A quién va dirigida: contratistas, explotadores de canteras e ingenieros de carreteras que fabrican o especifican zahorra artificial y quieren una referencia única sobre los requisitos del material, el proceso de mezcla y la planta. Las cifras de las tablas son un ejemplo de la especificación india MoRTH, donde este material se llama wet mix macadam (WMM); la tabla de equivalencias muestra la norma de referencia en otros países, como el PG-3 en España.
¿Qué Es la Zahorra Artificial?
La zahorra artificial es un material granular de granulometría continua, formado por árido total o parcialmente triturado y su fracción fina, que se mezcla con agua hasta la humedad óptima, se extiende en tongadas y se compacta como capa de base o subbase del firme. En la India el mismo material se llama wet mix macadam (WMM). Cuando cada tonelada sale de la planta ya mezclada y humectada, la capa es mucho más uniforme que un macadam hidráulico (water bound macadam, WBM), en el que el árido grueso se extiende primero y el recebo y el agua se incorporan sobre la propia calzada.
La zahorra se coloca bajo el pavimento bituminoso o de hormigón en carreteras, autovías, pistas de aeropuerto, puertos y explanadas de uso intensivo. Reparte las cargas del tráfico sobre las capas inferiores y da al firme una plataforma densa y estable que no se deforma ni se fisura cuando se construye según la especificación. Cuando se necesita una base más rígida, la misma planta añade cemento para fabricar grava-cemento o suelo-cemento.
El mismo material con otros nombres
| Región | Material | Especificación típica |
|---|---|---|
| India | Wet mix macadam (WMM) | MoRTH Sección 400, cláusula 406 |
| Latinoamérica | Base granular | Especificaciones viales de cada país (por ejemplo, INVÍAS en Colombia o MTC en Perú) |
| Estados Unidos | Graded aggregate base (GAB) | ASTM D2940 y especificaciones de los DOT estatales |
| Unión Europea | Mezcla no ligada para base y subbase | EN 13285 |
| España | Zahorra artificial | PG-3, artículo 510 |
| Francia | Grave non traitée (GNT) | NF EN 13285 |
| Rusia y CEI | Mezcla de piedra triturada y arena (ЩПС) | GOST 25607 |
Los límites granulométricos y los métodos de ensayo difieren entre estas especificaciones; trabaje siempre con la que figura en su contrato.
Requisitos del Material
Como ejemplo documentado, la cláusula 406 de la especificación india MoRTH exige un árido triturado duro, durable y limpio, con límites de resistencia, forma y plasticidad. En España, el artículo 510 del PG-3 fija sus propios requisitos para la zahorra artificial. Los requisitos principales de MoRTH son:
| Propiedad | Requisito (MoRTH) | Ensayo |
|---|---|---|
| Valor de impacto del árido | 30 % máximo | IS 2386 Parte 4 |
| Desgaste de Los Ángeles | 40 % máximo | IS 2386 Parte 4 |
| Índice combinado de lajas y agujas | 30 % máximo | IS 2386 Parte 1 |
| Índice de plasticidad de la fracción que pasa por 425 µm | 6 máximo | IS 2720 Parte 5 |
Granulometría
El WMM de MoRTH utiliza un único huso granulométrico con un tamaño máximo de 53 mm. El huso que se publica habitualmente para la cláusula 406 es:
| Tamiz IS | Porcentaje que pasa en peso |
|---|---|
| 53 mm | 100 |
| 45 mm | 95–100 |
| 22,4 mm | 60–80 |
| 11,2 mm | 40–60 |
| 4,75 mm | 25–40 |
| 2,36 mm | 15–30 |
| 600 µm | 8–22 |
| 75 µm | 0–5 (algunas ediciones admiten hasta 8) |
Ejemplo indio (MoRTH). Compruebe los límites con la edición de la norma que figure en su contrato, como el artículo 510 del PG-3 en España, antes de diseñar la mezcla.
La mayoría de las plantas de trituración no pueden producir esta granulometría en un solo acopio. La zahorra se obtiene mezclando tres o cuatro fracciones independientes, por ejemplo 40–20 mm, 20–10 mm, 10–5 mm y 5–0 mm de polvo de trituración, y por eso la planta de mezcla necesita una tolva y una cinta dosificadora para cada fracción.
Zahorra, Grava-Cemento y Subbase Granular Comparadas
| Zahorra artificial (WMM) | Grava-cemento y suelo-cemento | Subbase granular (GSB) | |
|---|---|---|---|
| Capa | Base, a veces subbase | Base o subbase tratada con cemento | Subbase, sobre la explanada |
| Cómo se fabrica | Mezclada y humectada en una planta de mezcla | Árido o suelo mezclado con cemento y agua | Material graduado, mezclado en planta o en obra |
| Función principal | Base densa y estable bajo el pavimento | Base rígida para tráfico pesado | Reparto de cargas y drenaje |
| Especificación | MoRTH cláusula 406 (India); PG-3 art. 510 (España) | PG-3 art. 513 (España) | MoRTH cláusula 401 (India) |
| Control de calidad | Constante: mezcla y humedad fijas | Exige dosificación exacta de cemento y agua y puesta en obra dentro del plazo de trabajabilidad | Depende de la procedencia y de la mezcla |
La zahorra fabricada en planta puede extenderse con extendedora, se compacta en menos pasadas y supera los ensayos de densidad con más regularidad que una capa mezclada sobre la calzada. La misma planta de mezcla suele producir la subbase granular de la capa inferior, solo con otra dosificación, y, con un silo de cemento, también grava-cemento o suelo-cemento.
Humedad, Dosificación y Compactación
El laboratorio determina primero la densidad seca máxima y la humedad óptima de la mezcla de áridos con el ensayo Proctor modificado (en la especificación india, IS 2720 Parte 8). La planta añade después agua hasta alcanzar la humedad óptima, más un pequeño margen para la evaporación durante el transporte y la extensión en días calurosos y con viento.
- Demasiado seca: la capa no alcanza la densidad, los finos se separan del árido grueso y la superficie se disgrega.
- Demasiado húmeda: la mezcla colchonea bajo el rodillo, pierde resistencia y tarda más en admitir la capa siguiente.
- Objetivo de compactación: en el ejemplo MoRTH, el 98 % de la densidad seca máxima de laboratorio, comprobado en obra con ensayos de densidad.
- Espesor de tongada: en MoRTH, 75 mm como mínimo y hasta 200 mm compactados cuando se usan rodillos vibratorios.
Cómo Funciona una Planta de Zahorra
Una planta de zahorra, también llamada planta de mezcla pugmill o, cuando dosifica cemento, planta de suelo-cemento, es una mezcladora continua. MoRTH exige mezcla forzada en un pugmill o en una mezcladora de bandeja; las plantas de alta producción utilizan un pugmill de doble eje porque mezcla en continuo sin detenerse entre lotes.
- Alimentar y dosificar: cada fracción de árido está en su propia tolva, y una cinta dosificadora bajo la tolva la extrae en la proporción de la receta sobre una cinta colectora.
- Añadir conglomerante si hace falta: para grava-cemento o suelo-cemento, un tornillo dosificador bajo un silo de cemento añade el cemento al flujo de árido. La zahorra sin tratar no necesita conglomerante.
- Añadir agua: una bomba alimenta una barra de aspersión dentro del mezclador, y el caudal de agua se ajusta a la humedad óptima.
- Mezclar: dos ejes de palas contrarrotantes amasan el material hasta obtener una mezcla uniforme y humectada mientras avanza por la artesa.
- Almacenar y cargar: la mezcla se descarga en una tolva pulmón o silo que carga los camiones sin detener el mezclador, y la cabina de control muestra los caudales de alimentación, el caudal de agua y las cargas de los motores.
Las plantas de mezcla pugmill GELEN MP se construyen así, con al menos tres tolvas de alimentación con cintas dosificadoras, barra de aspersión interna, alimentación opcional de conglomerante y supervisión en tiempo real, en tamaños de 300–400 t/h y 450–550 t/h.
¿Qué Capacidad Necesita?
Dimensione la planta a partir del ritmo de extendido, y no al revés. Un ejemplo:
- Calzada de 7 m de ancho, capa compactada de 0,20 m y objetivo de 1 km de capa por turno: 7 × 0,20 × 1.000 = 1.400 m³ compactados.
- Con una densidad compactada de unas 2,25 t/m³, son aproximadamente 3.150 t.
- En un turno de 8 horas con unas 7 horas productivas: 3.150 ÷ 7 ≈ 450 t/h.
Añada margen para los camiones en espera, los ajustes de agua y los tramos más anchos, y adapte la flota de extendedoras y rodillos al mismo ritmo. Una planta que trabaja muy por debajo de su capacidad nominal desperdicia energía; una planta al límite deja la extendedora esperando.
- Tolvas de alimentación suficientes para cada fracción de la mezcla, más una de reserva para ajustes
- Cintas dosificadoras calibradas para cada material antes de la producción
- Dosificación de agua dimensionada para el árido más seco y el clima más caluroso de la obra
- Tolva pulmón o silo para cargar los camiones mientras el mezclador sigue funcionando
- Planta fija para una cantera que abastece a muchas obras; planta móvil para avanzar a lo largo de una carretera extensa
Problemas Habituales de la Zahorra y sus Causas
| Problema | Causa probable | Qué hacer |
|---|---|---|
| No se superan los ensayos de densidad | Humedad alejada de la óptima, mala granulometría o tongada demasiado gruesa | Revisar la humedad óptima, la mezcla y el espesor de tongada; añadir pasadas de rodillo |
| Segregación de gruesos y finos | Mezcla seca, caída libre larga a los camiones, acopios mal formados | Mantener la humedad óptima, usar la tolva pulmón y formar los acopios por capas |
| La mezcla varía durante el día | Cintas dosificadoras descalibradas o una tolva casi vacía | Calibrar las cintas, mantener las tolvas llenas y vigilar los caudales de alimentación |
| La superficie se disgrega tras la compactación | La mezcla se secó durante el transporte | Cubrir los camiones, acortar los tiempos de transporte y prever la evaporación |
| Zonas blandas bajo el rodillo | Exceso de agua o finos plásticos | Reducir el agua y comprobar el índice de plasticidad del polvo de trituración |