilizar los su elos cargados con
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sales solubles, por ejemplo, yesos, que ocas ionan una rotura prematura de la emulsión. La emulsi ón utilizada debe ser muy estable , pues de lo contrario, se podría romper antes de haber sido distribuida uniformemente en todo el espesor del revestimiento. Vos betunes deben ser, preferentemente, de penetración baja (50 a 60) , que d an peliculas más rígidas y, por tanto, revestimientos más resistentes a los esfuerzos exteriores. La determinación de la cantidad de emulsión necesaria se hace preparando una serie de probetas, que se someten a los ensayos de absorción y prueba de 'vVA'L'TS. Esta última, con probetas secas y saturadas de agua. Las cantidades de emulsión aproximadas, suponiendo contengan un 55 por 100 de betún , son : 10 % para suelos muy buenos (ar-cilla 'POCO coloidal). " " corrientes. malos (arcilla coloidal expansiva).
15 0/0 200/0
La cantidad de agua que contenga la tierra a la que se incorpora la emulsión, no influye mucho en las propiedades de las probetas, pero sí en el revestimiento, porque de ella depende que la mezcla pueda hacerse íntima y económicamente. La cantidad de agua debe ser suficiente para que la tierra se encuentre en estado plástico; por tanto, su hum edad ha de estar comprendida entre los límites líquido y plástico. 377.
Construcción. -
Puede hacerse in situ o en instalaciones
mezcladoras. En el primer caso se escarifica, pulveriza y riega el suelo, siguiendo las mismas indicaciones que en firmes ligados con arcilla; se añade laoantidad de agua precisa, hasta alcanzar la humedad necesaria; se extiende el suelo húmedo en la caja yse riega con una parte de emulsión ; se mezcla con arados de discos o mezcladoras de cuchillos múltiples, etcétera, según la 'maquinaria de que se disponga, sin pre scindir de una pasada de niveladora que traiga a la superficie las capas profundas. Se repite la operación de riego, seguida de mezclado, hasta completar la dosis de emulsión pr oyectada. Se espera a que el suelo empiece a perder humedad, y cuando ésta llegue a las proximidades de la óptima, determinad a por el ensayo PROCTOR, 'se procede al apisonado con un cilindro de pata de cabra , terminando con pasa-das de niveladora y rodillo de neumáticos. La construcción debe interrumpirse cuando el tiempo amenace lluvia, pues ésta impediría el secado d el revestimiento. Si se utilizan instalaciones mezcladoras, se añade el agua y la emul-
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sion precisa a la tierra, y se procede, después clel mezclado, a su extensión en el camino. El resto de las 'Operaciones se realiza en la misma forma que la mezcla in siiu, 378. Betunes asfálticos. - Han empezado a emplearse hace muy poco; puede decirse que su utilización apenas ha pasado del campo experimental; se aplica en tres formas distintas : 1: Por mezcla. 2.' Por distribución a profundidad. 3: Por el método de la membrana.
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Fig. 335. - Di stribuidor de profundidad.
En los dos primeros procedimientos se emplean betunes fluidificados con aceite de petróleo, en proporción que se determina experimentalmente ensayando diversas dosificaciones en probetas, entre las cuales se determina la más conveniente después -de los ensayos de compacidad y capacidad ele duración ; la proporci ón varía del 3 al 7 por 100 del peso total del 'Suelo. El procedimiento ele mezcla, es idéntico al empleado para las emulsiones. Como el betún ha de distribuirse en caliente, se encuentra a veces dificultades para lograr su reparto homogéneo, pues se enfría antes de llegar a mezclarse. En el segundo procedimiento se utiliza un distribuidor de profundidad, que consiste (fig. 335 ) en una escarificadora de forma especial, cuyas púas, o bien est án perforadas con canales ele 0,5 cm. de diámetro, o
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tienen unido a ellas un tubo de la misma dim ensión . La profundidad a que las púas se han ele clavar, se regu la exactamente por diversos procedimientos. Se empieza por escarificar con una escarificadora corriente, y luego se pulveri za el terreno: se riega para que alcance la proporción de agu a determinada y se pasa el distribuidor de profundidad, inyectando a presi ón la cant idad de asfalto previ amente fijado. Se pasa dos o tres veces el rodillo de pata de cabra y se dej a secar el firme durante dos o tres semanas ; al evaporarse el agua de la superficie, sube a ella el betún asfáltico, impre gnando totalmente la masa del revestimiento . Cuando esto ha ocurrido, se apisona a fondo, con cilindro de pata de cabra, y se ter-
/(/6190 /nferior del reJ/est//17JlJn'o~
Extensújn, fl/peldCl on J' apiSOQrlddo
del reyeso(¡mlento . ¿dSO eones el deben dPIJ'onarsoe a mano.
Extens% n de/acapá de t r .; t <9mieh -
ro superficial . Fig. 336. - Firme de "membrana ".
mina el revestimiento con unas pasadas de niveladora y rodillo de neumático. El método de membrana es diferente de t odos los descritos; consiste en construir un firme consolidado con arcilla, que se envuelve totalmente entre dos membranas de asfalto. Se procede como se indica en esquema en la figura 336. Se escarifica el terreno, se corrige su composición, si fuera preciso, y se apila en caballetes a los lados del camino; se aplica en caliente un a capa de asfalto de una penetración de 60 a 85, a razón de 2 a.3 Kg. por metro cuadrado ; una vez fría, se extiende la tierra, dejando a ambos lados , y descubierta, una tira de asfal to del tratamiento inferior, de unos 15 cm. de ancho . Se apisona y se nivela, cuidando de no estropear la membrana durante esta operación; por esta razón, es conveniente apisonar a mano los bordes del revestimiento. Terminado el revestimiento de tierra, se riega con una capa ligera de betún asfáltico fíui-
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dificado y, finalm ente, se sella con una capa de 2 a 3 Kg. de betún asfáltico, cubriéndolo con 25 a 30 Kg. de gravilla; se apisona despu és con un rodillo ligero. Como la cap a de trat amiento superior se superpone con la inferior, el revestimi ento queda totalmente envuel to en asfalto y, por t ant o , defendid o de los camb ios d e humedad . La superficie, con solidada con g ravilla, presenta un as buenas condiciones el e re sistencia. 379. Alquitrán. - Se ha empezado a emplear hace poco tiempo. Aparte de algunos ensayos inc on ex os, el primer tramo experimental se construyó en 19 35 en Carolina del S ur . P ero desee entonces, el método ha tomad o rá pidame nte impor ta nc ia. E l alquitrán se reparte muy bien en el suelo y da una p elícula mu y sólida y adherente sobre sus partículas. La const rucción es aná loga a cua ndo s·e emp lea emulsión. El alquitrán se debe fluidificar con aceites p roced entes de la de stilación de la hulla, que no han de repr esentar más del 40 por 100 en el volumen de la mezcla; el conjunto deberá tener un a v iscos idad ENGLER de 50 a 65 y una proporción de betún soluble en CS 2 mayor del 89 por 100. Las cantidades precisas de a lqu it rán y de agua se determinan experimentalmente; se confecciona n probetas, ef ect uando el ensayo de W ATl'S con diferentes proporci ones y determinando su abs orci ón , capacidad de dura ción, etc. S e p arte d e unas pro betas que contengan el 4 por 100 de alqu itrá n y pro porciones v ariables de agua, fij-ándose la cantidad de esta última, que da mejores resultados. Co n ella se ejecutan otra serie de probetas, con diversas propo rcio nes ele alquitrán y se det er mina la que dé mej or resultado. Los métodos de constru cción son s imilares a los empleados con betunes asfálticos, utili zándose principalmente los de m ezcla y d ist r ibució n a profundidad, con las siguientes particularidades : la humed ad del su elo es solamente la óptim a o ligeramente superior; el alquitrá n se calienta antes de distr ibuirlo, a una temperatura comprendida entre 50 y 65· C. Apenas terminado el apisonado, se aplica una capa de sella do de 1 a 1,5 litros de un alquitrá n con una viscosidad de 2 5-30 ; de n o hac erse así, la capa superior se seca rápidamente y se pulveri za o fisura; la capa de sellado se cubr e con arena gruesa y puede abrirse inmediatamente al tránsito. A las dos o tres semanas, cuando el revestimiento tenga un 5 a 6 por 100 rle humedad. s e verifica un tratamient o superfi cial. 380. Conser vación. - L os revestimientos de tierra, cons tru ido s a base de productos bitum inosos, so n muy esta bles y tienen resistencia para soportar las cargas del t rá fico; en cambio , su resistenci a al desgaste es pe-
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queña, y por ello conviene conservarlos a base de tratamientos superficiales recubiertos con gravilla. La conservación de estos revestimientos, aparte del tratamiento superficial, se reduce a la reparación die los baches con mezclas preparadas en hormigonera. 381. Coste. - Carecemos de datos de obras de este tipo realizadas en España y, por ello, no es posible dar una correcta descomposición de su precio de coste. La mayoría de los precios americanos vienen expresados en dólares, sin una relación concreta que pueda servir de base de cálculo. Como mediase puede considerar que una tarea de SOO metros cuadrados de firme de esta clase, realizados en un día (ocho horas), en Norteamérica, representa el empleo del siguiente personal: 1 3 1 3 8 1
encargado. mecánicos de tractores. mecánico de la niveladora.
mecánicos de camiones. peones, mecánico de Ja apisonadora.
La maquinaria empleacl'a en la construcción del revestimiento, debería ser la siguiente: niveladora, 2 escarificadoras.
2 camiones regadores. 2 cilindros de pata de cabra. 1 rodillo' de neumáticos. 1 tractor de 60 HP . 2 tractores de 35 HP. Del valor de la maquinaria nueva debe considerarse un 1 por 100 mensual para reparaciones. Como período de amortización, debe contarse un plazo de ocho años. Cuando se empleen betunes habrá que tener en cuenta los gastos de fundido y extensión del' material, de acuerdo con los datos que se darán al tratar del empleo de betunes. Como los datos anteriores, teniendo en cuenta el valor en obra, de los distintos' materiales a aportar, según la clase-de revestimiento, y añadiend'o los tantos por ciento de gastos sociales, generales, etc., se podrá calcular el coste de un firme de este tipo. 548
CAPÍTULO XVII r;)
l.:-
Firmes de piedra partida, ligada con tierra.
Los firmes de tierra conso lidada no son recomendables econ ómicamente más que para un tr áfico lige ro ; sin tratami ent o su perficial pu eden emplearse para un m áximo de 100 vehículos-d ía por vía de circulación; con tratamiento "Superficial esta cifr a puede e levarse a 2 50 vehículos. Cuando .el tr áfico es más intenso se recurre a establecer firmes de piedra partida ligados con tierra, firmes llamados de macadam, en recu erdo elel ingeniero inglés Mac-Ad am , que los utilizó por vez primera. 382. Materiales: sus características. - L os m ateriales que se enplean son la piedra, elemen to resistente, y el recebo, elemen to hgante. La piedra ha de resisti r a los es fuerzos de d esgas te int erno por rozamiento durant e la construcci ón y ex plotación ; de be tene r un coeficiente de calidad elevado. Un a vez co ns t ruido el firme, la piedra ha de resistir, además, a Jos esfuerzo s de compresión, impacto y desgaste por rozamiento. La piedra, bajo la acción d el apisonado, produce elementos finos, que es conveniente tengan un buen poder ligante, para evitar que el firme se desagregue . Es ta característica es incompatible con las anteriores ; las piedras de alto poder ligante, por ejempl o, las cali zas, tiene n relativamente 'bajos los demás coeficientes. E n la pr ácti ca es preferible emplear piedras duras, aunque su poderligante sea reducido; per o, ent on ces, la gravi lla o recebo que se utilice lo ha de te ner alto . En los firmes de macadam sin tr atamiento superficia l, construidos con piedras duras, los baches se producen porque la pied ra se suelta; falla el recebo; el bache es cortado y pr ofundo. Cuando la piedra es blanda, no se suelta , porque el poder ligante de sus detritus es grande ; pero su resistencia a l de sgaste e impacto es pequeña ; el firme se o nd ula ; no se producen baches bien definidos, sino dep resiones del firme . un tamaño que va ríe de 3 a 6 cm ., si es blanda; La piedra debe ser si es dura , el tama ño máximo pu ede ser menor, ha sta 4 cm ., siendo el mínimo 2,5 cm. Debe exigirse m ayor tamaño cuando la piedra es blanda
de
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pO[{jue, en este caso, el apisonado y el tráfico la rompen más fácilmente, dando, en definitiva, material excesivamente pequeño para la capa de rodadura, que resulta poco resistente. El máximo tamaño de la piedra no debe ser superior a un tercio del espesor del firme. Que la piedra m, tenga una gran uniformidad - en definitiva, que la diferencia entre el máximo yel mínimo admitidos sea grande - presenta el peligro de que la masa del firme no sea homogénea y existan zonas formadas por material de tamaño pequeño, poco resistentes; la diversidad de tamaños de la piedra, siempre y cuando estén bien proporcionadas las distintas dimensiones para dar un conjunto compacto, 11'0 será inconveniente, si la piedra tiene un al to poder ligante; si se trata de .piedras duras, con poder ligante reducido, sera precisa la uniformidad de tamaño para que el firme, con elevada proporción de huecos, sea capaz de admitir la cantidad necesaria de recebo . En resumen: es siempre más conveniente emplear piedra de tamaño bastante uniforme; cuando el material es de gran dureza, la uniformidad de tamaño es fundamental; se puede ser más tolerante con piedras blandas. La piedra no debe tener forma alargada o de lajas, que se romperán al apisonar; el firme resultante será poco resistente; piedrasde este tipo tienen un coeficiente de calidad bajo. El recebo es el material ligante que hade unir las piedras entre sí, dando al conjunto la resistencia precisa; debe ser coherente y estable bajo la acción de los agentes atmosféricos; hade tener capacidad de duración y un alto poder ligante. Cuando los menudos de la misma piedra del firm e cumplen estas condiciones, conviene emplearlos; cuando no sucede así, con piedras duras en las cuales el poder Iigante es pequeño, es preciso usar tierras que lo tengan, empleando los "recebos fuertes", tierras tipo Al, con dosis dearcilla relativamente elevadas. 383. Características del firme. - El firme de macadam consta cle un cim iento y una capa cle rociadura. Cimiento: su espesor y caracteristicas dependen esencialmente de la naturaleza del terreno; si es suficientemente estable y resistente, basta con una capa ele piedra partida y apisonada, en la forma que luego indicaremos, para la de rodadura. El tamaño de la piedra del cimiento puede ser menor y más heterogéneo, pues no es preciso que el conjunto tenga una gran resistencia; la función de esta capa es simplemente de repartidora sobre el terreno de las cargas Cjue el tráfico produce en la de rodadura. El espesor de la capa de cim iento dependerá de la naturaleza del terreno sobre el que se asiente, teniendo en cuenta que las cargas se reparten aproximadamente según líneas a 45°.
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Cuando el terreno es de mala calidad, suelos arcill osos, tipos A 6 y A 7, Y en los A 8 .especialmente, es preciso efectuar una cimen tación a base de piedra de gr an tamaño (20 a 30 centímetros), cimiento TELfORD. Las piedras deben colocarse a mano, con su mayor dimensión ho-
Fig . 337, a.
Fig. 337, b. - Preparación del cimiento
TELFO RD.
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rizontal y normal al eje del camino, procurando reducir a un mínimo los huec os entre ellas; es decir, realizando un a rudimentaria mampostería en seco . El espesor que elebe darse al cimiento T ELFORD (figs. 337 y 338) variará de 20 a 30 cm.; algunas veces, sobre él, se extiende una capa ele piedra menuda (3 cm.) de unos 5 cm. de espeso r; est e cimiento debe apisonarse cuidadosamente con un ci lindro pesado (15 a 20 toneladas). La capa superior , cuando existe .cimiento T EL F ORD, tiene un espesor ele 12 a 15 cm.
Fi g. 338. - Preparación del cimiento
TELFORD.
Cuando no es preciso utilizar cim iento TJ;LFO RD,el espesor total
20 a 25 cm. La piedra, generalmente, se mide y abona , acopi ada a los costados del camino ; se apila en montones de 1 met ro cúbico , que se cubican con cajones de madera de dicha capacidad, abiertos por el fondo. En la recepción del materi al, el ingeniero com pru eba la exacta medida del número.de montones que considera conven iente, y cuenta el total de ellos que exi sten acopiados. . Hay que recordar que el volum en de la piedra después de apisonada es el 80 por 100 de la acopiada; es pr eciso tener en cuenta esta reduc-
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ción de volumen en el cálculo del material a acopiar; las equivalencias medías son las siguientes: l m.s de piedra en cantera, equivale a .. .
1,80 m .3 ele piedra gruesa. 2 an.3 de piedra partida.
0,65 a 0,70 m. 3 .de roca. 1,17 m. 3 de piedra gruesa. . 1,30 m .a de piedra ¡par tid a.
Nunca pueden apisonarse capas de piedra de espesor.mayor de 12 o, como máximo, 15 cm. Cuando el espesor de piedra proyectado sea mayor, es preciso apisonar en capas independientes . 384.
Sección transversal. --:- La piedra del firme ha de ir conte-
nida lateralmente, bien por bordillos o bien por paseos de tierra. En camillas ele macaelam que 11.0 han de ir tratados ' superficialmente,
Figura 339.·
engeneral, no se emplea bordillo, pues resulta de coste demasiado elevado para elconjunto de la obra; la piedra se sostiene por paseos de tierra, en la forma que puede verse en la figura 339. Los paseos de tierra .pueden construirse sobre la explanación, o bien excavar en ésta una caja, de las dimensiones precisas para alojar el firme.
Figura 340.
En firmes tratados superficialmente, es conveniente colocar bordillos enterrados o elevados; normalmente, según dij irnos al tratar de las secciones transversales, enterrados en el campo , y elevados en las zonas urbanas (fig. 340): El bordillo puede ser de piedra labrada u hormigón; su ancho suele ser de 15c111. y su altura de 30 a 40 cm.; deben emplearse piezas del mayor largo posible, siempre 'que puedan manejarse con relativa facili-dad y que lo permita la naturaleza de la cantera; en general,
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la lon gitud es del orden de 0,80 m. Cu an do la can tera, especialmente tratándose de piedras calizas, no permi ta la obtenci ón de piezas de estas dimensione s, en co ndicio nes económicas, no hay inconveniente en admiti r bordillos menores; tornando ma yores precauc iones en el asiento y rejuntado. El primero pu ede hace rse bien so bre piedra partida o sobre hormigón hidráuli co pobre , de 150 a 200 K g. de cemento por metro cúbico; el espesor del cim iento debe se r de 0,12 a 0.. 15 m.; el bordillo se asienta sobre un a capa de mortero, del es pesor est ricta mente necesario para corregir las dif~rencias de tizón. La s jun tas en tre bord1Jlos se rellenan con morte ro de cemento. Lo s paseos deben construirse,cuando los haya ,con material escogido. sufici entemente es table ; puede emplearse con éx ito tierra consoli-
¡ - oao I/Junt.;> de mortero
I
Icm. 1
Mortero de iM'1i?/Jlo f-2cm.
Oinien(o d6' hormigón F igura 341.
dada, de los di stintos tipos en urneradcs al tratar ele esta clase de II rmes: si se emplean .tierras sin tratar, deberán ser de tipo A 1, para lograr la suficiente estabi lidad. La pendiente tr ansversal del firme depende de .que éste vaya a ir o no con tratamiento superficial ; en el primer caso , no debe pasar del 2 al 2,5 por 100; en firm es sin tratar puede aum entarse -la pendiente hasta el 3 por 100 en t ramos horizontales. Como la pendiente tr ans ver sal só lo tiene por objeto el iminar el agua del firme ,c1ebe supr im irse, cuan do el camino tenga una longitudinal su perior a la tran sversal. En las curvas para la transi ción de per alte se tendrán pre sente s las regl as que dimos a] trata r de ella. 385. Extensión y . apisonado de la piedra. - Cuando la piedra, com o ocurre generalmente, se encuentra acopiada ala largo del camino, se transporta a la caja, pr eviamente preparada, por medió de cestos. La piedra se distribuye de acuerdo con el perfil transversal adoptado , teniendo en cuenta que el apisonado debe producir un asiento del 20 P Oi ' 100. La ra sante ' puede fijarse por medio de estacas de madera, clavadas en
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el cimiento ; tiene este procedimiento el inconveniente de que las estacas se mueven con el apisonado y, por ello , es más rec omendable (fig. 342) emplear maestras lon g itudinales, A (el bordillo elevado, cuando existe, puede hacer este papel ), sobre las cuales se aplique una trans versal, B, con la sección proyectada . Las maestras longitudi nales van colocadas en los paseos. Extendida la piedra , se pro cede a s u apis ona do; hay que tener en cuenta en esta operación: 1. 0 , nunca deben a piso na rs e capas ele piedra de espesor mayor ele 0 ,15 m.; 2,', el apisonado, pa ra lelame n te a l eje del camino, debe empezar en los bordes y terminar en el centro ; so lamente asi se poelrá conserv a r la secció n transversal proyectada; 3. 0 , el api sonado de la piedra debe co n tin ua r, sin añ ad ir recebo, hasta que la piedra esté teriectamcnte encajada, pero sin que encpiece a romp erse. Si el a pisona do se prolonga demasi ado, hay peligro el e triturar la piedra, y que resulte ,
Fi gura 342.
en definitiva, un fir me poco resi stente. Este primer apisonado , debe hacerse en seco; como o r ien tación, el número de pasadas de la api sonadora varía de 80 a 100 con piedra dura y 40 a 60 con piedra blanda . Se debe comprobar con fr e cuencia la ex actitud del perfil transversal, por medio de la maestra; cuando falt a piedra, se a ña de la ca ntidad precisa , y cuando sobra, se rastrilla el exc eso ; un ca pa taz pr áct ico es imprescindible para esta operación. . Cuando hay bordillo, debe ten erse mucho cu id a do en que el apisonado del firm e en la zona de unión con aquél, no lo mueva , como ocurrí I~:l si se pretende apisonar con r odillo toda la sección transversal; debe suspenderse el api sonad o a un o s 0 ,50 metros de d istanci a del bordillo, consolidando a m ano la zona Cjue falte. El apisonado de la piedra sin recebar debe realizars e con un rodillo pesado, 15/20 T., si la piedra es dura ; si es blanda , conviene utilizar ro dillos más ligeros ; 10 /15 T. El rendimi ent o norm al del a piso nado es ele :1 a 5 metros cúbicos
¡¡or hora. Recebado. - Una vez enca j adala piedra, se procede a la extensión del recebo, que ha d e .a ñadirse en proporción de un .15 a 20 por 386.
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100 del volumen de la piedra. La cantidad de recebo que un afirmado admite depende del volumen de huecos que presente la piedra una vez encajada y, por tanto, de sus tamaños máximo y mínimo. Si la piedra tiene buen poder ligan te, puede emplearse detritus de la misma que pasen por el tamiz de 3 mm. (1/8 de pulgada). Si la piedra es dura, de reducido poder ligante, conviene emplear como recebo tierras tipo A 1; el recebo se extiende sobre el firme apisonado y se riega ccw cantidadsuficiente de agua para que, en estado flúido, penetre en los intersticios de la piedra; esta operación debe ir acompañada de un apisonado intenso, con un rodillo de 15 a 20 toneladas; es muy importante que esta operación se realice con la cantidad precisa de agua, para que el recebo penetre bien entre los huecos de la piedra. El apisonado debe prolongarse el tiempo preciso, para que el firme absorba todo el recebo posible ; una vez terminado el apisonado, el firme debe quedar recubierto
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De consumo de lubrificantes debecalcularse el 20 por 100 del consumo de combustible. Amortización y conservación de la apisonadora: Para amortización, debe considera rse un plazo de ocho años con apisonadoras de aceite pesado, y diez años si son de vapor; como gastos de conservación, debe considerarse el 0,6 por 100 mensual del valor de la m áquina nueva. En condiciones normales, pueden evaluarse ambas partidas en una peseta por metro cúbico. Agua: Hay que tener siempre en cuenta esta partida que, en algunos casos, alcanza valor importante, por encontrarse el agua lejos de la obra. La cantidad necesaria es muy variable ; depende de la naturaleza de la piedra, del recebo y tamaño de aquélla; debe calcularse de 30 a 40 litros por metro cúbico ; habrá que tener en cuenta además, el agua necesaria para el serv icio de los cilind ros apisonadores : en conjunto, para ambas necesidades, un cilindro apisonador de lS a 20 toneladas, neces ita al día de 10 a 12 metros cúbicos de agua. A los coste s netos, que resulten aplicando los criterios antes indicados, deberá añadirse un 5 por 100 y un 20 por 100 del importe de los jornales para útiles y herramientas y gastos generales, respectivamente. Conservación. - Los firmes de piedra machacada se deterioran rápidamente, si están sujetos a un tr áfico de relativa intensidad. Si la piedra es blanda, se destruye bajo las cargas que los vehículos originan; si es dura, se suel ta, por des aparición del recebo, dando lugar a ba ches ; estos efectos se notan especialmente en los caminos sujetos a tráfico rápido, debido a los esfuerzos tangenciales y de succión. La conservación continua, a cargo del personal permanente, consiste en la reparación de los baches y la reposición del recebo. La reparación de los baches debe hacerse cortando verticalmente a pico sus bordes y rellenando con piedra de tamaño de 1/2 a 1/3 de la profundidad del bache; si la piedra es grande para la 'p rofun didad del bache, no se consolidará debidamente ; se apisona la piedra con pisón de mano, si el bache es pequeño, o con rodillo, si sus dimensiones lo permiten, recebando y regando como si se tratase de un firme nuevo; hay que tener cuidado de que la superficie del bache, una vez consolidada, no quede más baja que la rasante del camino: pues entonces, en ella, se acumulara el agua y, rápidamente, se reproducirá el bache. Si se echa fa piedra sin haber recortado previamente el bache, la reparación no se p odrá consolidar bien; en general, se reproducirá rápidamente. por soltarse la piedra afiadida;en todo caso quedará una superficie defectuosa. La reposición del recebo consiste en 'cubrir, ruando falte, la super388.
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ficie del firme 'con recebo de la misma naturaleza del empleado -en la Construcción, evitando que el macadam quede descarnado, con peligro de que la piedra se suelte o rompa . La atención del . bacheo y conservación del recebo debe serecontinua : con personal suficiente y celoso del cumplimiento de su deber, que acuda a reparar a tiempo la avería pequeña, la vida del firme en buenas condiciones se podrá prolongar mucho ; económicamente, el gasto que origina el tener la conservación atend ida , es remunerador. Peri ódicamente, con intervalos depend ientes del tráfico a ql1 ~ esté sometido el .cam ino y de s us características de construcción, es necesario efectuar reparaciones generales, recargos del firme; la cantidad de piedra a emplear en estos recargos, depende del estado en que el firme se encuentre y de la profundidad que sea necesario levantar; normalmente, los recargos son ele 8 cm. de espe sor, o sea con 0,096 ele metro cúbico por metro cuadrado ele firme . Para efectuar un recargo es preciso empezar por levantar el firme viejo en la profundidad necesaria . estaoperación se realiza con una escarificadora, arrastrada por un tractoro por la mis. ma apisonadora; escarificado el firme, el .material levantado se separa de la superficie del camino y se procede al extendido y consolidación de la piedra nueva, sig uiendo las ..mismas normas que antes se expusieron. El material levantado del . firme viejo que se desee utilizar; bien en el recargo o bien como recebo, será preciso seleccionarlo por cribado, utilizando solamente aquel que tenga lasdebidas dimensiones. Nunca debe efectuarse un recargo sin escarificar previamente. porque la piedra añadida no ligará con el firme 'an tig uo , y el nuevo revestimiento dará mal resu ltado. " . 389. Paliativos del polvo. - Un .grave inconveniente de los firme;, de macadam para el tr áfico moderno de automóviles es la gran cantidad.de polvo que producen ; el polvo es una molestia y un grave peligro para la circulaci ón, perlo es también un indicio de la destrucción del firme. El polvo es debido al des g aste por rozamiento deja piedra y a la desagregaci ón del recebo, por no tener la cohesi ón debida para resistir a los esfuerzos del tráfico. Sise consigue que 'el firme tenga siempre la humedad conveniente para que el recebo no se desagregue, la .duración del revestimiento ser á mucho mayor, y el tráfico circulará en mejores condiciones "de comod idad y seguridad; 'se pueden emplear los siguientes procedimientos para mantener el firme con la hurndad necesaria : Agua: Regar el -firrne con agua es el método más antiguo de evitar el polvo; tiene varios inconvenientes; en primer lugar, es de efecto muy corto )',por .ello , poco eficaz y caro en definitiva; si se riega con exceso
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de ag ua, para qu e' el efecto dure m ás, se formará barro , co n perj uici o para el tr áfico. La cantidad de agua necesar i-a p ara el ri eg o va rí a según las condiciones del clirna ; puede ca lcul arse de 0.50 a 0 ,75 litros por metro cuadrado ; en climas ca lu ro sos , su efecto es corto ; el riego se hace con tanques automóvil es o hipornóviles . Con obj et o ele lo grar un ' efect o más permanente se recurre, a veces , al riego con ag ua del m ar; las sa les hi groscópica s que con t iene, clo r uro sódico especialmente, absorben la h umedad de la atm ósfera y co nserva n la 'del firme. P o r o tra parte, la ac ción química d e es tas sales aum enta el poder Jigante del re cebo; el firme se conserva con cierto grado de humedad dura nte bast an te tiempo y se des t r uye m enos . Este procedimiento sólo puede usarse para firm es s ituados a la o r illa del ma r. 390. Cloruro cálcico. - De la utilizaci ó n ·de sus p ro p ieda des higroscópicas ya hemos hablado al tratar de la es tabi l ización de firme s de tierra ; despu és de lo dicho entonces , se comprende fácilmente el efecto benefi cioso qu e la ap licació n de esta sa l eje rcer á so b re u n firme de m acadam ; producirá una estabilización del recebo y, en definitiva, de l fir m e; se puede aplica r en seco so bre la supe rfic ie, s iendo preferible, 'C o m o en los camino s de t ierra, el empleo de . producto de cop o fin o, cuya efi cacia es muy superior. La cantidad ele; clo ruro cálcico a aplicar varí a de 0,65 a 0,90 K g. po r metro cuadrad o en la primera ap licación , y un a mitad en las siguientes. Cad a aplicaci ón sue le sur tir efecto dura nte uno o dos meses, dependiendo de las co ndicione s de tráfico y clima . Pued e también aplicarse disuel to en agua , 1 Kg. de sal en 10 litros de agua, haciendo el tratami ento dos veces, co n un interval o de una a dos sem ana s. Las aplicaciones sigu ien tes deben re alizarse con intervalos de tres a se is semanas, depenc!iendo de la s condi ciones locale s. Los paliativo s ind icados son remediosde m uy co r to pl a zo de durac ión; como su den om inación indica, se tr ata ele procedi mientos para di sminuir la producción de pol vo ; si en vez de paliar el m al se quiere hacerl o 'desa pa r ecer , h a y qu e re currir a rus tratam ientos superfi cia 391.
, / Tratamientos siuperficiales con productos bituminosos.-
El trat amien to superfi cia l con un producto bitumi no so es LÍ n enlucido superfrcial del firme de m acadam , que produce los s ig u ien tes efecto s : 1." I mper m ea biliza la superficie, dando . una g ra n estabilidad a l cuerpo d el firme. pues el rec ebo no qu eda su je to a la s a lte rnat ivas de humedad y sequedad, si el cim ien to está bien drenado y no es de temer llegue a él agua por ca pil aridad. 2: A l unir la super ficie , ev ita una parte im por ta n te del de sgaste
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por ro zam iento, práctic amente, en su totalidad , los efectos de succión y, como co ns ecuencia, la producción de pol vo y barro. 3." Aumenta de un ' m odo con sid erab le la resistencia del revestim iento en Jos tr a tami entos en ca lien te, po r constituir un verdadero enlu ciclo super ficial ele espeso r apreciable, ca paz ele resistir , POl- su parte. los es fuerzos de l trá fico; en los tratamientos en frí o; a l reforzar la cohesión del recebo e imperm eabilizar la superficie del firme . Com o co nsec uencia de 10 expuesto, un firm e tratad o superficialmente presenta muchas m ejores condiciones ele ro dadu ra que uno s in tratar, dura más y su conservación es más sencilla ; en definiti va, por ambos conceptos, cons er vación y explotaci ón del cami no , el tratamiento superficial resu lta, en g enera l. eco nó m ico. Los t rat amien tos 'S u per ficia les se reali zan : con betún asfáltico o con a lqui tra nes, y 'co n am bos productos, en caliente o en frío . 392. Tratamientos superficiales en caliente. Características de Jos productos bituminosos a emplear. Alquitranes. - Las caracterís-
ticas de los alq uitranes a emplear deben vari ar entre los siguientes límites: Alquitran es.
Límites ad m itidos.
Ob ser vaciones .
· - ------I -------~------- I 0
Densidad a 25 Azu as amonia cal es
. . • • • • • • • • ••
.
D estilación :
1,140 a 1,230 0,5 % a 1 % A unq ue la In st ru cción espa ñola eXIge e l 0,5 0/0, 011 la pr áctic a no se cum pleestacondici ón, en los alquit ra ncs del mercado español. M en os elel 1 0/0 en peso.
H asta 170 C. 0
D e 1700 a 270 0 C. ... . ... Del 12 al 240/0 en peso. El Pliego p rovi sion al esp año l exige elel 10 % al 24 % para las temperaturas C'ompr en di·c1a s ent re 270" C. y 350 0 C.
Fe noles Na ft alinas ..
Ca rbo no libre
... . . . Máxim o, 5 0/0 en , vo lumen . El P liego a lemá n ex ige un máxi mo del 3 %. Máx imo, 5 % en peso. L os ingl eses a dmiten hasta el 6 0/0 ; los fra nc eses, el 6,5 %, y los alemanes, el 4 %. Del . 8 .al 200/0
Viscosi da d (H ut ichinso n a 25 0
)
560
. •.
. . ...
8/1 a 20 '(
L os ingleses ac ept an de 10/1 a 40/1, y los suizos, de 1/2/1 a 18/1.
393. Betunes asfálticos. - Se em plean normalmente betunes as fálticos procedentes de destilación del petr óleo . La caracteristica fund amental a exigir, supuesta ya cumplida la de un m ínimo de 99,5 por 100 de betún soluble en sulfuro de carbon o, es la penetración del material , que medirá la fa cilidad de éste par a ser extendido so bre el firme. La penetraci ón conve nien te dep ende d el clima en el qu e se realice el traba jo; cuando las temperaturas so n elev ad as , deben emp learse penetraciones bajas, y al revé s, penetraciones altas en 'Climas fríos. Corno car act er ística s medias pueden t om arse las siguientes: P eso es pecí fico a 25"' C. Pu nto rie f us ió n (mét o do del anillo y la bol a) , Pe netrac ión a 25° C. . " . " " " ,., Ductibili dad a 25° C. " " .... " . " . .. . . " . " " ' . . Solubilidad en .sul íuro ele carbono (betun es de dest ila ci ón de p etróle o) .. . , , "
1.028 35° a -1-0"' C. 160 a 200 Más ele 100
99.99 %
Cuand o los betunes as fálticos no sean procedente s de destilación de petróleo, la proporc ión soluble en sulfuro de ca rbono se rá men or, sin que en ello exista nin gún inconven iente. En est os betunes la penetración es mucho m ás baja y si se emplean sin cam bia rla no será p osible extenderlos bien en el fir me ; como con secuen cia , la dosificación por metro cuadrado sera forzosamente más elevada. E l. em pleo ele las máquinas distribuidor as es d ifíc il, . pues el betún calie nte. 1l1 11Y 'v iscoso, atasca las bombas de pres ión . Se aumenta la penetración de estos betunes añadiendo, para fluid ificarl os, aceites ligeros. A pesar de ello, la cantidad de betún empleado por me tro cuadrado es, normalmente, super ior a la precisa con betunes de petróleo ; en cambio, forman un mortero asf áltico de gran compacidad, que da tilla superficie de rociadura mu cho m ás resiste nte. 394. Construcción. - El procedimiento de construcción es s imilar para tratam ientos con a lquit rá n o asfalto . El firme debe esta r perfectamente consol idado ; es condi ción imprescindible, pues si así no fu ese, al realizar .el bar ri do se moverá la piedra. Es preciso limpiar bien la supe rficie ; esta bperaCioil es fundamental; la piedra ha de quedar com pletam ente libre de polvo, pues en caso CDntrario, el enlucido de betún n o se aclherirá a ella y se desprenderá del firme por Ia acción del tráfico ;' la operación de barrido puede hacerse con cepillo metálico o de piazzava. Se emplean cepillos que se manej an por un solo obrero (fig. 34 3) o bien por dos (fig. 344). E s corr ient e emplear, para una primera limpieza, barrederas mecánicas o cepill os múltiples, arrastrados por una caballería (fig. 345); a nuestro juicio, la limpieza
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mecaruca solamente es útil para un primer barrido, siendo necesario utilizar par a la limpi eza final cepill os manejados a m ano, pues sólo así se asegura la uniformidad y eficacia imprescindibles ; la lim pieza mecáni-
Fi g, 343. -
Ce pillos .
ca, ele rendi miento m uy eleva do, es mu y úti ! cua ndo se tr a ta de grandes superficies; per o a cond ición de que vaya seg uida de un cuidados o repaso
Fig. 344. -
562
Ce pillo .
a mano.' En algunos casos, cuando se han empleado recebos muy fuertes, es preciso recurrir a picar la superficie. Da buen resultado la limpieza con aire comprimido, aunque, generalmente, resulta cara y normalmente ha de ir ayudada por la acción del cepillo; la limpieza por aire comprimido puede realizarse utilizanclo compresores corr ientes o bien pequeños
Figura 3~5.
aparatos especiales (fig. 3-+6); se quita perfectamente el polvo, pero no se arranca el recebo, si éste tiene alguna cohesión. El firme ha de estar completamente seco antes de aplicar el asfalto; conviene que no esté muy frío. \Se pueden emplear para calentar el firme
(Atentamente pro por csonado
pUl
.IJ<í ...; ¡j¡i;IÚI S. Murliu,
.s.
"¡.)
Fig. 346,- Compresor para limpieza, con aire a presión.
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aparatos especiales, que consisten en un mechero que quema petróleo o aceites pesados (fig. 347). Estos aparatos, que se construyen para diferentes tamaños, son especialmente útiles para la operación de bacheado, en tiempo frío, de toda clase de firmes bituminosos, pues no sólo secan y calientan el bache, sino que al dar al betún del firme viejo una cierta fluidez, aseguran la perfecta unión de la reparación al pavimento; pata grandes superficies el coste de la operación es prohibitivo. Existen algunos sistemas patentados de reparación de firmes, fundados en el calentamiento previo del pavimento viejo.ILa limpieza y sequedad del fim:e
(Atentamente proporcionado por Metalúrgica S. Mart ín, S. ,.'1.)
F1g, 347. - Mechero para calentar el firme .
condiciones fundamentales. La mayoría de los fracasos en trata mientos superficiales son debidos a su incumplimiento. El coste de barrido varía mucho, dependiendo de la naturaleza de la superficie ; puede calcularse que una hora de peón, en casos de dificultad no extraordinaria (recebos muy fuertes que sea preciso picar), puede rendir 2 a 8 metros cuadrados; un término medio entre estas cifras puede considerarse normal. Realizado el barrido con todo cuidado, se procederá a extender el betún; la temperatura varía, según se trate de alquitrán, de 120· a 130" centígraclos, o betún asfáltico, de 160· a 170· C. ;es imprescindibl e que la temperatura sea la debida ; si es más baja, la excesiva viscosidad del producto obliga a emplear mayor cantidad de la
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to; emplear betún en exceso representa un gasto inútil y, además, el rev estimiento tendrá grav es defectos; el betún en exceso se 'Corre a las cunetas, da zonas blandas si no se añ ade la proporción pr ecisa de gravilla, y si se añade- en tratamientos en caliente-, produce un firme poco estable, que probablemente se ondul ar á y arrugará, dando una superficie de rodadura desagradable y peligrosa . La cantidad de producto, para primeros tratamientos ele firmes de macadam, varía de 1,75 a 2,50 Kg. por metro cuadrado, según el estado de conservación en que se encuentre el firme viej o; la segunda Cifra es la más corriente. Extendido el betún con uniformidad, se cubre con una capa d e gravilla procedente de machaqueo o rodada, de un tamaño comprendido entre 5 y 15 mm . ; la gravilla debe proceder de roca dura, pues en caso contrario se triturará por la acción del tráfico. La cantidad precisa depe nde de la dosis de betún empleado; hay que tener en cuenta que só lo ser á útil aquella que pueda ser a bso rbida por el betún; el resto es m at erial perdido ; par a tratamientos normales varía de 10 a 15 litros por metro cuadrado. Una vez extendida la gravilla, es muy conveniente a pisona r con un cilindro de 10 a 15 toneladas; si no se apisona, el tráfico se encarga de hacer esta labor; pero el firme resulta 'm ucho más irnperfecto, porque la gravilla tencIrá que entrar y adherirse en el betún frío en vez de caliente y, además, porque el tráfico desigualará el espesor de la capa de gravilla: quedarán zonas faltas de ella y zonas con exceso. E s práctica viciosa cubrir con arena ; el revestimiento que así se ob tiene es demasiado sensible a lo s efecto s de la temperatura y menos res istente que el cubierto con gravilla; forma una superficie deslizante y, por tanto, peligrosa para el tráfico en tiempo húmedo. Si se quiere tener un firme estable con altas temperaturas y resistente al tráfico, es preciso lograr que absorba toda la gravilla que pueda. Como esto no ocurre,aunque se apisone, de primera intención, es necesario tener elfi rme cubier to de gravilla durante los primeros calores fuertes; entonces, con el betún blando, se incrusta en el reve st imi en to toda la gravilla que admite ; no se debe abusar de este procedimiento, te niendo el firme cubierto de gravilla, cuando ya no puede admitir más ; es un ga sto inútil, una grave mol estia para el tr áfico y un peligro. .' 395. Tratamientos superficiales en frío. - Los tratamientos en frío pueden hacerse con emulsiones de betún asfáltico o de alquitrán. La proporción normal del producto asfáltico que la emulsión contiene varía, normalmente, de un 50 a 55 'p or 100; las condiciones que debe cumplir se examina ron al tratar de la fabricación y ens ayos de este material. , t :
1"
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I
El tratamiento con emulsión se 'COnstruye siguiendo procedimiento similar al empleado para el tratamiento superficial en caliente; el firme ha de estar bien limpio y seco; estas condiciones, muy convenientes, no es preciso cumplirlas can la extremada rigurosidad, imprescindible en un tratamiento en caliente . El fria puede producir una rotura de la emulsión excesivamente rápida ; cuando hay que realizar el tratamiento con temperaturas muy bajas, es 'conveniente aplicar emulsiones especiales, que 110 se rompen rápidamente en esasxondiciones. La distribución de la emulsión es más sencilla que la elel betún en caliente, pues se dispone del tiempo preciso para lograr una uniformidad de dosificación prácticamente perfecta; se puede hacer a mano, directamente desde el barril o a presión, con calderas, como en el caso de los betunes en caliente, o bien con bombas especiales, que toman el betún directamente desde la barrica (figura 315). Un obrero con un cepillo, en todo caso, va logrando una per" fecta repartición 'Superficial del betún. La dosificación, para que el firme quede con una cantidad de betún de unos 2 Kg., exige unacantidad ele emulsión de 3,6 Kg.; si se aplica toda esta cantidad de una vez, se correrá a lascunetas ; para evitarlo conviene hacer los tratamientos superficiales en dos manos, aproximadamente cada una de la mitad de la dosis. Distribuida la primera, se la dej a penetrar en el f rrne ; cuando la superficie empieza a secarse se distribuye la segunda mano, cubriendo inmediatamente con 10 a lS litros de gravilla ele S a 15 mm ., apisonando a 'continuación, si es posible,con un rodillo ligero de 8 a 10 toneladas. Mientras no se cubre con gravilla, es decir, entre la primera y segunda mano, no se debe dejar la superficie t ratada abierta al tráfico. Para evitar el doble tratamiento y poder emplear de una vez fuertes dosis de emulsión, se ha recurrido en Alemania a fabricar emulsiones ele alta viscosidad, con las 'Cuales es posible llegar a dosificaciones hasta de 6 Kg. por metro cuadrado ; se necesita en este caso mayor cantidad de gravilla (de 20 a 25 litros metro cuadrado), de mayor tamaño (de 20 a 30 mm.); el apisonado es imprescindible y debe realizarse con un rodillo de 10 toneladas. En nuestra opinión, el tratam iento en dos manos, aunque algo más caro, es. en cambio, mucho más eficaz; la primera refuerza considerablemente la capa superior del firme, y la segunda forma el enlucido superficial; los resultados que se obtienen son excelentes, si la mano de obra es cu idadosa. 396. Betunes líquidos. - En lugar de las emulsiones se emplean desde hace unos años, especialmente en Alemania, Francia y Suiza, be-
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tunes líquidos; son , según d ijimos, mezcla de betunes con aceites fluid ificantes, qu e les dan la vi sco s idad p recisa para que puedan se r apl icados en frío o a u na temperatura siempre muy inferior a la del betún puro. Los bet unes de este t ipo se ca lienta n, para t ratamientos su perficia les, a temperaturas que normalm ente varían d e 110 a 120 C. E l tratamiento se verifica en la mi sma fo rma qu e co n betún puro ; la mano de obra es más sencilla, pues el betún liquido se m an tiene rel ati vament e flúido durante bast an te tiempo, y est a circunsta ncia pe rm ite una m ej or a dhes ivi dad al firme a trata r. esp ecial m ente cua nd o el tiempo es frío; puede decirse se tra ta {le un tip o interm edio en t re el betún puro y la emul sión. 0
Tratamientos mixtos en frío y caliente. -- S e ha empleado con éxito el procedimiento mi xto de realizar un p r im er tratami ento en frío, con proporción de e m u ls ión de 2 a 2',25 K g. por metro cu adrado (1,10 a 1,237 de be tú n). seguido, un a vez seca la emulsión, de un a a pli cación de betún en ca lien te. de 1,50 a 2 K g . po r m etro cu adrado, que se cubre con g ravilla; la s uper fic ie de rod adura qu e se ob tie n e es ex celente ; la em uls ión refuerza el m a cadam y as eg u ra la perfecta unión al firmedela capa en ca lien te. 397.
Conservación. - La con servacion de los tratamientos superfic iales co nsta de dos partes: la re paración de los baches y la repo sici ón elel tratamiento sup erficia l. Si la ca pa de rod adura se ma nt ie ne en buena s condi ciones, prácticamente no s e producirán ba ches ; p a ra log rarlo es preci so rep etir los r iegos superficiales en la medida que el tráfico lo exij a; no hay que permitir quede en zona nin gu na la pi edra de l firme al descu bie r to, pucs si esto ocurr e, el bache se produc irá r ápid amente ; la reparación del enlucido su perficial puede se r parcial 'o gen eral. Al gu nas v eces se producen d esga stes en zonas det ermin a das. d ebi do a ca usas locales ; co nvien e. e n cu a n to esto se nota, rep one r la zo na da íiada ; para ello p uede usarse emulsión o betún en calien te : la emul s ión ti ene , para es te obj eto. ventajas in dudables, pues su manipul ación no ex ige maqu ina ria a lg una ; un camino bien cuie1aclo exige que Jo s peon es cami neros tengan U110 S ba rriles de em uls ión para la conse rvació n de su tramo , que les permita hacer las reparaciones en el m ismo mom ento f]ue la f alta se no ta; en es ta cla se de firm es, m ás que en ninguna ot ra . a cudir a ti empo es la ba se f un da me nta l del éx ito . Son muy útiles un os pequeños ca rrit os do nd e va el betún, la gra v illa y la her ramient a, y que f ácilmen te se pueden llevar a m an o por e l pe ón caminero (fig . 348) ; esto s carritos tienen un p eque ño hogar. qu e si rve para ca lenta r el betún cuando sea preci so . a u nque, repetimos, la m ayoría 398.
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de estas reparaciones se realizan con emulsión. Es muy útil también el triciclo para Jos peones camineros (fig-. 422), que se emplea en Italia. Para ejecutar una reparación de este tipo es preciso limpiar bien la zona afectada, levantando el betún que estuviese en mal estado; se efectúa la extensión del nuevo tratamiento y se cubre con g-raviHa: la cantidad de be-
(Atenttnnente -proporcionado por Meta17Zrgica
Fig. 348. -
s. Mortí n,
S. .t.)
Carrito para conservación .
tun que es preciso emplear depende ele la forma en que se encuentre la zona a reparar; es necesario añadir el betún preciso, ni más ni menos; un exceso de betún producirá un punto alto, y la falta de él, una zona mal reparada; normalmente se emplea de 1 a 1,50 litros por metro cuadrado, Cuando la capa de rodadura se va desgastando, es preciso proceder a un riego general de conservación; se efectúa en la misma forma que un primer riego; la limpieza del firme es más sencilla y económica. La
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cantidad de betún a: emplear depende del estado del firme; com o término medio se emplea d e 1 a 1,50 litros por metro cuadrado; la cantidad de gravilla de cubrici ón es t ambién algo menor. El éxito de la conservaci ón de un firme con t ratamiento superficial es dar a tiempo los riegos de conservación; no co nviene hacerl o antes de que sea preciso, pues aparte de ser un gasto inút il, . hay peligro de que, por exceso de betún, resulte un tratamient o que se arrugue; .y en este caso el problema de log ra r una superfici e lisa no es f ácil. La frecu encia de los tratamien tos de conse rva ción depende de la intens ida d del tr áfico; como orientación, y simplemente a los efectos de calcular el coste de conserv ación, se puede consi derar que en diez añ os se necesita n los siguientes riegos : i. « año .... .
2." 4."
7." 10.°
Tratami en to ge ne ra l. 1.er Tratamiento de con servación . 2." 3.cr 4;°
Antes de efectuar un tr atamiento de conservación es preciso repa rar los baches; los -baches deben recortarse como en el caso de un firm e de macadam. y rellenarlos con mezcla de g ra villa de 2 a 3 cm. y betún líquido, apisonando con todo cuidado; cuando no se tiene betún líquido y sí betún para penetración , se rellena el bache con la gravilla gruesa, se apisona y luego se añ ade el betún cali ente, en proporción de 1 lit ro por metro cuadrado y cent ímetro de espesor, cubr iendo con gravilla menuda, que se fuerza a los int ersti cios. ele la piedra. No es conveniente reparar el macadam sin betún, pues no queda r ápid am ente lo suficientemente asentado para que sea recomendable el trabamiento superfi cial inmediato. Cuando el tratamiento presen ta, una superficie desigual, antes de hacer el tratamiento deconservaci ón es preciso regul ar izarl a, pu es en caso contrario el mal se agravará con los nuevos rieg os ; la regul arización de la superficie se logra pasando, en tiempo caluroso, una rastra del tip o de la figura 286, debidamente last rad a. 399. Línrites de utilizáción. - Un firme de tratamiento superficial bien conservado tiene una duración mu y grande ; sin recargos de piedra puede perfectamente alcanzar más de diez año s. E s precis o, para que esto suceda, que no ha ya un tr áfico importan te de llanta rígida; los carros,especialmente en climas húmedos, dest rozan el tr at ami ento superficial; se produce una especie de ernulsificación del revestimiento ; algo similar, aunque en menor escala, ocurre con el tráfico de camiones: en ambos casos los tratamientos superficiales poco espesor dan mejores resulta-
de
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do s que los t r at amientos g r uesos; los tratami entos con emulsión son, para esta clase de tráfico, más recom endable s. El número ele automóvile s que un .firme con tratamiento superficial p ue de re sis tir , es gran de. Solamente, com o o rien ta ción . direm os que la máxima circ ulació n qu e un tra tam iento superfi cial puede sopo rta r en condiciones econ óm ica s es de 40 ve híc u los de llanta rígida y 300 auto móviles por día y me tro linea l d e a nc ho del firm e. L as cif ras an ter iores so lamente pueden servir de aproximación grosera , pues , apar te del t rá fico, in fluye mu cho en la . bu ena con se rva ción el clima y especialmente el drenaj e y ve n tila ción de la superficie; es preciso que la su per ficie s e se que rápi damente ; la acc ión del tr áfico , com binada con la humedad. d estruye rápidamente el tratamiento supe rficia l; esto oc u r re, por ejem plo, en calles o zonas so mb r ías y mal ve ntiladas y en climas de llu via mu y continua, a unque sea poco intensa. 400. Tratam.ientos super-ficiales con roca asfáltica. - La escasez de betu nes de destilaci ón de petróleo en Ital ia , hi zo a sus ingenieros pensar en la utilización de ro cas asfál tic as natu ra les, que poseen de excelente ca lida d en su país, para sustituir los betunes de pet róleo en tr atamiento s supe rfici a les . L os en lucid os qu e co n ellas se co nstruyen son de mayo r espe sor y resistencia por tanto ; se trata. en realidad . de unos firmes interm edio s entre el t rat amiento su perficial corr iente en caliente, y Jos revestimientos asfáltico s de alta ca lida d. El en luc ido s uperficial a base de roca a s fá ltica está com puesto d e una mezcl a {le ella con g ravilla; que se ej ecuta en frí o y previamente a la construcción del revestimi ento ; par a qu e la g ravi lla ten ga la debida ad hes ivi d ad , se em pieza por mezclar con un acei te lige ro, que pin ta su super ficie con u na ca pa d e mu y pequeño esp esor, lo que perm ite que la roca as fá ltica pueda unirse perfectamente a ella . La me zcla se puede aplicar en cali ente o en frío; p r imeramerite se em pieza por limpiar 'con tod o esme ro la su perficie del firme a trat ar, qu e se pin ta, antes de aplicar la mezcla de g ravilla y ro ca asfáltica , con un a li gerísima cap a ,de acei te . L a g ravill:a debe se r dura y resistente, es ta r bien li mpi a de polvo y ot ras im pu rezas . Su tamaño d ebe estar com pre ndid o entre 5 y 15 mm. ; puede se r ele machaqueo o rodada. Los a ceites pueden se r aceites ligeros para los tratamiento s en frío. de los s ig u i
Aceit e tip o A: Viscosidad ENGLER, a 25° Destilado Tiasta 200 0 C. ..
570
De 3 a 6. Del 2 al 5 (en peso).
Residuo : a) Aceites procedentes de ro ca asfáltica, esquistos bit urni- ( nosos o destilación de pet róleo, a 3600 C. b) Aceites . procedentes . de a lquit rá n, a 3300 C.
.
.
.
Mínimo, 30 % en peso .
Aceité tipo B: a) Aceite proced ent e {le ro ca asfált ica , esqui stos bitu minosos o asfa ltos deriv ad os d el p-etról eo : Viscosidad ENGLER, a 500 C . . . D e 4 a 6. Máximo Agua , . 0,5 % (en peso) Residuo de destilación hasta 2300 C. . 15 0/0 Residuo : a 3600 C. .. .. M ínim o 35 % Punto de fusión del residuo . 300 C.
b) Aceites pro v.e nieri tes d e alquit rán : D e 4 a 6. Máximo 0,5 0/0 (en peso)
Viscosidad ENGLER, a 500 C . . . Agua . Residuo de destilac i ón hasta 2300 C Residuo de destil ación en t r e 300 0 C. y 330 0 ' C Residuo' d e destilación a 3300 C.." Punto de fusión ·ele'! re si-duo
15 0/0 8 0/0 45 % 50 a 650 C.
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P ara firmes a constru ir en cal iente s e emp lean aceites d e una mayor
viscosidad . La roca as fál tica no deberá con tene r menos del 9 por 100 de betún y estará malicia a tamañ o menor a 1,5 mm ., pa sando lo m ás un 30 por 100 por el tami z número 100 de la serie de TYLER; no deberá tener arciHa y la cantidad de pa rafina no s er á supe r ior al 1 por 100 del peso del betún . Las cantidades de materiales a emplear son, como término medio, las siguientes : Aceite para la pintura del firme Aceite pa re tratar 1 m. 3 «le g r ava Polvo
. .
0,250 a 0,300 J.. por an.2 15 a 20 l. 13,5 Kg .
Una ve z extendid o e igualado el firme, se a pisona co n un r odillo tándem de 8 a 10 toneladas, y se extiende una capa de sellado superficial ele 1,5 K g. por metro cuad radoxle pol vo de roca asfálti ca y se cubre con 12 a 15 litro s por metro cuadrado de gravill a de roc a dura ; el conjunto se vuelve a apison ar con todo cuidado. El tratamiento superficia l así co ns tru ido es de exc elente calidad, pero de precio bastante más e levaclo qu e el tratamiento corriente, especialmente en puntos lej anos del ele origen de la roca asfáltica. Es, sin embar go, una so lució n interesant ísima para sustitu-i r lo s betunes de petróleo en paí ses ,como el nue stro, donde existen rocas asfálticas. 571
CAPÍTULO XVIII
.' .Fírmes de piedra partida, ligada con betún o alquitrán. Cuando el tráfico es mayor 'que el económicamente aceptable para un firme de macadam con tratamiento superficial, su destrucción tiene lugar por desaparición del enlucido y por falta de resi st enc ia del recebe: la piedra se suelta yse producen los baches, siendo imprescindible una cons ervac ión muy co stosa que , en definitiva , .hace antieconómico el revestimiento. Se puede co ns t ru ir un firme m ás resi stente sustituyendo el 1igante de tierra, el recebo, por otro más fuerte: betún asfáltico o alquitrán. Pueden ut ilizarse, dentro de esta clasificación general, los siguientes procedimientos: Firm es const ruido s in situ ....
Por penet ración . Por m ezcla.
. H ormi gón asfálti co. con.struiodos por. m ezcla, \ Mort ero asf áltico, en rn aiquma rr a especial. (' Asfalto comprim ido. Los et as asfálti cas. As fa lto fundido .
FilTI1CS
Los firmes del primer grupo, de coste más reducido que los elel seg undo, son menos denso s ; la dosificaci ón g ranu lom étr ica es imperfecta, porque no se utilizan más que dos tamaños de piedra. La dosificación g ranulom étr ica de t odos los firm es del se gundo gr upo es muy cuidada, alca nzándose la máxim a .densidad posible. 401. Firmes construídos in situ. Por penetración. - E xten' dida y apison ada en seco la piedravcomo en el caso de un macadam, en vez de extender el recebo se ri ega con betún asfáltico o alquitrán, que penetra po r los huecos del firme; hecho esto, se extiende una capa de g ra villa, que debe forzarse para que rellene los huecos de la piedra gruesa; el conjunto, bien api sonado , se termina con una capa de tratamiento superficial o de sellado, que se recubrecon gravilla.
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402. Espesor del revestimiento. Sección transversal. - E stos firmes se con stru yen ele espes o r vari able , ele 5 a 8 centíme tros, un a vez terminados ; no conviene cons truir los de m enos espesor.. porque resultan poco resistentes, máxime si se tiene en cuenta que el mayor tam año de la piedra viene condicion ado, com o luego veremos. por el esp esor total del firme ; con espes ores mayores el betún 11 0 penet ra deb ida me nte en toda la masa elel firme. La sección transversal , normalmente, es de perfil circular o para bólico, con una pe ndiente transversal del 2 a 2,5 por lOO: no conviene que la: pendiente sea m ayor, porque estos firmes no tienen a lto coeficiente de rozam iento t ransversal, aun que la capa de sellado se cubr a con gmvilla gr uesa .
403. Cimiento. - E l firm e ha de asentarse sobre un cimient,o re sistente; si ..::1 terreno natu ral no reúne una absoluta garantía, debe con struirse 1.111 cimient o de m acad am 'o T ELFORD, según la naturaleza d e la explanación. La rasante d el cimiento debe quedar paralel a a la superficie definitiva del firme, con o bjeto ele que todo el revestimiento tenga el mismo espesor; si no fuese a sí, su re sistencia serí a diferente, co n perjuicio para el resul tado el el con j un to. El c im ie nto de berá est ar bien drenado ; la ex ist encia {le agua en el subsuelo producir á su dest rucción prematu ra. 404. . Piedra. - Como se t rata de un firme pa ra caminos con tráfico intenso, la piedra ha de tener a lta resi stencia a compresión e impacto; la piedra debe estar limpia de polvo , incluso de spu és de encaj a da por el apisonado ; esta última cond ición es fundamental , pue s s i no se cum ple: el betún extendido por penet ración no se adherirá a la piedra y el resultado del firm e se r á deficiente ; la piedra deberá tener, por tanto, un alto coeficiente de calidad, siempre supe r ior a 13. La piedra s ilícea y la ofita dan muy buen resultad o; las cali zas , m alo , aunque sea n de buena calidad. L a piedra debe pasar por el uamiz de malla cuadrada cuy o lado sea 1/ 3 del espesor del firme; no 'conviene utilizar piedra menor de 2 cm. , porque el fir me res ulta poc o re sistente. L a piedra ha de ser de tamaño uniforme, porque co nviene que después d e encajada por el apisonado presente el máxim o de huecos, para qu e pueda penetrar bien el betún; ele no ser así, quedar án zonas sin el betún ne cesario, faltas de resistencia . Ha y que ten er en cuenta que la piedra, a l api son ar, disminuye el 20 por 100 de su vo lumen acopi ado.
573 12
405. Betún. - Si se trata de betún asfáltico, sus características pueden variar entre los siguientes límites: P eso específico, de 0,960 a 1,050. P enetración con 100 gramos de peso en 5/1 a 25° c., de 90 a 150. " " 200 " en l' a 4° C., mayor de 30. Betún s oluble en sulfuro dé ca rbono, más del 99.5 %.
Si se emplea alquitrán, deberá cump lir las siguientes condiciones: Pe so específico, 1,150 a 1,300. Destilación hasta 170° C., el 0,5 %. Destilación de 170° hasta 2700 e , d el 6 al 16 %. Viscosidad a 30°, 25-12ssegundOos. Betún solub le en sulfuro de carbono, más del 75 %.
Pueden emplearse emulsiones de alta viscosidad y betunes líquidos; la emulsión debe dar un residuo de destilación del 55/60 por 100 en peso; el residuo debe dar una penetración con 100 gr. en 5" a 25° c., de 100/200 ; una ductilidad a 25° C. mayor de 40 cm ., y una solubilidad en sulfuro de carbono mayor del 95 por 100. La cantidad de betún a añadir ha de ser la estrictamente precisa: un firme con dosificación escasa no tendrá la re sistencia suficiente; si tiene exceso de betún, se ablandará y ondulará en tiempo caluroso. Para la capa de penetración puede contarse con un litro por metro cuadrado y centímetro de espesor de firme apisonado. En la capa de sellado, como el firme sobre la que se aplica es muy rugoso, se precisan de 2,5 a 3 litros por metro cuadrado. 406. Construcción. - Se empieza por preparar cuidadosamente el cimiento que , una vez consolidado, debe limpiarse con el fin ele que su superficie quede libre de tierra y materi ales sueltos ; los materiales sueltos en la superficie delcimiento, suben entre las piedras del firme al apisonar, dificultando la penetración del asf~lto. Para lograr que la capa del revestimiento se adhiera bien al cimiento, 'cuando éste es un firme sin tratar, se efectúa previamente a la extensión de la piedra, después de haber limpiado bien la superficie, un riego ligero con agua que,reblandeciendo el firme de macadam, permite un anclaje de la piedra del revéstimiento por penetración, en el cimiento de macadam, al efectuar el apisonado. Cuando el cimiento es un firme con tratamiento superficial, un nuevo riego ligero de betún, sin cubrir con gravilla, antes de extender la piedra, asegurará la imprescindible unión del cim iento y el firme.
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Se extiende la piedra, enras ándola con un 20 por 100 más de altura que el perfil del camino, y se apisona en seco, hasta que quede perfectamente encajada; hay que tener cuidado de que la piedra no se rompa al apisonar, pues los detritus obstruirían los espacios entre las piedras, dificultando la penetración del betún; para evitar que esto suceda, se debe apisonar con un rodillo de peso medio, 12 a 15 Tn., a no ser que se trate de piedra muy dura . Cuando la pieclra está encajada, se procede al riego de la capa ele betún de penetración; la temperatura de fusión será de 140 a 160· C. para el asfalto, o de 1100 a 1200 C. para el alquitrán. La piedra del firme deberá estar completamente seca, y es muy conveniente que la temperatura del ambiente sea elevada, pues si . piedm está fría, el betún_no se adhiere bien a ella y, además, al enfriarse aumenta su viscosidad y no penetra debidamente; por esta razón, en algunos pliegos se especifica que no deberá extenderse el betún cuando la temperatura sea inferior a 10° C. Hay que cuidar, asimismo; que la piedra esté completamente seca, pues de lo contrario el resultado que se obtendrá será malo . Ambas exigencias, sequedad y temperatura de la piedra, constituyen una dificultad práctica del sistema, pues condicionan su ejecución a las circunstancias armos encas; especialm ente laCOñdidón de sequedad del firme esun grave inconveniente. J)ue~xtendida la piedra llueve, tarda en secarse el material y el trabajo debe suspe.nderse con grave perjuiCio económico. - Efectuado el riego, se cubre el firme con una capa de gravilla de 15 a 25 mrn., en la proporción precisa para que rellenen los huecos del macadam, normalmente 20 a 25 litros por metro cuadrado; se apisona con todo cuidado, utilizando un cilinclro de 12/15 toneladas y, ayudando con cepillos a que la gravilla penetre por los intersticios del macadam; cuando el revestimiento ya no admite más gravilla, se limpia perfectamente la superficie; quitando todo el material que no haya quedado bien consolidado ; se riega con betún, de las mismas características que el empleado en el tratamiento por penetración, en proporción de 2,5 a 3 Kg. por metro cuadrado; se cubre con una capa de gravilla fina, 5/15 milímetros, en proporción
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La piedra ma chacad a de tam año uniforme, se a pisona hasta que quede perf ectamente encaj ada,
Se riega con betú n asf áltico o alquit rán, que rellena Jos hueco s de la piedra.
S e extiende una capa de gravilla, que se fu er za con cepillo a 'p enetrar en 105 huecos de la piedra.
Se api sona el conj unt o . con un rodillo de a 15 toneladas .
12
S e barre el exceso de gravilla, ha sta que queda Ja super ficie completamente limpia.
Se .extiende un tratami ento super ficial de 3 K g. por m. 2 , con betú n asfá lt ico o a'lquitr án.
Se cubre con gravilla y se apiso na .
576
F ig ura 349.
407. Conservación. - Un firme de este tipo, bien construido, tiene gran duración ; su conservac ión se reduce a reponer la capa de tratamiento superficial y reparar los baches que pu dieran producirse. El bacheo se hace recortando el bache , dejando bien- verticales sus paredes y rellenándolo, o bien con mezcla pr eviamente preparada de piedra y betún, o bien con piedra sola , que se trata por penetración como en el pavimento primitivo ; el apisonado, tanto en un caso como en- otro, puede hacerse, bien con rodillos, o a mano, con pisones ; si el bache o la zona re parada es grande, el primer sistema es el mejor ; cuando es pequeño, no resulta eficaz, y es preferible apis onar a mano, con pisón; conviene entonces emplear piedra m ás menuda. LGS baches se producen en estos firmes muy raras veces si el trat amiento superficial se con serva bien ; suelen ser debidos a defectos de construcción . La capa superficial se mantiene con tratamientos de conservación: es difícil dar una .jdeaconcreta, en relaci ón con el n úmero detratamientos precisos, pues dependen del tráfico del camino; como norma para el cálculo del coste de conservación , puede con siderarse serán precisos tratamientos de 1,25 litros por metro cuadrado con lOa 12 litros de gravilla los año s tercero, séptimo y dozavo. E s muy co nveniente para este firme,como en el caso de tratamiento superficial, que los peone s camineros dispongan de un pequeño equipo para pintar con emulsión los desperfectos ligeros que .en la capa de rodadura se ori ginen. 408. Causas de fracaso. -- a) Empleo de piedra de bajo coeficiente de calidad que tiene polvo 0 10 pr oduce a l ap isonar, impidiendo se adhiera a ella el betún. b) Utilizaci ón de áridos de tamaño desigual, que dan zonas s in huecos donde no puede penetrar el betún. e) Extensión del betún sobre piedra húmeda o en tiempo frío; el betún no se adhiere, o no penetra debidamente. d) Utilización de betún demasiado frío que no penetra, o betún quemado . e) Dosificación de sigual de betún; el exces o produce un firme blando ; la falta, un firme sin resistencia. 409. Ventajas e inconvenientes. - Bien construido, el firme con riego bituminoso por penetración , da excelente resultado ; no tiene la resistencia de los firmes asfálti cos construidos por el método de mezcla, pues su dosificaci ón y eje cuci ón no es tan cuidada, pero, en cambio, presenta la gr an ventaja de no precisar maquin ari a espe cial costosa, como
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exigen los hormigones y morteros asfálticos ; el eq uipo para un rie go pr ofu ndo es el mismo que para un riego superficial. La ejecución de este firme ex ige cu idado, pe ro es much o m enos complicado que los firmes por mez cla . El principal inconveniente de e st a clas e de pavimento es su depend encia de las condiciones de clima. La lluvia especia lme nte -pues el fr.i o, trabaj ando en épocas det ermin ada s, no es peligroso - puede causar graves trastornos, enca reciendo much o el coste del firm e , a l obligar a interrupciones del t rabajo. 410. Coste. - En tot al , para un firme de 7 cm . de espesor, una vez consolidado, se precisará emplear 10 Kg. d e betún (7 en el riego por penetración )' 3 e n la capa de sella do) . De piedra harán falta 90 litros para la capa del firme; 20/ 25 litros de gravilla gruesa para la p enetraci ón y 12 /15 litros de g ra villa menuda pa ra la capa de sella do ; to da s estas cantida des por metro cua dr ado. El calentad o y di stribución de betún pue de cons ide ra rse vale 0,3 h . de peón y 0,08 a 0,10 K g . de combustible (leña) , por K g. de betún . La m ano de obra d e ex tensión de la piedra , gravill:a )' limpieza del firme, 0,50 h. de peón por metro cuad ra do . El ap iso na do de la piedra representa 0,05 h. de api sonaclora (co n m aquinista )' fogonero) por metro cuadrado. El co nSU111 0 de combustible, de acuerd o con lo in dicado al tratar de los firm es de macadam. La preparación del cimiento depende De la s caracteristicas del caso particul arcl e qu e se tra te .
(¡' 411. Revestimientos mezclados in situ. - En los firmes construidos por penetraci ón no es posible que la piedra qued e uniformemente envuelta en betún ; al r egar no se mezcla bien el betún y la· piedra; el betún penetra en tre los hu ecos de la piedra y recubre en part e su superfic ie ; el firm e se mej orará . si bien in situ, O bien en a par at os especiales, se mezcla uniformemente la piedra con el be tún . Si se utilizan emulsione s o betun es líquidos, se puede em plear c orno m ás económ ico el pr ocedimien to d e mezcla in situ , Se empi eza por preparar co n todo cuidado el cim iento ; com o el espesor c1e estos , firmes es reducido, normalmente d e 3 a 6 cm. , es imprescindi ble que el c im iento sea resist ente: si no existe un firme viejo, generalm ente se construye un macad am del espesor con venie nte, según la naturaleza del terreno. Prepa rado el cimi ento, se debe tratar con un riego ligero, de 1,5 a 2 litros po r m etro cua drad o, con alquitrán de pequeña viscosidad o betún líquido.
578
Hecho esto, se extiende la capa de piedra; sus características deben ser an álogas a las de la piedra conveniente para el riego por penetración; ha.de ser material de dureza elevada, con alto coeficiente de calidad. Su composición granulom étrica, según los pliegos oficiales americanos, debe ser la siguiente: 'La m i c e s
S
am o
3,75 " 2 1 N.O 4.
Tantos por ciento en peso
que pasan a través del tamiz
100 90-100 30-65
0-10 0,5
La piedra, como puede verse, estará su mayor parte comprendida entre 2'y 3,75 cm. Extendida la piedra, se procede al riego con el betún, que puede ser betún asfáltico líquido, alquitrán o emulsión. La cantidad de betún a emplear será la precisa para que cubra perfectamente la piedra; se aplica en dos o tres veces, siguiendo a la aplicación Ia mezcla del betún con la piedra, por medio de una niveladora o mezcladores de discos, etc.; corno término medio, un firme de este tipo precisa del 8 al 10 por 100 de betún en peso, del correspondiente del árido; los betunes de mayor .viscosidad necesitan dosis más altas,porque la capa que recubre las piedras es de mayor espesor. La mezcla del betún y la piedra se deja sin apisonar hasta que se haya iniciado la evaporación del solvente, si se trata de betunes líquidos, o la rotura de la emulsión; se conoce Cjue esto sucede, y que la mezcla está lista para ser apisonada, cuando se empieza a notar resistencia al separar las piedras unas de otras; entonces se pasa la niveladora, para dejar en rasante el firme y se comienza el apisonado, que debe realizarse con un rodillo, a ser posible tándem, de 10 a 15 T.; el rodillo debe ir seguido de una niveladora para lograr que el firme quede perfectamente en rasante. Terminado el apisonado se procede a la extensión de una capa de sellado de 2 a 3 litros de betún por metro cuadrado ; se extiende una 'Capa de gravilla de S a lS mm . de tamaño, en proporción de 12 a 15 litros por metro cuadrado; se apisona intensamente con un rodillo de 10 a 15 T., y el firme puede abrirse al tráfico. La construcción de este firme es rápida y sencilla; queda perfectamente en rasante y es de gran resistencia. Su coste es ligeramente inferior al riego por penetración, por serlo normalmente la cantidad de be579
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tún empleado, y la mano de obra, si el trabajo est á bien organ izado. Tiene la ventaja, en relación con el riego por penetración,
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Fig ura 350, b.
Figura 350. a. r.
Figura 350, c.
Fi gura 350, . d .
Reve stimi ent o mezclado "in situ" . Fases ele construcción .
miento en el camino nacional de Mad rid a Portugal; hoy se encuent ra en perfecto estado , a pesar del tr áfico m uy intenso a que ha estado sometido. 412. R.evestimiento no compacto, mezclado en maquinaria especial. - Puede co nstruirse un revestimiento de ti po sim ila r al ante-
rior; mezclando la piedra co n el betún en instalaciones mecáni cas en las que p rev iamente se pueden ca lentar ambos elementos ; el pr ocedimiento de cons t r ucción es -an álogo al de me zcla in silu ; preparado el cim iento, normalmente tipo macad am co rriente, se pr ocede a re gar su su perfici ~ con un a emulsión de as fa lto alqu itr án ; sobre el tratami ento, sin cubrir, . ~
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se ext ien de la capa de piedra y betún, previa mente mezclada en la instal ación especial ; el esp eso r del rev estim ien to y el tamaño de la piedra es similar a los empleados en la m ezcla in situ ; la cantidad de betún empleado , ligeramente in fe r ior , pues co mo la piedra y el betún se pueden mezclar en ca liente y en to do ca so el batido de ambos es m ás e né rg ico y unif or me que en el ca so de un revestim iento e n frío , se puede en volv er totalmente la piedra en betún, con una meno r cantidad de és te . La m ezcla se ex t ien de so bre el cim iento an te s de que el solvente, si se trata de betún líqu ido, haya em pezado a evapor arse, o que se haya roto la emulsión, si se emplea ésta; se ni vela y se a pisona con todo cuida do con un rodillo de 12 a 15 T ., a se r posibl e ti po tánd em ; se determina , como en el caso de mezcla in. situ. co n una cap a de sellado . Cua ndo se emplea alquit rán fluidificado, est e tipo de 'revestimiento cons tituye el firme que se conoce con el nombre ele " ra r rn a ca dam " . 413. Revest imien to superficial de gravilla mezclada con be tún. Tipo intermedio entre los firmes an tes descritos y el si mp le t ratamiento super ficial son los rev estimientos de gravilla, previ amen te m ezclad a con betún líquido o emul sión . El firme a trat ar se empieza po r enlucir con una capa de em ulsión o a lq uitr án flú ido , en proporción de 1 a 1,5 litros por met ro cuadrado . S obre este tratamiento su perficia l se ex tiende un a capa de gravill a de , 5 a 15 rnm ., env uelta en betún líqui do o a lquitrá n ; la proporción ele betú n que se e m plee de pende de la naturale za de la gra villa utilizada; pa ra una ofita, va rí a elel 4 al 4 ,5 po r 100 en peso , y para una roca de f ractura rugosa , se e leva del 4, 5 a l 5,5 por 100 ; la proporción necesari a será mayor cuanto más viscoso sea el betún ; la cantidad de g rav illa e nv uelta e n betún q ue 'se empl ea e s d e 35 a 40 k iiogramos por m etro cuadrad o. L a capa de gravi lla se a pisona con u n rodi llo de 12 a 15 toneladas, y so bre ella se puede ex te nde r una capa de sellado de 1 a 1,5 Kg.z'cm .", que se cubrir á con are na gr ues a . lig er am ent e envuelta en un 2 por 10 0 de betú n . - ,
.,:.'
414.
Firmes de máxima , densidad, mezcJ.ados en miaquinaria
es peci a l. ---' En los firm es antes descritos no se cuida la com pos ició n g ra -
nulométrica ; so n firm es abiertos ; la impermeabilid ad de la masa se a l-canza con la capa de sellado; es su perficial. Po r esta ca usa, y por te ne r el conj unto u na p ro porción im portante ele hu eco s, no se obtiene con ellos tod a la re sistencia que es posib le lo grar me zcl an do piedra y betún; si se cuid a lacompos ició n g ra n u lométrica para alcanzar un conju nt o. de máxima den sidad, la mezcla de bet ún y los á ri dos se realiza en ca liente y con maquinar ia especia l y el m áxi m o cuidado, se habrá co ns t ruí do un
581'
revest imiento de resistencia y duración may or que la obtenida por los procedimientos anteriores. Según el tamaño de los áridos que en la construcció n d e est os firme s se emplean, se denominan hormigones o morteros bituminosos; en am bos, la mezcla se realiza en maquinaria es pecial j se transporta a obra, donde se ex tiende y apisona ; en o tros casos, en fá brica se reali za la mezcla de ,los ár idos y el betún y se fabrican a a lta presión loset as , que luego se colocan en obra. Las 'condiciones fundamenta les que los di versos firm es de es te tipo han decump!ir, son las mismas ; so lamente difieren los detalles de ejecución, que dependen de sus caracterí sti cas particul ares. 415. Áridos. - Los áridos que se emplean han de ser resistentes a la compresión, choque y desgaste ; tratánd ose de firm es de coste elevado, es fundamental que su duración sea grande baj o el tr áfico intenso a que han de estar sometidos; y ello no se logrará si el elemento resistente, la piedra, que en definitiva forma el 90 a 95 por 100 del revestimiento, no reúne las características imprescindibles ; por otra part e, en el coste to tal del firme, siempre elevad o, el prec io de los áridos influye proporcion almente menos que cuando se trata de firmes econ ómicos. Los áridos han de estar form ados por elementos de distintos tamaños, a fin de constituir un conjunto con el mínimo ele hu ecos; es preciso ten er bien mon tada la estaci ón de mach aqu eo y clasificación, para ,que, prácticamente, no exista sobra nte de ningún tam año . E sta consideración lleva a sentar, como principio general, la afirmación de que la instal ación de machaqueo debe establecerse - s a lvo en casos excepcionale s - en el mismo punto donde s e haya de efectuar la mezcl a de los á ridos y el betún ; porque corrientemente es más económico el transporte de la piedra en bruto hasta la instalación cent ral, que hacerlo de los á ridos ya machacados, de los dist into s t am añ os ; y es más sencillo y cómodo . La compo sición granuloméhica de los ár idos elebe ser tal, que .el conjunto tenga la máxima de nsi dad; se 'log ra rá así la ma yor estabilidad de los áridos, que se mej orará posteriormente con la ad ición del betún. La condición de la m áxim a est abilidad de. los áridos, sin ligante, obliga a tener en cuenta no só lo la composición granulom ét r ica, sino también la fo rma de Jos dis tintos elementos; los de tamaño grueso y medio, deben ser de fo rm a poliédrica ; se encaj an unos en otros por simple apisonado, ofreciendo el esqueleto del revestimiento, por sí, una resistencia importante a larlef orrnaci ón ; n o conviene empl ear gravas rodadas y gravilla, porque s u conjunto es deformabl e ; no hay, en cambio, inconveniente en qu e los elementos finos sean rodad os. Los más g ruesos, bien enoajados
582
tinos en otros, deben rellenar sus huecos, para aumentar la resistencia del conjunto con .los elementos de los tamañosmedios, y éstos, a su vez, con los de dimensión menor; los huecos de los elementos finos deben rellenarse con polvo, el "filler" o rellenador, con el cual se logra alcanzar la máxima densidad. El betún, rodeando la superficie de los áridos, los unirá fuertemente unos a otros. El problema de la dosificación de los áridos de una mezcla para fir mes de este tipo, es problema icléntico al que plantea la .dosificaci ón de un hormigón. En el caso de un hormigón bituminoso, se deberá fijar, en primer término, la dimensión de Jos elementos más gruesos, que debe estar en relación con el espesor del firme a construir ; variará de 1/2 a 1/3 del mismo; los hormigones asfálticos, en general, se 'Construyen de 5a 7 cm . de espesor; con espesores mayores, no es posible efectuar un apisonado eficaz; sería necesario construir el firme en dos capas. Elegido el tamaño máximo, se proporcionarán los distintos elementos disponibles para llegar a una composición gran úlométrica que se aproxime a la curv;a teórica de máxima densidad. Puede 'u tiliza rse a este efecto la fórmula de FÜLI,ER para hormigones , o servir como orientación los pliegos de condiciones alemanes o americanos, que al terminar este epígrafe se insertan. Pero hay que tener en cuenta que en la práctica existen dos factores que influyen decisivamente en la fijación de las proporciones definitivas. En primer término, las proporciones que dan la mezcla de m áxima densidad dependerán de la naturaleza de la piedra, porque según sea ésta, será distinta la forma de los elementos que en el machaqueo se obtengan; por otra parte, hemos de llegar a proporciones pr ácticas, en las cuales se manejen , como máximo, tres tamaños de áridos, aparte del rellenador ; ambas consideraciones llevan a la conclusión de que es preciso determinar experimentalmente la dosificación más conveniente con los elementos disponibles en cada caso. La forma de proceder es la siguiente : fijado el tamaño máximo de la piedra, se deter'minauna dosificación . utilizando tres tamaños de los obtenidos en el machaqueo que se aproxime a una teórica, deducida de los pliegos de condiciones mencionados, o bien utilizando una fórmula de dosificación; se cambia ligeramente la proporción de los distintos elementos y se determinan las densidades aparentes de las mezclas 'Obtenidas, después de apisonarlas a mano en idéntica forma y en recipientes de idénticas dimensiones. La mezcla de máxima densidad será la más conveniente. Fija-da la dosificación de los áridos, hay que determinar las condiciones que ha de satisfacer el "filler" o rellenador. El papel ' de este elemento es muy importante: sirve para asegurar la densidad máxima de la mezcla, rellenando los huecos de la arena ; debe estar molido muy
583
finamente; las normas alemanas establecen que su máximo tamaño debe ser 0,09 mm. El rellenador debe proceder de rocas blandas, especialmente calizas; parece que da mejor resultado que el obtenido de rocas du ras , por: su efecto estabilizador sob re los betunes, El cemento es material excelentc; tiene el inconveniente ele su coste elevado, Nosotros hemos empleado, con buen resultado , po lvo procedente del co lecto r de polvo de la máquina de mezcla, con una cierta proporción de cemento; creemos que, en definitiva, la naturaleza del material tiene un a importancia secunda ria; lo que interesa es su grado de finura . La proporción ha de ser la pre cisa para rellenar los huecos de la arena; si se mezcla arena y polvo en diferentes proporciones, se llegará a determinar un a de máxima densidad. que será la que debe emplearse; una proporción mayor precisar á una mayor cantidad de betún y hará el firme más inestable, especialmente a temperaturas elevadas. Corno orientación, la proporción de rellenad'or varía normalmente del 5 al 10 por 100 en peso . del total -ele la mezcla ,.y de un 20 a un 25 por 100 del peso de laarena. 416. Betún. - El .betún tiene por misión ligar Jos distintos elementos d e los áridos e impermeabilizar el revestimiento; ambus cometidos son de gran trascendencia para la resistencia del firme. Para unir los eli ferentes elementos ele los áridos, es preciso que el betún recubra todas las partículas; el espesor conveniente de la película de recubrimiento, depende del tamaño de la partícula ; cua n to mayor sea la dimensi ón del árido, mayor será el espesor nece sario para alcanzar la estabi lidad imprescindible ; pero, en cambio, en un hormigón de elementos gruesos, la superficie total de las partículas es mucho más pequeña que {CUando los áridos son finos ; y la proporción total ele betún será, en definitiva, más reducida, Cuando la máxima compacidad no se alcanza por la composición granulom étrica {le los áridos, no es posible pretender rellenar los huecos con betún; sería antieconómico, y el firmeresu1taría además poco estable; si se quiere tener unfi rrne de g¡'an estabilidad, hay que conseguir la m áxima compacidad p or la composición granulométrica ele los aridos : ella dará, ya por sí, una proporción muy grande de la re sistencia total ; las partículas, encaj adas unas en otras, formarán un conjunto estable, bajo la a cción del tráfico ; el betún, rodeando las distintas partículas, las unirá fuertemente , proporcionando al firme una gran resistencia; rellenará además lo s huecos de los elementos má s finos, impermeabilizando el firme, condición importante para su conservación, pues los firmes permeables se destrozan rápidamente, por la acci ón de la s heladas. De lo expuesto se deduce la importancia que tiene la determinación__
584
(le_lapr?pOrci.óJL~~la .~~LheJún que unfirme pr~~s-ª; si se construye con falta de betún, no tendrá re sistencia e fmperm ea bilidad , se destrozará por las cargas del tr áfico y se agrietara PQr la acción de las heladas. Si el firme tiene betún en exceso, será plástico en épocas de calor; se ablandará y formar á ondulac iones. La determinación de la proporción de betún precisa ha de hacerse, a nuestro juicio, experimentalmente ; un c álculo teórico es expuesto a error grave, pues el espesor deja película necesaria depende no sol amente del tamaúo de los in-idos, sino tam bién de su naturaleza. Noso t ro s hemos seguido con excelente resultad o el pr ocedimiento siguiente : de terminada, en la forma indicada, la composición granulométrica más conveniente, se preparan varias probetas con distintas proporciones de betún próximas a la proporci ón t ipo; las dimension es de estas prob eta s, con el grueso del firme a cons tr uir, deben ser co mo mínim o de 20 X 30 centirnetros ; se utilizan para su preparaci ón unos moldes de madera bien resistente s. Los ár idos y el betún se calientan a las mismas temperaturas ele co nstr ucción, efectu ándose la mezcla de am bos con todo cuidado, hasta lograr una homogeneidad perfecta; se llen an la s caj as , que se apisonan enérgicamente con un pisón de h ierro . E s excusado advertir que debe cuidarse con todo esmero que las condici one s de f abricación de las probetas sea n Jo 'm ás similares posible. Se dejan en f r ia r veinticuatro horas y se rompen, colocándolas apoyadas solamente en sus extremos y dándoles un go lpe con un martillo; el aspecto de la sección de rotura indica claramente la proporción más conveniente del betún ; será la correspondiente a la probeta donde en la fractura sea más regular. habiéndo se despegado m eno s áridos y donde, con betunes de gran adhesividad. se llegue a romper una mayor proporción de piedra; no se necesita una g ran experiencia pa ra elegir, sin dificultad. la mezcla más conveniente. Si se quiere, se puede completar la prueba con ensayos de capacid ad de duración , absorci ón , desgaste, impacto y plasticidad a nuestro juicio , los do s últimos son los que pueden darinclicaciones má s útiles, si se di sp on e en obra de los aparatos n ecesarios . Como agl omerante pueden emplearse betunes asfálticos, a lquit ranes, betune s líquidos o emul siones ; en genera l se utilizan los d os pr ime ros. L a carac te rís tica f u nda me nta l de los betunes que se em plean en calient e, es la 12ene·tración ; cuanto más caluroso es el clima, deben utilizarse be~d~or penetraci ón, que son menos sensibles a los efectos de la temperatura ; cuancl o las c argas de l tráfico son menores, a igual- . dadde c lima . Ta penetración puede se r mayor. Cuanto menor es el tarnaño de los á ridos. menor debe ser la penetración. La elección de la penetración conveniente es pu nto delicado , del cual depende en gran parte el
585
éxito del firme; con firmes bien construidos, la ca usa pri ncipal de fr acaso es haber elegido una penetración que no esté en relaci ón con las condiciones de clima y tr áfico. Lo s ame ricanos estipulan :
Para. hormigo nes asi álticos: Climas f ríos o m edios y tráfico me dio . " pesado..... . .. . . . . . . . .. . . cá lidos, cua lquie r t ráfico.... . . . . .. . . . . . . . . .
70-80 60-70 60-70
POJra morteros asfálticos : Climas fríos o med ios y tr áfico medi o . " .pesado . cá lid os y tráfico medio.. ; . pesado .
50-60 40-50 40-50 30-40
En Inglaterr a se emplean penetracione s d e 4 5-6 5, dependiendo del tr áfico y ca lidad de los agregados . En A lema nia uti lizan betunes III y IV de las condicione s DIN 1995 con un punto de fusi ón (mé todo del ani llo y la bola) de 31°-40 o 'C y una penetración a 25 0 C , va riab le de 50-120; las penetraciones superio res a 60 se uti lizan para morteros asfálticos con gran cantidad de " rellenador"; en los horm igones asfálticos corrient es (espesores de 6-7 cm .) la penet ración varí a de 50-70. Los alquitr anes deben cumplir las siguientes cond iciones: P eso especí fico Fl u idez a 320 C. (Floa t Test) . Bet ún soluble en CS 2 ...
Más del 1,12. 30-200. Más del 78 %.
Des tilación :
.c. ..
H asta 170 0 2700 C. 300 0 C. F en oles N a ft al in a .
Meno s del 1 %. Del 6 a l 16 'Yo .
E l 25 'Yo . .Mcnos del 4 'Yo . M enos del 3 %.
Los alquitranes de los tipos expresados se utili zan con ex celente resultado par a la cons tr ucción .de horm igones asf álticos : no se emplean, con agregad os finos, en firmes tipo mort ero.
586
LDs betunes líquidos se han empezado a utilizar hace poco tiempo; en América se exige cumplan las siguientes condiciones : Punto de llam a Vi scosidad (S aybol Furol) ."
Má s de 2000 F . A 1400 F., 360-550 segundos.
D estila ción % en volum cn : Hasta 43ío F . .. . . 600° F. 6800 F. Fluidez del r esiduo a 1220 F . P en etración
2 0/0. S %. 18 %. Más d e 25 seg un dos. 100-300. Más d e 60 . Má s d el 99 %.
Las condiciones de fluidez. y penetración del residuo son incompatibIes; es decir, que cuando la penetración es superior a JOO se debe sustituir este ensayo por el correspondiente de fluidez. Se emplean las emulsiones especialmente para las reparaciones ; su betún elebe cumplir las condiciones siguientes : Resi duo de de st ilac ión.. . P enetración 100 gr. 5"
no
Pesoespecífico a 7í o F, Du ctilidad lío F. ... Solubilid ad en CS ., .. Ceniza .. -
F . ..
Más de 65 '70 en p eso . 100-200 (1) Ó 125 -225 (2) . L -tO cm. 95 %. 2 %.
La penetrac ión (1) pa ra omul siones a utilizar en verano, Y- la (2) en mvterno .
417. Tipos de firmes. Ejemplos de normas extranjeras. - Según hemos indicado, pueden con struirse los siguientes tipos de firmes: a) Macadam bituminoso: mezcla de á ridos no perfectamente dosificados, sin polvo rellenado r : me zcla abie rta, que no alcanza la máxima densidad. b) Hormigón bituminoso grueso: el árido de mayor tamaño, de 2,5 centímetros; m ezcla con polvo rellenador y m áxima den sidad. e) Hormigón bituminoso (tipo TOPEKA): el árido de mayor tamaño 1/ 2 (12,7 mm.); mezcla con polvo rellenador y máxima densidad. d) Mortero asfáltico (Sheet-asphalt). Sol amente a título de orientación, y para que sirva de base para la determinación de las proporciones precisas, damos a continuación las cifras que prescriben diferentes pliegos extranjeros:
587
418.
Macadam asfáltico .
Tamaño
Propo rción
G ra villa · .... . .. . ... . . . .. Aren a .. . . . . ... .. , .. ... . .
20 a 30 mm . 10 a 20 " S a 10 "
35 0/0 35 0/0 30 0/0
.. ... ....... ... Piedra me n ud a ... . . . . . ... .. ..... . . Gravilla y are na .. .. . . . . . . . . .. .. . .. .
30 a 40 " 20 a 30 " S a 20 "
40 0/0 30 0/0 25 0/0
P iedra .. .. .. .. .. ... .. . . . .. .. . ... . . Piedra menu da . . . .. . .. G ravi lla y a r cna .. .. .
35 a 45 " 25 a 35 " 20 a 25 "
3.1 %
Normas alemanas
Tipo a) ...... P iedra m enuda .
... .. . . . . ...
,
o,
•
...
•
"
Tipo b) ...... Pi edra ..
•• • o " , "
• • • • • , ••
"
Tipo c) ....
'
•
•••
o
.
'
40 0/0 27 'fa
P ro por ción ·de betú n, S a l 7 %.
La proporción de huecos de la masa ele ári
NORMAS AMERICAN AS (American Assocuitioti af State H ig'W03! Officials.) 34 B Dimensiones del tamiz (mall a cuadrada)
cm.) . .pulga-clas (S 2 (3,75 " ) . 1 1/2 " " (2,5 " ). 1 ., (2 " ). 3/4 . (1,27 " ) . " 1/2 (1 " ). 3/8 " Núm . 4 Núm . 8
1
3 A mod ificado I
4; O Ca pa de cierre
Tanto por cien to en peso q ue pasa a t ravé s del tam iz
100 90-100 -
30-65 -
0-10
100 90-10 0 40-75 5-20 -
O-S
O-S
-
-
I -
-
-
100 90-100
-
-
100 90-100 lO-30 0-8
20- 55
O-ID O-S
---- - P rop orción del betún, del 5 % al 8 % en peso.
588
)' se llado
419.
Hormigón asfáltico.
NOEMAS AMERICAN AS (American Association of State Higharay Officials.)
Fi rme
I
T a III i z (Malla cuad rada)
Capa de sellado
Fanro por ciento en peso que pasa a través del tamiz. I
1 pulgada (2,5 orn.)... . . ... .. ... . (2 3/4 " " )oo . ... . ...... ....... 1/2 (1,27 " )oo ... ... " (1 3/8 " " ) .. ... . . . . . . Núm. 4 ...... .... .. Núm. 10 oo . . . . . . . . . . .. Núm. 200 . . . . . . . . . .... .... . . .... ....... ,
••••••••
o
o
o
-
100 90-100
45-65 30-50 5-10
0-5 0-2
••
•••
'
-
100 85-100
,-,
••••••
-
Betún, del 6 % al 11 'lo.
NORMAS ALEMANAS
Dimensiones mm.
Hormigón grueso
Horm igón fino
%
%
25-30 12-25 2-12 0,6-2 0,2-0,6
15-45 8-20 7-20 7-11 12-18 5-7 4-10 5-8
0}09~0,2
0,0-0,09 Betún as fáltico .
-
20-40 8-20 12-38 8-22 7-11 7-9
(Sheet-As phalt). - Característica especial de este tipo de revestimiento es que todo el agregado que retiene el 420.
Mortero asfáltico
589 13
tam iz número 200 es arena. La composición granulométrica tipo, en Alemania e Ital ia, es la siguiente: ARID O S Ta mices mallas por Pasa
po r el tamiz de
pulgadas
~ Retenido
10 20 30 40 50
20 30 4D 50
I
%
3
5
8 14
26 15 14 15
9
10
-
I
T ráfico posado
8 10 12 15 27
80 100 200
80
100 200
T ráfico ligero % po r e l tamiz de
9
Can tidad de betún , ta nto .por ciento del p eso tot al , del 9 al 12.
L a penetración del betún a 25 0 C. debe varia r de 25 a 90, pudiendo alcanzar 120 cuando se aña de cantidad elevada de polvo rellenador (dimensi ón menor de 0,09 mm.), en una proporción variable entre el l S y el 2S por 100 del peso d e los á ridos. La absorción d e una probeta cúbica norm al debe ser menor del 3 por 109; cuando la propo rción del polvo rellenador es elevada y el betún blando, puede admitirse una penetración mayor. NOR MAS AMER IC ANAS ÁRI D O S T a mices : ma llas por pulgad a Tráfico pe sad o % Pasa por ellam iz de
10 20 30 40 50 80 lOO
200
Trafic o lige ro
0/.
po r el tami z de
20 30 40 50 80 100 200 -
5 8 lO
13 40 17 17
10
}
25 OJo
15 30 10
¡
45%
10 O
} 20 OJo
~5
¡
43 %
\
34 O ¡
}
35 %
10
%
Be tún, del 9 al 12 por 100 del peso d e la mezcla tot al.
590
Limit es
Ret enid o
2-1 5 5-1 5 5-25 5-30 5-40 6-20 10-25 e-5
421. _Ma
0
0
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Fig. 351. -
Esquema ele instalación para fabricar firmes asfálticos por el método de mezcla.
ces se deja caer a los cam iones de transporte; la temperatura de la mezcla en obra no debe d escender más de 20° C. de la señalada para las di stinta s clases de betunes. Los aparatos de fabri cación d e mezclas asfálticas han sido cons iderablemente mejorados en 10s últimos años; todas las oper ac iones se v ig ilan con rigor automáticamente ; la regulación de la tempe ra tura se realiza por los mismos pirómetros e léctr icos ; la alimentación de los ári dos, al cilindro secado r , tiene lugar también automáticamente. Ú ltimamente, para el calentado del betún y los á ri dos se ha empezado a emplear la electr icidad en vez de los quemadores de aceite pes ado ; el sistema da muy buen resultado cua ndo s-e di spo ne de energía barat a . En la figur a 35 1 puede ve rs e un esquema de in stalaci ón, y en la . figura 352, fotografías de un a en fun cionamiento para la pavimentación de la Ciudad Universitaria. 422. Construcción. - Cimiento: Un buen cimi ento, en éste como en todos los firmes, es fundamental; en el caso de pa vim en tos del tipo de los que estudiamos, su cos te elevado presupone la ex istencia de un tr áfico intenso, lo cu al obliga a extremar las condiciones de resistencia del cimiento ; si és te n o es a dec uado , el firme bituminos o dará un mal resultado. E l tipo de cim iento preciso depende de la naturaleza del terreno y, a igualdad de con dic iones de éste, de lascircunstancias de tráfico y consideraciones de orden eco nó m ico de cada 'caso particular. Los cimientos cor r iente m en te empleados son: a) Terreno natu ral : g enera lm ente no r eúne las cond iciones precisas; se puede mej or ar por cualquiera de los m ét odos de co nso lidac ión oportunamente es tud iados. b) C im iento
°
593
TELFORD J dependerá de las características del terreno natural. La solución de cimiento de macadam ordinario debe examinarse siempre que se trate de establecer hormigones asfálticos; con espeso r sup erior a 5 cm.
Fig . 352, a. - Instalación de mezcla.
e) Otros firmes bituminosos: puede servir de cimiento un firme bituminoso de calidad inferior; teniendo est ablecida la instalación .de mezcla, generalmente la solución más e-conómi-ca es un macadam bituminoso,
Fig, 352, b. - Instalación de mezcla. Depósitos de áridos.
594
t
con proporción alta de áridos gruesos y con un espesor normal de 7 cm. Cuando se adopta esta solución, la capa superior de rodadura es de espesor reducido, normalmente de 3 a 5 cm., y, por tanto, está construida con áridos de pequeña dimensión. d) Hormigón hidráulico: este cimiento está especialmente indicado para firmes de morteros bituminosos, aunque también pueden emplearse
Fig, 353. - Hormigón asfáltico. Vertido de 'la carga de un camión.
para hormigones; su espesor normal es 15 cm., y su dosificación de 200/250 Kg. de cemento por metro cúbico de hormigón; permite ajustar muy exactamente la rasante y, por tanto, construir el revestimiento con un espesor constante. Cuando se empleen cimientos de este tipo, es fundamental no olvidar la construcción de juntas de dilatación en la forma que se explicará al hablar de los firmes de hormigón; si no se hace, los cambios de temperatura y especialmente la retracción del fraguado, producirán grietas en el cimiento que, probablemente, se transmitirán a la capa de rodadura.
595
423. Contención lateral del firme. Bordillos. ---'- L os firmes de este tipo deben ir con ten ido s lateral mente ; el bordillo que se emplee para este fin ha de ase ntarse so br e h ormi gón, e ir rejunta ndo con cemento; debe te rminarse 'con la an ticipación pre cisa - ocho o c1iez día s como mí nimo a . Ia ejecución del revest imien to , con el fin ele qu e el cemento es té suficientemente fragu ado cua ndo se vaya a ejecutar el fir me ; de lo contrario, se moverá al real iza r el a piso nado.
F ig. 354. - H orm ig ón asfáltico. Limpieza del cimiento.
424. Con stru cci ón. - P reparada la mezcla en la máquina, con arreglo a las normas des cr itas, se desca rgará; genera lmente por gravedad, en camiones que la transporta n a l punto de emp leo; es conven ien te, a unque noimprescinc1i ble, que lo s cam ione s de t ran spor te lleven la carga cubierta con toldos ; se conserva así su temper atur'adura nte el recorrido. Llegado el ca mión a obra , debe verter la m ezcla so bre u nas cha pas me táli cas (fi g. 353), de las c ua les se t ran sporta al pu nto de em pleo, a pala o con carret illa ; es conv enien te que el cam ión sea volqu ete ; se pueden t am bién emplea r para el transporte car ros y vagonetas cuando la distancia es redu cida ; n o debe descarga rse directamente en el cimiento, porque al transpor ta r las últ imas paladas se llevar á masa sucia mez-
596
dada con tierra del cimiento; solamente podrá prescindirse de las chapas metálicas cuando el cimiento sea de hormigón. Es conveniente que el capataz encargado de la ejecución del revestimiento compruebe la temperatura de la masa a [a llegada del camión. Antes de extender la masa sobre el cimiento, deberá limpiarse éste con todo cuidado, con el fin de que el revestimiento pueda adherirse a
Fig. 355. -
Hormigón asfáltico. Extendi-do de la masa.
aquél lo más perfectamente posible (fig. 354). La masa se extiende sobre el cimiento y se iguala con rastrillos (fig 355): hay que tener gran cuidado en conservar la homogeneidad de la masa, especialmente cuando se trata de hormigones bituminosos; los elementos gruesos tienden a separarse de los finos durante el transporte y al descargar, la masa no queda muy homogénea; es preciso que un capataz cuidadoso dirija esta operación para corregir, en la distribución, la falta de homogeneidad que el transporte pudo originar; si no se hace así, quedarían zonas demasiado 59'1
abiertas y poro sas. En América existen máquinas ·distribuidoras automáticas de la mezcla, que se unen a los camiones y van extendiendo la masa directamente sobre el cimiento; falta una experiencia que sancione este sisterna ; no se ha empleado en Europa. La masa se debe distribuir con espesor uniforme, para que se adapte exactamente a la rasante definitiva; las correcciones precisas, añadiend o o quitando material para ajustarse al perfil del camino, longitudinal y transv ersalmente, deberán realizarse cuando la mezcla esté ca-
Fig, 35ó.-Hormi gón as fál t ico, Apisonado.
liente. Cuando el camino tiene bordillo, sirve de maestra longitudinal, sobre la que puede apoyarse la transversal; en el caso excepcional de que no haya bordillo, las maestras longitudinales, perfectamente niveladas, se establecerán con estacas y maderos en Ios--"~eos del camino. E s conveniente que el encargado de la ejecución del fir~~mpruebe , de cuando en cuando, la superficie total que va recubriendo con el número de car gas recibidas. El bordillo y todas las estructur as que han de quedar dentro del firme, deben pintarse con betún antes de extend er la mezcla; si no se hace así,ésta no se unirá a ellas, quedando una junta por donde penetra el agua, con perjuicio para la conserv ación del firme .
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El apisonado del firme es una operación delicada ; de ella depende, en gran parte, su resultado; un api sonado mal ejecutado es causa de ondulaciones en el pavimento, incomodísimas para el tráfico. Debe realizarse con un cilindro de 10 a 12 Tn. , en el caso de firmes de agregado grueso, hormigones bituminosos, y de 6 a 8 Tn. pa ra morteros asfálticos . La operaci ón de apisonado debe efectuarse según direcciones oblicuas al eje del camino (figs. 356 y 357 ) variando, en cada pasa da. el ángulo
Fig, 357. - H ormi gón as fá ltico. Api sonado': junto a'¡ bord illo la operación se hace con pisón de mano.
que formen; las apisonadoras que se empleen deben cambiar el sentido de la marcha con suavidad, pues de 10 contrario, al realizar esta operación, se produ cen huellas en el firme. La velocidad de marcha debe ser uniforme . En Alemania se emplean ap isonadoras con ejes oscilantes, que tienen diferencial en el eje trasero y dirección de sector dentado, en vez de la cadena de las apisonadoras corrientes. Es preciso, para tener un apisonado perfecto, que los rodillos se adapten exactamente al perfil del camino, cualquiera que éste sea, incluso en los peraltes. En Alemania y Norteamérica se utilizan, desde hace poco tiempo, apisonad oras que tienen un pequeño cilindro intermedio; parece que se logra un a uniformidad mucho mayor. T odos los cilindros deben tener una disposición que permita
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hum edecer mu y ligeram ent e su supe rficie, para evi tar que la mezcla se peg ue a ella al apisonar. L a zona próx ima a los bo rd illo s, para no exp one rse a moverl os co n la ap isonado ra, se puede consolid ar con un pisón de ma no . E n los E stados U nidos empieza n a emplea rse. desde hace poco tiem po, máqu inas acabadoras; traba jan en fo-rma sim ila r a la s utilizadas para firmes de hormigón: son. en esencia, .cerchas me tá licas que se apoya n sobre lar gueros longitudinal es. CJu e van apiso nan do a uto má ticament e el firm e, por golpes repeti dos : el apara to com pleto lleva tres cerchas. Todos los instrumentos utili zado s e n el ma ne jo de la mezcla, palas, ras t rillos . pisones. etc ... deben es tar ca lien tes, pa ra que la masa no se peg ue a ellos. Cap a de sella do : Cua ndo se t ra ta de mi firme de m ortero as fá ltico, desp ués de conso lidado, se extiende so bre la supe rficie un a capa de po lvo fino, que se api so na para qu e en tre en los huecos que pueda ha ber en la superficie. En hormi gon es bituminosos. se term ina e l fi rme con un ri ego su perfic ial el e betú n, en pro por ción d e 1 a 1.50 1itras por metro cuadrado (mayor cantidad cua nto más g rueso sea el agrega do), que se recub re con una capa de grav illa fina. 6 a 8 111111 .. apisonando el conj unto con cuidado. Cuando se desea qu e la superficie qued e rugosa , puede cubr irse el fir me co n una capa de g ra villa de 10/15 mrn ., pre viamente env uelta en betún líqui do o emulsión. 4-25. El tráfico durante la ejecución de la obra. - Cua ndo se pueda, d ebe desvia rse el tr áfico del carni no ; si no es posible, se pu ede construi r el firme de la mitad del ancho, dej ando ab ierta a la circulación la otra mi tad (fig . 3 58) o bien const ru ir . de un a vez, toda la sección, sin interrumpir la cir culac ión. E ste últ imo sistem a, el a uto r lo ha empleado con fr ecuencia. sin dificultad es im portan tes . 426. Conservación. - La conservación de lo s firmes de es te tipo se redu ce a la repa ración de los baches que pueda »ro duci rse y la repo sición de la capa de sella do. E l bacheo se realiza gen er nente con mezcla p repa rad a con emu ls ión o betún líquido. Como siempre, ay que recortar el bache con las pa red es bien ver tical es; el fondo y las pa redes, después de limpios, deben pintar se con betún en caliente o em u lsión . Re lleno el bache con la mezcla prev iamen te pr epara da, se api son a a ma no. si su dimensión es peque ña, ce rno n or mal mente ocurre. o co n apisonado ra si se trata de una reparación ele dimensi one s que p:: r m ita n su emp leo se termina la parte repar ad a ca n un a capa ele se llado de las caracterís ticas del ti rrne general.
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No es normal se produzcan los baches si la capa de sellado se conserva en condiciones; es fun da me nta l reparar r ápi dam ente el menor desperfecto que en ell a se pr esente. Lo más p ráct ico es q ue los peon es camineros, enca rg ados de la conserv ación, t eng an a su disposición una peque ña cantidad de em ulsión que les p erm ita repara r, inmediatamente, los desperfe ctos que en la supe rfic ie del firme se pr oduzcan. Las reparaciones de ca rác ter general deben reali zarse cuando la capa de sellado se haya desgast ad o en su conjunto ; co n tráfico normal, para est e tipo de firm e, debe prev ers e una reposición total de la cap a de sellado dos veces en diez a ños.
Figura 358.
427. Cau sas de fra caso. ~ Pueden se r clebidas : a) a los materiales ; b) a'l proyec to ; e) a la ejecuci ón. a) Materia les : la elecci ón -de un betún no apropiado a las condiciones ele clima o tráfico; betunes de a lta penetración, empleados en climas calurosos, prod ucirán firmes plásti cos ,clef ormables y poco resistentes; betunes de pene tración baja en climas fr íos darán firmes con tenele ncia a agrietar se y poco resistentes ; lo s' f ra casos que tienen po r o rigen una mala elecci ón elel ti po de betún so n basta nte frecu entes. L a p iedra, cua ndo es de m erl a ca lid ad, exc esivament e blanda o fr iable. puede ser cau sa de destrucción pr ema tur a del firme. b) Proyecto : influyen en este aspecto : una mal a compos ición granulométrica ele los ár idos, que producirá firmes permeables y poco resistentes; una propo rció n indebida de betún será origen de efect os sim ila-
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res a una penetraci ón inapropiada; espesores o características del firme, no adecuadas a las de tráfico o clima. e) Ejecución: exceso de calentamiento de los áridos; el betún en contacto con ellos se quema y desaparece su adhesividad. Falta de temperatura en los áridos; será precisa una mayor cantidad de betún para rodear las partículas; o éstas quedan mal envueltas en betún o hay un gasto excesivo de éste; generalmente el firme tendrá exceso de dosificación y será, por tanto; blando y poco resistente. Exceso o falta de temperatura del betún ; los mismos resultados, en mayor escala, que en los casos anteriores. Si se emplea mezcla a temperatura más baja que la prevista, es difícil el apisonado; el firme resulta poroso y, por tanto poco resistente. d) Apisonado defectuoso: falta de compacidad del firme; tendencia a ondulaci ón. La operación del apisonado es causa de defectos graves, si no se realiza con todo esmero, y de acuerdo con las normas que se han indicado. e) Condiciones climatológicas: Ja lluvia y el frío , cuando la temperatura baja de los 10° c., pueden ser causa de resultados defectuosos. 428. Datos para el cálculo de coste. - Una instalación para construir firrnes de esta clase es costosa y complicada; el valor de adquisición . de la maquinaria es elevado (en el momento actual es difici] dar un precio, pero una instalación mediana no bajará de las 150.000 pesetas) ; es caro su transporte y montaje. Generalmente no hay trabajo continuo para la maquinaria, y aunque lo haya, en el desmontaje, trarisporte y montaje de la instalación se tarda tiempo; todo ello obliga a considerar , 'con la máxima prudencia, el número de metros cuadrados efectivos que la 'instalación puede realizar al año. El conjunto de la maquinaria debe amoortizar~e,como máximo, en seis años . Para gas~e ~onse:';ación, debe considerarse el 1 por 100 mensual del valor d~la inztalaClOn, durante el tiempo que esté trabajando. Los gastos de transporte dependerán del peso de la maquinaria que se emplee; el montaje puede calcularse, como término medio, de cien horas de peón por tonelada de peso. Dejando aparte la instalación de machaqueo, que en definitiva determinará el precio de los áridos debidamente clasificados, una ' máquina normal de mezcla precisa, aproximadamente, el siguiente personal : Un encargado jefe. . Un mecánico. Cuatro peones para la carga de áridos. Cuatro peones para la fusión y manejo del betún. Un encargado de ladosificación de áridos.
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Un encargado de la dosificación del betún y mezcla de materiales. Una máquina pequeña de 5 toneladas . hora,n~esita un motor de 12 a 15 HP.; el consumo .de aceite pesado para calentar la piedra puede considerarse de 40 Kg. a 'la hora. El rendimiento de las máquinas mezcladoras v a ría de 4 a 25 toneladas hora; normalmente se emplean tipos cuyo rendimiento oscila de 5 a 15 toneladas hora. EI transporte de la mezcla desde la máquina al punto de empleo se realiza en camiones ; so n precisos, por lo menos, dos' vehículos, si la distancia a la cual ha de hacerse el transporte no es grande; es preferible utilizar camionetas pequeñas; los {:amiones grandes, o tienen que ir con muy poca carga, o tienen que esperar demasiado t iempo para cargar; la mezcla, vertida en obra, tarda también demasiado tiempo en extenderse y apis onarse; y es expuesto a que la masa esté fría en el momento del apisonado. El coste de transporte de la masa a'l punto de empleo se podrá calcular teniendo en cuenta el recorrido qu e habrán de efectuar las camionetas de' transporte para llevar el volumen total producido por la máqu ina mezcladora. En obra se precisará aproximadamente el siguiente personal: Un encargado. Ocho peones para el transporte de la masa al punto d e empleo. Seis obreros especi alistas , rastrillando e igualando. Una apisonadora pequeña, con su maquinista. Si el trabajo está bien coordinado y la cuadrilla de empleo en obra está. en relación con la producción de la máquina, se pueden terminar, con una instalación de tamaño medio, de 300 a 400 metros cuadrados de 5 centímetros de espesor en jornada de ocho horas. Hay que tener en cuenta, para el cálculo del coste. . que en condiciones normales, con piedra dura, se llega, para hormigones bituminosos, a densidades que varían de 2.200 a 2.400, y para morteros bituminosos de 1.800 a 1.950.
1;
429. Asfalto cornpr irrrido. Losetas asfálticas. - Este pavimento na se emplea, prácticamente, más que en calles. Las rocas asfálticas naturales están compuestas de una proporción de betún variable del 6 . a'1 12 por 100 y una materia mineral caliza ; la caliza asfáltica, finamente pulverizada queda con el betún rodeando totalmente las .dist intas partículas; la impregnación de la masa de la roca es muy homogénea y perfecta, a causa de su gran porosidad; .si el material .pulverizado se calienta y se somete, una vez alcanzada la temperatura precisa, a la presión conveniente, se consolida, uniéndose fuertemente las partículas unas a
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otras y dando un sólido de gran densidad. Esta consolidación puede hacerse en obra (el asfalto comprimido monolítico), o preparar bloques de material en fábrica, sometiendo el polvo caliente, en una prensa, a la presión necesaria (losetas de asfalto comprimido). El material asfáltico debe tener una cantidad de betún comprendida entre el 7 y el 12 por 100 en peso. Es necesario que la composición sea homogénea, pues el firme ha de ser de condiciones de resistencia uniformes ;euando Jos bancos de roca no son idénticos, se debe mezclar el material de varios de ellos y, en último término, corregir la cantidad de betún, añadiendo betún puro, si fuera preciso. Lo mismo para el asfaltocomprimido monolítico que para la loseta asfá!ltica, el cimiento es, generalmente, hormigón hidráulico de un espesor de 15 a 20 cm., con dosificación de 200 a 250 Kg. de cemento por metro cúbico de hormigón; no somos partidarios de emplear espesores mayores; si. el subsuelo es poco resistenteiy fuesen de temerasientos, es preferible armar ligeramente que alcanzar espesores superiores a 30 cm., como en algunos sitios se emplean. El cimiento de hormigón debe 'COnstruirse con juntas de dilatación, que eviten las grietas de re" tracción del fraguado que se acusan en el firme. El firme de asfa:lto comprimido monolítico se construye calentando el polvo de asfalto a 130" C. ; normalmente esta operación se realiza en fábrica, y el polvo caliente se transporta en vehículos cerrados al punto de empleo; puede también calentarse en obra, en artesas, en las cuales se remueve a mano el material; hay que tener mucho cuidado en que el betún no se queme, pues perdería sus propiedades aglomerantes. En obra, el material se extiende sobre el cimiento previamente preparado, utilizando herramienta caliente, enrasándolo por medio de maestras de madera, en una capa de espesor uniforme. Como se indicó para el hormigón asfáltico, los bordillos y estruoturas que han de quedar dentro-del' firme, deben pintarse con betún antes de extender el asfalto. Una vez extendido el material, se apisona con pisones de mano o neumáticos; el apisonado se termina con rodillos de 600/800 Kg. de peso; se alisa el firme con planchas de hierro caliente y se termina extendiendo .una pequeña capa de cemento sobre la superficie. Hay que tener en cuenta que la compresión de construcción del polvo asfáltico debe reducir el espesor del polvo suelto en un 40 por 100; no toda la compresión se logra durante la construcción; es bajo la acción del tráfico 'COmo se alcanza la compacidad definitiva ; un asfalto comprimido, que al terminar la construcción tiene una densidad de 1,8, aumenta esta cifra en un 25 a 30 por 100 al cabo de algunos años. El asfalto comprirnido monolítico es un pavimento urbano de excelentes condiciones
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de resistencia, pero tiene el inconveniente de ser muy deslizante; estuvo muy en boga a principios de siglo, pero actualmente se va sustituyendo por otros firme s más seguros para el tráfico. El procedimiento de fabricación de las losetas es similar al anterior , con la diferencia de que el polvo, una vez caliente, se somete, en fábrica, a una presión de 600 Kg. por centímetro cuadrado. Las losetas tienen, generalmente, dimensiones de 20 por 10, con espesores variables de 2 ó 4 cm.; se asientan sobre un cimiento de hormigón, con una capa de mortero de dosificación de 400/500 Kg. de cemento; el espesor de la capa de mortero será de 10 a 15 mm.; las juntas se disponen alternadas, procurando que sean 10 más pequeñas posible; se rellenan con arena fina o bien con lechada de cemento. El precio de este firme es elevado: sin el cimiento de hormigón, la loseta, asentada sobre mortero de cemento de 400 Kg., resulta hoya un precio del orden de las 35 pesetas el metro cuadrado; un firme normal, con cimiento de 15 cm., vendrá a -valer de 50 a 55 pesetas el metro cuadrado. Como dato para el cálculo del precio de coste se debe tener en cuenta que un asentador de loseta, con un peón, viene a colocar en las ocho horas de trabajo de 20 a 25 metros cuadrados de pavimento. 430. Asfalto fundido. - El asfalto fundido es un mortero asfáltico preparado en forma especial, que permite su ejecución en obra con medios más sen cillos que los precisos para el mortero asfáltico corriente. En fábrica se form an los panes asfálticos o "mástic", que se funden, para su aplicación en obra, en una caldera fija , mezclándolos con betún asfáltico y arena; el conjunto es el que forma el revestimiento. Los panes de asfaltó están constituídos por la mezcla de betún, en proporción del 14 al 18 por 100, con áridos que, en la mayoría de los casos, son calizos. Las calizas pueden ser puras o asfálticas; cuando se emplean estas últimas, la cantidad de betún asfáltico que se añade es la precisa para compl etar la proporción antes indicada, con el que la roca contiene. El betún asfáltico debe tener un punto de fusión comprendido entre 38° y 70° e, y un punto de Iragilidad de - 100 C. La mezcla se realiza en instalaciones fijas, constituídas por calderas ca lentadas, normalmente, con carbón y provistas de aparatos agitadores; en estas instalaciones se ha de cuidar de que la homogeneidad del material obtenido sea la mayor posible. La temperatura debe variar de 160 0 a 180 0 C.; en ningún caso debe exceder de 200 C. La mezcla, una vez fundida y perfectamente homogeneizada, se vierte en moldes de forma circular, cuadrada o hexagonal , para formar los panes de asfalto, que pesan, corrientemente, en España, 28 Kg. La mez0
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d a as í ob ten id a es mu y r ica en betún ; para constitui r el firme hay que añad ir a rena de g ranos com prendidos en tre O y 10 a 12 mrn., qu e de n resistencia y coeficiente de rozamie nto por ro tación a l pavime nto . En la mezcladefiniti va q ue se fo rm e, los á r idos han de const ituir un conjunt o de m áx ima de nsidad; la teo ría es id éntica a la ex pues ta en relaci ón con el m ortero bituminoso; la natu raleza del á rido de los panes inf! ui r á, por tanto, en el tamaño y com pos ición conveniente de la a re na a añ adir. Las norm as alemanas est ipulan para la a rena : D imensio nes
0,0 0,074 0,2 0,6 2,0 5,0
Ta nto
0,074 mm.
a
cien to
28,S
a 0,2
19,5 7,7
a 0,6 a 2,0 a 5,0 él.
por
18,0 18,3 8,0
12
E l empleo de un exceso de elem entos gruesos no es conve niente pa ra la resist encia del firme. Seg ún HEN'.I' RI CH ) un a buen a composici ón de firme de asfalto fundido sería, pa ra la ca pa in feri or : 370/0 30/0 600/0
P a nes de asfalto . . . . . . . .... . . B etún adicional (p unto de fu sión 40-50 0 C.). Aridos, 1 a 12 m m. oo '
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L a mezcla t end rá un 10 % de betún.
Para la capa superior: Panes de asfalt o B etún adicional de Tirinidad. . d e petróleo .
Árido s, d e O a 7 mm
. .
..
450/0 3 0/0 2 0/0 500/0
L a me zola de be t ene r un 12 % de betú n .
Cim iento: norm alment e se empl ea como cimiento un a capa de hormi g ón de 15120 cm. de espesor, con dosi ficación d e 200/250 Kg. de cem ento po r metro cú bico de hormi gón ; excepciona lmente pueden em plearse otros cim ien tos : firm es de m a-cad am asfáltico, r iegos po r penet ración, etc., como en el caso de hormigón O morteros bitum ino so s. Capa de rodadura : de 2 cm. de espesor mínimo, para ace ra s ; au rnen-
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ta de 4 a S cm . para calzadas . La mezcla, pr eviamente preparada. se extiende a una temp eratu ra de 170/1 80" c.; pu ede tra nsp or tar se a obra fundid aen carros que manti enen la tem peratura p recisa por medi o de un p.equ eíio hogar, y la uniform idad de la mezcla por un agitado r d e paletas, qu e se mueve a man o ; esto s car ros van, gen eralmente, tir ados por tina caballe ría . La fu sión y mezcla de los panes de as falt o y los á r idos puede tambi én ejecutarse en obra, con calderas fija s que se calien ta n con leña, agitando la mezcl a a mano. L a m ezcla fundida se 'lleva a l punto de empleo en oubos ; se extiende e igu ala con planchas ele mad era con mango, que el obrero manej a a mano . El pavimento , una vez alisa do , se cubre con una capa de arena. Cu and o se t rat a de co nstr uir un revesti m ien to ele calzada, es recomendabl e hac erl o en dos capas, para que cada una tenga, como m áximo, un espesor de 2,5 cm. Como en todo firm e as fá lt ico, a ntes de ex tender la mezcla, hab rá que pintar con betún los bord illos y o tras estructu ras que queden dentro del pavimento. . El as falto fundido es un pavimento de ejecución senc illa ; es limpio y se lava fácilmente ; cuesta caro; a 10s precio s actuale s, el metro cuadrado de asfalto fundido de 4 cm. de espesor vale, en Madrid, 34 pesetas, sin el cimie nto ; la 'S enc illez de su construcción ha he cho que se abandone su técnica, qu e, en definitiva, es la misma qu e la de un hormigón bituminoso; para extenderlo fácilmente se ha recur rid o a forzar las dosis de betún, resultando firmes ex cesivamente pl ásti cos , especia lmente en las épocas de calor; esto s firme s, además, resultan deslizantes, aunque no tantocorno el as fa lto comprimido monolítico ; para evita r este inconveniente se ha recurrido a pasar por la super fi cie, aú n caliente, un rodillo con salientes, que deja un a ser ie de huellas qu e a umentan su coeficiente de rozamiento. Se pued e también cubrir el firme . aún caliente, con gravilla de 12 a 15 mm .. envuelt a en betún , api sonando después el conjunto Con un pequeño rodillo de mano ; la ca ntidad de g rav illa es de 10 a 12 kilogramos por m etro cua dra do, con un 10 por 100 de betún con una penetración de 60/70. En resumen, el asfal to fundido es un pavimento urbano de buena calidad, siempre que la mezcla se proyecte bien , para tener un mortero asfálticode la m áxi ma densidad y con la propor ción estr icta de betún. Tiene la ventaj a de que permite aprovechar las rocas as fá lt icas nacionales, reduciendo el cons umo de betún de importación. Prácticamente, este firm e se emplea para la pavimentación de aceras y calzadas urbanas, no utili zándose para firme de caminos ordinarios por su precio elevado.
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CAPÍTULO XIX
Firmes de piedra partida, ligada con cemento. 431. Generalidades. - En vez de unir la piedra partida por medio de productos bituminosos se puede emplear como ligante el cemento. Se empezaron a utilizar firmes de este tipo en Inglaterra, en 1865, y en los Estados Unidos, en 1894, en Bellefontaine (Ohio); un afio antes Me. CLIN'l'O CK había con struido un firme de macadam recebado con cemento Portland. En los primeros años del siglo actual, en ambos ' países, Inglaterra y Norte América, el desarrollo de los firmes de hormigón fué muy grande. Otras naciones. siguiendo el ejemplo de las dos antes citadas, empezaron a construir firmes de hormigón en. proporción siempre creciente. En España poco se ha hecho; a pesar de ser nuestro país exportador de cemento, el número de metros 'CUadrados de pavimento de este tipo es relativamente reducido. En los últimos años antes de la guerra, la construcción de las autoestradas alemanas ha tenido como conseouencia un gran incremento de firmes de hormigón en este país, que ha producido un sensible progreso en la técnica de su construcción . Tiene el firme de hormigón una serie de ventajas que lo hacen muy atractivo, pero ' también tiene inconvenientes importantes ; vamos a ver cuáles son unos y otros. 432. Ventajas. - 1.' N o es deslizante: :su coeficiente de rozamiento longitudinal tiene un valor normal de 0,70, y uno transversal, de 0,65. 2.' Para vehículos automóviles es un firme agradable: junto a la sensación de seguridad que produce la circunstancia .anterior, es un pavimento unido, donde la marcha es muy suave. 3: Es firme sin las ondulaciones que se producen frecuentemente en los pavimentos bituminosos. 4: Se adapta mejor que los firm es bituminosos a las pendientes fuertes, por ser su coeficiente de rozamiento más elevado. Absorbe mucho meno s luz que el firme bituminoso y la difunde mejor; es más luminoso que éste de noche, y no produce los peligrosos efectos de espejo. 6: Su coste , tenida en cuenta su elevada calidad, es reducido: más económico que los hormigones bituminosos y, desde luego, que los adoquiriados y firmes similares.
s:
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7: Se construye con mat eriales nacionales, m ientras que en los firmes bituminosos los betun es de destilación y asfaltos naturales Son todos de origen extranj ero; solamente los alquitranes ~ cuya producción 'es insu ficiente- y las roca s as fá lticas pueden ser españoles. 433. Incon venientes. - F rente a las ventajas enumer adas, alguna s de trascendencia induda ble, los firme s de hormigón tienen incon venientes graves, corno son : 1.0 A pesar de los progresos de la técnica, no ha sido pos ible suprimi r las gr ietas, causa de la destrucción prematura del firme; este defecto es, en cierta medida, independiente del tráfico ; la retracción del fraguado y efectos térmicos son causas fund amental es de las fisu ras, y una vez producidas, la acción repetida de las heladas puede ori ginar la destrucción del firme independ ientemente del tráfico, que, por su parte, viene a ag ravar el mal. 2.° N o sólo es preciso tener cerrado al tránsito el firme durante la construcción, sin o tambi én durante el tiempo de fraguado: en definitiva, cerca de un mes ; 110 es p reciso insistir sobre la im portancia de este inconveniente. Lo mism o ocurre con la reparación de averías y calas. V amos a ex aminar det alladam ente el or igen y remedio de l as grietas, incon veniente .fundamental , pa ra dedu cir las norm as que deben guiar al pr oyectar un firme de este ti po.
434. Grietas: Sus causas. - Las grieta s son debidas a una serie de causas, unas que dependen del tr áfico y otras independientes de él.
1ndependi ent es d el tráfico , , ,
R etracci ón del fraguado. Dilatac iones y contraccion es por cam bios d e tempe rat ura. . Capaci dad d e du ración: permeabilid ad de la -m asa.
Dependientes del tráfico.
Ca rgas de trabaj o ex cesivas : pel ig ro de t racción o flex ión. M al c im iento . As iento de l cimi ento por filtraciones locales; espe cialmente en las junta s.
435. Retracci ón del fraguado. - E s, a nuestro juicio, una de las causas más impo rtantes de la produ cción de grietas. Como es sa bido, el hormigón, durante el proceso de su endurecimiento, exp erimenta var iaciones de volumen ; cuand o el endurecimiento tiene lugar en el aire, el hormigón se contrae; s i tiene lugar sumergido en agua, el hormi gón aumenta de vo lumen.
609
Si un hormigón que empie za a fr agu ar en el aire se sumerge en ag ua, aum enta de 'Volumen, pero la importancia de este aumento es mu cho men or que la que hubie se experimentado en caso de haber lo sumerg ido en ag ua, sin permanecer ningún tiempo en el a ire; recíp rocamente, si un ho rmi gón que empieza a fraguar bajo el agua se saca al aire al cabo de algun os días, se contrae, pero el valor de esta contracción es much o menor que la que hubiese experimentado en caso de haber perm anecido tocio el tiempo en el aire. E. Pn onsr ha realizado estudios inte resantes sobre este ex tre mo, alguno s de los cual es se resumen en el cuad ro que a conti nuac ión se inserta : Cantidad Condiciones del de agua fraguado "lo
O OSI FI CACI Ó.N
Variación de longitud en %0 al cabo de dias 7'
Probetas de cemento Portlan d puro .•
30
Prob etas de cement o Portland pur o.
30 en el agua + 0, 240
Mortero; 1 part e de cemento de are na normal. .
+3
Mortero: 1 parte de cemento de arena normal. .
+3
Mortero: 1 parle de cemen to de arena de Zurich. .
12
+3
al aire
al aire
12 en el agua --
28
84 a 90
365
- 0,574 - 3,020 - 3,320 - 4,540
+ 0,533 + 0,715 + 1,110
- 0,406 - 1,280 - 1,355 - 1,690
+ 0,120 + 0,093 + 0,140 + 0,113
9
al aire
- 0,097 - 0,504 - 0,668
-
9
al aire
- 0,030 :- 0,440 - 0,650
-
-
al aire
- 0,290 -0,:>80 - 0,670 - 0,760
Mortero: 1 part e. de cemento + 3 de arena normal, consisten cia húmeda.
-
en el agua
+ 0,110 + 0,120 + 0,240 + 0,450
Mortero: 1 part e de cemento + 3 de arena del Isar, consist encia húmeda.
-
al aire
- 0,480 - 0,640 - 0,840 - 0,840
Morlero: 1 parte de cemen to + 5 de arena del Isar, consis tencia húmeda.
-
al aire
- 0,360 - 0,460 - 0,540 - 0,550
--
Mortero : 1 parte de cement o -t 5 de arena de Zurich.. Morter o: 1 parte de cemento + 3 de arena normal, consistencia .h úmeda
--
610
En el gráfico de la ·figura 359, qu e S AN'l'ARELLA inserta en su tratado de ho rm igón armado, puede verse cómo influ yen en la importancia de l os cambi os de volumen las cond iciones en que tiene lugar el fraguado. D el examen del cuadro de PROBS'l' y del g rá fico anterior se deducen las siguientes conc lusio nes, de int erés par a nues t ro estudio: lo" Influencia del m edio en que tiene lugar el endurecim iento. 2." Influencia, a ig uald ad de las demás condiciones, de la clase de arena ; a l va ria r la clase de arena, camb ia en proporción muy importante m/m fJor m.
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17
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F igura 359.
el valor de la ret racci ón ; cua nto más g r uesa es la arena, menor es la retracción. 3: Influ encia de la propo rción de cem ento ; cua nto meno r es, menor es el valo r de la retracción. Según las ex per iencia s de C. B ACH y O . G RAf<', las variaciones de longitud, qu e se produc en con la máxima intensidad durante las primeras semanas, cont inúa n du ran te mu chos años; en u n ensayo con hormigón de un a pa rte 'de cemento , m ás dos ele a rena y grava, las variaciones en tanto po i- ciento f ueron : T iempo : años
1 4
6 12;50
Al a ire
Bajo el agua
- 0,410 - 0,485 -0,512 - 0,520
+ 0,080 + 0,132 + 0,177
+ 0,205 611
Influye también la cantidad de agua de la mezcla: cuanto más seco es el hormigón, más importante es la retracción; según los autores antes citados, en un hormigón con proporción de una parte de cemento por dos de arena más grava, se obtu vieron las siguientes variaciones de longitud: Tiempo ·en días Ho rmigón seco
.
Hormig ón plástico
.
.
7 -0,04% -0,01 %
28 -0,14 % -0,11 %
90 0,21 % -0,20% ~
De las cifras anteriores se deduce que la influencia del agua del amasado va disminuyendo a medida que el hormigón envejece; durante el primer período se puede conseguir, en relación con la retracción, el mismo efecto con un hormigón plástico o seco, manteniéndolo. sumergido en agua durante el primer mes; a partir de este momento, la diferencia de retracción es pequeña ' y, en cambio, el aumento de resistencia que se obtiene operando con hormigones de relación agua-cemento pequeña, es importante. La calidad del cemento influye también; si la finura del molido es elevada, la retracción es mayor. Por último, los hormigones fabricados con áridos gruesos tienen retracciones menores que los construídos con materiales finos. 436.
Cambios de tempe ratur-av->- El hormigón tiene un coeficien-
te de dilatación medio de 9 a 12 X 10-6 ; una placa de 15 m . de longitud sometida a una variación de temperatura que oscile entre 50· C. y _10° c., tendría una variación de longitud:
+
15.000 X 60 X 9 X 10- 6 = 8,10 mm.
Si tenemos en cuenta que, por razones constructivas, no se horrnigona cuando la temperatura es inferior a 0°, la máxima dilatación, en relación con la longitud de puesta en obra del firme, sería: 15.000 X 50 X 9 X l(}-6 = 6,75 mm.
Hay que tener presente que el coeficiente de dilatación del hormigón aumenta al aumentar la riqueza del cemento; los valores del coeficiente de dilatación son,según KELLER : Mortero cem ento ·s olo . . . . . Honmigón: 1 parte de cemento' 1 áridos " 1" "2" 1 6
612
.
12 X 1(}-6 11 X 10-6 10,1 X 1~ 9,2X
1O~
La importancia de las deformaciones, en el momento en que las placas tienen determinadas dimensiones, obliga a establecer, si se quiere evitar la rotura debida a las cargas de tracción, juntas de dilatación que permitan el libre movimiento del firme por los cambios de temperatura; si no se hiciese así, el firme se agrietaría, formándose juntas naturales, causa de su destrucción. En la práctica se divide el firme, por juntas longitudinales y transversales, en una serie de placas independientes que pueden moverse libremente; claro está que se podrían absorber los esfuerzos de tracción que por esta causa se originen disponiendo armaduras capaces de resistirlos; de esta consideración se deduce la interdependencia de las juntas y la armadura de las placas. 437. Capacidad de duración. - La masa del firme que se construya ha de ser impermeable; si así no fuese, sometida a los efectos repetidos del hielo y deshielo, el firme se llegaría a deshacer; no solamente la consideración de resistencia impondrá, por tanto, la máxima compacidad del firme, sino que ésta será precisa para alcanzar la imprescindible capacidad de duración. Para lograrla se ha llegado en algunos hormigones patentados - el Soliditit, por ejemplo - a añadir polvo inerte muy fino para conseguir la máxima compacidad, sin llegar a proporciones de cemento que llevarían a hormigones de gran retracción de fraguado. Para hormigones corrientes, la condición de capacidad de duración impone un mínimo de cemento, del cual es imposible bajar. 438.
Resistencia a las cargas de trabajo.- El firme hade es-
tar sometido a la acción del tráfico, que producirá en él cargas de trabajo que la placa, por sus dimensiones, ha de ser capaz de resistir. Esta consideración impondrá una sección transversal mínima del revestimiento. 439. Cimiento. - El cimiento ha de tener la resistencia necesaria para- absorber las cargas que el firme transmita; si el cimiento asienta por falta de resistencia, en la capa de rodadura se producirán flexiones y, 'Como consecuencia de ellas, tracciones, que la placa no será capaz de resistir 'COn las dirnesiones normales. La resistencia del 'cimiento ha de ser uniforme; la disminución de resistencia del cimiento en la zona próxima a las juntas, por filtraciones de agua a través de ellas, es causa muy corriente de rotura de las placas. 440. Consecuencias. - La formación de las grietas, causa principal de la rotura del firme, obliga, al tener eri cuenta las consideraciones
613
antes expuestas, a estu diar cuidadosamente en un pr oyecto de firme de este tipo:
1.0 La prepa rac ión del cimiento . 2: L a d osificación del hormi g ón, 3: Las dim ension es de las placas que forman el firme. L a disposición de las j untas. 5.° E l sistema d e cons trucción, para lograr: a) La compacidad prec isa po r medio del api so nado o vibrado. b) La protección de l firm e dura nte el fr agu ado, pa ra redu cir a un mínimo los e fectos de retr acción , y ob tener la máxima re sisten cia.
4:
Se pueden así d ismin uir en proporci ón importante las g rietas , de acuerdo co n la conclus ión de l Congreso Internacion al de Carreteras de La H aya.de 1938 , qu e dice : " E n casi todos los paises; la formación de grietas ha disminuído como consecuencia de una mej or preparación del cimiento; un a mejor do sificación y un mejor apison ado del hormig ón y una disposi ción adecuada -de las juntas y, en caso necesario , de las armaduras ". 441. Preparación del. cimiento. - El cim ien to ha de tener, con uniformidad y permanen cia, la r esis tencia precisa para absorber las cargas que el firme tran smita. P ara ello, en primer térm ino , el cimien to ha de estar libre de agua; es necesa rio que te nga un dre naj e eficaz; si así no fu ese. el agu a, llegando eventua lmente y en forma irr eg ular al cimiento, produciría alteraciones de su resistencia que, además, no se rían uniformes, con grave peligro para el resultado del firm e. Cuando el terreno no tenga la debida resistencia o est abilid ad , un tra tam iento especial de consolidaci ón, con cem ent o o pro d uctos bitumi nosos, puede dar excel ent e resultad o. El cim iento que o rd inariamente se utili za par a fir mes de este tip o, cua ndo el suelo no tiene la res iste ncia precis a, es el macadam cor rient e, bien cilinclra do, con espeso r dependiente ele la clase d e terreno. Sobre el cim iento así preparado, se extiende un a ca pa de arena fina ele 2 cm. de es pesor, que se en rasa con mucho cuidado, paralelamente a la superficie definitiva del firm e ; en algunos países, sobre la capa d e arena, se ex tiende un papel gru eso especial, que tiene por objeto evitar que la lechada del hor migón se pierda filtr ándose a través del fir me, y mu y especialm ente disminuir el rozamien to ent re la placa y el cim ien to . para permitir más f ácilmente la dilataci ón de aquélla. El papel debe t ener una resisten-
614
cia o tr acción, en seco, de 15 Kg. po r pulgada y 10 K g. d espués de dos horas de inm ersión en ag ua ; debe ser impermeable, bajo una carga de agua de 25 centímetros, mantenida dur ante setenta y dos hor as ; en las ju ntas, los papeles no deben colocar se a tope, sin o su perpuestos 20 centímetros y pega dos con un barniz asfáltico. Los distin tos eleme ntos que entr en en la compos ición de la mezcla d eben estar debidamente p ropo rcionados par a que el conjunto dé un mínim o de hueco s. La técnica que se ha de seguir para log rar lo es la misma que se emplea para la dosificación de hormigones en la construcción. T eóri camente, la mez-I a debe a j ust ase a la fórmu la de FCL tER: 442.
Dosificación de la mezcla. Áridos. -
en la cua l d es el diám et ro variable de Jos granos del árido ; D, es su di ámetro máx imo, y P, el tanto por ciento, en relación con el peso total de la muestra, el el peso de los g ra nos in feri ares al diám etro d. Puede ta mbién emplearse la fórmul a de BOLOi\lF,Y:
r
= A
+ (100 -
A)
V~
en la cual P es el tan to por ciento eu peso d e los á ridos, de tamaño in feriar a d, incluido el cemeni o ; A es un coeficiente que tien e por va lor : A = 8 pa r a h ormigon es secos A = 10 " plásticos A = 12 fl úidos ;
siendo los granos de los áridos de fo rma redondead a; cuando se trata de á ridos de mach aqueo, los val ores de A deben aumentarse en un 20 po r 100. En la prác tica, no es posible ajustarse a la composición teóri ca; se dispone de unos áridos de tam años de terminados y es preciso ut ilizarl os mez clándolos en la proporc ión que dé el hormi gón de la máx ima com pacidad ; cua nto mayor sea el núm e ro de dimensiones en que se hayan clasificado los á ridos, más podremos a j usta rnos a la composición teórica. Pero la tendencia reflejada en las distintas Memori as presentadas a l Congreso Internacional de L a Haya, es red uci r el número de tam añ os a emplear, teni endo en cuenta la gran venta ja de orden práctico que, hacerl o así, represent a ; tam bién se marcó el criterio de aumentar el tam año del 615
agregado grueso que, de 20/40 milímetros, pasa a 40/60 mm.; se logra con ello disminuir los efectos de retracción, pero hay que cuidar más el acabado del firme. 443. Cantidad de cemento de la mezcla. - La consideración de los efectos de retracción aconseja no sea muy elevada; por otra parte, empleando hormigones con pequeña cantidad de agua, la razón de resistencia no obliga tampoco a emplear fuertes proporciones de cemento, que son innecesarias y, por tanto, antieconómicas; una dosificación de 300 a 400 Kg. por metro cúbico es normal. 444. Construcción del firme en una o dos capas. - La construcción en dos capas tiene la ventaja de que, en la superior, se pueden emplear materiales seleccionados, por su tamaño y dureza, que dan coeficientes de rozamiento y desgaste más elevados, sin aumentar proporcionalmente el precio del metro cuadrado de firrne ; la capa superior se construye con dosificaciones de 300 a 400 Kg. de cemento por m." y, la inferior, con 200 a 300 Kg. En Francia, la capa superior, con áridos menudos, se construye de un espesor de 4 a 7 centímetros (normalmente de 6 centimetros), y la capa inferior, con áridos gruesos y menor cantidad de cemento, con un espesor de 10 a 12 centímetros. Criterio similar se sigue en Inglaterra. Últimamente se dibuja la tendencia de construir firmes de una sola capa; la mayor complicación de construcción no compensa el pequeño aumento de resistencia que se obtiene con el firme de dos capas. La Memoria británica, presentada al Congreso de La Haya, señala que, en la carretera de Colnbrook, el Ministerio de Transportes preparó una sección de ensayo, con una sola capa, construída con arena y grava de la localidad; en el año 1936, después de seis años de uso; el desgaste era 0,0727 cm., o sea 0,0112 cm. al año; la razón de desgaste, deduce acertadamente la Memoria, no justifica el coste suplementario de la construcción en dos capas; en resumen, después de citar otras experiencias, la Memoria llega a la conclusión de que, con un buen cimiento, un firme de una sola capa con 1S cm. de espesor, es suficiente. En el Japón, donde, por existir un tráfico muy importante de llanta rígida, se construyeron al pr.incipio la mayoría de los firmes en dos capas, durante el trienio 1933-36, el 9S por 100 se construyó con una capa, con buen resultado. Los ingenieros belgas llegan' a idénticas conclusiones. Cuando se construye el firme con dos capas, en la inferior los áridos pueden ser de menor resistencia al choque y compresión; no interesa su resistencia al desgaste; como es importante reducir a un mínimo los efectos de retracción, el tamaño máximo de la piedra debe ser el 616
mayor posible (como m axirno, 1/2 del espesor de la capa), ya que no importa, y casi convi ene. que la superficie de terminación sea algo imperfecta. La capa superior, o de rodadura, debe extenderse antes de que esté fraguada la capa inferior y estar formada por áridos de menor tamaño - dimensión máxima, 1/3 del espesor de la capa - muy cuidadosamente dosificados; deberán tener las mejores condiciones de resistencia al desgaste, compresión y choque. En Francia se logra una .ma yor rugosidad de la capa de rodadura incrustando en ella, con vibradores, cuando todavía el horrni ón está sin fraguar, una capa de piedra partida; se han podido alcanzar así, en condiciones aceptables para el tráfico, pendientes hasta del 15 por 100. La densidad teórica del horm igón puede determinarse por la fórmula dt
P
=
+ A + 0,20 c.1 ~:
----'---'-~--'--
P
- + 7;
A -a
e
+ - v + 0,30 e
en la cual P 7r
= peso total de la pi edra. ; =. es pec ífico de la piedra;
A=
= e= a
v =
. > > >
total de la arena ; espe cífico de la a re na ; total de l ceme nto ; espec ífico del oemento ;
e
siendo 0,20 el peso mínimo del agua que puede admitir el hormigón completamente seco (en estado de combina ción con el cemento el 15 por 100, y el 5 por 100, en los poro.s capil ares del hormigón, agua que juega un papel importante en el proceso de retracción); 0)30 es la cantidad de ag ua que se admite en el hormi gón fresco antes de ser apisonado. U tilizando esta fórmula , la densidad de las muestras tomadas en obra debe ser, como mínimo, 0,96 d t; el empleo de la fórmula teórica tiene el inconveniente de que en ella entran dos cifras que no son exactas, 0,20 y 0,30 e; el pliego francés, a pesar de ello, la admite, teniendo en cuenta que la toleran cia del 4 por 100 que fija, es grande. La determinación de la composición granulométrica másconveniente de los áridos debe hacerse, a nue stro juicio, mezclando distintas proporciones de dos o tres tam año s, como máximo, de los áridos disponibles, de tal man era que nos apro ximemos a la dosificaci ón de una de las dos fórmulas teóricas; con las proporciones de áridos , cemento yagua
e
617
determ ina das, se ejec utar án cubos de 30 cm . de lad o. que se apiso na rán con todo cuida do , dejándo los fragua r durante vein tiocho día s, desecando d espu és a peso con sta nte; se determinará así cuá l es la mezcla de máxima densid ad ; fijada la compos ición y la dens ida d co rrespondiente en ellabora tor io, se deberá o btener en obra, con una tolerancia, como má xim o, del 4 por 100; el procedimiento de fijar experiment alm ente la densidad de la mu es tr a es más lógico que la a plicación de la fórmu la teórica del plieg o fra ncés. E s importante tener en cuenta la cantidad de agua que 1:]. arena puede con tener ; para cor reg ir la proporción de agua-cemento del hormigón. y pa ra dosificar correctame nte la arena , cuyo vo lume n puede llegar a au ment ar hasta un 25 por 100 po r esta causa. Pa ra ello, se det erminan en el laboratorio las cur vas que relacionan el peso aparen te 00n la cantidad de ag ua ; determinando el peso aparente de la arena , antes de su emple o , se puede hacer la corr ección del agua del horm igón y determ inar la pro porción exacta de are na . L a tr ascen dencia de la determinación de la cor recta pr oporción .de agua-cemen to, es bien conoc ida. N o hemos de entrar aquí en el d etalle ele los estudios de FE RET) A BRAMS) GRAF y BOLOMEY; en el caso de firm es de horm ig ón, el pequeño espesor de las p lacas, la ' no ex istenc ia de armaduras la ín ayoria de las veces, o s u reducida cua ntía cuando exis ten, permiten Ilegal' a relaciones muy bajas de agu a-cem ent o: porque la traba jabilid ad , que fija el lím ite inferior en el caso d e las est ru cturas, tiene aquí mucha menos im porta ncia ; se pueden tr abaj ar horm igone s mu y secos, que sería imp osible mane jar con est ru cturas normales de horm igón ar mado . El api son ad o co rrien te o por vib rac ión ' puede, por otra parte, ser mucho m ás intens o y eficaz . La relación agua- ce mento debe vari ar segú n la naturaleza y compos ición granulom ét rica de los áridos y la cantidad de cemento; dosis más elevadas de cemen to precisan relacion es
~
m enor es; la deter min ación de la relación más conveniente ha
de hacerse ex perimentalmente ; C0 1110 orien taci ón puede n t omarse las relaciones sigu ien tes, emp leadas en Francia con buen resulta do:
Cemento por m."
Kg.
250 300 350 400 618
Relación A : e
0,48 0,4 1 0,328 0,313
En el j ap ónvdespu és de habe r em pleado, para tr áfico de llant a ris-ib da, d osificaciones mu y secas, se ha aum ent ado la proporción de azu a, b est ableciendo como orientación las siguientes rela cio nes:
Cem ent o po r m 3
Kg.
435 320 230
Relac ió n A :
e
0,40/0,45 0,40/0,50 0,55/0,65
proporciones bastante m ás elevadas que las f rancesas. N uestro criterio es que no debe exa gerarse la seq uedad del hormigó n; hay qu e emplear hormigones en 10s cuales, al api sonar, no refluya la lechada a la superficie, pero que no sean excesivamente secos, pues es expuesto resulten po rosos, aun apiso na dos con métod os espe-ciales. Se debe vigilar la proporción de agua- cemento con el docilirnetro. Un exceso de agua debe evita rse, porque : 1.0 Disminuye la resisten cia a igualdad de proporción cemento. 2.° ' Produ ce lechada eri la superficie, da ndo lugar a un pavimento desli zant e. y estos inconven ientes son más g raves que el pequeño .aumento de retracción que se produce por el empleo de horm igone s secos. 445. Resistencia. - La res istencia que se llega a alcan zar con un hormigón bien dosificad o y cuidadosament e construido debe ser elevada; es preciso que el firme soporte, en condiciones aceptables, las acciones del tráfico ; . y. es necesario qu e el pavimento , bien dosificado, tenga la capac idad de duración ' imprescindible, que indirectamente se mid e por la resistencia a compresión. El proyecto de plieg o español ex ige una resistencia mínima de 400 Kg./cm." en probetas obtenidas del firme; y la cifra no es exagerada ; en Inglaterra, una serie de muestras obtenidas en 1936 dieron los siguientes resultados :
Resistencia mayor de I(g./cm>
500 600 700
Ta nto por ciento .
88,20 61,23 31,05
619
En Hungr ía, las muestras torna das del .firme después de seis semanas d ieron , en cubos de 10 cm. de lado, una resistencia mínim a de 500 kilogramos por centímetro cuadrado y una máxima de 855 K g./cm. 2 , siendo la media 550 Kg./cm.2 • E n el Japón, al cabo de veint iocho días, se exige una resistencia media a compres ión de 3 13 Kg ./cm.2 , y a tracción de 28 Kg ./cm.2 • La pru eba de compresión es en realidad la menos int eresante, ya que las cargas de rotura a que llegan en la práctica los horm igon es son
Figura 360.
muy superior es a las de trabajo del firme; la prueba de cornpr eston no es más qu e un índice de calidad; se empiezan a exigir, por esta causa, los ensayos de flexión , choque y desgaste, má s de acuerdo con las cargas de trabajo peligr osas para las placas ; un hormigón cor riente puede dar una carga d e rotura por flexi ón de SO Kg./cm.? a los veinti ocho días ; 'COn un horm igón mu y bien dosificado y apisonado por vibración se puede llegar a cargas de SS a 60 K g./cm.2 ; teniend o en cuent a que por la acción de las cargas repetidas se debe tomar un coeficiente de seguridad de 2, las cargas de trabajo ad misibles resultan de 30 Kg./cm.". E n los firm es ya construídos, se obtienen muest ras con un aparato especial (fig . 360) que permi te ex traer pr obetas cilíndricas sin quebra ntar el resto del firm e.
620
El firme a construir ha de te ner unas dimensiones determinadas para que, bajo la acción de las car gas , tenida en cuenta la resistencia del material, pueda resistir a los esfuerzos que el tráfico origine, El problema teórico es de enorme complejidad , porque lo son los esfu erzos del tráfico que actúan sobre la placa. cargas estáticas, dinámic as, v ibraciones, desgaste, etc.; y porque la sustentación de la placa tampoco permite un cálculo sencillo. Por ello, en la pr áctica, la experiencia es la que fija la mayoría de las veces las di446.
Dimensiones de las placas. -
SecciÓn él-b
, r
,
p
/
\
~
__
_ _---l
.L.-_~"'::"~
"
,
F igu ra 361,
men siones más convenient es. sin error de impor tancia, pues en casos normales, la naturaleza y efectos del tráfico es sim ila r en todos los países, No obstante. desde que se empezaron a utilizar los firmes de hormigón) los ingenieros tr abajaron en encontrar un método de cálculo que .permitiese llegar a unas dimensiones racion ales. Estos esfuerzos teóricos han ayudado a int erpretar los resultados de la práctica; y llevando conjuntamente medidas -experimentales y cá lculos teóricos, se han podido obtener economías de importancia. 447. Fórmula de Goldheck.- La experiencia demuestra que una forma frecuente de ro tura de las placas es la de la figura 361; el asiento del terreno en el bord e del camino hace que la placa, supuesta independiente de las dos losas contiguas, quede sujeta a la carga concent rada del tráfico, a ctuando en su borde ex terno ; se supone que el terreno ha cedido en la zona próxima a la arista exterior y que no prest a en ella nin guna colaboraci ón a la resistencia de la placa. Ésta trabaja como una ménsula triangular. El momento Rector será igual a P; las dimensiones
de la sección ser án, h y 2 ,: n, y su módulo resistente, por tanto,
+
Xl
h2 • 621
La tensión máxima del hormi gón, independiente del valor de x elegido, valdrá: (J
-
/1 -
3P ----,;:;-
[1]
Esta fórmula fué propuesta simultáneamente en 1922 por los ingenieros americanos GOLDBECK y OLDER, que llegaron a ella independientemente. La hipótesis de que el terreno no presta ayuda alguna a la losa parece exagerada; no obstante, hay que tener en cuenta: a) Por su posición inmediata al borde, el terreno ha podido refluir o correrse, especialmente si por la unión del bordillo o por la junta, ha llegado a él la humedad. b) La experimentación demuestra que la cooperación que presta el terreno, supuesto perfectamente elástico en la zona considerada, es pequeña en relación con la carga. e) La experimentación demuestra igualmente que en esa zona es donde se producen deformaciones más importantes. Y como el terreno no es perfectamente elástico, sino que presenta fenómenos de histeresis muy importantes, es lógico suponer que sufrirá, bajo la acción repetida de las cargas del tráfico, asientos perman entes, que producirán, en la realidad, un estado semejante al repr esentado en la figura 361; por otra parte, tomando como valor de P la carga estática de la rueda, se tiene un cierto margen para absorber los efectos de impacto. A pesar de todo, los resultados de la fórmula [1], son algo exagerados , debido a que la hipótesis de carga concent rada no es exacta, pues, en realidad, la rueda del vehiculo, especialmente si no es llanta rígida, reparte siempre la presión en un área relativamente -extensa; no obstante , se ha utilizado para proyecta r gran número de pavimentos. Cuando se consideran vehículos de llanta rígida, el empleo de esta fórmula está más justificado, pues la hipótesis de carga concentrada es más concordante con ·la realidad.
j-
448. Fórmulas de Westergaard.-EI estudio más completo del problema de la losa se debe al ingeniero americano H. M. WItsTERGAARD, que lo acometió por encargo de GOLDB ECK, J efe entonces de la División de ensayos del Bureau of Public Roads. El problema es de una gran complicaci ón, según hemos indicado, porque las solicitaciones de la placa lo son y porque su sustentación es asimilable a la de una viga flotante, con una dimensión más.
622
WES'l'ERGAARD estudió los tres casos representados en la figura 362, suficientes para dar una idea de todos los posibles; se supone siempre que la superficie de apoyo de la rueda es circular, y que el suelo es perfectamente elástico. La reacción de la placa sobre él será igual a K kilogramos por' centímetro cuadrado, por centímetro de descenso de la losa ; K, coeficiente de balasto, vendr á por tanto expresado en kilogram os por centímetro cúbico ; oscila entre 1,5 y 6, tomándose este último valor para terrenos muy rígidos y cimientos de macadam muy consolidados. La
o __
'
CaSO (bj
_
;
-.-.'
CaJ'O (e)
Figura 362.
determinación exacta del valor de esta constante es delicada y engorrosa ; en la práctica, según veremos, 'Su valor influye bastante poco en los resultados, y, por ello, es suficiente fijar uno por comparación con terreno similar. No vamos a seguir detalladamente los cálculos de WE:S'l'ERGAARD, que el lector puede encontrar en V ANDONE, Pauimentazioni cemeniieie (Hoepli), y WE:STERGAARD, Engineering N e'"l1JS Record, de 7 de enero de 1937; únicamente vamos a resumir las fórmulas aproximadas, con aplicación práctica, a que llega; llamando K = coeficiente de balasto. E = coeficiente de elasticidad del hormigón. fJ. = módulo de POI SSON para el hormigón (normalmente, fJ. = 0,15). h = espesor de la placa.
V- 4
l = radio de rigidez relativa definido por
- - -
E h3
]2 (1 - p.2) K
z = descenso de un punto cualquiera de la losa.
623
Para el caso (a) se llega a la siguiente fórmula aproximada:
X
Z
2X)
= .L. ( 1,1 e-¡ _!!..!..- X 0,88 e--¡K
[2
[
Como la distancia .n a la sección más cargada es, con aproximación grosera,
La máxima tensión sobre el eje X de la cara superior de la losa (j
.
max
=
2.!:.... [1 h2
_
(!:!..)O,óJ [
fórmula a la que llega suponiendo que la placa tiene una rigidez infinita en el sentido del eje Y, y que, por tanto, el momento fiector se reparte uniformemente en toda la secc-ión de posible ruptura. Esta fórmula se reduce a la de GOLDBECK para al = O. Los resultados de esta fórmula se aj ustan bastante bien a las medidas experimentales. Para el caso (h) dccarga en un borde alejado de los ángulos, WES'l'ERGAARD llegó a la siguiente fórmula, suponiendo E = 210.000 kilogramos por centímetro cuadrado: 0máx
= 0,3162 E:2 [lag h 3 - 4 lag h
.
(y 1,6 a + h 2
2 -
0,675 h) -lag K
+ 5.325]
en la cual las cargas,como siempre, están expresadas en kilogramos y las longitudes en centímetros. La máxima tensión se produce aquí en la cara inferior de la losa. La carga, P, se supone, como se indica en la figura, distribuida sobre un semicírculo, caso muy desfavorable, pues en la realidad el neumático se apoyará en el bordillo o paseo , aliviando el trabajo de la losa. Los esfuerzos calculados sonconcordantes con los medidos experimentalmente. Para el caso (e) de carga en el interior de la losa, la máxima tensión en la cara inferior viene dada por cr máx .
=
0,572
~ [lag (h 3 ) -
4 lag
(Y~2 + ht -
0,675 h) -
lag K
+ 4,614]
como en el caso anterior, con las cargas en kilogramos y las longitudes en centímetros. 624
La exp erime ntación comprueba que esta fórmula es aceptable para valo res pequeños de a; cuando se trata de los gr andes neumáticos usados en aviación, es preciso aplicar un coeficiente de corrección. La aplicación de las fórmul as de WESTER GAARD es muy complicada; para facilitarla, su autor calculó cuadros que insert amos a continuaci ón : El cuadro 1 da, redu cida a kilog ramos po r centímetro cuad rado, la tensión máxim a del hormigón para una carga P = 10.000 libra s = = 4.536 K g. (E l código de circulación español adm ite 4.000 Kg. por rueda.) Se ha tomado E 2 10.000 Kg./cm .2 y K 6 Kg ./cm. 3, calculánd ose los esfuerzos para cuatro áreas de contac to dife rente. El cua dro II demuestr a la pequeña influencia de los distintos valores de K en las tensiones máximas del horm igón.
=
=
CUA DRO 1 Cargas de trabajo en kilogramos por centímetro cuadrado.
Carga P = 4.536 Kg. ÁREA DE CONT ACT O DE LA RUEDA, CEN T ÍMET RO S CUADRADO S
Espesor
Cm. ~-
10,2 12,7 15,2 17,8 20,3 22,9 25,4 27,9 30,S
1.295
730
324
81.
de la
-
placa.
-a
- -
-
41,7 31,S 24,6 19,7 16,2 13,6 11,6
~
e
b
- -- -
47,1 34 ,9 26,7 21,l 17,1 14,1 11,8
~
~
-
65,7 43,2 30,5 22,5 17,2 ]3,6 10,9 -
-
-
a -
33,2 25,6 21,6 16,6 ] 3,8 li,7 10,0
b
- 38,7 29,7 23,4 18,8 IS,S 13,0 10,9
e
- 5 1,0 35,3 2S,8 19,6 IS,4 12,4 10,6
-
~
a
- 26,3 20,9 18,6 14,1 11,8 10,1 8,7
b
- -
31 ,2 24,6 19,9 16,3 13,7 11,6 9,0
-------Caso
Caso
Caso
Caso
--
e
a
b
e
-
32,2 23,7 18,2 ]4,4 11,7 9,7 8, 1
-- -- --
40,2 28,8 21,6 16,8 13,4 11,0 9, 1.
-
-
-
-
-
-
25,1 20,3 16,7 14,0 11,9 10,2 8,8
-
625
CUADRO II Influencia del coeficiente de balasto. Carga P = 4.536 Kg. Area de contacto cm.'
Espesor de la placa ICoeficiente de balasto
-
-
15,2
22,9
30,5
....
...
....
I
81
324
730
44,9 43,3 41,7
37,9 35,2 33,2
32,3 29,4 26,3
.....
20,9 20,4 19,7
18.3 17,5 16,6
16,3 15,2 14,1
. ....
12.1 11,8 11,6
10,9 10,4 10,0
9,8 9,3
Kg./cm.·
Cm.
......
~ ~,5 :
.{
6
..
~,5
:
6
.
... . . ¡
}5 : 6 .
... ... •
o
•
•
8,7
449. Esfuerzos producidos por los cambios de temperatura y retracción del fraguado. - Las variaciones de temperatura y los efectos de retracción del fraguado producen en las placas efectos de importancia que hemos señalado anteriormente y que vamos a valorar, para que sea posible tenerlos en cuenta en el cálculo teórico de sus dimensiones. Variación de temperatura: si a es el coeficiente de.dilatación térmica del hormigón, un descenso de tO de temperatura producirá un acortamiento igual a a t. Si la placa no está libre, se producirá una tensión G
t = Ea
t
y si r es el coeficiente de retracción, la tensión producida por este concepto será:
Ambos esfuerzos habrá que sumarlos a las cargas producidas por el tráfico. Si E = 200.000'Kg. por crn.> a= 0,00001 ; t =20° ; r= 0,00025 fJ t = 200.000 X 0,00001 X 20 = 40 Kg,fcm. 2 ~r = 200.000 X 0,00025 = 50 Kg,f-em.2
Cada una de estas dos cargas, por separado, es suficiente para pro-
626
ducir la rotura de la placa, independientemente de la acción del tráfico. Para evitar que esto suceda y que las grietas se produzcan, es preciso que las placas sean entre sí independientes; habrá que establecer juntas; aunque se haga así, la placa no podrá moverse libremente, pues para hacerlo tendrá que vencer la resistencia producida por el rozamiento con el terreno; esta consideración limitará la distancia entre juntas; veamos cómo : sea la losa de la figura 363; si la suma de los efectos de
r
/ ------11
I~-
r---------i
L
1-1r \#''l®'''!#''~;;;;L~~()lJJ9j!\PP"~1 Fi gura 363.
temperatura y retracción produce una carga unitaria a. en la totalidad de la sección tendremos una fuerza: F=aXh Xa
Esta fuerza habrá s ido equilibrada exclusivamente por el miento de la placa con el terreno, puesto que los bordes de la misma libres; si y es el peso específico del hormigón y f el coeficiente de miento con el terreno, la fu erza que se opone al libre movimiento placa será:
rozaestán rozade la
Ft=f xyxhxa x "l ;
igualando los valores de F y Fs, tendremos: u=fXyXI;
este valor de
(T
no debe ser superior a la carga práctica de rotura por
627
tensión del hormi gón ; y es constante; para un valor límite de IJ' y uno de f determinado, tendremo s uno m áximo de l ; cuanto menor sea [, mayor podrá ser l; si separa mo s las juntas m ás, las cargas de tracción que el valor de IJ' origina puede llegar a ser ma yores que la resistencia del hormigón, y el firme se agrietará sol am ente por la suma de los efectos de re tracción y temperatura, En un firme de hormigón , por sus ca racterís ticas de composición y condiciones de cambio d e temperatura, tendremos una carga unitaria m áxima IJ'I, que normalm en te no debe ser superio r a 30 Kg.fcm. 2 ; esta carga m áxima de trabaj o nos limitará las dimensiones de la placa con arreglo a la fórmula anterior ; si !TI es mayor que la carga para la cua l las dimensiones de la placa se calcularon, ésta se moverá libremente. Suponiendo f 1,5 ; . y 2.200 Kg./m. 3 0,0022 K g .fcl11 .3 ; l 10 m. 1.000 cm . :
=
=
=
!T
=
=
= 1,5 x 1.000 X 0,0022= 3,3 Kg.jcm. 2
Carga que no es peligrosa por sí sola, pues es inferior a la práctica de rotura del hormi g ón. Mientras los efectos de temperatura y retracción produzcan carga s menores de 3,3 K g., Ia placa no se moverá. En caso contrario, la plac a deslizar á, produciéndose el acortamiento de IJ'I-!T
E siendo !TI la carga to tal correspondiente a los efectos de temperatura y retracción y !T la absorbida por el rozamiento con el terreno. L os valores de la longitud de las placas que se obtienen por este cálculo elemental son excesivo s. En Alemania las lon g itudes máximas de losa 'Son 15 a 20 metros; en Bélgica y Francia la máxima longitud es de 15 m etros. La experiencia demuestra que es preci sa una junta tran sversal cuando el firm e tiene más de 4 metros de ancho. E st o es debido a que las grietas no se orig inan solamente por el efecto elementa lmente ex aminad o ; exi st en otras causas importantes, originadas por la difer encia de lon gitud en tr e la s caras inferior y superior de Ia placa, tanto por los efectos de temperatu ra como de retracción. El hormi gón es un mal conductor del calor ; por ello, la temperat~ ra en la cara inferior de la placa varía mucho menos que en la cara superior . En las épocas fr ías, la placa se curvará hacia arriba, las esquinas tenderán a levantarse. E n las épocas de calor, la placa se levantará por el centro. El alabeo de la pla ca fué estudiado por WESTERGAARD para el
628
caso de longitud indefinida ; llega a fórmulas complicadas, que en la práctica no son precisas. La retracción del fraguado produce efectos análogos; durante su proceso se origina un aumento de temperatura de toda la masa, y al terminar, las fibras superiores se enfrían mucho más rápidamente que las inferiores, produciéndose una curvatu ra de la placa hacia arriba. Estos efectos de alabeo de las placas causan grietas en el centro de las mismas; una s veces, por las tensiones que el acortamiento originan ;
PosICión primitiv3.
fJesccnso de tempcr<9(vr3.
~ Cr ¡t>t<1s
_---
- -- -- -_.- --- ..
l /evaclónde temper
el'ecto de Id /emperdlurd SO/ó'm Mte f el /r.f/ico - -
Figura 364.
otras, porque el ourvarse la placa se separa del terreno, dejando zonas de la misma sin el alivio que 'la reacción de aquél produce, y entonces los efectos del impacto del tráfico, principalmente, son causa de la rotura. Las cargas que por este motivo se 'O rig inan son superiores a las debidas a la variación uniforme de temperatura. En ola figura ;)64 puede verse un esquema de los distintos casos. Los esfuerzos de este tipo crecen a medida que aumentan los espesores de la placa: para h = 15,2 cm., los máximos se alcan zan para longitudes comprendidas en 4 y 6 metros ; cuando h = 23 crn., las máximas tensiones son superio res a las obtenidas para el espesor anterior en unos 7 Kg. para longitudes de Josa comprendidas entre 6 y 10 metros . Ello lleva a la 'consecuencia de que es preciso construir losas de pequeñas dimensiones, para absorber la diferencia de esfuerzos térmicos.
629
Esta condición es incompatible con 'la necesidad de absorber los esfuerzos de im pacto, que alca nzan valores resultado de multipl icar po r 3 las ca rgas está ticas. De todo lo expuesto se deduce qu e la investigación teóri ca es de importa ncia indudable como orientación y compro ba ción de la experien cia, pero que, en definitiva, debe ser ésta la que fije las d imens iones y d ispos ición de las placas. 0 450. Perfil transversal del firme. E spesores. - Cua ndo las placas son independi entes, se puede determ inar el espesor de la placa por la fórmula ya cita da de G OLD DE CK : h= J unl<1 de d l"üclonlong' ludndl_ _ CilpC'1 .ruperiur de óormigdfl 5cm. CiljJd inruriordo!Jorm!5'ón 12 cm.
V
3 P
- o
(J
,
h
____,
Cd¡Od de dr en" (cm. ant/guo reresltmlell/'o denl¿c.¡daPl re/arr s oo h<1s l<1 2 0cm.
073
Fig ura 365.
cuando las placas son solidarias, por ex istir pasadore s, los espesores resultan excesivos; en la práctica resulta acepta ble la fó rmula:
Los espesores deducidos so n los q ue deben tener las los as en los bo rdes; algunos in genieros, en el cent ro y con un ancho de 0, 80 a 1 metro, redu cen el espesor a los -
7
10
h.
En la s figuras 36 5 a 369 pueden verse distintos tipos de perfiles transver sales cons truí doscon buen resultado. D el examen de las figuras se d educe : 1.0 Q ue corrie n temente se emp lea el perfil en d ied ro, con pendiente transversal de 1,5 po r 100 al 2,5 por 100; en algunos casos tambi én se utilizan perfile s circu lares o parab ólicos.
630
2.° Lo s espesores varían de 1S a 3S cm.; a continuación se ind ican los espesores ex istentes en In glaterra en el año 1936: Espesores
Caminos nacionales
cm.
%
%
10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 30 35
"
0,75 4,5 63 18
Caminos de 2
6,6 1,63 49 28 9,84 3,30 1,63
<)
orden
11 1,85
"
Se ve por los dat os anteriores que par a camin os de gran circulación, pr ácticamente, todos los firmes se construyen con espesores variables de 20 a 2S cm. 3.° La tendencia moderna es emplear placas de espesor uniforme; la complicación constructiva que repre sentan los refuerzos en los bordes no com pensa a la ventaja que se obtiene. 2 00/11. con /5cm. de eraero» de hormigo/'
?OOm con ?Ocm.de era esordenQrmigón
"'"15
~I
5"50
Sección de /~ cd/zdd~ de hormIg ón de r or.rtenr iedf.'r I'ó>rk en !1uniC/;.
C
,., Antlg vp
Có>rreteró> de Gro.r.r-Sa/ze
ó'
relgeleben .
Figura 366.
631
451. Armaduras. - P ara absorber las tensiones, origen de las grietas, que en esto s firm es se pro ducen por las distintas cau sas que hemos examinado, se pensó desde hace muchos años en la conveniencia de armarlos. La armadura aumenta el coste y complic a la con strucción; como, po r ot ra parte, los resultados no son tot almente con vincentes, las opinion es de los técnicos so bre est e extremo son discrepantes. En la conclusión del Congreso de La H aya se dice que "la fo rmación de grietas ha disminuí do por la ade cuada dispo sici ón de las juntas y, en caso preci so, de las armaduras ". En Inglaterra el 84 por 100 de
7 :SU
1 "00 I
1"06'
/:5 % -
J'ecciól7 tró'l7S'rerS'ó'/ de las ó't.lt6'¡JIStó'.r é?lemó'lJó's, elJrecté?
Figura 367.
los firme s tenían armadura en 1936 ; en la carretera de ensayo de Harm ond sworth, en el condado de Middlesex, con un ancho de 6 metros y un a circulación de 16.000 to neladas en cada vía, el tramo de 15 cm . de espes orvcon doble armadura, presentó muchas menos grietas o éstas fu eron pequeñas y regu larmente distri buidas. En cambio, el tramo de 20 cm. de espesor, sin armar, ·presentó grietas grandes e irregul ares, algunas con an chos de 2 y 2,5 cm. y de 1 a 2 m . de lon gi tud. L a armadura puede se r de toda la placa o únicamente de las zonas qu e se consider an sometidas a mayores cargas; po r esta con sideración , en algunos casos solamente, se a rma n los bordes. As í se hace, por ej emplo, en H olanda , donde en lo s bord es de la losa, ad emás de aumentar el espesor 5 cm. en un ancho de 60 C111., se refuerz an con 3 redondos de 16 mm . de di ámetro. Generalmente la armad ur a se rep ar te uniformemente en toda la placa ; puede estar formad a, o bi en por redondos independientes, di stribuidos unos en sent ido lo ngitudinal y otros transversalmente, o bien por tela metálica. Como regla general hay que tener en cuen ta qu e la experiencia sanciona plen amente, es prefe rible empl ear hierros de pequeño diámetro 632
con pequeña separación, que hierros de diámetro grande muy separados unos de otros. Se colocan, generalmente, las armaduras a una distancia de la cara superior de 4 a 6 cm.
Banda d8 Ca
.9 de
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Vteos
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de
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Figura 368, Joo _
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o
de grava gruesa 15cmts.
SECCiÓN TRANSVERSAL ,DE UN fiRME DE HORMIGÓN EN SUIZA
Figura 369,
La cuantía es muy variable ; los ingleses emplean de 1,10 a 5,42 kilogramos por metro 'Cuadrado, utilizando especialmente tela metálica; en Japón, de 1 a 5 Kg, por metro cuadrado; en Estados Unidos, de 2,40 a 2,70 Kg. por metro cuadrado. En algunos casos, como puede verse en las secciones transversales, 633
se emplea n armaduras dobles colocadas de 3 a 4 cm. d e distancia de la cara superio r e inferior. N uestro criterio sobre este pun to es el sigui ente : cuando el cimiento no tenga res istenc ia suficiente o ésta se pueda a lterar, produciéndose asientos parciales -por ej emplo, en terrenos de relleno - , es imprescindi ble el empleo de armaduras ; res ulta más eficaz y económ ico que utilizar graw des espesores de horm igón, cuyos inconvenientes, para resistir a los esfue rzos térmi cos, hemos examinado anteriormente. Con cimientos buenos,
F ig. 370. - Co locación de las ar mad uras .
la armadura puede result a r superflua ; no obst ante, es indudable que su empleo disminuye las g rietas, y, cuand o éstas se producen, la armadura mantiene unid os Jos dos trozo s de la losa qu e la grieta separa, evita ndo que alcance un tamaño peligroso. La eficacia de las armaduras es mu cho mayor cuando se emplean diámetros reducid os de los hierros y pequeña separaci ón entre ellos. La tela met ál ica es útil y eficaz. Colocació n de las ar maduras: es importante que las armaduras queden en la posición del proyecto; si no, su eficacia di sm inuye o inoluso se anula. L as armaduras han de qued ar además debidamente tensadas. Para colocar las armad uras en su posición exac ta, se utilizan fr ecuent emente estribos que se apoyan so bre el cim iento; ot ras veces, se usan soportes especiales y, m ás corrientemente, peq ueños montones de hormigón, en
634
los cuales se apoya la armadura. Las armaduras longitudinales y transversales deben ir atadas unas a otras con alambre, como en un forjado de hormigón armado. La tela metálica se suministra generalmente en rollos, y so lament e es preciso preocuparse de su colocación a la altura debida. Las armaduras deben unirse, solapándolas, en una longitud de 15 a 20 centímetros (fig. 370). 452. Juntas. - Los esfuerzos térmicos y de retracción producirán cargas superiores a las de rotura del hormigón, según hemos visto, si las dimensiones de las losas son grandes. Es imprescindible si se quieren evitar las grietas, aunque só lo sea en parte, disponer juntas en el firme que lo divida en losas de dimensiones adecuadas. Este razonamiento, perfectamente lógico, hizo que, desde los primeros tiempos, los firmes se construyesen con juntas; se tenía la idea equivocada de que debían ser un remedio definitivo; por otra parte el desconocimiento de las condiciones que habían de cumplir. fueron causa de que, a pesar de las juntas, las grietas siguieran apareciendo en gran número, y lo que era peor, que en las proximidades de ellas el firme se destrozase; la junta era un punto déb il del firme y no cumplía su fin, pues no evitaba las grietas. Se empezaron a construir firmes sin juntas; el resultado íué mucho peor; las grietas fueron más numerosas y de mayores dimensiones. Se recurrió a rellenar estas juntas naturales con mezclas asfálticas, como se hacía con las artificiales, y el firme quedó dividido en gran número de pequeñas losas independientes; las juntas naturales eran peores que las artificiales, y en sus alrededores se producían, agravados, los mismos inconvenientes. La técnica volvió a cambiar de opinión y hoy. 'en todo el mundo, los firmes de hormigón se construyen con juntas; son un mal necesario; con un estudio cuidadoso de las condiciones que deben cumplir y una distribución adecuada. se pueden reducir considerablemente las grietas. Vimos en la primera parte de este estudio (pág. 607) las causas principales de la formaci ón de las grietas. A ellas podemos añadir: a) La junta, por su disposición constructiva, puede impedir el apisonado eficaz del hormigón en sus proximidades; el firme, al no alcanzar la resistencia precisa, se rompe por la acción de las cargas o se disgrega, por falta de compacidad. b) La diferencia de nivel entre las dos placas adyacentes, o falta de relleno adecuado de la junta, producen efectos de impacto, que pueden ser causa de la rotura del firme. e) Coeficiente de rozamiento excesivo o irregular entre el hormigón y el subsuelo. Si el cimiento es permeable, la lechada se infiltra y produce
635
fuerte adherencia entre la placa y el terreno , en la totalidad o en parte de su superficie. Para evitar los peligros expuestos, las juntas han de cumplir las sigui entes condiciones: 1.0 Deben permitir a las placas las dilataciones y contracciones originad as por los cambios de temperatura y retracción del fraguado. 2.° Deben s er impermeables. 3.° No deben ser causa de imperfecciones en la rasante del firme. 4 .° Las juntas no pueden constituir un punto débil del firme; han de resistir a la acción del tráfico en la misma medida que el resto del pavimento; para ello, el apisonado del hormigón en las zonas adyacentes a la junta ha de ser eficaz. 5.° La disp osi ción que se adopte ha de ser sencilla para que resulte económ ica ; son muchas las juntas que hay que construir; una disposición complicada recargará excesivamente el coste del metro cuadrado del firme. El Congreso Internacional de La Haya acordó sobre est e punto: " L as juntas constituyen todavía el punto d ébil de los firm es de hormigó n, tanto por el movimiento de las placas en sus proximidade s, como a causa de la posibilidad que ofrecen a l paso del agua". En los últimos años, para evitar los inconvenientes señalados, se han introducido d os mejoras importantes: el empleo del papel sobre el cim iento y la utili zación de clavijas de uni ón de las placas . El empleo del papel, del cual ya hemos hablado al tratar del cimiento (pág . 614), tiene la doble ventaj a de ev itar que la lechad a del hormigón se pierda, filtr ándose a través del terreno y disminuir el rozamiento entre la placa y el cimiento, haciéndolo más uniforme. La uni ón de la s placas, por medi o de pasadores, es muy eficaz: consisten en unas barras de hierro, ancladas en una de las losas e introducidas en la otra, de mo do que puedan deslizar y permitir un libre movimiento relativo de contracción y dilatación . Se logra así que las losas sean solidarias a los efectos de su resistencia al tr áfico, compor tá ndose el conjunto como si fuese una losa continua y, además, que no pueda haber diferenci as de rasante en tre dos ,losas . contig uas, evitándose los efectos de impacto . Los espesores precisos son menore s " hemos visto por la fórmula de
G OLDBECK
era
_ 1_
Y'2
menor
cuando existen pas ador es. Según las fórmulas de WESTERGAARD, los esfuerzos más consid erable s se producen, en la mayor parte de los casos, por las cargas en las esquinas y en el borde. Si las losas están unidas por pasadores, las esquinas desaparecen, y bordes efectivos sólo quedan los ady acentes al encintado. donde el tráfico, pr ácticamente, es mu cho menor, 636
y que, además, pueden ser reforzados por aumento de espesor o armaduras. La conclusión del Congreso de La Haya sobre este extremo fué: "El empleo de pasadores en las juntas ha aumentado, porque esta disposición reduce el desplazamiento relativo de las losas". Los probltmas de má s difícil solución son la impermeabilidad y el relleno de las juntas para lograr una rasante continua. Mucho se ha avanzado en estos últimos años; pero si no se pierde de vista que la disposición ha de ser sencilla y económica, todavía no se ha llegado a una solución definitiva.
453. Tipos de juntas. - Según su posición, existen dos tipos: longitudinales y transversales. Las juntas longitudinales dividen la calzada en fajas de un ancho de 3,5 a 5 metros. Su construcci ón suele ser más sencilla que en las transversales. ya que, por encontrarse en separación de vías de tráfico, soportan menos esfuerzos y, en muchos casos, por estar en el punto más alto del perfil transversal, resultan menos expuestas a filtraciones. El espesor de las juntas longitudinales es, como mínimo, 15 mm.; en muchos casos se construyen con una anchura de varios centímetros para que, rellenas de betún, sirvan de línea de separación del tráfico. Es frecuente construir el firme en dos mitades; en este caso, la j unta longitudinal es también junta de construcción. Las juntas transversales pueden ser de dilatación, de contracción y ficticias. Las juntas de dilatación han de dejar entre placa y placa, el espacio preciso para que no lleguen nunca a estar en contacto. En Alemania, el ancho de estas juntas es de 0,01 mm. por metro de longitud y grado de temperatura, lo cual representa, para una longitud de 20 m. y una variación de temperatura de 40° C., un ancho' de junta de 8 mm.; la distancia normal entre juntas, es de 15 a 20 m., y el máximo a que se ha llegado, 40m. En N orteamérica, se colocan de 12 a 30 m. y su ancho es 19 mm.; se exige que entre las juntas de dilatación se dispongan otras de contracción, en tal forma, que la distancia entre juntas transversales no exceda de 9 m. Normalmente, la separación entre juntas es de 6 a 9 metros; no se deben construir losas de menor longitud porque se alabean. Las juntas de contrac-ción se usan casi exclusivamente en Norteamérica; consisten en una sencilla interrupción de las losas, que quedan colocadas a tope; su función es impedir las grietas, por desigual contracción de las dos caras de la placa . Claro está que igual efecto producirían la s juntas de dilatación, pero las de contracción son más sencillas y baratas, aunque también han de ser impermeables y muchas veces van provistas
637 16
de pasadores; como su ancho es muy reducido, no producen, prácticamente, efectos de impacto. En Alemania,en vez de las juntas de contracción, se emplean juntas ficticias, que consisten en una junta que no llega al fondo de la placa, que se rellena de betún. Se permite así la libre dilatación de la cara superior de la losa, la que mayores cambios de temperatura ha de soportar. Se construyen cortando la losa con carborundurn. En Francia y Bélgica se colocan juntas de dilatación cada 15 m.; no se emplean juntas de contracción ni ficticias. En el Japón, las juntas transversales, de 1 cm. de anchura, se colocan separadas de 6 a 10 metros454. Construcción de las juntas longitudinales. - Como en muchos casos es posible la dilatación de las placas en [os bordes del camino, [a junta longitudinal se construye, entonces, como junta de contracción. El procedimiento más sencillo consiste en pintar con betún el borde de las losas ya terminadas, para que no se adhiera a ellas el hormigón nuevo. Este procedimiento no garantiza la impermeabilidad de [a junta, pues al contraerse el hormigón se abre, dejando paso al agua; no se puede impermeabilizar rellenándola con betún, por ser muy estrecha. Es más conveniente construir la junta de mayor anchura; para ello, se interpone entre la losa construída y la que se va a construir, una tabla de madera empapada en agua, a fin de que después de fraguado el hormigón, se contraiga y sea posible retirarla con facilidad. La junta se rellena con un material bituminoso (fig. 371); se puede emplear una mezcla de betún asfáltico y arena; es económica, pero de resultados deficientes; en invierno se endurece y resuda en verano. Mucho mejores son los distintos mastics, especialmente fabricados para este fin, y que son mezclas de productos bituminosos con polvo rellenador y fibras, generalmente de amianto; conservan sus propiedades a las temperaturas normales del camino. Aun estos productos especiales envejecen rápidamente, perdiendo sus propiedades; es preciso, entonces, limpiar las juntas del mastic viejo y rellenarlas con producto nuevo. Se ha ensayado emplear, en lugar de maclera, cartones y fieltros embetunados y diversos productos patentados, con el propósito de no retirarlos de la junta una vez construí da y que ayuden a conseguir su impermeabilidad; tienen el inconveniente común de falta de elasticidad, que impide sigan cerrando la junta cuando las placas se contraen. Últimamente se ha empezado a utilizar el corcho; se prepara en tiras y, después se comprime y deshidrata, con lo cual su volumen disminuye bastante, empaquetándose con envoltura impermeable. Una vez colocado, al humedecerse, 638
aumenta de volumen y queda comprimido, rellenando las juntas, a pesar de los movimientos de las placas. Las placas se pueden unir con pasadores separados de 0,90 a 1,80 metros, con diámetro variable de 12 a 25 mm., que se colocan como en
Fig. 371. - Relleno de la junta con mezcla bituminosa,
las juntas transversales. Algunas veces se forma la junta con una chapa metálica o de cartón; aun en este caso, no es conveniente prescindir de los pasadores, pero pueden colocarse más separados (1,50 a 2,70 m.). Las chapas quedan 7 cm. por debajo de la superficie, y sobre ellas se colocan unas piezas especiales, que se extraen una vez fraguado el hormigón; el espacio que resta se rellena con mastic asfáltico.
639
Soportan íntegramente el tráfico del camino ; es preciso, por ello, extremar los cuidad os en su ejecución, para que cumplan estrictamente las condiciones indicadas. En relación con su disposición gene ra l, se han ensayado las juntas oblicuas (fig. 372, a) alternadas (fig. 372, b) o machi hembradas (figura 372, e). Con la primera disposición se pertende d ismin uir los efectos de impacto , .al evitar que éste se produzca sim ultáneamente, por amba s 455.
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640
La dispos ición más sencilla de junta tra nsversal se obtiene colocando, normalmente al camino, una tabla empapada en ag ua, que se m antiene en su posición por clavos largos - de IS a 20 cm. de longitud hincados en el terr eno. Se ho rmigonan las d os placas adyacentes, y una vez terminado el fr agu ado, c uando la ma der a empieza a seca rse, se ex trae de la junta, rellenando el espacio que qued a con betún asfáltico y cubriendo finalment e la superfi cie con arena seca, par a evita r que aqué l
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se adhiera a las ruedas de los vehículos. El sistem a es sencillo y econó mico, pero tiene inconvenientes de importancia; en primer lugar, muy fr ecuentemente, la tabl a se adhiere al hormigón y no se puede sacar, o se saca con g randes esfuerza s, rompiendo las aristas de las placas; por o tra parte, cu an do la tabl a se puede sacar, las aristas quedan viva s, y se rompen por la acción del tr áfico. Para evit ar estos inconvenientes, se emplea el sistema que se detalla en la figura 373 ; en vez de madera, la caj a de la j unta se forma por unos palastros eng rasados , que se colocan en la forma que se indica en la figura y se sostienen en su posici ón con una cuña metálica; se cubre con una caperuza de protección , metálica también; el api sonado del hormigón 641
se puede efectuar lo mismo que si la junta no existiese; con el hormi g ón fr esco, se quita la caperuza de prot ecci ón y se terminan los bordes con una llana de f orma especial que los redondea (b); se extrae entonces la cuña interior (e) y luego los palast ros (d), rellenándose, finalmente, con
Fi g. 374. - Hi err os W ieland.
betún el espacio que queda vacío. Aunque los palastros se engrasan, a veces no es posible separ arl os del hormigón. sin estropearlo ; para evitar este inconveniente, se han empleado con éx ito en las autoestradas alemanas, los hierros Wieland (fig . 374) ; ti enen estos hierros el perfil de la figu-
F ig. 375, - J unta W ieland, I nyección de vapor .
ra ; antes de colocarlos para formar la junta, se sum ergen en un betún , de punto de fu sión bajo; una vez endurecido el hormigón se inyecta vapor en el interior por los orificios que tienen para este obj eto; se reblandece el betún que recub re el hierro y éste se puede s acar con toda facili-
642
dacl (figs. 375-376). El betún queda pintanclo las paredes de la junta y favorece la unión con ellas del material de relleno. El relleno de la junta es operación delicada; se ha de lograr una completa impermeabilidad y la rasante ha de quedar bien uniforme. Para lograr la primera, es necesario que el betún se adhiera a las paredes, y para ello es preciso que la junta esté libre de suciedad y las paredes pintadas con un betún muy flúido o una pintura bituminosa (Inertol, Boelast, Flintkote, etc.); la limpieza, teniendo en cuenta el pequeño ancho de la
Fig. 376. - Junta Wieland. Extracción del hierro.
junta, es engorrosa, y el pintar las paredes, por la misma causa, no es sencillo. El relleno con betún ha de hacerse en caliente, y conviene calentar también previamente la junta con una lámpara de soldar. El inconveniente más grave del relleno de betún son sus variaciones pe volumen, por la acción de la temperaura y los movimientos de las placas; unas veces la junta no queda completamente llena de betún, y otras, éste refluye sobre el pavimento. Por ello, se pensó en rellenar las juntas con una materia elástica, cartón o fieltro embetunado,ce1otex, etc., cuyos cambios de volumen son menores (fig. 377); excepto el corcho, que empieza a utilizarse con muchas esperanzas, los demás materiales no han cumplido la condición de impermeabilizar la junta y, por ello, se ha recurrido al sistema mixto de la figura 377 b; una tira de material elástico rellena la mayor parte de la junta; como se desconfía de obtener la irn643
permeabilidad, se emplea frecuentemente la madera, por economía; en N orteamérica, la chapa de la figura 378; la impermeabilidad se obtiene rellenando la parte superior con betún. Al s er el volumen de éste mucho Nd /erial el.i.rticq
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dos. La construcción, para el caso de firme de dos capas, se detalla en la figura 379; en forma similar se construye en firmes de una sola capa. Entre otros muchos tipos de juntas, merecen señalarse los que se 644
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Fi gura 379.
645
ejecutan con muelas carbo rundo, en hormigón ya endurecido; los resultados son buenos, pero el sistema es muy costoso; el procedimiento, que se ha emplealo en Bélgica, se detalla en la figura 380; la j unta queda sin rellenar y el espacio superior que se for ma con carborundo tiene sus ar ist as perfectamente sa nas, y por sus dimen siones puede rellenarse con una tira de materia elást ica, que se introduce comprimida y que, por tan to, obtura completamente la junta en todo tiemp o, Ésta se sella, con
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Figura 380.
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esfuerzos concentrados, podrían romperla; por esta causa, en vez de pocos pasadores de diámetro grande, deben emplearse mayor número de pasadores de pequeño diámetro. En las autopistas alemanas, con placas de 20 cm. de espesor y hormigones con carga· de rotura en cubos de 400 a 500 Kg. por cent ímetro cuadrado, se han realizado ensayos con esfuerzos alternativos, aplicados hasta un millón de veces, demostrándose que no es conveniente pasar de diámetros de 20 a 25 mm., separados de 25 a 40 cm. en las juntas transversales y hasta 90 cm. en las longitudinales. La longitud de los pasadores varía de 40 a 80 cm. ; la transmisión de las cargas es mejor con pasadores largos. Superficie> de Id los,;; 18m.m ¿C
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Fíg. 381. - Disposición de los pasadores.
El empleo de pasadores no altera el procedimiento expuesto para la construcción de 'la junta. Se colocan atravesando la tabla que forma la junta (fig. 381). La mitad del pasador se pinta con betún o una pintura asfáltica, para que no se adhiera al hormigón; la otra mitad se deja limpia. Las pasadores se mantienen en su posición , durante el hormigonado, por unas tiras de palastro agujereado; en la punta de la mitad pintada del pasador se colocan unas caperuzas de hojalata que garanticen la posibilidad de dilatación; para ello se llenan hasta la mitad con serrín, antes de colocarlas. Los palastros transversales se apoyan sobre unos tacos de hormigón, y antes de llegar la distribuidora, se echan bajo los pasadores unos montones de hormigón seco que se apisona a mano (figs. 382-383). Tanto de juntas como de pasadores existen, además de los indicados, un gran número de tipos que, fundamentalmente, no difieren de los descritos; hay disposiciones ingeniosas, perfectas si se quiere para el laboratorio, pero costosas e inaplicables en la práctica de la construcción. 647
457. Obtención de la compacidad del hormigón. - L a compacidad del hormi gón es fund amental para logr ar la resistencia pr ecisa y la capacidad de duración necesari a. La operaci ón de apisonado ha de realizarse en forma tal, que el firme consolidado quede con la rasante exacta ; sin desigualdades, que serí an incómodas para el t ráfico y aumentarían las cargas de trabajo por los ef ectos de impacto.
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F ig. 382. - Construcción de una j unta con pasado res.
La forma más sencilla de efectuar el apison ado es a mano; par a ello se emplean tablone s, que se manejan por dos hombres desde fuera de la losa; el tablón puede tener, en la parte que ha de actuar sobre el hormigón, una chapa de palastro; pueden utilizarse también cerchas, como la que se detalla en la figura 384. El apisonado se realiza dejando alterna tivamente uno de los extremos fijo y moviendo el otro en forma de abanico. El api sonado se termina despu és con un rodillo de mano, que
648
tiene para su movimiento un mango largo que permite manejarlo desde fuera de la losa (fig. 385). El cilindro debe moverse formando un ángulo agudo con el eje del camino, como se hace en los firmes bituminosos; no deben darse dos pasadas por la misma línea. Una vez efectuado el
Fig. 383. - Fases de la construcción de una junta con pasadores.
apisonado, y antes del fraguado del hormigón, se procede a comprobar la exactitud de la rasante, corrigiendo las desigualdades que se encuentren; la comprobación de la rasante debe realizarse con una maestra exactamente trazada según el perfil transversal, si no fuese recto, o por reglones, cuando lo fuese, y para la rasante longitudinal. La cornprobaó49
ci ón de la rasante y los arreglos han de hacerse sin pisa r el firme fresco ; par a ello se establece un puente sobr e el mismo, con unos tablones que permitan a los hombres llegar al punto preciso sin pisa rlo. La terminación del firme a ma no se hace con una cinta alisadora, tendida con arco de madera (fig. 386) o una paleta, especie de llana , que .- A
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se maneja con un mango largo desde fuera del firme. En algunos si tios se efectúa el alisado longitudinal del firme, para evitar las desigualdades en este sentido, apisona ndo con un madero, colocándose los obreros so-
bre puentes transver sales. El pr ocedimiento de terminado a mano es lento y costoso ; hoy, puede dec irse que, en toda obra de importancia , se realiza mecánicamente.
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458. Ejecución mecánica. - Para la ejecución de los firmes de hormigón existen máquinas que realizan, perfectamente coordinadas, todas las operaciones que es preciso ejecutar a mano y que, según hemos visto, son: a) reparto de hormigón; b), apisonado; e), alisado. Todos los aparatos para efectuar estas operaciones, van montados en un puente que marcha sobre carriles colocados a ambos lados del camino, movido por cuatro ruedas motoras accionadas directamente por la transmisión; en el puente va el mecánico encargado del manejo, que hace entrar en funcionamiento los distintos aparatos, a medida que 10 considera preciso; el puente avanza sobre los carriles y los distintos elementos (fig. 387), se accionan por un motor común para todos ellos y para el movimiento general del conjunto, que en los antiguos aparatos, normalmente, era de gasolina o aceite pesado. Modernamente van equi-
Figura 387.
pados, en los Estados D nidos, con un motor de gasolina unido a una dínamo; la corriente eléctrica producida. sirve para mover los motores independientes, que accionan cada aparato. Tiene este sistema la ventaja de producir un funcionamiento más suave, especialmente en los momentos de arrancar; además, con el generador eléctrico se produce luz, para trabajar de noche; cuando el apisonado se hace por vibración, permite utilizar vibradores eléctricos. El aparato nivelador, que reparte la masa, es un madero o perfil armado con una pletina, que tiene un movimiento pendular de pequeña amplitud normal al eje del camino, que permite el reparto y perfilado; el pisón es un perfil armado en D, que va suspendido por unos muelles; su altura de caída es regulable, normalmente de 8 a 10 crn., y el número de golpes varía de 100 a 150 por minuto. El aparato alisador tiene gran importancia; es el que termina el firme y le da impermeabilidad superficial; consiste generalmente en un perfil en forma de L o de D, con un movimiento normal al eje del camino; suele ir seguido de una cinta alisadora. Estas máquinas pueden marchar en ambos sentidos, y los distintos elementos descritos funcionan todos independientemente, de modo que 651
es posible hacer las combinaciones que se juzguen necesarias; generalmente se empieza por repartir y apisonar, terminando con apisonado y alisado; se construyen máquinas de an chos distintos, con dispositivos que permiten aumentarlo en forma sencilla. En la elección de una máquina acabadora hay que asegurarse de que, al apisonar, no se separan los áridos gruesos de los finos, con peligro para el buen resultado del firme ; esto sucede generalmente cuando la masa , sin comprimir, se apisona desde el primer momento con golpes demasiado fuertes; los áridos gruesos van al fondo, y en la superficie quedan los finos. Si no se puede regular la intensidad del aparato. conviene más la máquina que dé un número mayor de golpes con un peso menor. Hay algunas máquinas terminadoras que, antes del pisón, llevan una pletina que comprime la masa, previamente al apisonado, evitando en gran parte la separación de los áridos por tamaños. 459. Vibrado del hormigón. - Con la aplicación del vibrado para la consolidación del hormigón, se obtienen las siguientes ventajas: 1. Aumento de la resistencia del hormigón, para una misma proporción de cemento. 2. Aumento de densidad y, por tanto, de la capacidad de duración. 3. Mayor resistencia al desgaste. 4. Mayor adherencia a las armaduras. Aumento de resistencia: es debido , en parte importante, a la reducción de la proporción agua-cernento ; con el vibrado se pueden trabajar hormigones más secos, obteniéndose mayor resistencia, con la misma proporción de aglomerante; en definitiva, puede economizarse cemento, sin disminuir la resistencia del hormigón. Hay que tener en cuenta que al disminuir la proporción de cemento se reducen los efectos de retracción y, por tanto, la formación de grietas. Existen discrepancias en cuanto al aumento de resistencia obtenido por el vibrado; BOLOMEY, en Alemania, ha llegado al 20 por 100; SAN'l'ARELLA, en Italia, del 7 al 18 poi' 100; FERET en Francia, al 50 por 100, y en los Estados Unidos, al 10 por 100. La di Ierencia de las cifras obtenidas por los distintos operadores es debida a que no se utiliz aron hormigones iguales. Influye en el aumento de resistencia obtenido con el vibrado, como factor fundamental , la plasticidad del hormigón; con hormigones secos, el aumento de resistencia que se alcanza, en relación con el mismo hormigón apisonado a mano, es grande; GRAl" ha llegado a duplicar la resistencia; en cambio, si se utilizan hormigones plástic os, el aumento que se logra es muy pequeño o, incluso en algunos casos, se disminuye por el vibrado. Esto, a nuestro juicio, es debido a que el vibr ado en los hormigones con J
652
gra n plasti cid ad , produce u na separacion, en capas, d e lo s difer entes e lemento s; el mo r tero flu ye rápidamente a la superficie, que pres enta a sp ecto excelente, y los elementos g ruesos , con apiso nado defic ien te y gran número de huecos, quedan en el f ondo; el con junto da una resistencia r educida. E l hormigón ideal para obtener la m áxima ven ta ja del vibrado, ha de ser un ho rmi g ó n denso, ele relaci ón ag ua- cemento baja y en el cu al la proporción de m ortero sea est rictam en te la n ecesaria para rellen ar los huecos del agregado. Aum en to de densid a d : se obti ene siempre con hormi gones que cu mplan las anter io res con d iciones, un a umento de densidad, cos a perfectame n te lóg ica, puesto que se red uce a un m ín im o el agua no combina da; este r esu ltado lleva unido impl ícit am ente u na mayor capacidad de duración de l horm ig ón; por ejempl o, la absorc ión de agua a las cua renta y ocho ho r as de un 7 por 100 en el horm ig ón apiso nado, ha llega do a r educirse a l 3 por 100 pa ra el horm ig ón vibra do; la t rascendencia que tiene esta p ro piedad pa ra la co nse rvació n de l firme de hormigón es ev ide n te. Una mayor resisten cia a compresión y d ensidad t iene, como co nsecue nci a lóg ica , un a u me nto de re sistencia al desgaste. No só lo el a umen to de densidad es ca usa que exp lica una m ayor ad he rencia a las a rmaduras, sino q ue el v ibr ado hac e que alrededor de éstas se forme u na capa ele lechad a que con tr ibuye mucho a lig arl as a l h ormi g ón ; el a ume n t o meclido, de aclherencia de las a rmaduras, ha llegado a ser de l 100 por 100. En los firme s, se pue den emplea r, sin inconv eni ente, horm igo nes seco s y, por ta nto, al ca nzarse las mayo res venta jas de l m étodo de vibrado ; en a lgunos países se ha utili zado con éxito el sistem a de in crustar por vibra do, sobre la cap a de ho rmigón fresco o debajo de ella, u na capa de pie d ra partida; se o b tie nen as í firmes de bajo con teni d o de cemento y cuya supe rficie es antidesl iza n te . E n esta forma se h a lleg ad o a incorpora r en la carretera de Dolores a Mar ele Plata , en la A rgen ti na, 25 kilog ramos de piedra por m et ro cu adrado, sin que di sm inuyese la resistencia a compr esión de las muestras toma da s del firm e. La vi bra ción se obtiene por el movi m ien to síncrono de dos o más masas excéntricas acc ionada s por un moto r eléct ri co o de gasolina, o bien en lo s vib radores de a ire comprimido, por el mo vim ien to a lternat ivo de u n pistó n, dentro de un cili ndro. E n const rucción, los vi br a do res que se em plean pu eden se r internos o s uperficiales , segú n la fo rma de act uar. Las caracte rísti cas q ue inte r esan en u n vibrado r son su fr ecuencia y ampli t ud , o sea el nú m ero de v ib ra ciones por minuto y la intensid a d de és tas. En la co nstrucc ión ele fir me s de ho rm igón , se usa ron , primerarnen -
653 17
te, vi brador es superficiales; pueden utilizarse simplemente martillos vibradores semejantes a los empleados en la construcci ón en genera l, o más corrientemente, maest ras vibra doras (figs. 388- 389 ), que pueden movers e, bien con aire comprim ido, como en la figura, o bien con dos mo tores eléctricos, con masa s excéntricas, girando en sentido cont ra rio; la acción centríf uga de estas masas produce siemp re u na componente vertical - p ues las horizontales, en todo mom ento, son ig uales y en sen tido con trario - . Si se em plean estos vibrado res independ ientes, el igu alado y
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alisado del hormigón ha de hacerse a man o, por los proce dimientos corrientes; en Norteamérica y Alem ania se ha adaptado el dispositivo de vibración a las máquinas acabadoras . La primera idea fué sustituir la maestra-pisón de la máqu ina acabadora por una maestra vibrante; iba ésta , por tanto, colocada después del repartidor de hormigón; los primeros apara tos vibr adores, empleados en esta disposici ón de conjunto, eran una canal et a vibrad ora , movida por medio de motore s eléctri cos, con una fr ecuencia variable entre 3.600 y 4.500 r. p. m. La canaleta va suspendida en la armadura del aparato acabado r, en forma que asegure la mayor independencia del mi smo, con objeto de que no se transmi tan a él las vibraciones ; si para ello no se toman las disposic iones adecuadas, la vibra ción entorpece el funci onamiento del resto de los elementos de la 654
acabadora y es causa de ave rías. En otros t ipos, la canaleta ha sido sus tituida por un tablón vibrador. Después de vibrado el hormigón, pasa una maestra alisadora, para dejar la rasante del firme estrictamente ajustada. Como en la máquina acabadora corriente, el maquinista puede, por mandos sencillos, hacer entrar en acción cada uno de los tres elementos que forman la acabadora. Hay algunos tipos en los cuales el elemento vibrador no llega exactamente a los extremos del firme, por no permitirlo
Fig . 389. - Maestra vibradora en funcionamiento.
su suspension ; en este caso, los bordes se terminan con un vibrador de mano. La eficacia de la vibración superficial alcanza, como máximo, una profundidad de 25 centímetros, suficiente para los firmes de hormigón. En los Estados Unidos se ha empleado el tubo JACKSON; es un tubo de 10 cm. de diámetro, unido, en el centro, a un motor eléctrico provisto de masas excéntricas, que producen la vibración. El tubo va colocado delante del repartidor, o sea que actúa sobre el hormigón sin enrasar; el tubo va suspendido por unos soportes laterales, con amortiguadores, que evitan que la vibración se transmita al chasis de la acabadora; va sumergido unos 4 centímetros en el hormigón; se trata realmente de
655
un vibrador interno; en la figura 390 puede verse un .esquema de la dispos ició n gen era l ; el tubo vibrador se puede sub ir o ba jar, dejando de trabajar, sin perjuicio de que actúen el re sto de los elem entos de la máquin a acabadora; el número de vibracio nes es de 3.000 a 4. 500 po r minuto. L as r eferencias de este sistema, tanto d e E stad os U ni do s com o de A rge n tina, so n a len tado ras. :; 460. Construcción. - La constr uccion de un fir me de hormi gón comprende u na ser ie de oper aciones que se han de r eali zar con el m áximo cuidado y perfecta me nte coordina das , pa ra q ue el pa vimento r eún a las deb idas gara ntías y sea de coste redu cid o . Y a hemos v isto, al estud ia r los dis tintos pro blem as, las concl iciones qu e se han de cumplir ; só lo u na
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Figura 390.
obs er vanc ia rigurosa de ella s aseg urará un b uen resultado ; un firme de horm ig ón es una obra sencilla, pero muy delica da . E l desarr oll o eco nó m ico de la s d istintas fases de la ob ra exige que est én debida me nte coo rdinadas y to das ellas t end idas en cuanto a l sum inist ro de m aterial es, de lo s q ue es preciso m anej a r un vo lumen de im portan cia, no en punto dete rm inado, si nod istri buíd o s a lo la rgo del cam ino; la obra se ha d e reali zar, la mayo ría de las veces, haciendo compatible con ella el tr ánsi to propio del ca m ino; no es posible aquí, com o en los firmes asfálticos, con struir el firme en to do. el ancho ele! cam ino si e! tráfico no se pue de desvia r ; forzo sa men te se ha de hace r po r mitad es y, a demás, es necesari o tener el firme ce rrado al trá nsito durante el per íodo de fraguad o. Circ uns ta nc ias todas que in fluye n conside rablemen te en el res ultado económ ico de la obra. Los prob lemas ele la construcción se pueden o rdena r en tres g r upos , qu e so n: 1.° Cimiento. 2.° Preparaci ón del hormigón. 3.° E j ecución del firme. 65 6
Ya vimos las condiciones que debe reunir' normalmente es un firme de macadam, con el espesor preciso para que tenga la debida resistencia; puede emplearse, cuando reúne las condiciones necesarias, el terreno natural o consolidado con cemento o productos bituminosos. La resistencia tiene que ser uniforme y permanente; por ello es imprescindible un buen drenaje cuando sea de temer la presencia de agua en el terreno. El cimiento, además de la resistencia necesaria, ha de estar perfectamente perfilado, con arreglo al proyecto, con el fin de que el espesor 461.
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Figura 391.
de la capa de hormigón sea uniforme; parece demostrado que los cimientos impermeables, al no absorber el agua del hormigón fresco, evitan, en parte importante, las grietas de retracción del fraguado; para conseguir la impermeabilidad, una vez ejecutado el cimiento, en algunos países se riega con una emulsión bituminosa, de pequeña viscosidad; sobre la superficie del cimiento, con o sin riego superficial, se extiende una capa de arena que, después de perfilada exactamente y apisonada, tenga un espesor uniforme de 2 a 4 centímetros; tiene por objeto igualar bien el cimiento, ajustando exactamente su rasante a las dimensiones del proyecto; a nuestro juicio, no conviene que su espesor sea grande; debe ser sólo el preciso para cubrir las desigualdades del cimiento. Sobre la capa de arena se va generalizando la práctica de extender un papel que reúna las condiciones que se señalan en la página 613; el papel hay que colocarlo con cuidado, para que no se formen arrugas al 657
ex tende r la ca pa de hormig ón ; las juntas de los d istintos troz os se pegan con barniz as fá ltico ; no deben col ocarse com o se in dica en la figura 391, pues se levanta n al e char el ho rm igón , y el pa pel se a rruga; el pape l cont rib uye con bas tan te eficacia a la impermeabil idad del cimiento ; po r ello , cuan do se emp lea no es prec iso el ri ego con em ulsión. 462. Preparación del hormigón. - Puede ejec utarse: 1.0, en un punto fijo, transp ortando a obra e l ho rm igón fa bricado, en cam iones o vagone tas ; 2. en hormigonera m óvi l establecida en el punto de em pleo, abastecida d ir ectamente desde cantera por camiones o vagon etas, qu e transporte n los áridos debidamente dosifica dos ; 3.°, e n hormi gon era m ó vil colocada en el punto de empleo, ab astecida po r acopios de los difer en tes ta maños , prev iamente establecidos a 10 largo de la obra. L a fa br icac ión de hormigón en un pu nt o fij o tien e ventajas ind uda bles, por cuanto se refiere a la facilidad y exactitud de las o peraciones ; cuan do se trat a del firme de un camino ex iste nte, los acopios a lo la rgo del mi sm o, la m aqu inaria d e mezcl a y los obre ros precisos para la ma n ipulación, cons tituy en un g rave trast orno para la circulación g enera l ; que e l hormigón llegue fabricado a l p unto de empl eo, es una ventaja de impo rtancia . L os pr incipa les in con veni ent es del sistema son : a) La posibl e se pa ra ción, en el tran sp orte, de los agregados de las diferentes d imen sione s; para sa lva r est a d ificu ltad , se emp lea n en Norteam éri ca cam io nes con batider a, que m antien en uniforme la me zcla ; n o sien do exces iva la dist ancia d e tran sporte, y para mez clas como las emp lea das en firme s de ba j a p ropo rción agua-ce men to, la sepa ración de los di sti nt o s tamaños de árido s es peq ueña, a unq ue las m asas se trnnspo rten en camiones corrientes. b) Iniciación del fraguado de la m ezcla, antes del emp leo en ob ra ; es p recis o , para que esto no ocurra, que e l ho rmigón se u tilice a ntes de una hor a de fabricad o ; una distanci a de tran spor te de 3 a 4 K m., da una co mple ta seguridad en relación con este impor tante ex tremo; ello permite, con un a sola instalación colocad a en e ] centro, at ender un t ramo de 6 a 8 Km. e) H a y que tene r en c uent a que la proporci ón ag ua -ceme nto d ism in uye con el t ranspo r te ; una trabajabilid ad determinada en obra, ob lig ará a fab r ica r la mezcla en la insta lación con ma yo r can tida d de agua . d) L os cam ione s de transporte de ho rm igón no deben ent ra r en el cim iento terminad o, pu es lo es tropean y desigua lan ; para ev itar que est o suceda, cuando se trata de firm e s in a rm ar , pueden col oca rse so bre el cimie nto preparado unas chapas para que pasen los camiones; cua ndo se trata de fir mes qu e han de lle va r a rmadura, no es posible )', en tonces, 0
,
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Fi gu ra 392.
Figura 393.
se puede emplear una cinta transportadora que, recogiendo el hormigón de los camiones, fuera de la zona a hormigonar , lo transpo rt e al punto ele empleo. La fabricación del hormigón en el punto de empleo requiere utilizar hormigoneras que va yan montadas sobre puentes móviles; no debe nunca permitirse la colocación deI a hormigonera so bre el cimie nto preparado; las hormi goneras montadas sobre puentes m óviles son bastante
F ig ura 394. a.
costosas y complicadas; deben cargar los materiales fuera de la caja del camino y v erter el hormi gón fabricado en el punto de empleo; diferentes tipo s de disposiciones ad optadas en inst alaciones utilizadas en lasmoderna s autoestradas alemanas . pueden verse en las figuras 392, 393 Y 394. La figura 392, aut opista de Berlín-Hannover , reproduce un tipo sencillo de hormigonera; los materiales descar gan directamente desde las vagonetas a la tolva; delante de la hormigonera se ve la m áquina acabadora. En la figura 393, autopista Berlín-Stettin, se ven dos hormigonera s de este mi smo tipo, la máquina acabador a y los toldos de protección del hormigón fre sco. En la figura 394 a, autopista Chernnitz-Weirnar, se pu eden ver dos hormi goneras de mayor tamaño y complicación; la figura 395 reproduce una gran instalación con máquina terminadora por
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vibración. Los á r idos pueden llegar a la hormigonera debidamente dosificados desde cantera, como suce de en las figuras anteriores, o bien acopiarse a lo largo del cam ino y ha ce rse la dosificación en el momento de
Fi g ura 394. b.
cargar la hormigonera; el pr imer sistema es m ás perfecto; la do sificación puede ser cuidadosa y no hay peli gro de que se ensucien los áridos acopiados a lo largo de la explanación ; tiene el inconveniente de que el apro661
visiona miento de la hormi gone ra y, por tanto, la utilización de todo el perso nal de obra, está pendi ente de cualqu ier interrupción en el suministr o. Cua ndo este sist ema, que tiene ind uda bles ven tajas, se utilice, es imprescindible tener debidame nte asegurado el ab astecimi ento, con medios de transporte de reserv a. S ea el que sea el sistema empleado, la dos ifi cación de los mat eriales debe hacerse por peso, con un puente báscula que pese las vagon etas car-
F igu ra 395.
gadas, O bien con vagonetas que tengan caela una un dispositivo para pesar; est e últim o sistema es muy sencillo y eficaz. Hay que tener en cuenta, par a la dosificación de la arena, su posible aumen to de peso, a causa de la hum edad , aum ento que puede llegar hasta el 20 30 por 100. Los belgas hacen la corrección de la hu medad de la arena diariamente en obra ; el encargado dispone ele un diagra ma, pre para do en el laboratorio, que da los pesos de la a rena sin apisona r, con diferente s propo rciones de humedad ; pesando un litro de a rena de la que se vaya a uti lizar, se puede determinar po r el g ráfico, la cantidad de hu medad y, por tanto, la cor rección de dosificación. L a duración del amasado en hormigoner a ha de ser como mínim o dos minutos. ó
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La cantid ad de ag ua preci sa deberá medirse con todo cuidado ; en la may or parte de los p liegos , se exige una medida a uto má tica regul able por el personal de la ad min istra ción ; al fijar la cantidad de ag ua de una jornada, de berá tener se en cuenta la humedad de los ári dos. Es f undamen tal que la fabricación sea muy rigurosa , para aseg urar al hormi gón las condi ciones previstas en el proyecto y la uniformidad de características impre scin dible. En la práctica, la inspección por parte de la Ad ministración es difí cil, y si se exagera, entorpece el normal desar rollo de la obr a ; por ello, en mucho s países, en vez de vigilar estrechament e al constructor , pa ra aseg urarse de las proporciones de la mezcla y de la forma de fabri cación , se exige que las muestras del pavimento alcancen un a resisten cia mínima; si el hormigón construído baja cierta prop or ción del límite seña lado , se aplica una penalidad, y si desciende de una cifra determinada, se obliga a la contrata a levantar y rehacer la obra; el proyecto de pliego español ex ige como mínimo una resistencia de 400 K g. por cent ímetro cuadrado, a los veintiocho días, en probetas cúbicas de 10 cm. de lado. En F ra ncia, en vez de pedir una resi stencia mínima, se exi ge, según ya hem os indicad o al.tratar de la dosificación, una densidad mínima, que debe ser del 9 6 l)or 100 de la obtenida en el laboratorio ; la práctica demu estra que, con una ejecución cuidadosa, se puede llegar fá cilmente a una di ferencia de 1/100 de la den sidad d el laborat ori o. Cuand o se tr ate de hormigones en dos capas, la superior deberá extendersea ntes de que haya fraguado la in feri ar. 463. Ejecución del firme. - Antes de pr oceder a la extensi ón del hormigón dentro de la caja, se colocan y nivelan los encofrados y carriles, si el terminad o se ha de hacer mecánicamente . L os encofrados se deben pint ar con acei te mineral, antes de extender el horm igón, para que sea posible d espegarl os fácilmente. La elección de uno u otro de los métodos de acabado .que se han estu diado depende de las car acter ísticas de la obra de que se trat e, y especialmen te d e su vo lumen; en obras pequ eñas la eje cución a m ano es la m ás conve niente. Para obras ele importancia resu lta costosa, y ento nces conviene emplear un sistema de acabad o m ecán ico ; en este caso hay que tener mucho cuidado en la colocación de los carriles sobre los que ha de apoyarse la máquina; los def ectos en su p osición se tra nsmit irá n al firme , produciéndose diferencias ele espesor , perjudiciales para el resultado del reves timiento ; se han de nivelar los ca r riles con todo cuidado, fijándolos en fo rm a segura, que evite se muevan durante la realización de la ob ra; se debe comprobar con frecuencia su posición . E s pr eciso compro-
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bar también e l espesor de la capa de hormigón, po r m edida directa y por el volumen del utilizado en una superficie determinada. La labor de consol id ación ha de realizarse m uy escrupulosamente. N o es posible dar reg las fij as, pues depend en de la cla se de maquinaria que se em plee, de las características de la me zcla y del firme, especia lmente de su espesor; experimentalmente, al in iciar un trabajo se deberá det erminar el tiempo y ]a f orma de efe ctuar la consolidación, para alcanzar una densidad y resi st encia dentro de los límites admitidos; una vez fijad a la maner a de reali zar el trab aj o, se pro curará evi tar toda alter ación en el curso de la ob ra , con o bje to de obtener unas características uni formes para todo el firme .
464. Curado de hormigón. - T erm ina d o el firme , es preciso pro tegerlo debidamente durante el ti empo ele1 fragu ad o; al tratar de los efectos de retracción hemos visto la trascendental importancia que tiene est a operación para lograr un hormigón sin grietas, .que no sólo se produ cen en la superficie, sino que se extienden a toda la masa, di sminuyendo, en g ra n proporci ón , la capacidad de duración del firme. No es sólo la disminuci ón y hasta la anulaci ón de la contracción del fraguad o (fig . 359): es el aumento de resistencia a compresión y desgas te, que llega a duplicarse en un hormigón bien curado. La protección del hormigón se prolonga, normalmente, más de quince días ; pero el in te rés de las primeras cuarenta y ocho horas es excepcional. Una protecci ón ineficaz durante estas primeras horas, es causa de defectos que es impos ible corregir. L a ope rac ión del cura do del hormi gón tiene por objeto evitar que r ápidamente pierd a por evaporación el agua que contiene; la n orma que se .debe tener presente es: minimo de agua poro la preparación del hor: m igón,o máximo, para su curado. L a exi stencia del a gua durante el proceso del fraguad o es impre scindible pa ra el desarroll o del fen ómeno físicoqui m ico de hidratación y p ara evit ar la aparición de efectos prematuro s de contracción, ori g en de grietas, A segurar un a cantidad de ag ua durante el frag uado sólo pu ed e tener un inconveniente de orden económico, nunca en rel ación con la resi stenc ia del hormigón ; la falta de a g ua produci rá, en cam bio, · fa ta les co nse cue ncias para el resultado final del firme. El cu ra do de l ho rmi gón se real iza evitando la pérd ida po r evapo ra ci ón del agu a que el hormi gón contiene protegiendo del sol y del aire la supe rficie del firme, y m an teniendo ésta con la cantidad precisa de agua dura nte el tie mpo nece sari o . E s muy us ado el pro cedimiento de cubrir el firme inmedi at amente des pués de ej ecuta do el hormi gón , con told os (fig. 39 6) ; en esta fo r ma se 664
Fi g ura 396.
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mantiene el firme durante tres o cuatro días, pasados los cuales, cuando ya no hay riesgo de que quede adherida a la superficie, se cubre con una capa de arena que se mantiene húmeda durante el resto del tiempo. Los toldos no deben apoyarse sobre el hormigón fresco; conviene estén cerrados por sus extremos, con objeto de evitar corrientes de aire que desequen el firme. En vez de toldos puede cubrirse con lonas, paja, sacos, etc., que se mantienen húmedos. Se ha empleado mucho el sistema, en firmes con pendiente no super ior al 2 por 100, de formar sobre él balsas de agua de 5 cm. de altura, conten idas por cordones de tierra. También se ha recurrido, a veces, a tener humedecida la superficie, durante tres o cuatro días, por medio de lluvia fina con pulverizadores colocados sobre el firme. En N ortearn érica se ha empleado el cloruro cálc ico, que se añade después de ocho horas de extendido el hormigón; según parece, tiene inconvenientes, pues su empleo en dosis excesivas estropea la superficie y la distribución uniforme es di f icil. La protección del hormigón debe prolongarse más o menos, según la temperatura; en tiempo fresco y húmedo pueden ser suficientes quince días; en tiempo de calor será preciso el doble. Cuando se emplean cementos aluminosos o supercernentos, el plazo puede ser mucho menor, cuatro o cinco días; pero, en cambio, es necesaria una proporción más elevada de humedad para compensar la fuerte elevación de temperatura que estos cementos producen al fraguar. 465. Hormigonado en tiempo de helada. - Las temperaturas inferiores a 0° c., durante el proceso del fraguado del hormigón, pueden producir grandes trastornos, no solamente retrasando el proceso, sino destruyendo el firme al helarse el agua libre que contiene. La prudencia aconseja no realizar obras de este tipo en épocas de grandes fríos. Deberá suspenderse el hormigonado cuando la temperatura baje de 2° c.; cuando, ejecutado el hormigonadoa temperatura superior, sea de temer hiele durante el período de fraguado, será preciso proteger la superficie, cubriéndola con paja o lonas; con sacos de yute rellenos de paja, con un espesor de 10 a 15 cm., ha logrado el autor una diferencia de 6' a 7° C. en relación con la temperatura del ambiente. Cuando sea imprescindible hormigonar a temperatura inferior a 2° C., será preciso amasar con agua caliente a temperatura superior a 30° C., regando, con agua a dicha temperatura, cada dos horas, durante los tres o cuatro primeros días y conservando bien cubierto el firme durante un plazo mínimo de tres semanas. 666
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466. Firmes esp eciales de hormigón. - Existen dive rsas clases de firmes patentado s, tan to por cuan to se refiere a la dosifica ción de la mezcla como en relación con la forma de armar. Las dis tintas patentes aña den a la mezcla corriente de á ridos y cemen to dife rentes materias: un as veces, polvo imp alpab le, pa ra obtener la m áxima densidad sin fo rza r la do sificación de cemen to, como hace el Solidit, y en otro s casos, productos especiales, como ocu rre en el Rhoubenite, don de su inventor, el ingeniero belga HOUBEN, a ñade polvo de serr ín mezclado con un producto bituminoso para obtener una mayor elasticidad de la mezcla, que permite separar hasta 60/70 m. las jun tas transversales. E n relación con las armadur as exi sten tam bién paten tes, seg ún la fo rma de disponerlas y su composición. Algu nas patentes tienen ventaj as, más que nada, derivadas de la experiencia de las casas pro pieta rias de ellas ; pero no son, en definiti va, m ás que sistemas de llegar al cu mp limie nto de los principios fundamentales ex puestos. 467. Conservación. - E l problema de la conservación de los firmes de hormigón es m uy desigu al. P rác ticamen te no exis te, si el firme está bien construido ; tiene una importancia grande y es de mu y difícil resolución cuando se presentan los pr imeros defectos; entonces la repa ración es complicada de ejecutar y poco eficaz; un bache en un firm e as fál tico se repar a sencillamente y se puede tener confianza en el resultado ; repar ar un bache en un firm e de hormi gón es costoso y el resu ltado o frece muchas dudas. La reparación d e un firm e de ho rmigón pu ede ser de: a) Las juntas y griet as. 1: .. b) Los baches. e) Tapado de calas. Las ju ntas deben estar siempre bien llenas ; cuand o falte betún hay que añadirlo. Por otra parte, los prod uctos bituminosos empleados para es te fin envej ecen, per diendo elas ticidad ; cuando esto ocurre hay que sus titu irl os. P a ra rellenar las ju ntas, cuando sea pre ciso, es im prescindibl e empezar por limpiarl as con todo esmero ; si no, el producto que se añada no adherirá al ex istente ni a las par edes de la ju nta. Cu an do es preciso sustituir el betú n de una junta, es necesar io empeza r por extrae r el betú n viejo; esto es sencillo cuando la profundidad del betú n en la ju nta es pequeña , com o ocurre con las j untas mod ern as rellenas con ma teri al elástico. Para ay uda r a la limp ieza de la junta , es práctico el empleo del aire a presión. Las gri etas, en cuan to tienen una dim ensión ap reciable, deben relle-
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n ar se con betún; se evi ta la discontinu idad del pavi mento y su permeabilidad. Las g rietas es necesario , como las juntas, limpi arlas a ntes de rellena r con betú n, especialmente la pa red en la parte superio r , para lograr la im permeabilida d; se r elle nan con materiales bituminosos , de co m pos ición sim ila r a los emplea do s e n las j un tas: bet ún con p olvo r ellenador ti otra mate r ia in erte ; es pr eciso q ue la m ezcla ten ga más flui dez qu e la empleada en el relleno de las jun ta s, pu es el espesor de las grietas es, ge neralmente, m eno r. F ác ilme nte se com prende que por mu cho cu idado qu e se em p lee en el re lleno de las g rietas, n o pueden éstas qu edar nunca como las junt a s; por ellas se in icia la destru cción de l firm e, que es mu y di fí cil de con tener s i las g rieta s so n numero sas y el tráfi co es intenso y esp ecialmen te de llanta rígi da ; el rellen o con prod ucto s bituminosos no es un r eme dio defi nitivo. En N o rteamé ric a se ha r ecurrido, con éx ito, a efectua r un tratamiento super ficia l genera l del firme agrietado; se empi eza po r rell enar las g r ietas y lue go se extiende un tratam iento supe rficia l en cal ien te y proporción ele 1,5 a 2 K g. por m etro cuad rad o, que, com o sie mpre, se cubre con g rav illa me n uda, 10 a 12 litros por metro cua drado y se ap isona ; el firm e queda así en perfectas condi ciones ; desapa re cen la s de sigu ald ad es de rasan te qu e las grietas han podido producir y se. log ra una impermeabilidad absoluta ; per o el tratamiento supe rficia l hay qu e conservarl o, con el correspondiente gas t o y mo lestia , m áxime teni endo en cuenta que el cam ino, pu esto que se eligi ó un firme de hormigó n, ha de te ne r tráfico inte n so. M á s definitivo es ap rovechar el firme an tiguo d e h or mi gón como cimiento de un nu evo p avime nto de al ta cali da d ; como en ge nera l es pr eciso co nse rvar la ra san te , el espe so r ha de ser pequeño; en calles o zonas sub urbanas de gran intensidad de tráfico puede emplea rse un m ortero, hor migón a sfá ltico o as falto fun d ido . Baches : así como las g rie tas es defecto corri en te, los baches suelen presenta rse rara vez ; pueden tener por origen el desmor onamiento d el firme , ini ciado en los bo rd es de u na gr ieta o junta , o bien la ex istencia el e una zo na en la cual la fabri caci ón o aca ba do de l horm ig ón ha ya sido defectuoso . Cuand o el bach e se produce, es pr eciso re cort arlo con t odo cu idado; q ue sus paredes q ueden bien ve rtica les, con el hormigón con s isten te y per fectamente limpias; el recortad o elel bache conviene ha cerl o con t1l1 martillo de a ire com primi do; puede también hacerse a mano con cincel, per o r esulta ca ro y len to . Recort adas y limpias las paredes del bache, se deben pintar con una lech ad a de cemento a ntes d e rellenarlo ; el h ormig ón que se em plee para el rell en o debe ser de composici ón similar a l utilizad o en el fir me; el bache se rell enará y api sonará con todo cuidado , curand o el hormi gón nuevo durante las primer as veinticuatro h oras 668
con tod o es me ro, para evitar re tracciones grandes, que, en definiti va, produ cen la se pa ra ció n de la f ábri ca nu eva de la antigua ; el bache debe quedar cerrado a l trán sito por lo m enos durante quince d ías, si se utiliza cemento corr ien te. Con cement os alum .nosos o supe rce me n to puede abrirse a la cir culación a las cu arent a y ocho horas. Por much as que sean las precaucion es adoptadas, es di fic il co nseg u ir que el ho rmi gón nuevo no se sepa r e del viejo, debido a los e fect os de retracción del fraguado; el bacheo en firmes d e h ormig ón es de resultado s iempre muy deficiente. Por ello han recu rr ido alguno s ingeni eros a efectuar el re llen o del bache co n una mezcla bituminosa , hormi gón as i áltico o rie go pr ofun do; el res ulta do es mej or, pues el relleno, si la reparación se efectúa bien, pintando previamente las paredes y el fondo del bache con betún asfáltico flúido, queda perfectam ente unida al firme; ahora bien: el efecto de un firme de hormigón bacheado con una mezcla as fá lt ica es deplorable. L a solución puede recom end arse cuando se tr ate de efectu ar post eri ormente un t rata m ien to superfic ia l genera l del firme o bi en de utili zarlo como cimiento de un nuevo pavimento. Todo cua nto hem o s dicho en rela ción con los ba ch es , podemos r epetirlo con r esp ecto a la apertura y tapad o de calas: es operación di fícil y de resultado siempr e deficiente; aquí existe, además, otro g ra ve inconveniente: la cala se realiza para reparar un servicio, agua, electricidad, etcétera , que va a m ayor profundidad q ue el espe sor del hormi gón; antes de reponer éste h ay qu e rellenar la zanj a , y el material de rell eno as entará , si la operaci ón no se e fec t úa con ex tremadas precaucion es. La necesidad de te ner las reparacion es cer ra das al tráfico du rante el t iempo de fragu ado , es un g ravís imo inco nve nien te; el tr ast orno qu e a l tr áfico se origi na , con la exi stencia d e un a zona donde no se puede circu lar , es muy g ra n de en una vía d e t ráfico in te nso. Para ev itar este inco nveniente se ha r ecurr ido al empleo de ceme ntos aluminosos de fr ag ua do rápido, y supercem ento; se puede tam bién recurrir a m ezclar con el cem ento producto s que acel er en el fr ag uado, como el cloru ro cá lcico ; 1 vol umen de cl or uro se d isuelve en 4 volúmenes de agua y se añ ade un a parte de esta disolu ción por 3 par tes de agua del amasado . En Jos bach ea s y re pa ración de ca las es pr eciso que la supe rficie de la zona repa rada qued e exacta me nte con la rasan te del firme; si qu eda alta o .ba ja , no so lam en te resu ltará la reparaci ón inco nve ni ente para la circ ula ció n, sino que constituirá un punto castigado de re vestimiento por las ·ac cio nes de impacto del tr áfico . 468. Movimiento de las placas por defecto del subsuelo. - E s bas ta n te frecuente , es pec ialmente en firmes con struíd os sobre t erraple -
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nes recién ej ecutados, que se produ zcan en el revest imiento movimientos debidos a asientos del subsuelo ; ya hemos seña lado esta posibilidad al tratar de la resistencia del cimient o; las losas, al desnivelar se una s con respecto a otras, producen variaci ones en la rasante del camino, que son causa de efectos de impacto que agravan el mal. Para volver las losas a su posición correcta se ha recurrido, con éxito, a inyectar una mezcla flúida de barro y cemento (mud-j ackin g) . En H oland a la mezcla estaba compuesta de arena fina (0,2 a 0,5 mm .), en propo rción del 84 por 100
A
B
TUDUS rle 975 Cl71.
Fi g ura 307.
y un 16 por 100 de arcilla, a cuyo conjunto se añade un 5 por 100 de cemento y un 50 por 100 de agua. En la Argentin a se empleó una parte de cemento por 8 partes de barro arcill oso. En una reparación efectuada por este sistema en Ohio Valley (Estados Unidos), un saco de cemento por yarda cúbica de barro (753 litros). La inyección se hacía en H olanda a 6,5 atmósferas de presión, por ag uje ros realizados en las placas a una distancia de 4 metros un os de otros y a 0,90 metr os a dere cha e izquierda de la junta longitudinal. En A rge ntina se efectuó la inyección por medio de tubos de 7,62 cm. de diámetro colocados debajo de la losa (fig. 397); otras veces se perfor ó la losa (fig. 398); la presión de trabaj o empl eada, es 5 a 7 atmósferas; para facilitar el despegue de la losa se hizo primero una inyección sólo con agua ; la op eración se dirigió mid iendo los movim ientos de las placas por medi o ele miras colo-
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cadas sobre las Josas. En Ohi o se inyectó por agu jeros de 5 cm. de diá metro, separados de 1,80 a 3 m. El sistema es mu y eficaz y el coste de las r eparaciones resulta relativamente reducido. 469. Coste. - De construcción : Hay qu e tener, como siempre, en cuenta el coste en obra de Jos mate riales a emplear, que dependerá de las circunstan cias y características local es. El ren dimi ent o de l equipo es func ión de sus características ; exis ten u na serie de causas que hace n que el traba jo del equ ipo sea solamente O'OSm. ","",?2Z Zz2ZZ&Z2?2?22 V
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Figura 398.
un tanto por ciento rela tivamente red ucido ele! tiempo total. E n un trabaj o presentado por los ingenieros arg entinos G RI SI y AUGus'l'Í - "Los pl azos cons truct ivos y los factores qu e afectan el nú mero ele días de trabajo. E l rendimient o di ari o de algunos equipos ". Segunda reuni ón anual de Caminos. Bu enos Ai res, 1938 - se dan , despu és de un minu cioso estudio de los equipos a rgentinos, los sig uientes rendimie ntos reales : Con hormigoneras de 10 pies cúbicos de capa cidad (283 lit ros ), 4 .000 metros cuad rados de su perficie pavimentada al mes. Con hormigoneras de 13 pies cúbicos de capac ida d (364 litros), 6.000 metros cuadrados de s uperficie pavimenta da al mes. Co n ho rmi gone ras de 27 p ies cúbicos de capac idad (756 litros), 12.000 metros cuadrados de super ficie pav imen tada al mes. 671
Una in st a la ción mec áni ca de hormigon ado d e 756 lit ros precisa el sig uiente persona l : Mecáni cos Obreros ca rgan-do . Extendido del hormi gón .. Te rminadora . Juntas de dilatación Varios .. En cargado ._
2 6 4 1 3 3 1
La preparación del cimiento necesita : Enca rga do · d A pisona ora ..
. Maquinista .... F
¡
ogonero
T anque de riego, mecánico . Obr ero s ..
1 1 1 1
10
Un equipo de horm igonado y terminaci ón puede venir a va ler hoy 350.000 pesetas ; hab r ía que tener en cuenta e l cos te de sus reparac ion es , 0,15 pes etas por metro cua dra do de firme ej ecutado, y el de amo r tización en un pla zo de se is a ños. Co ste de co nservac ión : E s muy difícil de val orar ; co n un firme bien e jec uta do do n de no ex ista n g r ietas, pr ác ticam ente es nul o. Se reduce únicame nte a la reparación de las juntas. Si ex is ten defectos en el firme , causa de las g r ietas, la con se rv ación se rá costosa y poco eficaz, pu es a pesar de ella, lo s def ectos se ir án agra va ndo a m edid a que pase el tie m po . Solamente como id ea del o rd en de magni tud del gas to de conse rvación , diremos que durante los cin co prime ros a ños se puede cons ide ra r práctica m ente nu lo; el caminero e ncargado de l tram o p ued e atende r lo perfecta m ente ; para el plazo comprendido entre e l año sex to y el déc imo, ambos inclusive, se puede presu puestar un gasto de cons ervac ión an ua l e qui val ente a l 1/50 del v alor del firme . Cua nd o el fir me precise gastos de conse rvación super iores , se rá eco nóm icamente r ecomendabl e el tratamien to superfici al general o la u til ización del firme como cimi ento de otro nu evo . Las figu ras 399 y 400 mu estra n el aspecto de do s firmes modernos de hor migón en las a utoes tradas a lemanas . El hormig ón como base de otros f ir m.es. - Se emplea el h orm ig ón com o base ele otros firmes en cam in os de g ra n int ensid ad de tr áfico, especialmente con mo rte ros asfálticos, as fa lto com pr im ido , lo setas as fá lticas, y con lo s fir mes de p iedra, adoqui nados, blindado, la dri lío , etc . E n tod os esto s casos es preciso con st ruir el cimi ent o de horm igó n 470.
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con prec au ciones sim ilares a las expuestas en este capítul o; ún icam ent e es necesario tener en cuent a que el firme no ha de esta r sometido a l desgas te por roz amie nto debi do al tráfico; y esto permite no ex tremar las precaucione s en cuan to a la te rminación de las juntas, pues no exis ten los efectos de impa cto de un firme de horm igón corr iente; pero es imprescindible qu e las juntas ex istan ; las gr ietas que aparecen en los firmes as-
Figura 399.
fálticos con cimiento de horm igón son debi das, en su mayo ría, a la no exis ten cia de juntas del cim ient o. Cuan do el ter reno tien e malas cond iciones de resiste ncia o cuando por su na tura leza puede ser ca usa de la desinteg ración del hormigón , es mu y convenien te armarlo ; no so lamente se da con ello la resistencia pr ecisa, sino que se evi tan las gri etas, camino para que se produzca la desintegración química ele la ma sa del hormig ón. Cuand o el terren o tiene m alas condiciones ele resistencia, especialmente acarreos, rellenos, etc .. armar un cim iento el e hormigón con pequeños espesores es más económico y eficaz que const ruir placa s muy gruesas. En la pavimentación de la Ribera de Bilbao, con un terreno de rell eno en el cual ex istía agua, qu e
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pasaba por filtración de la Ria, el cimiento de hormigón sin armar, de 15 cm. de espesor, costaba 10 pesetas metro cuadrado, y la armadura, redondos de 6 rnm ., separados 10 cm., 4,5 pesetas; el firme de 15 cm. armado, era equ ivalente a uno de 21 cm. de espesor; la diferencia de eficacia, con un terreno de asientos inevitables, no ofrecía lugar a duda.
Figura
400 .
Aunque los precios han subido mucho desde que ejecutamos la obra, la relación subsiste. Con el fin de dar al recebo de un macadam corriente mayor poder ligante, y especi almente una mayor estabilidad, se puede sustituir por un mortero, mezcla de arena y cemento. Existen dos procedimientos distintos de construcción: el de penetración y el sandwich. La construcción por penetración consiste en extender, sobre un cimiento adecuado, una capa de piedra dura de 5 a 7 centímetros de tamaño; el espesor del firme, después de apisonado, elebe 471.
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Macadam de cemento. -
ser de 10 a 12 cm. Se api sona la piedra como en el caso de un firme bitwninoso por penet ración, hasta que quede perfectament e enca jada. Se r iega con mor tero flúido de 550 a 600 K g . de cemento m .", que debe penetra r bien por los hu ecos de la piedra; la lechada, lo mi sm o para este firme que para los que se est udian en el capítulo sigu iente, pu ede prepa ra rse a m ano en artesas de m adera o, me jor, en unos aparatos especiales (fig 401) que realizan la mezcla con paJetas, mo vidas por un pequeño mot or ele ga solina; la can tida d de ag ua se dosifica con todo cu ida do ; la mez cla que
Figur a 40 1,
se rea liza en estos apar at os es mu cho más homogénea y perfecta que en artesa; lechadado el firme, se api sona nuevamente con un cilindro ligero, y se exti end e una capa ele gravilla d e 12 a 1 S mm., que se vuelve a ap isonar para que se incruste en el mortero. En total, se vie ne a emplear una cantidad de cemento de 22 a 30 K g. po r metro cuadrad o de firm e. En Italia, recientemente, se ha inc rementa do mucho la construcción ele firmes ele est e tipo como consecuencia ele la escasez de product os bituminosos a causa de la g uerr a. Con ex celen te resu ltado se const ruye n firmes de 15 centím etros de espesor; la piedra tiene un a dim ensión de 40 / 60 mm.; la lechad a está compuesta de 600/ 800 Kg. de cemento por metro cúbico ele a rena bastante gruesa, con 180 a 240 litros de agua; se emplea a ra zón ele 30 a 40 lit ros po r metro cuaelrado de firme; el
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apisonado se realiza con un rodillo tándem de 6 a 8 toneladas, o por medio de maestra vibr adora. El método sandwich con sist e en ex tender una capa de piedra de 6 centimetros de espesor, encima de la cual se distribuye una de mortero plástico de 6 cm. de grueso y, sobre él, otr a nueva capa de piedra partida de 5 cm . de espesor . Se apisona el conjunto con un cilindro ligero, con lo cual el mort ero penetra en tre la piedra, resultando un firme similar al hormigón. El mortero debe tener una dosificación de 600 a 700 Kg.; el gasto de cemento será, por tanto, de 36 a 42 Kg./m. 2 • En Alemania seconstruye n estos firmes con un espesor total de 10 y de 15 cm. ; la capa inferi or , con espesor de 6 u 8 cm. , está constituída por piedra de 40 a 60 milímetr os de tam añ o máximo, respectivamente; la superior, por piedra de 35 Ó 53 mm. ; la capa de mortero debe tener un espesor del 50 por 100 del total de la piedr a ele ambas capas. El firme se mej ora tratándolo superficialmente con una lechada flúida de 600 Kg . de cemento por metro cúbico de arena, con un mínimo del 20 por 100 y un máx imo de 40/ 50 por 100 de gravilla muy dura de 5 a 12 mm.; de est a lechada se emplea 1 m." por cada 80 a 100 m." P ara las pequeñas clasificaciones de cemento, en el macadam lechada, no se emplean j unt as de dilatación; para las dosificaciones altas, método sandwich, se disponen juntas, en unos países y en otros no ; en Aleman ia, las ju ntas se colo can cada 1S me tr os. Es tos firmes tienen una resistencia no compa rable con la de un firme de hormi gón; pr oyectados y constru ídos con esmero. pueden ser una solución aceptable para caminos de tr áfico medio.
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CAPÍTULO XX
Firmes de piedra más o menos labrada. Firmes diversos. Según la clas ificación de la página 405, comprende los siguient es firme s: Pequeña dimens ión y labra tosca ..
¡
P equeña dim ensión ..
Forma apr ox imadamente pri smática : lab ra cuidada .
Firme s div ersos ....
Dimen sión de 15 a 35 cm. Ado quina do ..... . . . ...
l
H ormigón blin dado . Mosaico (imperm eable) .
Con j untas d e are na (permeab le) . Con juntas de cemento o asfa lto (impermeable) .
Ladrillo, esco ria, mad era, etc.
T oelos estos firmes están for mados por un cimiento de ho rmigón sobre el que va establecida Ia capa ele rodad ura , pieelra de d iferentes característ icas para caela firme, ladrillo , esc or ia o made ra asentada en for ma dist.inta, según el tipo de que se trate. E l cim iento es normalmente horm igón hidráuli co; su espesor corriente, 15 cm. En a lgunos países , en I nglaterra por ejemplo, se llega a espesores m ucho mayores cuando el subsuelo no ti ene la resistencia pre cisa ; a nu estro juicio, ya exp uesto al tratar de ho rmi gón como base de otros firmes, esta soluci ón es an ti económ ica ; cuando el terreno no tenga las condiciones precisas, es más conveniente, desde el doble punto de vista económico y de resistencia, arma r con una cuantía proporcional a las exigencias de cada caso . Por esta razón creernos nunca se debe pasar de 20 cm. ele espesor. L as cond iciones que el cim iento de hormi gón ha de cumplir, se expu sier on an teriorme nte ; sólo hemos de señalar la tendencia, cada vez más acentu ada, de disminui r la pr oporción ele cemento y, en cambio, dosificar con toelo cuidaelo los á ridos . 472. Capa de rodadura. Hormig ón blindado. - La piedra de la capa de rod adu ra en este firme está toscamente lab rad a ; debe ser de for-
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ma poliédrica, con una cara. la qu e ha de formar la superficie de ro ciadura, plan a, con dimesiones variabl es de S a 12 cm.; la altura o tiz ón de cada elemen to deberá variar entre 7 y 9 cm . ; tendrá una cara opuesta a la de rod adura, aproxi madam en te plana, co n lado s, como mínimo, de 3 cm . ; no se ad mi ten dimensiones menores en la cara inferior, porqu e la pied ra ten dría poca estabilidad. La piedra que constituye la ca pa de rod adu ra debe ir colocada sob re un lecho de m ortero, que se ex tiende so bre el cimie nto, con un espeso r variable, puesto que ha de abso rber las diferencias de tiz ón de las piedras, de 2 a S cm. L a dosifica ción de es te mortero va ría ele 400 a 500 kilogramos de cemen to por metr o cúbico de arena. La pied ra del blindado se coloca a mano, asentá ndo la so bre el mo rtero a g olpes lige ros de martillo, debiendo queda r de 1 a 2 cm. por encima de la rasante definit iva elel firm e. Al asentar la piedra, el mortero subirá entre las pied ras, rellenando, en parte, las juntas. L as piedras se coloca rá n con la cara pla na en la superficie de rociadura; las junta s entre los di fer entes element os deben ser lo menores posib le, nunca super io res a 8 mm ., y queda r alterna das ; una vez asentada la piedra, se proceder á a su apison ad o en érgico con pi sones de mano de madera, ha sta qu e quede en s u pos ición defin itiva; la rasante se comprobará con todo cuidado , a r reglando o reponi end o aq uellos elementos que hubieran resultado fu er a de su posición cor recta . Una vez quede la piedra de blindado en la rasante definitiva, se procederá a ex tender una lechada de mortero muy flúid o, con tina dosificación de 600 a 700 K g. de cemento por metro cúbi co ele arena ; la lechada elebe rellenar los huecos que resulten entre las piedras , pero se pr ocura rá no forme una capa de mo rtero grueso sobre ellas. Toelas estas ope ra cio nes deberá n efectua rse f orzosam en te antes de que Ir agüe el m or tero de asiento, para asegurar la debiela unión entre los diferentes elementos de la capa s uperior del firme. Algunos ingenieros pr econi zan la conveniencia, a este fin, de que el hormigón del cim iento est é sin fr aguar cuando se con struya la cap a de rodadura. Una sección de firm e de este ti po puede verse en la figura 402. L a capa de blindado deberá curarse con precaucion es similares, a unque no tan rig ur osas, a las exi g ida s para el hormigón hidráulico ; es preciso que la superficie se con serve húmeda durante un pla zo mínimo d e quince días. E n épocas f rías debe observarse estrictam ent e cua nto hem os el icho en rel ación con el firme de hormigón hidráulico . El firm e deber á quedar cerrado al tráfico de vehí culo s por lo menos d ur an te quince días, y si es posible, tres semanas. No se permitirá el tráfico de peat ones antes de lo s cinco días. Bordillos. - L os firmes ele este tipo van siempre contenidos por bor-
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d illos en terrados o elevados, que p ueden ser de piedr a o de hormigón . Coste. - Como par tidas esp ecia les de es te firm e, hay que ten er en cuenta, por metro cuad ra do, un con sumo de O,OSO m etr os cúbicos de mortero pa ra el asien to y 0,020 metro s cúbicos de lechada y med ia hora d e em pedra do r, con u n peón, para la colocac ión y a pison ado. En la pied ra , apa rte del cos te de extracc ión y machaqueo, hay qu e supon er po r metro cua dr ado me dia hora de peón para la elección del mater ial. L a p repa rac ión y refino de la caja depende de las condicione s locales ; como térm ino medio puede est im a rse en u na h ora de peón po r met ro cuadrado ; la m ano de obra de preparación d el hormigón requiere, por me tro cúbico . d e cinco a ocho horas de peón con amasado a man o y de tres a cinco
Mortero de
",siento ?dScm.s:
F ig.
40 2 . -
Ho rmigón blindado.
ho ras con hor m igonera ; en es tos tiempos se incluyen todas la s operaciones, incluso el ap isonado ; la prepa ración del mortero se puede est imar de cuatro a s iete horas de peón, p repa rado a man o, in clu so la extens ión, y dos y media a cuatro horas preparado a máquina ; la fab ricación y ex tensión de la lech ad a puede est imarse en cinco a ocho horas de peón, preparada a m an o, y tres a cinco horas, a máquina. Los fir mes de este ti po dan excelentes resulta dos con trá fico intens o, per o precisan un a eje cución esmerada y buenos materi ales. Aun disponiend o jun tas de dilatación en el cimi en to se s uelen producir grieta s, con los m ism os resu ltado s, a unque en meno r escala en cua nto a la capacida d de duración del firme a los e fectos de hiel o y desh ielo. de los pavim entos de hormig ón ; se suel en rellena r con produ ctos bituminosos, pero no se hace desa pa recer el m al. L as reparacione s, como en los fir m es de h orm ig ón, so n dif íciles y poco eficaces ; en resumen, los firme s de horm igón blindado tienen tod as las ventaj as de los pavi m ent os de h ormigón hid ráulico y sus mi sm os inco nv enientes, aunque en bas ta nte m enor propo rc ión ; son algo m ás caros.
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En algunos casos, cuando los desp erfectos en los firm es son de im portancia para su conservación, se ha recurrido con éxi to a cubrirlos con un tratamiento superficial bituminoso. 473. Empedrado mosaico. - Si mila r a l a nte rio r , co n la diferencia de que la pi edr a que se em plea es u n adoquí n pequeñ o, cuidadosamente labrado . L a cara superior tiene dimen sione s va r ia bles de 6 a 8 cm . y debe ser plana . La piedra para m osaico deb e ser resistente a la com presi ón , de sga st e por rozamiento e impacto; debe po derse la brar fácilmente; el m icrogranito e s el ti po de piedra ideal para este firme; los basa ltos y ofitas so n cos tos os de labrar y, adem ás, se pulimentan. El conjunto tendrá forma de pr ism a rect o; la ca ra inf erio r deber á ser sencillamente plana, y la longi tud de sus a ris tas no se diferenciará ele la s co r r espo nd ien tes de la cara s uperio r en m ás de 15 mm. El ti zón o al tura será var iab le de 8 a 10 cm. Sobre el cim ien to de hormi gón, normalmente de 15 cm. de esp esor, se ex tiende un a capa de mortero en seco de 400 K g. de cemento po r metro cú bico de arena, sobre el que se asientan, con martillo, las piezas del mo saico ; se co locarán con juntas alternad a s por hil adas rectas o curvas, form ando diferentes dibujos. Las juntas no debe rán , en ningún punto, ser mayores de 5 mm. El espeso r del mo rt ero de a siento es men o r que en el ca so del blindado, puesto que las di I eren cia s de tiz ón son más pequeñ as; nor ma lm ente no debe pasar de 3 cm. ; en este firme, como en los ad oquinados, se deb e prescribir el máximo espeso r del mortero, qu e si empre es un elemento de menor r esi stencia que el hormigón y que, por tanto, conviene redu cir al mín imo imprescindible . Co locada la piedra , se apiso na con pisones de mano, de madera, h asta qu e qu eden perfectam ente ase ntadas las piezas, hech o lo cual, y prev ia co m pro bación de la rasan te y ele las cor re cciones precisas, se rie ga el firme primero co n agua , pa ra que se hidrate el mortero de asien to, y lue go con lechada forma da por mo r tero ele 6 00 a 800 Kg. de cem ento, por metro cúb ico de a rena . El firme se deberá con servar húmedo y cerrado al tráfico, por lo m enos qu ince d ías. L a labra de la piedra para este tipo ele firme puede val er d e 0,05 a 0 ,08 pesetas la piez a; entran por metro cuad rado u nas 150 pieza s com o términ o medio. L a cantidad de mortero de asi ento p or m et ro cuad rado es de un os 30 litros ; en la lechada se empl ean 20 litros . L a m an o de obra de as iento , media hora ele em pedrador co n su p eón. Los coste s de m ano de obr a de prep araci ón de la caja, fabricación del hormigón, m o rter o el e asiento y lechadado como en el caso del blindado.
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El firme de mosaico es exc elente ; como en la cap a de r odadura la can tida d de ceme nto que en tra es men or, es m ás difícil se prod uzca n grietas; el pav imento se ase m ej a más a un adoquinado . Bi en const rui do , tiene una la rg a duración, p rácticamente sin gasto alguno de con servación. La única reparación qu e puede presentarse en pavimentos urbanos es el ta pa do de cal as; es m ás sencillo de realizar qu e en el caso de hormigón; en la capa de r odadura no so n de temer retracciones de fragu ad o en la propo rción que en lo s fir mes an ter iores, y, por tanto, es m ás fácil que la r epa ración no se sepa re elel con j un to del firme ; es preci so que el relleno de la zanja se realice con el m áx imo cuidado, para evitar asientos posteriores. Cu ando, excep cion almente, se presente algún bache, se levanta la capa de rod adura en toda la zon a movida, comprobando si la av er ía está limitada a ella o es también del cimiento; en el primer cas o, la reparación se hace colocando la nueva capa de rodadura, con las mismas precauciones del pavimento primitivo ; el bache reparado se deberá ten er cerrado al tránsito durante quince días, cubriéndolo con arena, que se mantendrá húmeda. 474. Adoquinado. - Cuando el tráfico es de gran intensidad, los firmes de capa de rodadura de piedra que hem os estudiado no tienen las cond icio nes de resistencia pr ecisas; es im pr escindible aumentar las dime nsiones del material qu e ha de soportar los ef ectos del t ráfi co, para disminuir e l número de juntas y alcanzar una resisten cia más eleva da; ha y que construir a doquinados. El adoqu inado es el firm e u rbano más antig uo. Las calle s romanas estab an en mu ch as partes enl osa das ; se buscaba, en la dimensión de la p iedra, su re sistencia y estabilidad; los prim ero s ad oquinados, pr opiamente di chos, estaban formad os po r p ied ras de considerable tamaño, 30 X 2 5 cm. de secció n, con tizones de 30 cm . re junt ados con a rena ; en mu chas ocasio nes iban asentadas so bre un firme de macadam un cimiento T ELFORD; est os viejos adoquina dos, con juntas de con si derable dimensi ón , hasta 1,5 cm ., era n poco resis te ntes ; sus j untas, rell enas de a rena, por su pequeña resistenci a, eran cau sa de que la cara super ior de! adoqu ín se desgast ase r ápid am ente en la s proxi m ida des ele e llas , t om ando un a f or ma curva , que produ cía un a super ficie de rodadura desagrad abl e; los efectos de impacto , debido a estas desigu aldades in iciales, a gr av ab an el mal, m áxime con un tr áfico moderno , ele altas velocidades y fu ertes cargas, haciendo al poco tiempo el firme completamente inad ecu ado. Se em pezó po r establ ecer el cimiento de hormigón hidráulico, per o so b re él se colocab a s iempre el a doquí n rejun tando con a rena , o bse siona dos los ingen ieros por la idea de obtener un firm e que
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no fuese rígido, con el fin de disminuir la sonoridad, bajo el tr áfico de llanta rígida, y evitar las grietas. Se fué cambiando poco a poco la idea primitiva; con objeto de tener juntas de la menor dimensi ón posible, se labraron cada vez con más cuidado los adoquines y se disminuyó hasta un cierto límite su tam año; hoy puede decirse que los adoquinados se construyen, la mayoría, sobre cimientos de hormigón y rejuntados con cemento; no ob stante pueden construirse sobre otros cimientos, por ejemplo, macadam existente o preparado especialmente. Calidad de los adoquines. - La piedra para adoquines debe ser de naturaleza homogénea; no es admisible el material estratificado, con estructura laminar, que puede saltar bajo la acción del tráfico; el microgranito, es el material ideal. Debe exigirse alta resistencia por compresión y desgaste por rozamiento; las características dependerán de la clase de material que sirva de base para el proyecto; una buena piedra debe tener una resistencia a compresión mayor de 200 Kg. por centímetro cuadrado; el microgranito tiene un desgaste de 1,20 centímetros, aproximadamente, para 4·000 metros de recorrido en la máquina DORRY, con una carga de 2 Kg. Dimensiones de los adoquines. - Deben tener forma sensiblemente prismática; su tizón o altura depende de la resistencia de la piedra; para piedras duras, el tizón normal, oscila entre 12 y 16 cm.; no deben admitirse diferencias en más o en menos superiores a lS mm. sobre la cifra fijada; la cara superior es un rectángulo que tiene una longitud variable de 16 a 24 cm. y un ancho de 8 a 12 cm. Las dimensiones indicadas son las corrientes en el mercado español. La longitud de las aristas de la cara inferior no deben diferir de sus correspondientes de la cara superior en más de 3 crn.: los adoquines con diferencias mayores son poco estables; las aristas de la cara superior deberán ser rectas, no admitiéndose en ellas desigualdades mayores de 0,5 cm. Las caras deberán ser planas, no admitiéndose desigualdades mayores de 1 cm. Asient o del adoqu ín. - Preparado el cimiento, de la calidad que sea - macadam u hormigón - , el adoquín puede asentarse y rejuntarse con arena, cemento o productos bituminosos. Sobre el cimiento se extiende la capa de asiento; arena limpia o mortero en seco, compuesto, generalmente, de 400 Kg. de cemento por metro cúbico de arena; puede también emplearse una mezcla bituminosa de arena fina con un 8 por 100 de betún; el lecho de asiento no tiene más objeto que absorber las diferencias de tizón del adoquín; es siempre menos resistente que el cimiento; sea éste el que fuere, en los pliegos de
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condiciones no debe estipularse pa ra su espe sor un mín imo, sino el muuvide acuerd o con las tolerancias admitidas pa ra el t izón en el pliego, Sobre la capa de asiento se colocan , a mano, los adoquines, dej ando en rasan te su cara de rodadura, au mentando o disminuyendo el lecho de as iento lo que sea preciso, para qu e así ocurra; las h iladas de adoquín debe n se r rectas, y las juntas alte rnadas; ésta s serán del meno r anc ho posible, 8 m m . como máx imo . A sent ad os los ado quines se macearán enérgicamen te con pison es de madera , hast a que queden perfectame nt e asentados; la posición d e aq uel que quede fu er a de rasante, una vez maceado, se corregirá; para ello, se u tiliza n ba r ras y tenazas de hierro, con las cuales se move rá n lo s adoqu ines o sac arán en su caso, para rectificar el espesor de s u ca pa de as iento . Una vez hecho esto , se pr ocederá a l rej unt ado; cuando éste se efectúe con a ren a, se ex tende rá ésta sob re el adoquina do, for zándola a penetrar en la s juntas con ag ua y escobas ; el firme cubierto con arena se abre inmediatament e al tráfico ; du rante los p rimeros días, hasta que el adoquinado asient e d e una manera definitiva, es preciso ten er cu idado del firme, regándol o con frec ue ncia, a tendiendo al relleno de las juntas qu e lo precisen, y recti ficando la posición de los adoquines que descendiesen por la acci ón del tr á fico. Cu ando el rejuntad o se realiza con ceme nto, se empieza, una vez m acead o y re ctificada la rasante del firme , por regarlo, con el doble obj et o de limpiar las juntas, h umedecer las paredes y proporcionar al mortero de as iento el agu a pr ecisa pa ra su h idrat ación . D espués se extiende u na lechada de cemento y arena, con un a dosificación de 600 a 70 0 Kg. de cemento po r metro cúbico de arena qu e, con ay uda de unas ra st ras , se fu er za a que penet re bien por las juntas, rellenándolas completam ent e. E l pavimento deb e tenerse cerrado al tráfico y humedecido du ran te q uince días. En algunos casos, para fuertes pendi ent es, las juntas se rellenan con un mo r tero bituminoso, mezcla de betún simila r al que se em plea pa ra el ladrillo, con polvo rellenador ; en esta f or ma , el a uto r ha realizaclo con buen resu lta do varias calles de Bilbao; en tre otras, la de la E st ación , co n tr áfico muy intenso. Coste.- Aparte de la extracc ión y cuarteo de la piedra, hay qu e t ene r en cue nta la lab ra del a doq uín; como dijimos, se abo na a des ta jo, pa gándose ho y para microgranito 0 ,20 pesetas po r pieza ; teniendo en cuen ta el im por te de la ex t racción, ca da adoquín v iene a va ler u na s 0, 50 peseta s. De las dimen siones ind icadas entra n de 30 a 35 piezas po r m etro cuad rado. El precio de la prepar ación de la excavac ión y ejecu ción del cimiento se calcula como en los fir mes antes estu diados. D e mo rt ero de as iento se pr ecisa n depe n die ndo de la tolera ncia m áxim a ad mitida en el ti zón - d e 30 a 40 litros po r metro cuadra do . E l asien to se h ace, m OJ
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generalmente, a dest aj o , pagando la pareja de ad oquinador, con su peón, de 2, 50 a 3 pesetas el m etr o cuad ra do; el rendimi ento m edio, en jornada de ocho horas, es de 12 a 18 m et ros cuad rados; el peón proporcion a a l a doquinador el mo r te ro preci so par a el asiento, que se le debe dar mezciado; la mano de ob ra de mez cla puede calcu la rse de cuatro a siete horas de peón por metro cúbico prepar ado a mano. En la lechada se suelen gas ta r 30 litros por m etro cuadrado; la mano de obra de preparaci ón y extens ión de la lechad a se puede ca lcula r en 0,20 horas de peón por met ro cuad rado. Conservación . - Cuando el ado quinado está as entado y rejuntado con arena, se suelen presentar baches, porqué' las j un tas, permeables, dejan pasar el agua; al cabo del tiempo, su acción, combinada con el tráfico, puede mo ver los ad oqu ines y pr oducir el bache; se a rreglan, levantando los adoquines que qu edan fuera de ra sante y reponiéndol os a su posici ón correcta, añadiendo la arena precisa. En adoqu inad os rejuntados con cemento, prácticamente no se pr ecisa conservación, si la piedra es buena. Excepto en las uniones con las vías del tranví a y en algunos puntos, donde la obra se haya ejecutado mal , no se producen baches más qu e por desgaste excesivo y desigual de la piedra del ado quinado ; cuando es to ocurre - especialmente con materiales blandos - el arreglo es muy difícil; solamente un tapiz bitum ino so puede dar, en algunos casos, una solución pr ovi sional. El desgaste de la piedra, si es de buena clase, tarda mucho en producirse, ex cepto en casos de tráfico excepcional. Los baches qu e se pudieran presentar por def ectos locales, se arreg lan levantando toda la parte movida y reponiéndola con las mi sm as condiciones de un a o bra nueva· 475. Firm.es de ladrillo. - En la página 41 8 y siguientes se estudió la fabricaci ón y características de las piedras a r tificiales, laclrillo, escor ia, etc. , que e n g ra n ex tens ión se usan en N ortearn érica, H ol anda y Alemania, especialme nte ; la cons tr ucció n de los firmes con ellas es similar a la de adoqu inad os sobre cimie nto de hormi gón , con alg unas va r iantes, que vamos a señala r. Cimient o. .,-- N o hay vari ación alguna en cua nto hemos expuesto so bre este ex tremo para otros firmes ; es fund am ental la exi sten cia de juntas de dilataci ón . Lecho de asiento y rejuntado. - El ladrillo se puede asentar sobre lecho de mortero de cemento y re juntar se con él, en forma an áloga a la des cr ita para los firmes adoquinados y s imilares; se obtiene así un pavimento rígido en el cual, p or la peq ueña dimen sión de los ladrillos , a
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veces se presentan grietas. Por esta causa, es pr áctica extendida, asentar los ladrillos sobre lecho de mezcla asf áltica y rejuntarlos con betún. La mezcla asfáltica para el asien to está compuesta del 5 al 8 por 100 de betún asfáltico y del 95 al 92 por 100 de arena fina, que se calienta previamente a su mezcla 'con el betún. Antes de extender el lecho de asiento, se riega el cimiento con una capa lige ra de emul sión; la capa de asiento se extiende con- un espesor uni forme de 15 a 18 mm.
Fi g . 403. - Ap isonado del firme de 'l adrillo.
Asiento del ladrillo. - El ladrillo se asienta por hiladas rectas , normales al eje del camino, con juntas alternadas ; es más rápido asenta r ladrillo que el adoquín, por ser idénti cas las dimensiones de las piezas ; . el obr ero no pierde el tiempo en escoger el ma terial. Asent ado dladrillo, se puede macear corno el adoquinado; en América han utili zado con éxito el apisonado con rodillos tándem, de 5 a 10 toneladas de peso, que actúan sobre tablas de 25 cm. de ancho y 3,50 m. de largo (fig. 403); últimamente, en N ortearn érica, se ha empezad o a asentar el ladrillo sobr e un lecho de mortero plástico, vibr ando la superficie con una máquina similar a' la empleada para el vibrado de los firmes d e hormigón. Aunque los resultados son buenos al parecer, no creemos que la mejora que se obtiene compense al gasto que representa 'la instal ación necesaria. D espu és del apisonado , sea cualquiera el método .empleado, se procede a compro685
bar la rasante del firme, mod ificando la posición de aquellas piezas que fuera preciso. Rejuntado. - Puede emplearse mortero de cemento flúido, análogo al empleado para rellenar las juntas del adoquinado o bien betún, mezclado o no con polvo fino; las car acterísticas exígidas en América al betún, son las siguientes; pun to de llama, 260° C.; pun to de fu sión (método del anillo y la bola) m ínimo, 100° C., Y m áximo, 110° C.; penetración a 0° mínimo, 15; penet ración a 25° C. mínimo, 23, y máximo, 32; al extender el betún para rellena r las jun tas queda totalmente cubierta con
Fig . 404. - F irme de ladrillo. Levant ado y recuperación del betún superficial.
él la super ficie del firme ; ello representa un gasto suplementario de betún y da una superficie deslizante, a no ser que se cubriese con gravilla, lo cual signifi ca un lluevo gasto ; en Norteam érica se recupera el betún superficial, arran cándolo del firm e con unas paletas de ancho mayor que de tres ladrillos; para facilitar la operación, antes de proceder al rejuntado, se riega ligeramente la superficie del pavimento con una solución form ada por el 35 por 100 de cloruro cálcico, 1 por 100 de almidón y el 64 por 100 de agua; hay que procurar que esta solución no penetre por las juntas de los ladrillos ; humedecida la superficie con ella, el betún no se adhiere y puede levantarse con gran facilid ad (fig. 404). El firme rejuntado en esta forma puede abrirse al tráfico inmediatamente. Los firme s de ladrillo bien construídos, con material resistente y uniforme, dan excelente res ultado. Su duración es muy grand e, y los gastos de conservación, reduciclos.
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H ay lad r illos que se fa brican con escor ias de Altos Hornos o procedent es de la in cineración de bas u r as ; su emp leo es simi lar al descrito pero el mate ria l no s ue le dar resu ltado s tan buen os como el lad rill o', en unos caso s, por fal ta de uniformidad y, en otros, porque la su pe rficie se pulime nt a mucho . Exist en as im ismo losetas de compo sici ón pa ten ta da , que se f abr ican en di fer en tes países; se colocan po r los procedimientos indicados para el ladrillo; en gen era l, con junta s de cemen to o betún as fál tico . 476. Pa vimentos de madera. - En algunas capitale s, P arís y Lond res, especia lm en te, exi sten g randes supe rfic ies pavimen ta clas con bloqu es de m a dera ; también se ha n em plea do en los Estados U nido s. Estos fir mes con sti tuyen un m agnífico paviment o urbano, de g ran lujo; son de precio muy elevado, p ues precis an una m ad era de excelente calida d, con un tratamiento m uy es me ra do ; en E uropa se empl ea , ca si excl us ivamente, el pin o de N oruega; la madera ha de ser de cal idad unifo rme y naturaleza ap rop iada para resist ir a los efect os de desgast e y comp resión , ha de te ner condiciones pa ra que sea po sible su eficaz tra tam iento y deb e esta r libr e de nudos y otros defectos qu e pued an re du cir su duración . L as d imension es de los bloq ues normal m ent e usados varían de 7 a 10 cm . de tiz ón , 10 cm . de la rg o y 6 a 10 cm . de an cho ; se ad miten. en general, varia ciones en la s d imensiones m eno res 1/16 pulgada (1,587 m ilímetros) . Los bloques deben usarse con la s fibr as v er ti cales, pues est á demos trado que en esta pos ición resisten m ucho m ej or a los efectos de lo s agentes atmos fér icos y el t ráfico . Es imprescin d ible que los bloq ues de madera hayan sido sujetos a un tratamiento de preservación, efectua do con las m áx im as ga rantías, pa ra evitar la des t ru cción de la madera por la acción de lo s agentes atm os fé ricos y los cam bios importantes de volumen, por la g ran cantida d de humeda cl que ab so rbe el material sin trat ar. Pa ra el tratamient o se emplea aceite de creoso ta comercia l, me zcla ele cr eo sota pura y a lq uitrá n ; la cantidad precisa es de 170 Kg. por m etro cúbico de m adera a tratar. Los bloques se in troducen en un cilind ro her m ét icamente cerrado, dond e se som ete n prim era m ente a de secaci ón por vapor durante cin co horas ; desp ués, a la acci ón del vací o, para extraer de lo s bl oques la hu meda d y las resinas q ue contengan ; extraído s del cilin d ro los líqui dos que la madera tenía, se introd uce el aceite de creoso ta y se eleva la pr esi ón , m an tenién dose durante tres horas, hasta que los blo ques han abso rb ido la cantidad necesar ia de aceite. Cuando los bloq ues se h an impregnado perfecta me nte, se ex trae el a ceite sobr ante y se dejan, durante t reinta minutos, para que seque n an tes ele sa ca r los del cil ind ro. E l tra tamiento ,
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aunque sencillo en teo ría, en la pr ácti ca ex ige una a tenc ión mu y cuida dosa, para lo grar que la impreg nación sea la necesari a y suficiente ; evitando un tratami ento por defecto, que da ría un ma terial permeable, y, por tanto, expansi vo y poco durader o, o por exceso, en cuyo caso, en época de calor , los blo ques desp render ían creoso ta, que ens uciaria a vehículos y peato nes. L os bloques de madera se co locan como los ladrillos, con asie nto y rejuntado de cemento o, preferiblem ente, de mat eriales bitum inosos, de idénticas car acterísticas v pr opor ciones a las descritas para aque l firm e. ~_'iE!-
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F ig. 405. -
P av iment o de fun dici ón sobr e mo rtero bitu minoso.
El pa vim ent o de madera es de gran lujo; de mag nífico as pecto, con sti tuye una capa de roci adur a ag ra dab le y tiene una g ran du rac ión, aun con tr áfico mu y intenso, siempr e y cuan do el bloque de made ra sea de excelente calidad y el firme esté perfectam ente reali zad o. T iene el inconveniente de que es des lizante y no acepta ble par a pendientes superio res a l 4 por 100 ; se remed ia el peligr o del desl izam iento en firmes con pendiente menor de la indicada, cubriéndo los con una capa de arena. En E spaña se usó, no ha ce mu chos años, en Bilba o; no ha vuelto a emplearse, por ser, par a nosotr os, de coste pr ohi bit ivo. 477. Otros firmes especiales. - E n F ra ncia se han emp leado, siempre en pequeñas extensi o nes, revestimien tos especiales de fundición y acero, qu e unas veces present an una superficie de ro dadura totalmente m etálica y, en o tras , la armadu ra encuad ra una zon a de hormigón hid ráulico o bituminoso. T ienen fo rm as especiales (figs. 40 5 y 406) Y pu eden, con un cim ien to de horm igón , ir asentada s sobre arena, m orte ro de ceme nto o bituminoso ; cua ndo se colo can en esta úl tima for ma, despu és de presentad os, se calienta s u superficie, con lo cua l se rebland ece el
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betú n, ad hiriéndose enton ces el mortero bituminoso al cim iento de hormigón y a l revestimient o. Son muy caros, pero el resultado hasta aho ra ha sido satisfacto rio. En I nglaterra se han ensayado desd e hace años (19 13) distintos t ipos de pavi mentos de caucho; unos, formados po r bloques comp letos de este material ; otros, en los cuales sola mente la superficie, en un pequeño espeI
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Fi g, 406. - Pavim ento de fund ición , de supe r ficie de g ravilla, para colocar sobre arena .
sor, es cauc ho qu e est á adheri do a un bloque, de ladrill o o m aterial SImilar. Se colocan sob re un cim iento ele hormi gón con interposición de una capa de arena . La s úl ti mas exp eriencias ingl esa s ha n dado result a dos satis fac to rios. S e trata de firmes mu y caros (2, 5 veces el precio de un pavimento de m adera en In glaterra), que únicamente hoy por hoy, pueden ten er aplicación pa ra pequeñas zonas do nde sea preciso establecer un firme silencioso o exento ele vibraciones ; por ejemplo, en los alrededores de zonas de hospital es, labora to rios de precis ión, centros de estudios, etc. ; se ha empleado tambi én el caucho pa ra bordillo de refugios, señales de pasos de peatones, líneas de separación del tr áfico, etc.
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CAPÍTULO XXI
Orden y seguridad de la circulación. Construído un camino con todas las características técnicas de trazado y firme, es preciso dotarlo de una serie de elementos que ordenen la circulación y den al usuario la máxima seguridad en puntos difíciles o peligrosos del trazado. Han de existir, en primer término, ordenanzas que regulen el uso de la carretera: a) condicionando las características que los vehículos han de cumplir; b), reglamentando la form a de circular. En España, a estos efectos, existe el Código de la circulación, de 25 de septiembre de 1934. Además de los textos legales que regulan la circulación hay que estudiar, en la carretera, una serie de elementos para la orientación y seguridad del tránsito, que so n: a), señales; b) vallas de contención, y e) iluminación y otros para realzar y conservar la belleza. En la Instrucción de Carreteras, de 11 de agosto de 1939, se reglamentan con todo detalle las señales que , obligatoriamente, habrán de emplearse en todas las carreteras y caminos vecinales españoles. Nada hemos de añadir aquí, ya que la Instrucción. de acuerdo con los Convenios Internacionales, da todos los detalles , no sólo de las dimensione s y colores de las señales, sino de la forma y puntos en que habrán de colocarse. El perfecto señalamiento de una red de cam inos es complemento indispensable de sus cond iciones técnicas, para ga rantía y comodidad de sus usuarios. 478.
Señales. -
479. Vallas de protección del tráfico. - Tienen por objeto evitar que los vehículos, en caso de accidente, salgan del camino. Las altas velocidades medias, siempre en aumento, y el incremento constante de la circulación, hacen que el número de accidentes sea cada vez mayor. La valla, colocado en puntos donde el salir el vehículo del camino representa su caída a cota inferior de la rasante, evita gran número de
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accidentes, por servir ele orien tación y encauz amiento del tr áfico; y en los que se producen, disminuye la gravedad de s us consecu enci as. Es creencia vul gar que ja eficacia de la valla es pequeña, po rqu e rara vez se ven destrozadas; y es un erro r, porque lo que ocurre es qu e la acción de la valla, la m ayoría de las veces, sin que casi en ella se noten los efectos, rectifica la fal sa direcci ón del vehículo, evitando el accid ente fatal. Las esta díst icas amer icanas prueban la gran eficacia de las vallas , que no
Fig. 407. - Anclaje americano tipo, del último poste,
solamente se opo nen mec ánicamente al despiste del vehículo, sino que encauzan y g uían la circulaci ón, evitando err ores fatales del conductor, especialment e ele noche. La valla está, en general , cons tituida de una serie de postes, hincados en el terreno, entre los cual es se tiende el elemento de contención, unido el ásti camente a cada un o de ellos, para lograr el reparto del esfuerzo del choque entre el ma yor número de soportes, dando al conjunto una gran resi sten cia y c1eformabilic1ad; en ot ros tipos. la uni ón a los postes es rígida. La vall a, a l romperse en caso de accidente. no debe tener elem entos que puedan producir d año a los ocupantes del vehicuio ; no deben em691
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plearse, por ejemplo, vallas de mad era, cuyos trozos puedan ent ra r en el veh ículo y herir a los via je ros; las vallas pueden ser: 1.0 M óviles o elá sti cas; en ellas el elem ento de contención, ca bles, chapas, etc., están fijo s so lamente en sen tido ve r tical en cada poste, por medi o de g uías, que permiten su mo vimi ent o h orizontal 2: Sernim óviles, en las cual es existe mov imiento en sent ido horizontal, pero de amplitud limitada. 3.° Fijas, si el elem ento de con tenc ión está fij o en cada poste. E n las va llas fo rm ad as por poste s y un elemento ele contención, éste puede se r : a), cable ; b), tela metál ica ; e), tiras metáli cas de cha pa o barras; d) , tiras de lona. E l elem ento de contención se une a los postes con o sin mu elles . El último pos te debe estar anclado en el terreno con la su ficiente so lidez para qu e pueda absorber el es fuerzo que la valla transmite en caso de accidente; en la figura 407 puede ver se el tipo de anclaje adoptado en E stados U nid os. E! mod elo de valla previsto en la In strucción española es de tela metálica, que va unida a los postes por medio de muelles metálicos sim ples o dobles ; en las fig ur a s 408 y 409 se dan los detalles de dos vallas americanas; la primera. muy práct ica. donde lo s elem entos de contención son cables que se apoyan en los postes por int ermedi o de mu elles; en la otra, el elemento de contención es chapa, con sustentac ión similar . Las vallas de ben colocarse: 1.0 En los terraplenes cuyo talud sea superior a 3 por 1 y altura mayor de 1,50 m etros. 2.° En los tram o s de cam inos a Jo largo de ríos, mar o la gos. 3.° Cuando el camino se desarrolla a 10 largo de ter ren os pantanosos. 4.° Si el camino se estrecha bruscamente. 5.° En curvas hori zontales. cuando su radi o no perm ita la vis ibilidad preci sa para la velocidad específica del camino. L a valla no debe empezar en el pun to en que es necesar ia, sino antes, a un a d ist an cia tal que sir va ele adver tencia y encauzamiento el el tráfico, como se indica en la figura 410 ; coloc ad a en el punto A , en que resulta estrictamen te pr ecisa, se podrí a el vehículo estr ella r contra este poste. L as vall as d ism inuyen el númer o de acci dentes por q ue : 1." Aumentan la vi sibilidad de noche ; estadísticas ameri can as mu y minu ciosas indi can que siendo la circ u lación nocturna solam ente el 20 por 100 de la total , produ ce, en cam bio. el 60 por 100 de la tot alidad de los accid entes; es to es debi do a la falta de vis ibilidad, que impide que el
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conductor conozca la presencia del obstáculo con tiempo suficiente; las vallas bien establecidas con arreglo <11 criterio antes fijado aumentan considerablemente la visibilidad de noche , reduciendo, por tanto, el número de accidentes . 2." En puntos de tráfico importante de peatones, el paso se debe llevar por fuera de la valla, dando así una seguridad total a aquéllos y al tráfico de vehículos, que pueden circular a velocidades más elevadas.
Figura
410.
r Disminuyen la posibilidad de choques; en zonas peligrosas el conductor tiende a salir de su mano y marchar por el centro ; por esta causa se producen gran n úmero de accidentes, que se evitan con las vallas, pues el coche marcha más pegado a ellas y, .por tanto, dentro de su vía. 4.° En los accesos de los puentes, una valla dispuesta en la forma que en la figura 411 se señala, encauza el tráfico, evitancIo los accidentes, frecuentes cuando no existe.
Fig.
411.-
Colocaci ón de la valla en el acce so de
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puente.
5." En curvas fuertes, donde la visibilidad es inferior a la que corresponde a la velocidad específica del camino, la vaIla puede ser una protección eficaz; l{)s signos de precaución ayudan a disminuir los acciden tes, pero sus resultados no son comparables a los que se logran con la valla; ésta no ha de colocarse únicamente en Ia zona peligrosa; las estadísticas demuestran que los puntos de despiste en curvas cerradas son los más extraños; por eIlo es preciso que la valla se extienda a ambos lados de la zona Peligrosa, achaflanando s u entrada en la curva, aunque
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para ello ha ya que a ume nta r el ancho elel terra plén ; en las curva s, de noche, las vallas sirven, a l ilum ina rlas los faros, para el encau zamiento d el tr áfico; evitan, asimism o, los cho ques, pues las luces de vehíc ulos que vienen en dirección contra ri a, al reflejarse en la va lla , avi sa n con mu cha an ticipación, Es corriente la constru cción de vallas o p retiles discontinu os, de f ábrica, por la economía que rep resenta; son menos eficaces , pues tiene n el peligro de que el vehícul o se estre lle cont ra una de sus múltiples esquinas; cuando sea posible económ icam ente, co nviene cons truirlos continuos, para que en cualquier punto pueda n o blig ar al vehí culo a vo lver a su camino correcto, encau zánd olo, en vez de act ua r simple mente com o con tenc ión para evit a r la caída fuer a ele la ex plana ción. La s vallas son caras; pero hay que tener en cuenta el valor de los accidentes qu e evit an; seg ún in forme del N acional S a fety Council, los accidentes representan el 37 por 100 del coste del via je ; el gasto de establecimiento de una va lla, concl uye, se ve ampliamente compensado por la economía de accidentes . 480. Belleza del camino . - E l ingeniero, al pr oyectar y construir, ha de cu idar con todo ca riño de la conservación de la belleza del paisaje, respetando y real zando cuantas posi bilidades le o f rezca la naturaleza, cuidando qu e nu nca la obra de ing enier ía desdiga del conj unto del paisaje y permitiend o al automovi lista disfrutar de las bellezas naturale s que a su paso se of rezcan; todo ello es delicado y pre cisa una fina sensibilida d en el pro yectist a y cons tru ctor. En Alemani a, en la cons trucción de las autopi stas se ha cuida do con gran esmero de este im por tante aspec to, est udiando no só lo la esté tica de las obras de f ábrica, sino tam bién del tr azado en sí ; a este fin, en la o rganización cons t ruc to ra de la R eichsautobhanen exi sten especial istas dedicado s a la conse rva ción y realce de la belleza; en casos difícil es. prev iamente a la ob ra se d ibuj an perspectivas que permiten da r idea exa cta del efec to que ha de producir el trazado en el paisaje. 481. Arbolado y plantaciones. - El arbolado es elemento im por tante de la belleza del camino; contribuye a la frescur a del amb iente en veran o, hacien do mu cho más ag radable el tr án sit o. L os árbo les debe n plant arse fu era del paseo, en la zona de ser vicio del cam ino, que par a estable cer el arbolad o es p reciso ensan char en al gunos casos; no debe n colocarse árboles en lo s puntos do nde puedan disminuir la visibilid ad , cu rvas o cruces peli grosos. P ueden emplea rse á rboles frutales o de sombra ; los primeros se
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suelen colocar en los alrededores de las casas de los peones camineros, donde están m ás cuidados; como á r boles de so m bra se em plean pri ncipalmente el plát ano, tilo, olm o, fr esn o, castaño, pino. ciprés, etc. : en zonas húmedas deb en utilizarse á rboles de hoja caduca, que en invierno, cua ndo hace f a lta que el firme est é seco , n o la tienen . El arbolado se cultiva en vivero s dependientes de la a dm in istrac ión del cam ino ; las plantaciones se reali zan en los m eses de novi embre a febrero, ambos inclusive ; du ra nte los pr im eros años hay que cuida r el a r bolado , pr ocurando tenga el agu a necesaria para su desarrollo; los á rbole s jóvenes n ecesitan " tutores" que lo s g uíen ha sta qu e su tronco tenga el diámetro preciso para que pueda re sistir a la acción del viento y al peso de la s ramas. Cuando por algu na causa hay que tras plan tar ár boles grand es, se deben utilizar máquinas especi ales que los transpor tan sin peligro de que su raíz su fr a daño. E s imprescindible, si se qu iere tener un buen arbolado, e fectua r su pod a en momento y forma adecuada. E n zonas ap ropiadas, con o sin arbol ado, es muy conven iente la plantación de setos de arbusteria , qu e no sólo em bellece n el cam ino, sino qu e en los te rraplenes co ns tituye n una prote cción y al m ismo tiempo suj etan el terrapl én. T ratar los taludes de los desmontes en puntos convenientes con plantaciones , en mu cho s casos de p la nta de flor, pu ede ay uda r a co nseguir un excel ente resultado estét ico; igualmente es mu y recomendable el est abl ecimiento de pequ eños jardines en ensa nchamient os, cruces, alrededores de cas etas de cami neros, etc .; con mu y poco gast o se pu ede mejorar mu cho la belleza del ca m ino . C' 482. Iluminación. - La est ad ística de los accid entes en los ca minos or d ina r ios muestra qu e la m ayo ría tienen lu gar du ra nte la noche. En la ge ne ra lidad de ellos la vi si bil ida d pr ecisa para la marcha se logra por los fa ros de los coch es; este sistema tien e g raves inco nvenientes en zonas de tráfi co intenso po r el deslumbrami ento que producen a l conducto r los faros de los coches que m a rchan en di rec ción co ntrar ia ; los di sp osit ivos de cr uce di sm inuyen el peligro, pero no lo hacen desaparecer, ni mucho me nos, especialmente cuando el tráfico es grande en relación con el ancho ele la vía. Por esta causa , especialme nte, la veloc ida d co me rcial que se a lcanza de n och e en ca minos no iluminados es bastante inferior a la obtenida de día. El problema puede res olv er se a ba se de iluminar el camino con focos fijos, dist ribuid os a lo largo del camino. La solución es cara de establecimiento y explotación; por ello no pu ede adoptarse, aparte de las zon as urbanas, m ás que en aquellos tramos suburbanos de las grandes pobl aciones, donde la inten sidad del tráfico justifica
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la inversión precisa. Se ha observado que en los tramos donde la iluminaci ón se establece exi ste un despla zamiento del tráfico diurno hacia las horas de la no che ; en caminos de tr áfico mu y inte nso la iluminación represent a un a umento de capacidad de circulación, por utilizar el tr áfico la vía de maner a más uniforme; por ot ra pa rte, la iluminación de cam ino aumenta la velocidad comercial y disminuye el coste por tonelada-kilómetro ; en vías de g ra n tráfi co comercial, con carácter de autoestradas , puede compensa r económicamen te al usuario pagar un aumento de canon por el serv icio de iluminación. 483· Unidades de medida de iluminación. - Int ensidad lum inosa.- "Buj ía decimal" , definida por lámparas patrón que se encuentran en París. Flu jo luminoso. - "Lumen ", flujo luminoso radiado, en un seg undo, por una fuente de int ensidad igual a una buj ía, en un án g ulo sólido que inte rcepta un metro cuadrado en una esfera de un metro de radio . Unid ad de iluminación. - " Lux " , iluminación correspondien te a una superfi cie de un met ro cuadrad o, que recibe un fluj o igual a un lumen, unif ormemente repartido. Unidad de brillo. - " Stilb", brill o de una su perficie que emite una bujía por centímetro cuadrado . E sta unid ad , a unque universalment e admitida, no está aceptad a con cará cter oficial . 484. Fuentes luminosas. - Se usan sin ex cepción lámparas eléctricas; pueden ser de dos tipos, de incandescencia y de luminiscenc ia. En las primeras, un filam ento se ca lienta por el paso de una corriente y emite una se rie de radiaciones; de ellas, solamente una pequeña proporción entran dentro del espectr o v isible ; el resto son, a nuestros ef ectos, pura pérdida. Cuanto más elevada es la temperatura del cuerpo incande scent e, ma yor cant idad de radi aciones emite dentro del espectro visible; obtendríamos el máximo rendimiento en el límite entre el amarillo y el verd e a 5.700 c., que es la temperatura que corresponde al solPara alcanzar altas tem peraturas de incandescencia y rendimientos elevados de luminosidad, se em plean filamentos especiales como el wol framio, que funde a 3.400 C., con los cuales es posible, en la práctica , llegar a 2.700 C. ; a pesar de ello, la energ ía aprovechable para la iluminación varía del 2,2 al 3,2 por 100 . En el arco voltaico, se llegan a alcanzar temperaturas de 3.500 C., aprovech ánd ose una parte ma yor de energía radiada; pero como el rendimiento de energ ía total ra diada es menor, resulta que su aprovechamiento es el de la lámpara de wo lf ramio, con un entretenimiento mucho más mo lesto ; por ello, hoy se usan poco los ar cos voltaicos. 0
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Las lámparas de luminiscenci a se com ponen de u n tubo lleno de gas o vapor, cu yos á to mos se excita n por elec trones, lan zad os por un campo eléctrico; las radi aciones se rep art en en un núme ro de radiacion es elementales monocromát icas ; por ello, no se pro duce un a lu z blanca. sino mon ocr om áti ca, fuerteme nte coloreada, qu e cam bia tot alment e el aspecto de los cuer pos, por lo cual se utili zan poco para la iluminación corriente. La pro porci ón de ener gí a ra diada que ent ra dentro del espectro visible, es mu ch o mayor qu e en la s lámpar as de in candescencia ; a unque la propo rción de en er gí a radiad a que en tra dentro del espect ro visible es mucho mayor qu e en las lámparas de incandescen cia, com o la pro po rción entre la en erg ía sum inistrada y la ra diada es men or que en las de incandescenc ia, el rend im iento global ascien de a 7,5 por 100, o sea só lo a lgo más del doble de las lámparas de inca ndescencia. En p ub licidad se usan las lá mparas de neón, argo y nitrógeno. po r sus colores vivos, roj o , az u l y azu l v ioláceo; en la ilum inación de caminos se usan las lá mp a ras de vapor de sod io y m ercur io. Las primeras produ cen un a luz mon ocro mática am a r illa, que no resulta agradab le; pero, en cambio, el deslum bra mi ento es peq ueño y aumenta la agudeza v isua l; se empezaron a emplear en 19 31. La lámpa ra de me rcurio tiene un a luz comp ues ta, que pa rece cas i blan ca ; está desprovist a de rad iacione s roj as y altera po r ello la coloración de los obj etos ilum inados ; pero como no cambia los g rises y ve rdes, qu e son los que ab unda n en el cam ino , se ut iliza para su iluminac ión m ás que las lám paras de sod io, aunque su rendim iento es ligeram ent e inferi or. 485. El problema de la iluminación del camino. - Vamos a ver cómo se plantea el pr ob lema de la ilu m inación de u n cam ino y qué factores in te rvienen en su so lució n, para deduc ir las no rmas precisas para proyectar el servicio . La ilu minación puede ser lal qu e pro porcion e en todos los puntos la intensidad precisa, pa ra que se puedan ver los ob j etos con su forma y color; pa ra que es to ocurra se necesitan como mínimo 5 lu x; el rendimiento de las lámparas es de 14/20 lu men por watio; el coste de una iluminación de es te t ipo es muy elevado cua ndo la superficie a iluminar es gran de, máxi me s i se tiene en cuenta qu e el gasto an tes indi cado es min imo, ya qu e en al gunas p laz as, bien iluminadas, se llega a cons umos del o rden de lo s 40 luxo Es te p roce dimien to de iluminac ión no se utiliza, por es ta causa , más qu e en zo nas urbanas importa n tes. En un camino, el cond uctor de un vehíc ulo no precisa diferenciar los ob je tos con todo deta lle; es necesario solamente distinquirlos; la iluminación que se em plea es la de "silueta". Con dist inguir la silueta del
699
objeto sobre el fondo del camino, es suficiente; para ello pueden seguirse dos procedimientos: que la silueta del objeto se destaque sobre fondo más obscuro o, por el contrario, iluminar, hacer brillante el firme, para que los objetos destaquen sobre él. Se utiliza el primer procedimiento, al colocar en los obstáculos catafotes o encalar los árboles; en ambos casos, se logra hacer visibles los obstáculos, al reAejarse en ellos la luz de los faros. E] segundo procedimiento es el usado generalmente para la iluminación de caminos; se ilumina el firme pa ra lograr que, sobre su fondo brillante, destaque la silueta obscura de los objetos; basta para ello, que la superficie del firme tenga un brillo de 10-3 a 10- stilb para que la silueta de los obj-etos se distinga perfectamente a las distancias corrien-
liff:-:L@;------------Figura
412.
tes de visibilidad de parada. El problema consiste en emitir, por lámparas fijas colocadas a lo largo del camino, la cantidad de brillo necesaria para que el firme refleje la luz precisa para la visibilidad . La solución del problema de la iluminación de un camino ordinario exige: a) disponer los suficientes focos de luz, convenientemente distribuidos, para que al firme llegue la cantidad precisa; b) que el firme devuelva, bien difundida, la mayor proporción posible de la luz rec ibida. Cuando un rayo de luz llega a un firme de seco, se difunde en proporción distinta, según su naturaleza; los pavimentos semilisos son, a este respecto, los que presentan mayores ventajas; cuando la luz proviene de un foco fijo, parte de la difundida llega a los ojos del conductor, dibujando la silueta de los objetos que encuentra el rayo en su camino hasta el vehículo; igualmente sucede con los faros del coche; parte de la luz se difunde y vuelve a los ojos del conductor (fig. 412). Cuando la superficie es excesivamente lisa, o cuando está mojada, la difusión de la luz es mucho menor: gran parte de ella se refleja, si700
guiendo las leyes de este fen ómeno, y sólo una pequeña proporción se difunde (fig . 413). Para un a velocidad específica de 100 Km. hora, se debe tener una v isibilidad medi a d e parada de 72 m . ; a esa distancia con las dimens iones no rm ales del vehículo, su visu al incide sobre la carretera con un áng ulo de 10 30'; si los focos están situ ad os a 7 m. de altura, el automovilista deberá recibir los ra yos reflejados de un foco situado a _
7
., 72 = 339 metros'
tg 10 3 0 '
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con focos normales, la luminosidad a esa distancia es mu y débil. En los firme s que no difunden muy bien la luz , en el pav imento aparece una /
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banda con gran brill o: limitada casi bru scamente por zona s prá cticamente obscuras, donde no es posible alcan zar el efecto de silueta; en caso de que la iluminación se obtenga por los faros propios del coche, la luz por ellos emitida reflej a casi ínte gramente como si el firm e fuera un espejo, y na da o muy poco vuelve a los ojos del conduct or ; el efecto de ilumina ción que se ob tien e es mínimo; la luz reflejada se pierde y sólo sirve pa ra deslumbrar al coche que viene en sentido contrario. En las figuras 414 pueden verse las cur vas de reflexi ón de la luz cuando incide, con un áng ulo de 45°, en distintos pav imentos, mojados o no ; curv as que han si do obtenidas en las experiencias realiz adas por el In gen iero R. H. B AL D OCK , de Oregón (Estado s Unidos). L a venta ja de los firm es semilisos resulta bien patent e. El efecto de reflex ión de la luz, con tod os Jos g raves incon venientes apuntados, tiene lugar en proporci ón mu cho mayor cuando se trata de firm es lisos y, especialm ente, cuando se forma una película de agua coherente sobre los mi smo s, que actúa como si fuese un verdadero espejo. Cuando el áng ulo de inciden cia disminuye, el efec701 20
to de espejo del firme aument a, esté o no 1110 jado. Pa ra evita r el efecto de espejo conviene, por tanto, co locar focos alt os, para logra r ángulos ele in cidencia grandes. Con el pav imento seco, para que éste aparez ca brillante a los ojos elel conducto r, sólo se precisa que llegu e a él, según su nat ur aleza, un a inten sid ad de 1 a 2 luxo
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Figura 4I4.
Las lám par as de incandescencia usada s par a la ilu m inación de caminos, ti enen cor r ientemente pot encias va ria bles entre 600 y 10.000 lume n; en zonas ur banas se llega a veces a 15.000 y 20 .000 lu rn en ; para ae ropuertos se ha llegado a 250.000 486.
702
Características de las lámparas. -
lumen; el ren di mie nto es de 14 / 20 lumen po r vatio, o sea un 2,2 por 100 a 3,2 por 100, pue sto que el ren dimiento teóri co es de 630 lume n-vatio. E l br illo de la lámpara es mu y in tenso, de 400 a 1.20 0 sti lb ; por eso es preciso ut ilizar a rmad uras de cr istales dif usores que eviten el deslumbra m iento. Las lámpa ra s de vapor de so d io se cons truy en de potenci as va riables de 5.000 a 50.000 lumen : su rendimiento es de 34 a 43 lumen-v atio, y su brillo de 180 a 190 st ilb. Las lámpa ra s de incan de scencia tienen un a v ida media de 1.0 00 horas, y las de lumin isce ncia , 2 .000 horas ; és tas cu estan . po r lo menos, cinco veces más que las pri m era s. Las lá mpa ras van ence rradas en ar ma d uras qu e la s p ro tegen y, a l mi smo tiem po, rec ogen y difunden la luz po r medio ele di spos itiv os ópticos adecua dos para ev it a r que los ra yo s de lu z salga n hac ia arriba y se pierdan ; para ello, se ut ili zan reflectores que los d istribuyen , ob teniéndose pa ra cad a ti po de lám para unas cu rvas de iluminación concéntricas, en las cua les, a me dida q ue se ale jan de ! centro , co rresponde una m enor lum inosidad . H ay tipos de a rmad uras en las cua les, en vez de ser los d ispositivos de di stribución de la luz simpl es cri st al es esmerilados, son lentes ; se logra asi una dist ri buci ón m ás con veniente, pero, en la práctica, re sul tan excesiva men te ca ros . Seg ún los d istintos tipos de cam ino y las d iferen tes cl a ses de firm e, se precisará u na ca nt ida d de ilu minación por m et ro cuad r ado ; la luz nece sar ia se m ide en un plano de 1:lwminac ión media que, n orm a lme nte, se sitúa a 1 m et r o de a ltu ra del s uelo ; con la distr ibución ele que se proyecte se deberá tener una ilum ina ción uniforme no só lo por ra zón el e es tética, sino también de seguridad, pues si a sí no f uese res ultaría fa tigosa para la v ist a del con d uctor. E n las unio nes de camin os. y m uy especia lme nte en la ilum inac ión de tún eles. es m uy im po rta n te ten er en cuenta esta cond ición. L as cantida des de iluminación precisa son : En En En En
ca minos o rd inari os de tráfico esc a so . ca m ino s de tráfico medio y cr uces . . g ra n des vías y pla zas de tráfico m uy in tenso . pu nto s urba nos de es pecial importanc ia ... .
0,5 1,0 5,0 20
a
1,0 luxo 5,0 " a 20 a 40 a
A l fij a r la inte nsidad de la ilum inac ión pa ra caela caso, den tro de los límites qu e se señala n, se ha de tener en cuenta la natural eza de l fir m e. El coeficien te de d isun ifo rm iel ad de ilum ina ción a dmi t ido es : 5 a 10 po r 100 para vías pr incipales, y de 10 a 20 por 100 para vías secunda n as.
703
Con estos datos y las características de las armaduras a emplear, se podrá hacer el pr oyecto de instal ación de iluminación. Para una lámpara con su arma dura se dispond rá de su curva fotométrica como dato (fig. 415), que da las intensida des de ilum inación en cada direc ción ; en el plan o ele ilum inación situado a la altura 11" en un
<,
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2Q
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B
F igura 415.
punto P , siendo a e l ángulo que PQ forma con la verti cal , la ilum inación será :
(r) La iluminación en el plan o s, en lux , será, por de finic ión , L p
como
d s'
li s'
el plan o s forma . con el s' normal al rayo, el á ng ulo ce, tendremo s: d s = - - - ; cos (/. dip
luego L p = - - cos
d s'
d ip
u. ; si w es el á ng u lo só lid o, en el punto In min oso, d s' = d" X d W ; d ip
luego L p = - --- -oos (f; ; por de finic ión, - - = 1, inten sidad en ,la dirección ce ; po r dw d" X d w 1 ~ 1 tanto, L p = --cos ce;; pero d = - - - ; lu ego , L ,o = - - cos' a. cos ce h\ rf
704
La intensidad, 1, vi ene dad a por la curva f otométr ica de las lámparas emp leadas ; podremos, para cada punto P, det erminar los lux de iluminación qu e corresponden , y llev ándolos en una escala de 1ux , en la verti cal d el punto , tener la cur va de ilum inación, AB, en el plano de la lámpara ; si en el eje, O Y, tomam os diferen tes orde na das correspondientes a can tidades en ter as de lux , 10, 20, 30, etc., po dr emos determina r los ángu los a que para ellos cor respon den y trazar en el pl an o de iluminación las curvas isolux, qu e corresponden a la alt ura 11,1 ele la lám pa ra,
F ig. 4r6. - Ilumin ación bien proyec tada.
curvas que seran círc u lo" concéntricos. Se gún aume nta 11,1 di sminuyen los valores de L , pero a ume n ta la di sta ncia en tre las curv as isolux ; la iluminación se rá más car a, por el cost e de instalación y ex plotación, pero más uniforme. Determinadas, pa ra diferent es alturas , las curvas iso lux de las lám paras a emplea r, podrem os ta ntear distintas soluciones de altura y sepa ra ción, que cumplan con la cond ición de dar una iluminación con un coeficie nt e ele d isun ifo rrnida d me nor que el límite admitido. L a ilum inac ión a ba j a altura no ha dado en la práct ica re sultado; nor malmente, las lám pa ras se colo can a una altura de 6 a 7 metros en vías de a ncho inferior a 12 me t ros y, como míni mo , ele 8 a 10 met ros en vías de an cho ma yor; las distanci as suelen Sé!" de 2 ,5 h a 3 h con reflectores esmaltados, y 5 h. a 6 h. con refracto res; la sepa ración va ría, por tanto , d e 15 a 60 metro s.
705
F ig. 417. -
I lum inaci ón bien proyec tada,
Fig . 418. - Ilum inación defect uosa, con grandes efectos de es pejo
706
La coloca ción de las lámparas en un a fila en el centro es mejor para la iluminación de vías no muy anchas, por la uniformidad que se alcanza; tiene el incon veniente de dar una zona cent ral muy brillante en ti empo de llu via, con firme s lisos; con vias anchas debe emplearse la doble fila, con lám pa ras colocadas en el mismo plano normal , o al tresbolillo ; esta última da una distribución más uni forme. No siendo par a iluminación co n g ra ndes intensid ades - en centros urbanos - , sup rim ir los ef ectos de espej o del firme es problema difícil, que obli ga, pa ra llegar a soluciones correctas, a ensayo s pre vios para cada dimensión de vía y cla se ele fir me. Con una adecuada distribución y altur a de luces puede llegarse a iluminaciones unif ormes, como las que pueden ver se en las figuras 416 y 41 7, correspondient es a caminos de Illinois y Lynn; en la figura 418 se pueden, en camb io, apreciar los efectos ele una distribuci ón de luces inadecuada. en un antig uo alumbrado en D etroit, con los pelig rosos efe ctos de espejo, en el firme .
707
PARTE
QUINTA
EXPLOTACIÓN DE CAMINOS ORDINARIOS
C APÍTULO X X II
Explotación de caminos ordinarios.
Lo s caminos ordinarios hacen posible un serVICIO de transporte de alt o interés nacional, cuya exp lotación debe esta r cuidadosamente atendid a y reg lam entada ; para el debido desar ro llo del servicio que el camino f acilita, y pa ra su coordina ción con lo s otros med ios de t ransporte, ferroca rr iles y ser vicios aéreos; no cumple el Estado su m isión cuidán dose exclu sivamente de la buena conservación de la red de caminos ; es preciso que organice y ati enda su expl ota ción, con una visión con j unta de ella y del sistema de transportes de la Nación. L os usuarios del camino pueden ser particular es O públicos; en relación con los particulares, aquellos que prestan ser vicio úni camente en beneficio del due ño del vehículo, la Adm inist rac ión se limita a reg lamen tar las condiciones que han de cum plir, desde el pun to de vis ta técnico de segur idad de la circulación, y a ex igir un imp uesto por el uso del cami no; puede ser éste fijo, independiente del uso qu e se haga del camino, o bien dependiente de él ; del primer tipo es el sistema estab lecido en E spaña , donde el particular paga una paten te, en relaci ón con la potencia fiscal del ve hiculo. El pago, según el uso que del camino se haga, se rea liza , bien abonando un impuesto sobre la gaso lina, o bien en los caminos tipo auto estradas, pagando un peaje po r cada recorrido ; la cant ida d a abonar viene reg ulada por unas tarifas, en las cua les se tienen en cuen ta las car acter ísti cas del vehíc ulo y de l transporte que reali za, número de personas o toneladas de ca rga. 711
Los ve hículos de ser vic io pú blico, es decir, aquellos que trabaj an pa ra pers ona distinta del du eño, pu eden clasificarse: En rela ción con la cla se de transporte . . En r ela ción con la form a de prest arl o. .
D e v ia je ros . De merca nc ía s. Lín eas de servicio fijo. S ervicios ev ent ual es. Automóvi les de a lquile r.
E n rela ción co n la clase d e ve hícu los, . .
A utob uses. Tran vías. Trolebuses.
E n tod os los pa íses la prestación del ser vicio público de tran sport e por car re te ra tien e que ser objeto de una autor ización esp ecial, y en casos determinad os ha de otorgarse la correspond iente " concesión ad ministrativ a " ; en ella se dete rmina rán los der ech os y obligaciones del con cesion a rio . L as con cesiones .de transpo r te po r car re tera pueden oto rgarse con ex clusiv a del servicio o sin ella . Tanto en un caso como en otr o, se fijar án las tarifas, qu e no so la mente h an de ser máxim as. sino que en muchos pa íses so n también mín imas, con obj eto de ev itar la com petencia ruin osa para el ferro carril; asimi sm o se determinarán los cáno nes que por viaj eros y me rcancías ha de satisfacer el concesionario por el uso de l carni na. En E spa ña la circ ulac ión de tra nspor tes por carreter a está regul ada por Real decreto de 4 de julio de 1924 y Re glame nto ele 11 de dici embre del mis mo añ o . En ella los tra ns po rtes mecáni cos po r ca rre tera se clasifican en : Clase A : Ser vicios regulares, co n itinera rio y horarios fijos, de via jeros, mer canc ías o mixtos, y con obliga ción de transporta r correspondencia púb lica . Clase B: Servicios irregul ar es de viaj ero s o mi x tos, con itiner ari o fijo y horario ind eterminado. Clase e: Ser vicios urban os y suburbanos, con itine rario y horario fi j os, sin obligación de tran spo rtar normalm ente la correspondencia pública. Clase D : S ervicio s pú bli cos libres para viaj er os, con itinera r io y horar io in dete rmina dos (t axi s) . Clase E: Serv icios públi cos, ex clus iva me nte de mercancías, con horario indeterm ina do. L a concesión de un servicio público de transporte por ca r retera en cierra, como hem os dicho an ter io rmente, la existencia no sólo de derechos, si no tambi én de obligac iones por parte del concesion ari o, obli gacio712
nes que se refie ren a las ga ra n tías en la prestación del servicio, por cuanto a ho rar ios y capacida d de transporte se rel aciona, con excepción de los del tip o D. Lo anter ior mente ex puesto es lo que dis po ne la re glamentación vig ente en España: pero en e l f uturo, el E st aclo , hab r á de preo cuparse de algo m ás: deberá org aniza r el transporte, dotando a la red de los serv ic ios pre cisos pa ra garantiza r la con tinuidad y seg ur ida d del tr áfico y hace r el tran sporte eco nóm ico y cómo do. Pa ra estu diar los servi cios auxi lia res que se necesitan a este fin, veamos cuá les so n, desde el punto de vi sta de ex plotación, las ca rac terísti cas de los posibl es tráficos que el camino ha de servir. E l tráfico puede clasi ficarse en la form a sigu ient e : De viaje ros..... .
)
Particular propio . Particula,r de alquiler .
Sin itinera rio ni horario fijo.
En com un
Con o sin itinerario y horario fij o.
.
Con itinerario y horar io fijo . De mer cancías. Servicio local. .
Transporte de gran velocidad entre puntos lejano s y sin paradas intermedias. D e pequeña velocidad : itinerarios de gran recorrido con par adas inter medias. Recor rido corto : itinerar io y horar io eventual.
Cualqu iera que sea la naturaleza del tr áfico, su regular desenvolvimient o ex ige serv icios que aseg ure n la continuida d del uso de l cami no , co ndició n indispensable pa ra qu e se preste en condi ciones de eficacia y econ om ía ; pre cisa as im ismo que el firme se encuen tre en est a do acep table de conservación , pa r a que el tr áfico pued a reali zarse en cond iciones de econo mía, por el desg aste eleI vehi culo y cons umo de com bust ible. Debe rá esta r as imismo la r ed debidam ente dotada de ot ra serie de servi cio s desti nados a m antener el or den. segurida d, eco no mía y comodi dad de los usuarios. E n este aspecto ha br á unos com unes a todas clases de t rá fico, como so n la po licía de circulación y est aciones de ab asteci mien to ; per o habrá otros que dep enderán , fund a ment almen te, ele la natu ral eza del tráfico, cuyas caracter ísticas conv iene exami nar pa ra d educir có mo se han de satis íacer sus neces idades. E l tráfico pa r ticular de v ia jeros, en muchos casos, pue de no conoce r el camino que ha de recorr e r; precisa un bue n serv icio de in fo r mac ión , teléfon o público, pues tos de abastec i487.
Tráfico de los viajeros . -
7 13
miento de combust ible de bidam ente di stribuídos, al bergues qu e per m itan al auto m ovilista detenerse a comer y even tualmente a pe rnocta r, y, por último, puestos de socorro, desde los cua les se le pu eda pres ta r r ápida ayu da en cas o de avería o a ccidente. S ervicios sim ila r es p recisa el tráfico pa rticular de a lqu iler . El servicio de tra nspo rtes de viaj-eros en co m ún reali za, norma lm ente, el mi sm o reco rrido; no pr ecisa tanto e l servicio de in f ormación y teléfon o púb lico ; los demás deben ser an á logos. 488. Tráfi co de mer cancía s. -El t ráfico de me rcan cías , organ izad o con un a visión de explo tació n con junta de la red, debe esta r forma do po r una s líneas de trá fico de pequ eña velocidad , llam émoslo as í, que reco rri end o un iti n erario fij o de g r an lon gitud, en cam inos na ciona les o com arcales, con hor ari o fijo también, tenga parad as intermed ias en W1a seri e de es tac iones , dond e dej a rá un vo lumen de mercancí a y tomará o tro en ellas ex istente, proceden te de un a zon a de termina da; es ta zona deber á estar serv ida por cam iones que , s in it inera rio ni hora r io fijo, r ecoj an la s m er cancías de su dema rcaci ón a domici lio par a lleva rlas a las esta ciones de la lín ea o bien desde éstas a sus des t inatarios . En ig ual forma, es tas lín eas de servi cio local enl azarán con las estacio nes de ferrocarr il. Como se rvi cio típi co de l tráfico de esta clase , habr á ele exis t ir una red ele estaciones de mercancías en los pun to s de parada de la línea, que deberá n esta r establecidos y exp lotados por el Estado o entidad enca rgada de la r ed ; podrá n tene r como ingresos prop ios, pa ra su esta blecimi ento y explotación , un peq ueño canon sobre las mercancías que en ellas se manejen. L as líneas de gran velo cida d no deja rán ni r ecoger án me rca ncías en su rec or rido; sól o prec isarán, por tanto, las estac iones de or igen y final de líne a. Pa ra q ue el t ráfico de mercancías por camión sea econó m ico precisa que la capacidad de transporte sea g ra n de; por ello, en A mér ica espe cialmente y en Al em ania , se r ecurr e al empleo de con vo yes formados po r el camión hasta con tres remo lques (fig . 4 19). llegan do a alcanza r cap ac idades de tra nsporte de 25 ton ela das. El tráfico continuo ele esta n aturaleza re present a la existencia en ruta de un número g ra nde de vehícu los y de persona l ; será precis o q ue ex istan pu ntos donde el personal pu eda com er y dor m ir ; en ellos de berá haber un se rv icio de revisión y , en su caso , de reparación de los vehículos. En el camino debe rán disp onerse , frec uentement e, zonas de parada ane jas a él, do nde el cond ucto r del convoy pue da det en erse fu er a de la explanación para revisar la car ga y el cam ión, evi tando el pel igro y el entorpec im iento que repr esentarí a realizar estas opera cion es en la zona de cir culación.
714
Figura 419.
Figura 420, a.
hea fe de aIltméLcerL
Fig . 420, b. - Caseta doble de peones camineros de la Jefatura de O. P . de Madrid. Alzadas,
489. Clasificación de los servicios necesarios. - Lo s se r VIClOS de exp lotación, para a te nder a las n ecesidades enunciadas, se podrí an clasificar como sigue : P ara la co nservac ión pe rm a ne nt e : Peon es ca min ero s y Ca pataces,
A) S ervicios que a seguran el USiO r egular y continuo d el camino .
E qu ipos quitani ev es. Pal:a evi tar interrup- ( Puentes prov isio na les . cie nes Ma te r ia l g enera l d e urg encia.
I
P arques ge ne ra les de m ate r ia l. f
P a ra o rd en a r el tr á fi co : Policía de Circu lació n.
B) S er vicios ' encam i- \ S ervicio de in fo rm a ción. na dos a l o r de n, Serviciocle t elé fon o. segurida d, eco - · P uestos ele socorro. norn ía y comodi - Parad orcs. da d de Jos us ua- Lu g ares ele desc an so y est a ciona mien to. nos .. E sta ciones de se rvicio, I Estac ion es el e autob uses,
490. Personal de conservación permanente. - La conservaci ón del cam ino precisa la exi stencia ele un per sonal permanente, qu e te nga por mi sión la atención co nti n ua de l m ismo ; su d eber será cuid a r de l buen esta do del trozo ele camino a su ca r go y r ea liza r las pequeñas repara ciones de conserva ción que, no por se r peq ueñas, de j an de ser trascendent es; un bue n peón caminero q ue at ienda co n ce lo y d ili gen cia a la con serva-
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Fi g . 420, e. - Casilla de peón ca m inero. J efat ur a de O. P. de Madr id.
71 8
Clan del tramo a él encomendado, ahorra cantidades importantes en su conservación general, pro longando la vida del firme mucho tiempo. Normalmente, cada peón caminero tiene a su cargo un trozo de 5 a 7 kilómetros; vive en la misma carretera, en casa especialmente construída, donde ha de haber sitio para él y su fam ilia, así como un pequeño almacén para los úti les y herramientas de conservación, de su uso exclusivo. La casa del caminero debe tener, corno mínimo, una cocina-comedor, un cua rto para los padres, uno para los hijos varones y otro para las hem bras; aneja a ella debe existir, donde sea posible, una pequeña huerta con ga llinero, etc., para que la familia de l peón pueda obtener, en su pro-
Eig.
42!. -
Caseta de peón caminero de la red italiana.
pia casa, una ayuda para su vida material. Ha de cuidarse que las casillas tengan bien atendidos sus servicios de aguas y saneamiento; deben tener ducha y retrete, con una evacuación de las aguas residuarias, que reúna las condiciones que la higiene moderna exige. El exterior de las casillas de los peones camineros debe atenderse con todo cuidado, desde el punto de vista estético, pues contribuyen a dar un buen aspecto al conjunto del camino; han de ser modestas, pero de acuerdo con el estilo del país y del paisaje; ha ele exigirse rigurosamente su conservación; cuando sea pos ible, las casillas de los peones deben tener teléfono, de uso público; la utilidad de este servicio, para el del peón caminero y para los usuarios del camino, es evidente. En la figura 420 pueden verse los planos y fotografías de una casilla moderna de la red española, y en Ita 421, una casilla de las carreteras italianas. 719
Por cada ocho peones camineros debe existir un capataz, jefe de todos ellos y encargado, por tanto , de un tramo de 40 a 60 kilómetros. Su casa, de condiciones mínimas similares a las de los peones, ha de tener un almacén de mayor capacidad para guardar los útiles y herramientas, así como los materiales del tramo. Conviene que tengan además un garaje para encerrar un camión; en la ngura 422 puede verse una caseta de capataz, con sus servicios, en una carretera italiana. Si se quiere que el servicio esté bien aten dido es imprescindible que tanto los peones camineros como el capataz, tengan medios rápidos de transporte, no sólo para recorrer su tramo, sino también para llevar las
Fig.
422. -
Casa de capataces y serVICIOS anejos de la red italiana.
pequeñas herramientas precisas para la atención constante del camino. Para el caminero es suficiente un triciclo (fig. 423); el capataz debe tener un medio más rápido, una pequeña motocicleta; si el servicio no cuenta con estos elementos, su funcionam iento tiene que ser forzosamente deficiente. Existen dos tendencias en relación con la forma de prestar el servicio; una, que propugna que cada peón tenga asignado solamente un tramo, y otra, partidaria ele que la cansen' ación se realice por cuadrillas que atiendan, con la dirección y vigilancia directa del capataz, el servicio de un tramo largo. Nosotros creemos que teniendo el personal los elementos precisos, especialmente los de transporte, que cada peón tenga asignado un tramo presenta ventajas indudables, sin perjuicio de que el capataz pueda ordenar la concentración de los peones de su zona que juzgue necesarios para efectuar una reparación determinada; el establecimiento de 720
pr emios anuales, para el person al que tenga su tr amo mej or atendido, que ten ía est ablecido la Diputación de Cuip úzcoa, da esp léndidos resultados. El personal de be tener la impresci nd ible capacidad f ísica y de orden técnico; su selección debe ser cuidadosa al ingresar, y ha de pasar a las diversas categorías por concursos que asegu ren que Jos puest os superiores
Fig. 423. - R ed italiana : peón con su triciclo de serv icio.
se van cubriendo con aq uellos más capaces y fieles cum plido res de su deber. E s mu y útil tener al per son al al tant o de los progresos de su técnica; así se hace, por ejemplo, en Italia. don de el person al, periód ica mente, se concentra en puntos conveni entes par a as istir a conferencias sobre temas de su profes ión; el resu ltado es ex celen te, no sólo pa ra la formación técnica del personal, sino para darle el espí ritu de servicio que es 721
preciso para el m ej or desempeñ o ele su fun ción ; una capacidad técnica in icial , con stantemente mej orada , y un a vig ila nc ia pe rmanente sob re la f orma ción p rofesi onal, qu e est imule en el cum plim iento de su s deberes, con tri buyen efica zm ent e a di sponer de un cuerpo de cap ataces y cam in eros con la capacidad pr ecis a para el desempeño de su come t ido . 491. Interrupci on es dehidas a la nie ve. - L a niev e causa gra ves tr astornos en los países frí os ; cierra e l tráns ito ele los cam inos , y la interrupción, en a lgunas zo nas . se prolon garía la rg o tiem po de no tomarse las medidas precisa s para quitarla . En España ten emos un nú m ero de puertos en d i Ierentes co rd illeras , que qu edan "ce rrados " co n las nevadas fuertes; hay paí ses donde el pr oblema es g rave. pues no se lim ita a una s cuantas vias sino que, pr áct icame nte, abar ca la mayorí a de los cam inos d el país. El in co nven iente de la nieve pueele e vitarse: (/j Con medida s q ue impidan la formación de ven tisqueros, puntos de acumula ció n de gran de s cant idades de nieve, y b) Con un se r vicio bien organizado que quite la nieve caída antes q ue pue da se r o bstá cu lo para e l tráfi co. La necesidad de tener el camino ab ierto al trá nsito y, por ta nto, las med ielas a adoptar pa ra log ra rlo , dependerá n de la importancia ele la vía; en los países do nde la n ieve es un prob lema que afecta al conj un to de la red, la nor ma corrient emente a dm itida. es:
Carretera s de i .« orden (en E spa ña . nacional es) .
¡
Carr et er as de 2.° orden ("
com a rcales) ..
í
Carreteras de 3.er orden ("
locales) .
Circulación siem pre ase gu-
rada.
\ I nterr upción máxima, 24 ho( ra s.
.¡
Pu eden admit irse mayores in terrupciones e incluso su cierre.
492 . Medidas pa ra ev ita r la f ormación de ve nt isqueros . - Los ven tisquero s se fo rman debido a una di sminuci ón de la velocidad del viento en zona de terminada, ca usa de que en el1a se deposite la nieve. S e pued en evita r de do s maneras: o s upr im iendo la ca usa de la disminución de ve lo cida d del viento, o bien poniendo un obst á culo para qu e el de pósito de ni eve se f orme en pun to disti nt o del camino. Los v entisqueros, en general, se forman en terrenos llanos, do nde el vie nto alcanza grandes velocidades, cuando el cam ino va sit uado en tr inc hera (fi g. 424) de pr ofund idad no muy gr ande, me no r de 4 me-
722
t ra s; ig ualme nte se p rodu cen en terr aplenes de altura super ior de 0,70 a 1 metro, so bre un terreno llano (fig . 42 5), cuando el talud de las tierras es menor de 1/ 10 (no rmalmente en tre 1/6 y 1/10) . E l proceso de Ja formación de los ven tis qu eros es m uy com plej o y, po r ello , so lament e un ex amen m inu cioso de las cond iciones locale s pod rá ciar una norm a correcta pa ra evita r su forma ción; como regla general e1ebe ev i-
.s- >« :
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~
)
'P~J/;>j{,::i;i!íº~__ Figura 424.
Figura 425.
tar se la construcción de desmontes de pequeña cota ; elevar la rasante es solu ción muy eficaz, pe ro cara, y no está justificad a m ás que en casos ext remos ; en zonas de g randes nevadas, la razón de evi tar la formación de venti sque ros obliga , a veces, a realizar variantes del camino .
F ig. 426. - Vall a para evitar la for mación de Wl ventisquero en el ca milla .
Re medio m uy ex tendido es la construcción ele vall as, fijas o m óviles, que provoque n la fo rm ación del ventis quero fu er a del camino. Las vallas es tá n constitui das po r so po rtes de made ra o m etálicos, entre los cuales se colocan tab las , fo rm ando un con j unto unido o di scon tinuo ; el problem a de la acert ada colocación de las va llas es mu y com plejo; un as 723
veces conviene ponerlas paralel as al camino que se trata de p rote ger, a distancia ele él , variable entre 15 y 60 metros (fig. 426); al gunas veces se ponen normales; sólo un estudio cuidadoso del caso particular , dar á una solución cor recta, En vez de va llas desmontables, que tienen la ventaja de pod er se llevar desarmadas a l punto de colocación, y cambiarse ele si tio fácilmente cua ndo la prácti ca lo ex ij a, se pueden construir lTIllros de fábr ica; para ello es preciso que su si tuación est é defin ida si n la menor duda. La const r ucción de barrer as de arbo lado se empl ea también con éxito; tiene est e rem ed io el inconven iente del tiempo qu e se necesita para que los árboles a lcancen el desarrollo preciso , pero en cambio es muy efica z,
F igu ra 427.
E vitar la form aci ón de ventisqueros, aunque cues te din ero, es, casi siempre, remedio m ás económico que disponer del equipo mecánico preciso para quitar la nieve que en ellos se acumula. 493. Equipos quitanie ve. Composición y organización. - Aun adoptadas las med idas p recisas para evitar la form ación de ventisqueros, en zonas de g ra n des nevad as, es necesario disponer de los equipos mecánicos para mantener abiertas a l trán sito las ca rreteras a fecta das . La maquinari a emp leada para quitar la nieve, puede se r : a) De hci hoj a fija ~ . o infii en1 V. U nos y ot ros pueden se r co n mot or propio b) D e oj a ja pana. d di " ' , d bi epen lente, tract or o camión . e) Gir atorras o e tu r ma.
L os a pa ra tos de hoj a en V fija, tienen el inc on veniente de formal'
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cordones de nieve a lo largo del camino, que, en la mayoría de los casos, hay que apartar nuevamente (figs. 427 y 428) ; son útiles para abrir el paso en caminos con grandes espesores de nieve; los aparatos rotativos tienen la ventaja de que la turbina arroja la nieve lejos del camino; no
Fig. 428. - Quitanieve en V, trabajando.
forman cordón, siendo su trabajo definitivo (figs . 429-30-31). Una vez quitada la nieve, se debe, con aparatos más simple s (figs . 432-33) conservar limpio el camino. Mantener, en zonas de nevadas frecuentes, asegurado el tráfico en las vías principales, ex ige una organización muy complet a, con retenes
Fig. 429.- Quitanieve de turbina.
725
fijos de ma terial, debidamente dotado s y dispuestos a acudir al pri mer aviso al punto dond e sea preciso; hay que tener en cuenta que, la tar dan za en prestar el servi cio, representa un aument o en el coste del mismo , que es más elevado, por unidad de nieve qu itad a, cua nto mayor sea el
Fig. 430 . - Q uitanieve de t urbina.
espesor sobre el que se opere; es conveniente, en la práctica, que ex istan equi pos con zonas fijas que pu edan ser suplementados con otros adicionales en caso de necesidad ; es preciso que el personal que ha de tr abajar
F ig . 431. -
726
Qnitanieve de turbin a, tr abajando.
con los eq uipos conozca perfectamente su zona, que deberá dejar, antes de la nevada, con las señales convenientes, en los sitios peligrosos, que fijen los obstáculos que pueden ser causa de accidentes al cub rirse con la nieve.
Fig. 432. - Quitanieve de hoja plana para conservación .
494. Otras causas de interrupción del tránsito. - Son, además de la nieve : a) Los co rri mie ntos de tierras en los desmontes y la caída de masas de tierra o roca, que pueden cerrar el tr ánsi to y constituir siempre grave peligro .
F ig . 433. - Quitanieve de hoja plana paca conse rvac ión .
727
b) La destrucción de puentes o sus accesos, debido a desbordamiento de los ríos. e) La destrucción de los terraplenes por la socavación de las agua s.
Figu r a 434.
d) La inundación del camin o. E n relación con todos estos accidentes hay que disponer de un servicio de información que permita poner rá pidam ente en los punt os con-
Fig. 435. -
Sección transversal
e n7.011
ele desprendimientos.
venieates los anuncios de la interrupción, para que el tráfico se desvíe antes de llegar al sitio del accidente; las oficinas de Turismo deben ser, asimi smo,' advertidas para que puedan avisar al público. 728
En relaci ón con la reparación de las averías no pueden darse reglas tijas; es imprescindible disponer con rapidez, en el sit io del accidente, del p ersonal y les me d ios necesarios para realizarla; ello aconseja que los parques de materi al de conserv ación se encuentren bien distribuí dos dent ro de la red general, para que la concentración sea ráp ida y suficien te; en zonas deter m inad as, en las cuales, por sus características, es frecuente algún ac cid ente de los enumerados, el serv icio debe d ispon er de los elemen tos precisos para el rápido restabl ecimi ento del tr án sito. En bastante s casos se podrán adoptar medidas qu e eviten la producción de la in- Fig . 436, a. - V ía fé r rea prot egida con tra terrupci ón; por e jernplo, vallas desprendimientos. de contención de las avalanchas (fig. 434), protección el el tr am o contra los desprendimientos (figs. 43543 6) , et c. : cuando económ ica mente es posibl e, prevenir es lo recomendabl e.
Fig. 436, b, - Zona de ca mino proteg ida contra desp rendimiento s.
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Para evitar la socavacion de los t erraplenes, y su destrucción por las crecidas d el río q ue circu le próxi mo a ello s, deberán ad opt arse med idas de pr otección y defensa, llegando en a lgu nos casos a la desviación y encauza miento del curso de ag ua peligroso o a variar el trazado delcamino. Cuando po r cualqu iera de las causas en ume ra das se pr od uzcan cortes de un cami no, deberá estud ia rse la f orma de supr im ir el o rigen del m al ; y, en ge nera l, aunq ue resulten costosos a primera vista los rem edios, será n m ás bara tos q ue la reparación de las ave rías , máxime si se tiene en cuen ta el peligro y trastorno económ ico que par a el tr ánsito representan. En rel ación con el g ra ve problema de la rep osición de puentes de grandes luces, en algu nos países , el servicio de conser vación dispone de puentes provisionales desarmables, tipo HERBERT, com o lo s que t ienen los servicio s militares de Pontoneros. Parques de material. Talleres. - En cada circunscripción se d eber á dis poner de u n parque cen tral en el que se reúna el gran material y en el qu e se efectúe n las reparacion es importantes. En España, cada Jefatu ra de Obras P úbli cas dispone de un parque genera l, normalmente en la capi ta l, qu e es almacé n y taller pr incipal de reparaciones. En lafigu ra 437 pu edenverse dif erentes f oto gra fías de los parqu es de mat eri al de la Jefa tur a d e Obras Públ icas de Ma d rid. A demá s de este parqu e central y sus tall eres, deben exi stir parqu es secunda rios , debida mente distribu idos, que ten gan talleres de menor impo rt an cia , donde sea posible realizar las reparaciones pequeñas del m at eri al de la zona, ev ita ndo gastos de trans porte y pérdidas de tiempo. P or lo menos .d entro de -cada circunscripción , la unific ación d el material de las distintas clases tiene indudabl es ventajas; no sólo por la mayor fac ilidad de su manejo, sino po r la posi bilidad de ex istencia de recambios y especialistas para su reparación . En el P arque Central debe haber un servicio gene ra l de estadística del m ateri al, para conocer su situación en cad a momento, su consumo y los gastos de reparación ; la carga econ óm ica de' est e servicio se ve ampliam ente compensada por su utilidad, de trascendencia indudable, pues po r él se pod rán conocer no solamente las vent aj as e inconvenientes de cada ti po d e m áquina , sino tambi én vigi lar si su utilizaci ón y rendimi ento es el debido. G) 495.
496. Servicios encaminados al orden, seguridad y comodidad de les usuar-ios, Servicio de información. Servicio telefónico. - El usuario debe poder conoc er el estado de conservación de l os caminos
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y las interrupciones eventuales que en ellos pudi era en contrar, no sólo por nieve, desprendimientos, etc., sino por obras y reparaciones que hacen el tránsito lento y peligroso. El servicio de Obras Públicas debe tener debidamente in form ados d e todas estas circunstancias a las oficinas provincial es de Turismo y Real Automóvil Club, pa ra que éste pueda hacerlo , a su vez, a los automovilistas .
~:~ ...r
F ig. 437. a. - Taller y Parque de Mateoial de la j e íatur a de O . P. de Madr id .
La información ha de ser m ás, actu al y completa, según la importan cia del camino, porque lógicamente a fectará a un tránsit o ma yor. Para que 'este servicio pueda ser efectivo, es muy importante que el per sonal de peones camineros disponga de .teléfono, que le permita estar en con tacto con sus superiores. El servicio de teléfono en las casillas debe ser público; es de gran. utilidad para el automovilista, que podrá, desde cualquier punto del camino, obtener rápidamente la comunicación que pudiera interesar. 497. Estaciones de Viajeros y mercancías. - La existencia de un tr áfico intenso y regular de transporte de viajeros en común y mercancías, exi ge se disponga , seg ún ya- hemo s indicado, de estaciones para
731
· ·1 .'
,'o
F ig, 437, b. - Ta ller y Pa rque Cent ra l de Mat eria l de la Jef at ura de O . P . de Mad rid .
F ig. 437, c. - I nterior de l T aller Central de la Je iatura de O . P . de Madrid (437, b) .
732
F ig. 437. d. - Interi or del Parque Cent ral ele la J efatura de O. P . de Mad rid (437. b).
F ig, 437. e. - Interior del Parq ue Central de la Jefatura de O. P . de Madrid (437. b) .
733 22
el man ej o de merc an cías y locales pa ra el alojamiento del pers onal de mecánicos de servicio. Según su dest ino. pueden clasificar se en : A. Estacione s term inal es. B. E st aciones int erm edias. A m bos tipos pueden ser: a) , par a viaj eros ; b), para mercancías ; e) , m ixtas. En el tipo m ás comp lejo, estación termina l mixta de viajeros y mercan cías, se debe tener ' en cuenta al proyectarlas : 1-" La necesi dad de sepa rar el se rvic io de via jeros de l de mercancías . 2·° T anto pa ra uno como para otro, es preciso separar a su vez las corrientes de entrada y salida . 3.° H ay que disponer para via je ros los servicios siguientes : a) Servicio de info rm ación . b) Sala de espera. e) Taqu illa de billetes. d) Ser vicio de fac turación de los equipajes; entreg a y peso. e) Con signa de equ ipajes . f ) Se rvicio de correo, telég rafo y teléf on o pú blico. g) Cantina y, seg ún la importan cia de la estación, serv icio de comed or , servicios higi énicos, u rinari o, ret retes y lava bos. h) En a lgunas estac iones importan tes conviene ' establecer un pequ eño hotel. 4. 0 E n la pa rte de rnercan cias se deberá proy ecta r: a) U n m uelle de r ecibo de mercan cías, pesaje y f acturación . b) Un alma cén para las merc ancías que han de ser cargadas a los camiones. e) Muelle de carga de la mercancía a los camiones de t ranspo rte. d) Un a lmacén para mer can cía recib ida hasta qu e sea r etirad a por sus dueños. e) Servicios higiéni cos. 5.° Zonas de est acio nam iento de au tobuses de viaje ros y camiones de mercancías, debidamente separadas, con s us estacio nes de servicio completas (a prov isio namie ntode gasolina, aceite, repuestos, estación de lavado, engorase y repar aciones). 6.0 Oficinas de dir ección y adminis tración . 7.0 E s muy 'conven iente disponer un Jacal para el aloj amiento del personal de conductores y ay uda ntes, con su cantina y comedor independiente. E n la disposición genera l, dependi ente de las condi cion es locales , se ha de estu diar can todo cuidado qu e las corrient es de trán sito de los
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distint os ser vicios no se inte rfieran y se desa rrollen en fo rm a simple, debidamente canalizadas. Las es-taciones intermedia s, en las cua les se efec túa el tr ans bordo de viajeros y mercancías. deben ser de un tamañ o menor , el estricta mente necesario para las operaciones que en ellas han ' ele efectua rse; si son mixtas, habra que tener en cuen ta los mi smo s requi sit os que se ha n señalado en el caso de estaciones termi na les ; en las esta ciones intermedias, estrictamente de mercancías, habrá que prev er siempre una cantina para
Fi g. 438. - P atio de una estación de mercancías de las autoestrada s alemanas.
el person al del servicio de transporte. En las situa das en puntos determinado s - cada c inco hor as de recorrido de las poblaci on es o centros de tr áfico impor tan tes, o sea 250 Km. - deberá ex isti r servicio de comedor en tod o caso, y en una sí y en otra no, por 10 men os, el de aloj am iento. preciso para el personal de los convoyes de transporte ; en toda s · debe haber un taller para las reparaciones sencillas de los vehíc ulos. E n las f igu ras 438 y 439 pue den verse fotografías de los servicios para el per sonal de tran sporte en estac iones de las autocstradas alemanas. Para servicio del tráfico de turismo a la rga di stancia es muy conveniente que ex ista n, en pun tos bien elegidos , pequ eños hotele s donde el automovilista puede parar a co498.
Tráfico de viajeros. Albergues. -
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Fig. 439, a. --' E stación de mercancías de la s autoestradas aleman as: dor mitorio par a los con ductores.
Fi g. 439. b, -
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Estación de mercancí a s ele las autoestradas alemanas : serv icios de lavabos ip ar a los conductores .
mer y, en pequeñ o número, a pernoctar. Este ser vicio, de gran interés, se estableció en E spaña hace más de quince año s. Los alb ergues de carretera, de pequeñas dimensiones, deben tener un número reducido de habitaciones para dormi r, en proporci ón con la importan cia del servicio que el albergue ha de prestar, tenidas en cuenta las carac teríst icas del camino y su situación; un cuarto de estar y un comedor de dimensiones adecuadas; no hay que perder de vista que el tráfico que se detiene a almorzar o comer es muy sup erior al que pernocta en el albergue; se deben proyectar las habitaciones precisas para el personal de administración y ge-
Fig. 440. - Albergue de las autoestradas alemanas con servicio principa'lmcnte de comedo r; esta cionam iento de vehículos al aire libr e.
neral, así como todos los serv icios higién icos, cocina, bodega, despensa, etcétera ; es de g ran interés disponer de un pequeño jardín. Deben tener · un garage cubier to, y si es posible, con jaulas independientes, par a que el viajero pueda encerrar su coche sin necesidad de quitar los equipajes ; aparte de ello se debe di sponer un espacio para el estacionam iento de coches que se detienen a com er, aislado de la carretera y donde puedan , inclus o, quedar durante la noche, con completa seguridad; debe haber una estaci ón de servicio lo más completa posible, con surtidor de gasolina, engrase, y es mu y convenient e ex ista un taller elemental y 1111 pequeño almac én de repuestos. En las autoestradas alemanas, donde el tráfico a larga dista ncia es muy inten so, y en muchas de ellas mixto, comercial y de turismo, existen en puntos inter medios albergues como el que puede verse en la figu ra 440,
737
en el cual, especialmente, se da el servicio d e comedor ; camiones. y automóviles se estacionan al aire libre para may or .econ omía . E n las figuras 441 y 442 se pu ede ver el plano y unas fot og rafí as del alber gue tipo de los caminos españoles. PLAfY TA B AJA . I
1,105
Ii'
I
!
16
12 .900
PLAfYTA PR/./YC/PAL.
1,
6. Com edo r. 7 Ant ecc cin a
Vest íb ulo.
2 . A rco.
3. T eléfono. 4 . Admin istración. j . Cua rto de estar.
8 . Cocina. 9 Despen sa, 10 .
Fig. 44I. -
738
Bode ga ,
Comedor de servioio. Garaje. '3, Taller. '4. E ntrada c ubierta. 15. Terraza. 11. r J.
16 . Pa tio , individual. r 7. Dorm itorio bipc rsonal . " l8 . )9, 20 . :2 l .
Rope ro. A rma rio . C uar.to de baño .
A lber g ue tipo de la red .de cam ino s . de E spa ña .
F ig. 442, a. - Alb ergu e de 'la red de cam inos de E spañ a (Bail én) . Vi sta gen-era l.
Fig. 442, b, - Albergue de la red de caminos de E spaña. Vista des de la terraza .
,Fig. 442, c. -: Albergue de la red de caminos de España: Comedor.
. u
Fig. 44 2, d.-
740
__
.:-,.-~ __ .~ ' .'
Albergue de la, r ed de caminos de Españ a. Habitación individual.
En el mismo camino principal, o desviado más o menos de él, en lugares donde el paisaje reúna condici ones de belleza excepcional es, se deben estab lecer lugares de descanso, parador es ; para elegir su sit uación, se deberá buscar la máxima utili zación de las bellezas naturales
Lugares de descanso. Paradores. -
Fig. 44.2, e. - Albergue deIa red de caminos elle E spaña. Cuar to de baño.
atraviese y, especialmente: a) 'la existencia de agua, elemento animador importante del paisaje y que puede ser utilizada, según su extensión, para la bebida o el baño; b) la belleza del paisaj e mismo, que result ar á tanto más atractiva cuanto más inesperada pueda resultar después de recorrer una pequeña desviación del camino principal; e) la existencia de lugares de sol o sombra excepcional, según se trate de utilizarlos en 741
invierno o vera no . E n el lu gar de descan so debe exi st ir el espacio suficiente para el est acionamiento de vehículos ; el fir me d e es ta zona , de tipo econ óm ico , debe ser utilizable en toda época . Según la importancia y caracterí sticas de l lu gar de descanso, deberá ex istir en él restaurante, u hot el, y tener este últ imo mayor o men or número de habitaci on es. La D irección Gener al de T ur ismo en E spa ña tien e establecidos, desde hace
.tL~
-......- . ~
~.
Fi g. 442, f. - A lberg ue de la red de ca mino s de E spaña. Garaje y servicios.
a ños, vari os P a radores: Gr edas, Úbeda, Ben ica r l ó, etc . E n la figura G puede verse el pla no gene ra l de s ituación de un Parad or de las au toes t radas alem anas ; en la figura 44 3, b.. el arreglo de una pequeña zona de des canso qu e permite disfrutar de una vista inte resante.
443,
J
500. Lugares de estacionamiento. - Son zonas situadas en la proximidad de puntos de gra n tráfico que sir ve el cam in o principal ; por ejemplo : aeropuer tos, hipódromos, ca mpos de deporte. etc. Los coches que en g ra n núm er o acuden a ellos y deben pe rma necer espera ndo un cierto tiempo, no pueden estacionarse en el cam ino principal, en el cual
742
Fig. 443,
(J. -
Parador de las autoestrad as alemana s.
Fi g. 443. b. - Lugar de desc an so 'de las autoestradas alemanas.
743
causar ían un grave trastorno; han de disponer de un espacio am plio, anejo al camino, pero separado de él. Las condiciones que el sitio elegido debe reunir será n las s iguientes : a) , su situación deberá anun ciarse al tráfico del camino genera l con la suficiente an ticipación ; b»J a entrada y salida del tráfi co al lugar de esta cionamiento debe realizarse sin que se produz ca el meno r trastorn o en el tráfi co principal; ello obliga a que el acceso al camino pr incipal tenga la debida visibilidad ; las zonas de estacionamiento deben estar pav imentadas con un firme de baja calidad, pero de la adecuada resistencia, en el que no ex ista ni polvo ni barro en ninguna
e»
Figura 444.
época del año. En la figura 444 puede verse el plano de Una zona de estacionamiento en las pr oximidades de un lugar origen de tráfico mixto (campo de deportes, estación, etc.). 501 . Estaciones de servicio. - Las estaciones de servido pueden ser: exclusivament e para aprovisionami ento de gasolina y aceite ; b), con aprovi sion amie nto de gasolina, aceite, recambios, lavado, engrase, taller elemental, etc. Sea cual fuere la importancia de la estación, debe estudiarse su situación con todo cuidado, para evitar que constituya un punto peligro so para el tráfico; los automóviles y camiones han de entrar y sa lir de ella sin pro ducir puntos de conflicto con el tr áfico gener al, o, por lo menos, han de disponer de la visibilidad precisa para que no sean peligrosos. Por otra parte, en los puestos de servicio, aunque sean
a»
744
elementales, se pueden acumul ar varios vehículos que no deben detenerse en el camin o; hay que disponer del espac io preciso para su estacionamiento y maniobras, adecuadamente separado de la zona de tránsito. En la figura 445 puede verse la disposición general de una estación de serv icio ; está situada en el empa lme de la autoestr ada con un camino de segundo orden ; el acceso de la autoestra da está debidamen te sepa rad o por un cordón ver de, y zonas verdes tam bién encauzan el tráfico para la entrada y salida a la estaci ón ; sirve a un solo senti do de ' circulación de la a utoest rada ; cuando los caminos no tienen separación de los sentidos de circulación, la maniohr a de cruza r el camino una de las líneas
Figura 445.
del tr áfico, para entrar y sal ir en la estación, es muy peligrosa; si el camino es de gran tránsito, no debe permitirse, a menos que el surtidor esté situado en un punto en qu e sea posible realizar el cruce aprov echando un ensanchamiento que permita establecer la circulación giratoria. La situa ción de la estación de servicio debe anunciarse con la debida anticipación, para que no sorprenda al conductor, obligándole a realizar una mani obra rápida, que puede resultar peligrosa. En algunas estaciones, donde exis ta taller elemental ciereparaciones, debe dispon er se un servicio de socorro : un automóvil , o mej or una pequeña furgon eta, con un taller elemental móvil , que pueda ir a reparar en el camino el vehículo averiado, y un camión grúa que pued a transportarlo al taller en caso preciso. 745
502 . Policía de tráfic.o. --'-- La policía de tráfico, en la mayor parte de los países, tiene por objeto: U Re gul ar y disciplinar la circu lación. 2." Cuida r del patrimonio que los camin os represen tan ; y 3.° Prestar la ayuda precisa a l automov ilista en caso de avería. Se ve por lo expuest o qu e la policía de tráfi co, au nque tenga un mando y disciplina militar para su fun ción puramente p enal, corrección de infracciones del Reglamento de circu lación, debe depender, por cuan to se refiere a las órdenes técnicas, de la Dirección ele Caminos; solamente así se podrán utilizar sus servici os, en cuanto s e refiere a los cometidos 2.° y 3.", de indudable importancia ; la policía de tráfi co debe tener una com petencia técnica que le permi ta vigil ar y exigir (con jurisdicción sobre el personal su balterno permanente de co nservación) la adecuada conservación de los camin os. Ello obli ga a que tengan una .dependencia técnica directa del ingeniero de la zona en que actúan, qu e pueden recibir órdenes suyas en relación con la vigilancia de la conservación y hacer llegar a él las sugerencia s que estimen oportunas a este fin. La policía de tr áfico, para el cumplimiento de su misión, h a de estar dotada de med ios rápidos de transporte, motocicletas y automóv iles. 503. Autoestradas. - - La s posibilidades del tr áfico mod erno, capaz de alcanzar velocidades específicas muy superiores a la máxima en un carnina corri ente, han sido la causa' de la cons trucción de cam inos especiales que, por su s características, permiten , en condiciones de seg ur idad y economía, gr andes velocidades comerci al es ; estos caminos modernos son las denominadas autoestradas. La s ca racterísticas que debe cumplir una autoestrada son las siguientes: 1." TR A ZADO: A) En planta. - Gr andes a lineaciones rectas . Supresión de las travesías de los poblados a los que el trazad o sirve ; el acceso a ellos se hará por d esvia ciones que reúnan las con dicione s precisas en su unión con la autoestrada. Supr esión de cru ces a n ivel con ferrocarriles y otros caminos ordinari os. Lo s empal mes con o tras vías se harán en ángulo muy agudo y cumpliendo toda s las condiciones estudiadas par a evitar los puntos de conflicto en las vías de circul aci ón. Lo s radios de las cur vas será n, si es posible, mayores de 1.000 metros, y como mínimo, .300 metros; ex istirá n, cu ando sean precisas, curvas de transición. L a visi bilidad mínima será de :\00 metros. B) En perfil. - Pendiente máxima en zonas no excepcionales, 5 por 100; mientras sea económicamente posible, no debe pasarse del 3 por 100. La visibilidad en ··vertical ser á tam bién, como mínimo, 300 metros.
746
2.' Szccr óx TRANSVERS.AL. -:- S eparación efectiva al mismo nivelo nivel di st in to de las d os direcciones del tráfico; exclusión del de tracción a nim a l ; ex iste gran número de autoe strada s, es pec ia lme nte en 1 M.1 ia, donde la separación del t ráfic o consist e únicamente en un a línea m ar cada en el cen tro del ca m ino; es te sistem a es po co eficaz. Paseos utilizabl es para el es tacio namien to de los. vehículos ; su an cho y firm e esta rán constru idos de acue rdo .con est e fin. 3." EMPALMES CON OTRAS Ví AS. - D ispo si ción de los cru ces, co n su pr esión absoluta de puntos de conflicto con el tráfico de la a utoest ra da . 4." FIRME DE ALTA CALIDAD. S.' S ERVICIOS. - E sp ecialmente a tend idos : puntos de estacionami ento preparados en forma a decuada, con ac ceso s a la a utoes trad a, bien cu idados; pues tos d e se rv icio , de gaso lina y aceite, con teléfono. E n zona s de g ra n tráfico, a lum brado por foc os fij os. ó." Cu idad o especi al en realzar la belleza del paisaje y atender a la del camino. 504. Régimen econ ómico. - El trá fico en las autoestra das es más rápido y eco nóm ico ; por dio los usu a rios deben satisfacer un canon esp ecial , aparte de l general que correspond a a su clase, que ay ude a sufragar el gasto ex trao rd ina rio del est a blecimi ent o y conserva ción de la autoestrada; este cano n suplementa rio se abo na en la estació n de entrada en la autoe stra da. Las tarif as están en rel a ción:
a) Para cMTIiones... . .
¡
Co n el peso. Si es vehículo ·solo o con r emolque. Con la distancia.
b) Para au tornóviles,. \ Con la potencia.
I
Con la distancia.
Para a uto móvi les suelen ex ist ir billet es de ida y vuelta y abonos para un número de via j es en un plazo deter minado : en am bos ca sos, co n una r edu cción importante del billete ordin ario. 505· Estaciones. - A la en t rada de la autoestrada se disponen estac ion es en las cua les se adquieren los bill etes y factur an los equi pajes ; deben con ta r, según s u importanci a , con los se rv icios de una estació n cen traL de auto buses y mercancí as; en las a utoes t ra das importantes, com o, por ejemplo, la de Géno va al va lle de PÓ, en. Italia, existen edificios donde los ser vic ios est án montados con gran amplitud y hasta lujo, como puede ve rse en las figuras 446 -447 , E n los emp a lmes con otras ví as que
747
Fig. 446. - Autoestrada de Génova al valle de l P ó. Vista gene ra l de la estación de entrada.
Fig . 447. - Aut oestrada de Génova a l valle de1 P 6. Estaci6n de entrada : sa la c1e espera.
748
ten gan acceso a la autoestrada es necesario disponer esta ciones de menor importa nc ia . con servi cio s si m ilares a la pr incipal (tig. 44 8). 506. La red nacional de caminos, servicio autónomo. - ¿Puede una red de caminos basta rse econ ómi cam ente a sí mi sm a ? Tiene un os ingresos ob ten idos di rectam ente del usua rio; hay otros del ser vicio mi smo , por la me jora q ue representa para los pr opietarios de los terrenos co-
Fig. 448. - Aut oestrada de Génova al valle del PÓ. Estac ión de acceso inte rmedia.
lindantes, y otros, en fin, que pro vien en de la utilización del camino para usos dist int os del transpo rte. Son , en resumen, estos in gresos: 1.0 De Jos usuario s del transporte: im puestos dir ecto s e indirectos d e transporte: patente de circulación, impue sto de la gaso lina, multas, impuestos de transporte de via je ros y me rcancías, etc. 2· o D e los pro pieta rios de los te rr enos co linda ntes : im puesto de plusv al ía de los terren os, con tribuc iones directas por m ejo ra . 3: De los usu arios de los ter renos: pasos a edificios y propiedades, servidum bres de líne as eléctric as y tel ef óni cas, anunci os y concesiones diversa s; po r ejemplo: hoteles, restaurantes, e tc. Los gas tos de l serv icio so n :
1: D e dirección y admin istración: per sonal fijo y even tual del serv icio, gastos de oficina. 749 23
2. o Gast os de conser vación y sostenimien to ele la red, que puede n ser de: P ers onal
... .. j
Ma teria l y maq uina ria
Fi j o: Capataces, cam inero s, etc. E vent ual : P ersona l con es te ca rácter, pa ra reparac iones. D e adquisición de materi al es diversos q ue se consumen en la repa rac ión (piedr as, bet unes, etc.). Combustibles: ga solina , aceites pesado s, ca rbón, etc . Maquina ri a : gastos de adquisición, r epa raciones y amor tiz ac ión.
3: Gastos de obras nueva s: para la realización de nuevos trazados, rectificación de los exi stentes, obras de pavimentación y mejora, etc. Solamente los ingr esos directos, norma lmente no cubren tod os los gastos que la r ed origina; aho ra bien: la red de caminos pr oduce un a serie de ingresos indi rectos al E stado, por la riqu eza qu e crea; es ju sto que el Estado contribuya con una par tida importante como subvención por este ser vicio. Para darn os cuen ta de la forma en que está plantead o el problema económ ico, vamos a exam ina r las cifras del presupu esto españ ol. Lo s gastos rep resentan 200 millones de peseta s a nuales, incluídos en esta cif ra los co rrespondientes de person al Los ingresos directos que la red de camin os produce, son los siguientes (a ño 1936, para considera r cif ra s normales) : P at ente de circ ulaci ón . Carru aje s de lujo . Impu est o
63 millon es de pts. año 3
59 4 2
55 186
E n los ingresos anteriores no se han ten ido en cuenta nin gun o de los producidos por los conceptos 2.° y 3.°, que pueden alcanzar cantidades importantes. U na subvención ~ta tal en consonancia con los ing resos indirectos qu e al E stado produce el servicio (sola mente el monopolio de petr óleos y los derechos de adu anas de los autom óviles, respect ivament e, 200 y 60 millones) darían al organ ismo aut ónomo la capac idad económica más qu e sobrada para 'atender am pliamente a la mejo ra de la red. Ej emplo notable de una organización de este tipo, y demostració n de su eficacia, [o constituye la Azi enda Auton oma St atale clelle Strade en Itali a. 750
El Estado cont ribuye a ella con una subvención anual de 180 mill ones de liras, y la A zienda percibe directamente los impuestos de circulación ( 170 mill ones), uso de caminos por Ayuntam ientos y Di putaciones (5 millones), multas (4 millones), contribución m ejora (como m áximo, el 30 por 100 de la obra nueva), publicidad ( 1,300 millones), concesio nes ( 10 mill ones) y va rios (4 ,5 mill one s). La Aziend a se desenvuelve econ ómicamente con holgura y la labor que rea liza es de una gran eficacia. Las autoestradas a lemanas se están construyendo y explotando por la Empresa " Autopistas del R eich " (R eichsa utobahnen), cre ada por Ley
Fi g. 449. - Túnel de una autoestrada italiana .
de 27 de junio de 1933 , como filial .de la Compañia Alemana de Ferrocarriles del Imperio. Por el uso de las autopistas la empresa tiene derecho a percibir un a tarifa especial, que deb e ser a pr obad a por el Ministerio de T ransporte ; a fines del año exi stían construídos má s de 3.000 Km. de los 7.000 proyectados. En la figur a 449 pue de verse un túnel en una autoestrada ita liana, yen las 450 a 454, diferentes asp ectos d e las Reichs a utobahnen . 507.
Usuarios especiales del camino. Tranvías y trolebuses. -
La prestación del servicio de transportes en común, cuando el tráfico a lcanza un cierto volumen, y la necesid ad de que las tarifas sean económicas, lleva a la convenienc ia de est ablecer a lo largo del camino medios de 751
transporte con tr a ccion eléctrica : tra nvía s y tr olebuses, La acción de los úl tim os sobre el camino es la m ism a que 'la producida por un camión cualquieta : van mon tad os sobre neum áticos y.tienen, por ot ra parte, una elasti cidad de mov im iento que les perm ite desviarse, como térm ino medio, cuatro metros a un lad o y otro ele la línea aére a; el t rolebús, no plantea, por ·tanto, dent ro ele les Iimites ele nuestro estudio del cam ino, problemas
"
Fig. 450. - . Autoestrada a lemana. El arbo lado, m uy separado de la explanación prm'cipal ; la cun eta se subst ituye por un amplio espacio de dr enaj e.
especiales, ni desde el pun to de v ista d e la sección transversal ni en relaci ón con la conservaci ón de l pav irnento ; la línea aérea, suspen dida a 6 metros como mínimo sobre la rasante del cam ino, va sopor tad a por rose tones colocad os en las fachadas o por pos tes metáli cos cuando no ex isten ed tfk ios ; desde el pun to de 'vista de l cam ino, solamente hay que tener en cuenta que los pos tes no constituyan un obs táculo par a la circul ación. El problema del tra nvía es, desde nu estro punto de vista, total mente distinto; circul a sobre vías, y ello tiene dos consec uencias import antes : en primer lugar, la vía plan tea un grave problema para la conse rvación
752
Fi g .
4 51 . -
A ut oestrada a lemana . Pe rfil tra nsver sal car acterí stico : cur va tra nsición.
C0 11
753
Fi g . 452. - Autoestrad a Mu nich-S al zbu rgo.
c-: I
F ig: 453. -
754
Entrada e n Mauh eirn. La zona ve rde central tiene 20 met ros de an cho . Il umin ación con i ocos fij os.
Fig . 454. - A specto ele otro traillo deja autoest rada de la fig. 453 durante la noche.
J_ -l.--
j./O
T-/_ _ .
/á'.:?- - - ---I
Fi gura 455
755
del firme; y en segundo té r min o el tran vía es un obst áculo pa ra la cir culac ión gen eral. El ca r r il del tranvía pued e ser de seta y patín ancho (VI GNOLE), que se empl ea, generalmente, cuan do la ví a va establecida en explan ación independiente, o bien el carril acanalad o (fig. 455 ), en el cua l la pestaña de la rueda va de n tro de un canal o garganta ; el ca na l tien e un anc ho m áxi m o de 40 mm. ; en gene ra l, no se p asa de los 30 mm . en recta y 35 m m . en curv a; la profund idad varía, asimi sm o , de 30 a 40 mm. ; dimensi one s mayo res no son precisas y cons tit uyen un peligro para el tránsito. La colocación de la ví a en un camino pl an tea g raves problemas: la discontinuid ad del pavimento - ca usa de e fec tos de im pacto y filtracione s - y las vibra cio nes pr oducen la rápi da de strucc ión del firme adyacente y, en defi niti va , de todo el de l camino. Las ca usas de la dest ru cción del firm e por la instalación de la vía sa n las siguientes :
Estáticas
Dinámicas ....
P enet ración, por la junta del carril y el firme, de la humedad que se tr ansmit e al cim iento de las zonas contigu as a la inmediatamente adyacente al car ril; al alt erar la resistencia del cimient o, es causa de la des t r ucció n del paviment o. Viibraciones . Oargas directament e tra nsmitidas rp or los coches. Asiento desigual del pa virnento adyacente alca rri,l con lo-s efect os de impacto consig uien tes.
Acción directa de la rueda sobre el pav imento. En la figura 4 56 pu ede ver se un resumen de las principales disp osiciones adoptad as. El tipo (A) es el más económico; pe ro no puede emplea rse m ás que en el caso ele via esta blecida en exp lanac ión independiente del tránsi to genera l. El tip o (E) pr oduce una cir cul a ción ag rada ble, por la elasti cid ad del bal ast o de a siento; la independencia del p avimento de la vía y sus zonas adyacentes del res to del cami no impide q ue se transmitan a él las ca rgas y vibraciones ; pero las junt as son línea s mu y peli g ro sas para la pe netración de la hu meda d en el cimie nto del firm e ; au nq ue se ati end an con to do cu idado, rellen ándolas co n a sf alto , no se conservan nunca en condici ones adecuada s ; la zo na de la vía se deteriora rápi da mente , y como, a dem ás, su asiento es diferente del gener al del firme , se producen efecto s de impacto por el tráfi co genera l, que contribuye n a la rui na del del pavimento ; se pod ría me jora r m uch o esta disposi ción. perfeccionan do la junta longitudinal con alg uno de los sistemas que se han descr ito al tr atar de firme s de horm igón ; pero ell o enca rec erí a y compli756
A.- TIPO FERROCARRIL. !form ' 0
Pay/mento
Balasto
B.-77PO DE V/Á PAVIMEIYTADA COIY BALASTO.
Pawmi!'llto
e - TIPO
DE VIÁ COI"! BALASTO SOBRE PLACA DE HORMIGÓI't.
Pawmenlo
D- TIPO I'fO/YOL/TlCO
E.- TIPO HO/YOL/TICO
E, .- TIPO MO/YOL/TlCO
CO/'! TRAVIESA DE MADERA.
CO/Y TRAWESA DE ACERO.
CO/Y NEDIA TRAV~SA DE ACERO.
r.-TIPO I'fO/YOL/TlCO CO/Y ASIEIYTO ELA'STICO. Fig ur a 456.
caría la construcción. Otro s inconvenientes de este tipo CB) de asiento de vía es el gran espesor de! balasto, causa de descensos desiguales del firme y de efectos de impacto ; por ello. y en el tipo (C), se reduce el espesor del balasto que, además, por ir colocado sobre horm igón , proporcio na un mejor reparto de las cargas sobre el cimiento. En tipos (D) y (E) son los más usados, especialmente con subsuelo deficiente ; en e! tipo (E) el anclaje de la vía se hace a tr aviesas de acero, tanto en un cas o como en otro; las traviesas se pu eden colocar ente ras , o so lame nte emplear trozos de una longitud de 0,50 a 0,60 m. ; se lo gra as í u na ma yor con tinuidad y resistencia d e la pla ca de hormi gón y, adem ás, se reduce el volumen de traviesas, lográndose una economía de relativa importancia ; la distancia entre tra viesas es de 0,55 a 0 ,60 m. La traviesa metálica tiene la ventaja de que se une m ás íntim am ente al horm igón de asiento; en cambio, según algunos, tiene el inconveniente de dar un conjunto más rígido, principal defecto que se achaca al tip o (E). La rigidez de la vía produce un tráfico ruidoso y con vibraciones, que no sólo resulta inc ómodo, sino que es causa ele un miás rápi do d esgaste del material m óvil y de los car riles. P ara evitar este inconveniente se recurre al asiento tipo (F), en el cual las travi esas van rígidamente unidas al cimiento de hormigón, pero el car ril va asentado en ellas por intermedio de una pla ca de m aterial elástico. P ara conseguir un tráfico m ás agradable, se ha en say ado también en Mil án la dispo si ción de fa fig ur a 457; los resultados, aun que aceptables, n{) so n conclu yen tes; alcabo de un 'cierto tiempo. el m at erial elástico cede, y, a pesar de que el carril va aislado del firme y; por tanto , sus deformaciones no se transmiten a éste, es imposible evitar los pelig ro s de la filtración y la alteración en perfil longitudinal de la ví a por as ientos d esiguales del material elástico; de éste se han ensayado di íerentes tipos, incluso palastros dispuestos como muelles; pero todos, en mayor O men or g rado, presentan los m ismos inconve nientes . Para que no ex is tan v ibraci ones hay que evita r su ca usa princip al : las irregularidades de la v ía; para ello se ha recurrido , com o medio m ás eficaz, a la soldadu ra de los carriles, elim inan do las juntas; no hay ningún inconveniente en hacerlo, porque las vari acione s térmicas del car ril, em pot rado en el pavimento. son pequeñas, y éste, evita la def ormación lateral del carril. A veces el carril se defo rma ligeramente en las pro ximid ad es de la so ldadura ; es un defecto que hay que corregir con to do cuidado para evitar las vibraciones. Si la junta qu eda alta , se rebaj a con un a muela, y si queda baja, se recre ce con soldadu ra el éctrica , con electrodos reve stidos, que producen un materi al muy duro, y se rectifica con un a muela; puede tambi én sucede r que la soldadura, cuando no 758
se hace en las debidas condi ciones, altere la estructura del material de la cabeza del carril, haciéndol o más blando que el resto de la superficie d e rodadura; se produce entonces una depresión en la ju nta al cabo de po co tiempo. En todo caso es preciso asegur ars e de que el anch o de la cabeza d el carril es suficiente para garantizar que nu nca la rueda pueda .actuar dir ectamente sob re el pavimento ; esto sucede cuando el perfil de la rueda va per diendo, por desgaste, la conicidad del perfil pr imitivo; y
Figura 457.
si ocur re así, la destrucción del firme en las proximidades del carr il es mu y rápid a y ele a rr eglo di ficilísimo. Cua ndo se emplean carri les de seta hay que dejar en el pavimento una hendidura par a que pase la pestaña de la rue da ; cuando se tr ata de firm es d e hormigón, se hace colocando una tira de madera pegada al carril, que se quita una vez hormi gon ado ; cuando se trata de firmes de asfalto, puede hacerse lo mism o, o m ás sencillamente hacer pasa r un carretón, con ruedas iguales a la s de los vehículos, cuando el as falto está tod aví a calien te. Esta especie de canal tiene siempre graves inconvenientes: la ar ista viva se rompe por la acción del t ráfico y, además , la hendidura se ha de ir profundizando a medida que el car ri l se desgas ta ; por ello, en Europa, no tratándose de vía en expl ana ción independiente, se emplea el carri l acanalado. 759
La vía del tranvía puede ir estab lecida en la misma explanac ión del camino o en explanación independiente. E n todo caso hay que tener en cuenta que el ancho normal de un tranvía era de 2,20 metros; hoy tiende a aum ent ar ; los nuevos coches de Madrid van a tener 2,25 rne~ - - -.•..
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F ig ura 458.
tras, y en el ext ranjero han llegado a anc hos de 2,45; cuando los coches anchos tienen una longitu d de 12 ó más met ros, deben lleva r las plataform asapun tadas para facilitar el cruza miento de t1l10S vehículos con
760
otros en las curvas; el ancho de la vía es. corrientemente, de 1,35 a 1,50 metros; en Madrid, 1,445 metros, que es el ancho normal europeo; excepcionalmente existen anchos diferentes; en España, en Málaga, el ancho es de 1,80 metrós, y en Bilbao, de 1,365. El gálibo del tranvía, es decir, tenidos en cuenta los espacios libres precisos, tiene un ancho de 3 metras; entre dos tranvías debe quedar un espacio de 0,40; el ancho de la doble vía resulta así (fig. 458) de 5,60 metros ; con anchos distintos de vía o vehículos se pueden obtener los totales con idéntico criterio; en esta misma figura pueden verse los anchos necesarios, según existan postes o refugios, para que los viajeros puedan subir y bajar al tranvía; Jos refugios deben tener un ancho de 1,50 metros. El radio mínimo normal de las curvas es 20 metros; en poblaciones se puede, aunque no es recomendable, aceptar radios menores, con un tope mínimo de 15 metros; para estos radios excepcionalmente pequeños se aconseja el acuerdo parabólico o bien las curvas de varios centras; en el límite mínimo de los ra dios influye muy fundamentalmente la distancia entre ejes y el diámetro de las ruedas. La casa Brill acepta, con ruedas normales (26 pulgadas), cinco veces la longitud de la "base rígida" elel vehículo, y como máxima pendiente admisible, el 10 por 100. La máxima velocidad específica del tranvía es 60 Km. hora; la velocidad comercial, de 15 a 20 Km. hora, cuando el tranvía va en explanación independiente; cuando va en la explanación general, normalmente no se alcanza una velocidad comercial superior a 11 Km. hora; consideramos como velocidad comercial el número de kilómetros que ha recorrido el coche desde que sale hasta que vuelve a la cochera, dividido por las horas empleadas. La velocidad comercial depende en gran parte de la distancia de las paradas, especialmente cuando la vía va en explanación independiente; se suelen colocar a distancia de 200 a 300 metros en distritos interiores, y de '500 a 700 metros en distritos exteriores. La ventaja que tiene, por todos conceptos, el establecimiento del tranvía en explanación independiente ha hecho que se adopte esta disposición cada día más, cuando el ancho del camino lo permite. La vía se establece con carril Vignol (fig. 456, A), sobre balasto con traviesas de madera; en los cruces con el tráfico general, que deben distanciarse lo más posible, hay que enterrar la vía para que los vehículos ordinarios puedan cruzarla; hay que dejar, en este caso, la hendidura en el pavimento, a que antes hicimos mención.
761
ÍNDICE DE MATERIAS TO MO II Páginas.
PA RTE CUARTA
Superestructura de cam inos ordinarios. X IV. - Superestru ctura de cam inos or dinarios 240. Gener alidades : Material es y maqui na ria . 241. Car act erísticas de los materiales 242. Materia les pétreos 243. Agregados. Arena. . . 244. Pied ra pa rtida y gr avas. 245. Composición g ra n ulo m ét r ica. 246. Toma de Ias muest ras . 247. Tamaño de los tami ces . 248. Mét odo... , . . 249. Pe so específico. ., . 250. P eso aparente por un idad de volumen . 251. Huecos.. 252. Arci lla y cieno.. . . 253. Coeficiente de cali dad ... 254. Coeficiente de fri abilidad, 255. Desgaste 'p or rozamiento.. 256. Resistencia ' a l choque .. . . . 257. Coeficient es de absor ción. H eladicidad . 258. Resisten:cia a la com presión . . 259. Po der liga nt e . . . 260. Principal es mate riales pét reos 261. Calizas . 262. Areniscas. 263. Granito , 264. Ofitas ... 265. Diabasas. . . ... .. 266. Basaltos . . . .. 267. Piedras artificiales. 268. Cemento P ortland.. . 269. Productos bituminosos 270. Hidrocarburos acícli cos o de cadena ab ie rta . 27 1. La serie et ilé n ica o de las olefina s. . . ... .
403 403 405
CAPÍTULO
406 407 407
407 "107
408 409 409 ...
410 411 411 411
41 3 ...
415 416 417 417 418
418 419 419 419 420 420
420 420 423 423
427 427
763
Páginas .
272. 273. 274. 275. 276. 277. 278. 279. 280. 28 1. 282. 283. 284. 285. 286. 287. 288. 289. 290. 291. 292. 293: 294. 295. 296. 297. 298. 299. 300. 30 1. 302. 303. 304. 305. 306. 307. 308. 309. 310. 311. 312. 313. 314. 315. 316. 317.
764
En la serie ace ti lénica. Hidrocarburos cíclico s Betunes as fá lt icos naturales .. P roductos asfá lticos artificia les... O rige n y propi edades 'd e los betunes asfá lt icos n aturales Otros asfaltos na t ura les . B etunes asfált icos 'proced entes d e la dest ilació n de l p etróleo .. Re fina ción d e .los m at er ial es .bituminosos .. Refi nac ión de - los betun es asfál tic os na tural es.. Refina c ión de pet róleos asfá lticos . Product-os de des tilac i ón de petról eos as fá lticos . Alquitranes. D ife re ncias y semeja nza s ent re 'los a lquitra nes y 10tS betunes as fá lticos de 'Pet ról eo . Re finación de l os a lqu it ran es.. P rop iedades y características rté·cni ca s de l os p rod ucto s bitum in osos . . . P eso espec ifico... . . . De term inac i ón del peso específico. Método d el hi drómetro. . . . . . Método del frasc o o del picn órne tro.. ... Pruebasde consist enc ia . Viscosidad... Penet rac ión D ucti lidad ... P un to d e ·f usió n Método d el anillo y [a 'b ola . E nsayo. de voiati lizac ión . Pun to d e fr agilidad . " ... Punto de llama o ele in flam ación. So lubilid a d.. . . La muest ra a ensaya r es 'bet ún casi pu ro Asfalto con g ran ca ntidad d e residuo . . . Determ inació n de l bet únso luble en sulf ur o de ca rbón de un pa vimento . . . . . Presencia de a lqu it r án , Ca rbo no fijo . E nsayos d e a lq uit ra nes D eshidrat a ci ón..... D est ilación frac cio na da .. . Carbono lib re . . . V iscosidad Co ns iste nc ia. . .. N aftalina Em ulsio nes .. . F abricación d e emulsiones Tanto po r cie nto de bet ún. D eshidra taci ón. , Coagulac ión y lavado del betún c on a lcohol (l\iIAR CUSSON) .. . V iscosid ad . Estabilidad .
428 428 430 431 431 433 433 434 436 436 438 440 441 442 443 443 444 444 445
446 448
449 452 452 453 454 455
456 457 458 459 459 461 461 461
462 463 463 465 466
<:66 467 468 468
469 469
Página s.
318. Por me zcla (NELLENSTEI]N) . 319. Por sedimentac i ón.. 320. Por enf riamien to . .. 321. Examen mic roscópi co. 322. .En sayo sobre el bet ún ex t ra ído . 323. Ensay os de las roca s asf álticas, Solubili dad . 324. Na turaleza de la ro ca .y del betún asfáltico qu e contiene.. 325. P rueba de resistenc ia, Im pacto . 326. Flex ión .. . ... ... 327. Pla stic idad .. , . .. 328. A dhesiv idad. . . .
470 470
4i 1 471 471 '171 47 1 472 473 473 474
XV. - Maquinaria especial para la co ns t r uc ció n de firmes 475 329. Pri ncipios generales para la const ru cción d e firmes . 475 330. Maqu ina ria .prec isa . Clasificación . . 4·75 331. Maquinaria para la preparaci ón del material resisten te. Mac ha176 qu eo de la piedra . '177 332. Machaqueo a mano 477 333. Machacadoras. Clasi fic ación . 478 334. Machacadoras de m an díbul as. 479 335. Machacadoras cónicas. ASO 336. Elección de m ach acadora . 48 1 337. D et alles de fun cionam ient o . 48 1 338. F abricac i ón de a rena . . . . . 483 339. Fabricaci ón de gravilla . 484 340. Cribas clasificado ras . 487 341. Normas pa ra la instalació n de la estación de ma cha queo. 488 342. Machacadoras m óviles . . . . . . . . . .' 488 343. Máqui nas pa ra .ell a vado de los á ridos . 489 344. La br a de adoquines 490 345. E scarificadora s.. . .. 492 346. N iveladoras : .. 492 347. Apí sonadora s .. . . .. 497 348. Aparatosregadores ... 497 349. Aparatos calentadores y dist ribuidores de bet ún as fált ico
C APÍTULO
XV I. - Firmes económicos 350. C am inos cstabilizados.. . .. 351. Ca r reteras de ;grava . 352. Es tabilización . . . . . 353. E studio del terreno. .., . 354. T om a de rnuestras.. ... 355. Aná lisis granu lométr.ico . . 356. H um edad .cen t r ifuga 357. Humed ad -en elcampo, . ..
CAP ÍTULO
358. Ensayos de WATTS
500
'
500
SOl 502 503 504
505 507 508 508 510
.
359. Ensayos de KRYN I NE . 360. P rueba de desgaste . .. 361. Cla sificación de los 'suelos
,.
512 512
765
Páginas.
362. 363. 364. 365. 366. 367. 368. 369. 370. 371. 372. 373. 374. 375. 376. 377. 378. 379.
I dentificación de los suelos Caminos de tierraestabilizada. Principios fundamentales ... Composición granulométrica del firme. Sección transversal
513 515 522 :::26 527 533 .534 535 537 537 .538 540 S42 543 543
Construcción Empleo del cloruro cálcico y sódico..
Construcción Conservación Tratamiento superficial Firmes de tierra ligada con cemento Composición de la mezcla. Construcción Conservación ..
Revest"mnientos ligados con productos bituminosos .. Emulsión asfáltica. Construcción Betunes asfálticos. Alquitrán 380. Conservación. 381. Coste.
CAPÍTULO
382. 383. 384. 385. 386. 387. 388. 389. 390. 391. 392. 393. 394. 395. 396. 397. 398. 399. 400.
XVII. - Firmes de piedra
p~artida,
766
547 547 548
ligada con tlerra.;
Materiales: suscaracter ísticas Caractcrísticas del firme. Sección transversal . Extensión y apisonado de la piedra. Recebado Coste. Conservación. Paliativos del polvo Cloruro cálcico.. Tratamientos 'Superficiales con productos bituminosos ,.. Tratamientos superficiales en caliente. Caracter ísticas de los productos bituminosos a emplear. Alquitranes. Betunes asfálticos... .. . .. ... ... Construcción Tratamientos supe rficiales en frío... Betunes líquidos. . .. . . . .. . Tratamientos mixtos en frío y caliente.. Conservación . .. ... ... .. Límites de utilización., 'I'ratarnientos superficiales con roca asfáltica ..... ,
XVIII . - Firmes de piedra partida, ligada con betún quitrán. . . . . .. . . 401. Firmes construidos in situ. Por penetración 402. Espesor del revestimiento. Sección transversa l 403. Cimiento.
CAPÍTULO
544 545
O'
549 549' 550 553 554 555 556 557 558 559 559 560 561 %1 565 566 567 567 ;:69 570
al-
572 572 573 573
Páginas.
404. Piedra. 405. Betún 406. Construcción 407. Conservación. 40S.Causas de fracaso ,.. 409. Ventaj as e inconvenientes. 410. Coste. . . 411. Revestimientos mezclados in situ. 412. Revestimiento no compacto, mezclado en maquinaria especial 413. Revestimiento superficial de gravilla mezclada con betún.. 414. Firmes de máxima densidad, mezclados en rnaqaiinar ia especial. 415. Áridos . 416. Betún 417. Ti pos de firmes. Ej ernplos de normas extranj eras., 418. Macadam asfáltico. 419. Hormigón asfáltico. 420. Mortero asfáltico, . 421. Maquinaria., 422. Construcción . 423. Contención Iateral del firme. Bordillos., 424. Construcción 425. El tráfico durante la ejecución de la obra. 426. Conservación.. 427. Causas de fracaso., , ... .. 428. Datos para el cálculo deeoste .. 429. Asfalto comprimido. Losetas asfálticas., 430. Asfalto fundido CAPÍTULO XIX. - Firmes de piedra partida, ligada con cemento ... 431. Generalidades... 432. Ventaj as .. 433. Inconvenientes, . 434. Crietas.: sus causas. 435. Retracción del fraguado. 436. Cambios de temperatura 437. Capacidad de duración 438. Resistencia a las cargas de trabajo. 439. Cimiento. ... ... 440. Consecuencias... ... 441. Preparación del cimiento.. 442. Dosificación dela mezcla. Áridos 443. Cantidad de cemento de la mezcla . 444. Construcción del firme en una o dos capas... 445. Resistencia.. . 446. Dimensiones de las placas. .. 447. Fórmula de GOLDBECK.. 448. Fórmulas de WESTERGAARD ... 449. Esfuerzos producidos por los cambios de temperatura y retracción del fraguado... ... . .. ... . .
573 574 574 577 577 577 578
578 580 :;81 581 582 584 587 588 589 589 591 593 596 596 600 600 601 602 603 605 608 608 608 609 609 609 612 613 613 613 613 614 615 616 616 619 621 621 622 626
767
Pag inas .
450. 45 1. 452. 453. 454. 455. 456. 457 . 458. 459. 460. 461. 462. 463. 464. 465. 466. 467. 468. 469. 470. 471.
Perfi l transv ersal d el firme . E speso re s Armaduras. .. . . J untas .... T ipos de juntas.. . Construcción de las ju n t as longitud inal es ...; J un ta s t ransv ersal es . Pa ra·dores . . . . . . Obtención de la com pacidad del ho rmigón . Ej ecución m ecánica . . . . . . V ibra do del horm igón.. . Co nstruc ción . . Cimi ento . . . . . P rep a r ación {le! horm igón .. . . Ej ecución del firme . . . . . . . .. . . .. Curado de ho rm ig ón . . . . . Horm igonado en tiempo d e h ela da . . F irmes especi ales de hormigó n . _ Conservació n Movim ien to de las p lac a s po r defecto del subsue lo. . _ Cost e '.' E l horm igó n como base de ot ro s firrnes.. M ac ad am de c em en to... .
630 632 635 637 638 640 646 648 fí5l 652 656 657 658 663 664 666 667 667 669 67 1 672 674
XX . - Firmes de piedra más o menos labnada, Firmes d í versos... . . ... . _ . . . . _. . .. . . . ... Capa de rod ad ura. Horm igón blindado.. Empedrado mosaico Adoqu inado _ Firmes de l a d r illo .. . Pavimentos d e rnad er a.. Otros finmes espec ia les.. . . . . ..
677 677 680 631 684 687 688
X XI. - Orden y s eguridad deJa circulaci ón . Señales . . . .. ... . . . . . . . Vallas .de pr ot ecci ón del trá fico . Belleza del oaanino . . . .. . . . . Arbol ado y pl antaciones. Il umin ac ión.... . . . . Unidades de m edid a de ilurninaci ón... . F uen tes lum inosas... ". E l problema de la iluminación del camino . . Ca racterística s de la s lámpa r a s .
690 690 690 696 696 697 698 698 699 702
CAPÍ TULO
472. 473. 474. 475. 476. 477.
C APÍTU LO
478. 479, 480 . 481. 482. 483. 484. 485. 486.
768
PARTE QU IN T A
Explotación de caminos ordinarios. Página~.
XXII. - Explotación de caminos ordinarios.
711 713 487. Tráfico de los vi a je ros., ·~88. T r áfico el e me rca ncías.. . 714 -189. Clasificación de los se r vicios necesarios.. . 717 490. P ersona l d econ servaci ón .perrnan ente. 717 722 491. Interrupcion es debidas a la nieve ... 722 492. Medidas -pa ra evita r da forma ción de vcnti squcrcs.. 724 493. Equipos quitan ieve. Composic ión y organiza ción 494. Otras ca usa s de inte r r upc ión del tr áns ito 727 495. P a rqu es de ma te rial. T all er es.. . . . . . . . . .. . 730 496. S er vicios en caminados a l ord en, seguridad y comodida d de los 730 usu ari os. Servicio d e infor m ac ión. S erv icio .telefó nico... 731 497. Estacion es d e viajeros y rnerc ancías.. 735 498. Tráfico d e viaj er os. Aliberg ues . . . . . . 7·n 499. Lugares de descanso. P a ra do res.... 500. Lu gares de estaciona m iento . . . . . . . . . 742 501. Estaci on es d e se rvicio.... . . 744 746 502. Policía d e tráfico . 746 503. Autoest rad as . . 747 504. Régim ene conómico
CA PÍT ULo
SOS. Estaciones. .', .. .
. . . . . . .. .
506. La red nac ion al ele cam inos, servicio autónom o. . . 507. U sua r ios espec iales del ca mino. 'Tranv ías y~ ro lehuses.. .
747 749 751
769
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Publicaéiones de la ~scuela ~speci~1 de Ingenieros de Caminos, Canales y Pu ertos.
CAMINOS POR
JOSÉ LUIS ESCARIO INGENIERO DE CAMINOS
PROFESOR OE LA AS IGNATURA EN LA ESC'UELA ESPECIAL DEL CUERPO
TOMO SI:GUNDO
M A .O-R I O
•
19 4 3
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ES PRO PIE DAD DERECHOS RES ERVADOS
T ipografía Artí sti ca . -
Ala med a,
12 . -
Mad r íd .
CAMINOS DE
J. L. ESCARIO SE ACABÓ DE IMPRIMIR EN
JUNIO
DE
1943,
EN
TIPOGRAFíA ARTíSTICA A LA M EDA. 12. - M A DR I D
