NORMAS TÉCNICAS

ADMINISTRADOR DE INFRAESTRUCTURAS FERROVIARIAS

Organismo Redactor: Renfe. D.I.E.I.F. Dirección de Ingeniería Civil

NAV 3-4-0.0

2ª EDICIÓN: Septiembre de 1987

CARACTERÍSTICAS DETERMINATIVAS DE LA CALIDAD

BALASTO

VÍA

R E N F ED.I.E.I.F

DIRECCION DE INGENIERIA CIVIL

BalastoCaracterísticas determinativasde la calidad

N.R.V. 3 - 4 - 0.0.

2ª EDICIÓN: Septiembre 1987

N.R.V. 3-4-0.0./2

BALASTO.-CARACTERISTICAS DETERMINATIVAS DE LA CALIDAD

INDICE Página

1. Objeto ................................................................................................................................................................1

2. Definiciones .......................................................................................................................................................1

3. Documentos relacionados con la presente norma............................................................................................4

4. Características determinativas de la calidad del balasto...................................................................................4

4.0. Consideraciones generales ......................................................................................................................4

4.1. Naturaleza de la roca originaria de la piedra partida ...............................................................................6

4.2. Resistencia de la roca a compresión simple............................................................................................7

4.2.0. Consideraciones generales..........................................................................................................7

4.2.1. Ensayo directo a compresión simple...........................................................................................7

4.2.2. Ensayos de carga puntual Franklin..............................................................................................7

4.2.2.0. Consideraciones generales ..........................................................................................7

4.2.2.1. Ensayo de carga puntual Franklin con elementos irregulares .....................................8

4.3. Resistencia de la piedra partida al choque y al desgaste ........................................................................9

4.4. Resistencia de la piedra partida a la acción de la helada ........................................................................9

4.5. Composición granulométrica del balasto...............................................................................................10

4.6. Limpieza del balasto...............................................................................................................................10

4.7. Forma de los elementos que constituyen el balasto..............................................................................11

5. Vigilancia del suministro de balasto ................................................................................................................11

5.0. Consideraciones generales ....................................................................................................................11

5.1. Cualidades de la roca originaria.............................................................................................................12

5.2. Fabricación de la piedra partida.............................................................................................................13

5.3. Almacenamiento del balasto ..................................................................................................................13

5.4. Transporte del balasto hasta estación de carga de RENFE...................................................................13

5.5. Transporte del balasto hasta el punto de utilización en el tajo ..............................................................14

6. Ensayos de comprobación de la calidad del balasto......................................................................................14

6.1. Ensayos a realizar por el Contratista ......................................................................................................14

6.2. Ensayos a realizar en el Laboratorio Central de RENFE........................................................................15

6.3. Muestras .................................................................................................................................................15

7. Reposiciones de balasto..................................................................................................................................16

Norma.- Balasto.Características determinativas de la calidad.

N.R.V.

3-4-0.0.2ª ed.

1. OBJETO

La presente Norma tiene por objeto definir las cualidades geológicas y físicas que ha de tener la piedrapartida que constituye el balasto, a emplear en las vías de RENFE, para que pueda cumplir las misionesencomendadas a este material.

2. DEFINICIONES

Se adoptan las siguientes definiciones para los términos incluidos en la presente Norma:

Acidas (rocas).-Rocas con un contenido de sílice superior al sesenta y cinco por ciento.

Andesita.-Roca eruptiva, de quimismo intermedio, con textura microporfídica. Componentes esenciales:Plagioclasa y biotita. Color: pardo negruzco o verdoso.

Agujas (elementos aciculares).-Elementos de un árido en los que dos de sus dimensiones tienenmagnitud semejante y la tercera excede más de tres veces el tamaño de la menor.

Aplita.-Roca filoniana, ácida, de textura microgranuda. Componentes esenciales: cuarzo y feldespatoalcalino. Color gris claro o blanco.

Balasto.-Material granular, sobre el que asientan las traviesas, que posee las características definidas en lapresente Norma.

Banqueta.-Capa de balasto extendida bajo las traviesas que envuelve, además, sus extremos y caraslaterales.

Basalto.-Roca efusiva, básica. En el plasma, microgranudo, se encuentran anfíboles de menor tamaño.Componentes esenciales: plagioclasa y piroxeno (augita); como accidental olivino. Color: muy oscuro, casinegro, que puede tornarse en pardo.

Batear.-Acción de introducir el balasto bajo las traviesas dándole una consolidación adecuada.

Blasto.-Mineral desarrollado en ambiente metamórfico.

Coeficiente CR.-Mide la resistencia al desgaste de un árido. Es la diferencia entre el peso de una muestratipo del árido, lavado y seco, y el peso del material que pasa por el tamiz de 10 milímetros de diámetro,después de haber sido sometida a la acción de un molino FS, multiplicada por la relación de cien al pesoinicial de la muestra.

Coeficiente de balasto.-Carga unitaria, en kilogramos por centímetro cuadrado, que produce unadeformación de un centímetro, en el balasto.

Coeficiente de Deval, CD.-Mide la fragilidad de un árido. Tiene la expresión: 400/u. En ella: u = peso engramos de los elementos de tamaño inferior a 1,6 milímetros, creados por la máquina Deval en unkilogramo de material ensayado. Puede realizarse por vía seca o por vía húmeda.

Coeficiente de Los Angeles, CLA.-Mide la resistencia al desgaste de los áridos naturales o procedentes demachaqueo. Es la diferencia de peso entre la muestra inicial y el material retenido por el tamiz número 12ASTM (abertura 1,68 mm) después de haber sometido dicha muestra a un proceso abrasivo por medio debolas de hierro en número y peso determinados.

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Cuarcita.-Roca metamórfica regional, de textura granoblástica. Componentes esenciales: cuarzo -quepuede estar asociado con micas-, feldespatos y minerales pesados de origen detrítico. Color: variable,desde blanco a negruzco y rojizo.

Dacita.-Roca eruptiva, de quimismo intermedio y textura porfídica microcristalina. Componentesesenciales: plagioclasa, cuarzo, biotita y hornblenda. Color: grisáceo de tono medio.

Densidad seca, ρd.-Cociente de la masa de las partículas sólidas de un suelo, o roca, por el volumen totalde dicho material.

Diabasa.-Grupo de rocas filonianas, básicas, de textura característica. Componentes esenciales:plagioclasa y piroxeno monocíclico; como accesorios, piroxeno rómbico, olivino y hornblenda. Coloroscuro, entre verde y negruzco.

Diorita.-Roca plutónica, de quimismo intermedio y textura granular con transición a porfídica.Componentes esenciales: plagioclasa y hornblenda, a veces cuarzo; como accidental, la biotita. Color: grisoscuro o blanquinegro.

Dunita.-Roca plutónica, de quimismo ultrabásico y textura granular frecuentemente sacaroidea.Componentes esenciales: olivino y, como accesorio, el piroxeno. Color verdoso con frecuentesvariaciones. Poco abundante y de escasa utilización industrial.

Friabilidad.-Propiedad de las rocas de desmenuzarse bajo una presión determinada.

Gabro.-Roca plutónica, básica, de textura granular con transición a porfídica. Componentes esenciales:plagioclasas. Color: oscuro o verdoso. Sus variedades más conocidas: Gabro eufótido, composición deplagioclasas y piroxeno, de color claro con manchas verdes; gabro olivínico, composición deplagioclasas, olivino y piroxeno, de color gris verdoso o parduzco; gabro con ortopiroxeno, de color grisoscuro.

Gneis.-Roca metamórfica regional, de textura granoblástica que puede llegar a ser porfidoblástica.Componentes esenciales: feldespato, mica moscovita y mica biotita. Color: en general claro, aunquepuede derivar a tonalidades oscuras.

Granito.-Roca plutónica con elevado contenido de sílice, de textura granular con tamaño variable degranos: desde el grueso -no apto para balasto- al microgranito, de grano fino, adecuado para un buenbalasto. Componentes esenciales: cuarzo, feldespato potásico y mica biotita, con otros mineralesaccesorios como magnetita, augita, apatito, etc. Color: variable, de blanco, con puntos negros, a grisáceopasando por rosa, o amarillo, con puntos negros.

Heladicidad.-Propiedad de las rocas y de los áridos que se manifiesta por su rotura al helarse el agua quecontienen. Se determina por cociente entre la carga de rotura a compresión de una serie de pares deprobetas después y antes de haberlas sometido a cinco ciclos de variación de temperatura de + 18°C a- 18°C y a + 25°C.

Lajas (elementos laminares).-Elementos de un árido en los que dos de sus dimensiones tienen unamagnitud semejante y la tercera tiene menor tamaño que un tercio de la mayor de ellas.

Latita.-Roca volcánica, de quimismo intermedio y textura porfídica con la masa de fondo esencialmentecristalina. Componentes esenciales: feldespato (sanidina), plagiociasa, augita, hornblenda. Color gris, aveces con tonalidades rojizas, verdes o pardas.

Monzonita.-Roca plutónica, de quimismo intermedio y textura densa de grano medio. Componentesesenciales: feldespato potásico, plagioclasa, piroxeno, hornblenda. Color gris, más bien oscuro, verdoso orojizo.

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Migmatitas.-Conjunto de rocas ultra-metamórficas de origen mixto, eruptivo y metamórfico, formadas pordiferentes materiales de distinta composición y textura.

Pegmatita.-Roca filoniana, de quimismo siálico y textura porfídica variable según el grado decompenetración de los cristales. Componentes esenciales: cuarzo, feldespato alcalino y mica (moscovita,biotita). Color muy claro, con tonalidades dependientes de los minerales accesorios que entran en sucomposición.

Peridotita.-Nombre común a un grupo de rocas plutónicas, ultrabásicas, de textura granular.Componentes esenciales: olivino y piroxeno (augita). Color: verdoso, desde claro a casi negro. Pocoabundante y de escasa utilización industrialmente.

Peso específico.-Cociente del peso total de una roca, mineral, o suelo por su volumen.

Porosidad de un árido.-Cociente entre el volumen de huecos y el volumen total del árido.

Resistencia al choque.-Número que indica el comportamiento de una roca, o de un árido, frente alimpacto. Se mide con la máquina Page, dejando caer una carga de un kilogramo sobre la probeta cadadiez segundos y aumentando la altura de caída en un centímetro cada vez. La resistencia viene dada por laaltura de caída del peso, en centímetros, que provoca la rotura.

Riolita.-Roca eruptiva, ácida, de textura porfídica, en general, aunque la pasta de fondo suele sertotalmente vítrea. Componentes esenciales: cuarzo y feldespato potásico con otros minerales accesorioscomo la biotita y la magnetita. Color: muy claro, excepto en la variedad cristalina que puede ser totalmentenegra (obsidiana) o de otros colores oscuros.

Sienita.-Roca plutónica, de quimismo intermedio y textura granular parecida al granito. Componentesesenciales: feldespato potásico, plagioclasa, anfíbol y como accidental la biotita. Color: claro, grisáceo orojizo.

Textura diabásica.-Caracteriza a un grupo de rocas filonianas, básicas, denominadas “diabasas”,comúnmente. Sobre una pasta de fondo grandes cristales de plagioclasa, más o menos entrecruzados,están cementados por cristales anedrales de piroxeno. Se denominan cristales anedrales a los elementosde roca que han alcanzado una conformación cristalina con contornos irregulares.

Textura granoblástica.-Se dice de aquella formada por cristales de minerales de igual tamaño,prácticamente.

Textura ofítica.-Caracteriza a un grupo de rocas filonianas de composición basáltica llamadas “ofitas”,comúnmente. Es debida a la inclusión, o penetración parcial, de cristales euedrales de plagioclasas engrandes cristales anedrales de piroxenos. Se denominan cristales euedrales a aquellos que proceden deminerales dotados de forma cristalina con contornos regulares.

Textura porfídica, o porfírica.-Se dice cuando el tamaño de los cristales de algunos minerales queforman la roca es mucho mayor que el de otros. Caracteriza a un grupo de rocas denominadas “pórfidos”,comúnmente.

Tonalita.-Roca plutónica, de quimismo intermedio y textura granular. Componentes esenciales:Plagioclasa, cuarzo, hornblenda y biotita. Color gris intermedio con frecuentes inclusiones oscuras.

Traquita.-Roca eruptiva, de quimismo intermedio y textura porfídica microcristalina. Componentesesenciales: sanidina, plagioclasa y biotita. Color: blanco, gris claro o verdoso.

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Valor de aplastamiento, BCV.-Mide la resistencia a la fragmentación de un árido procedente demachaqueo. Se determina compactando una cantidad de los elementos del árido, de tamañoscomprendidos entre 12,7 y 9,53 milímetros, en el interior de un molde cilíndrico de 152,4 milímetros dediámetro y sometiéndoles a una sola aplicación de una carga gradualmente creciente hasta alcanzar 40,64toneladas. El valor de aplastamiento se establece como el porcentaje de la muestra que pasa, después deesta acción, por el tamiz número 7 de la norma inglesa (abertura 2,41 mm).

3. DOCUMENTOS RELACIONADOS CON LA PRESENTE NORMA

N.R.V. 1-0-4.0. Estudios.-Reconocimiento de terrenos.

N.R.V. 1-0-5.0. Estudios.-Ensayos de suelos y rocas.

N.R.V. 1-2-0.0. Proyectos.-Estudios generales.

N.R.V. 1-2-0.1. Proyectos.-Anejo geológico.

N.R.V. 1-2-1.0. Proyectos.-Nuevos trazados de líneas.

N.R.V. 1-2-2.0. Proyectos.-Renovaciones de vía.

N.R.V. 2-1-0.1. Obras de tierra.-Capas de asiento ferroviarias.

N.R.V. 3-4-1.0. Balasto.-Dimensionado de la banqueta.

P.R.V. 3-4-0.0. Pliego de condiciones para el suministro y utilización del balasto y de la gravilla.

UIC. 715. Factores que actúan sobre el coste de mantenimiento de la vía y su importancia relativa.

ISO 3310/2. Tamices de control en chapa metálica perforada.

4. CARACTERISTICAS DETERMINATIVAS DE LA CALIDAD DEL BALASTO

4.0. CONSIDERACIONES GENERALES

El balasto que utilizan las Administraciones ferroviarias está formado por un conjunto de elementospétreos resistentes de diferentes tamaños. Constituye una parte débil de la estructura de la vía,debido a la degeneración que sufre por las solicitaciones dinámicas a las que está sometido, y tienelas siguientes funciones primordiales:

- Amortiguar las acciones que ejercen los vehículos sobre la vía al transmitirlas a la plataforma.

- Repartir uniformemente estas acciones sobre dicha plataforma.

- Impedir el desplazamiento de la vá estabilizándola en dirección vertical, longitudinal y transversal.

- Facilitar la evacuación de las aguas de lluvia.

- Proteger los suelos de la plataforma contra la acción de las heladas.

- Permitir la recuperación de la geometría de la vía mediante operaciones de alineación y nivelación.

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Para poder cumplir estas funciones precisa poseer una serie de cualidades que pueden resumirse enlas siguientes:

- Elasticidad suficiente para absorber las acciones de los vehículos y repartir sus cargas.

- Resistencia eficaz para impedir los desplazamientos horizontales de la vía.

- Proporción de huecos adecuada, sin perjuicio de la elasticidad, para permitir la evacuación de lasaguas de lluvia.

- Estabilidad física frente a la acción del agua y del hielo.

- Ser fácilmente bateable, en forma mecánica, con el fin de soportar elásticamente las cargastransmitidas por las traviesas y permitir recuperar la calidad geométrica de la vía.

RENFE utiliza un balasto formado por piedra partida que cumple estas condiciones debido, en parte,a la naturaleza y características de la roca de la cual se extrae y, en parte, a las propiedades físicas dela propia piedra. Pero, además de conocer este cumplimiento, para determinar su calidad se precisasaber el comportamiento de la piedra en los distintos estados evolutivos que vaya a presentar comoconsecuencia de las acciones a las que ha de estar sometida. Para ello es necesario fijar una serie depruebas entre las cuales deben existir: ensayos de identificación de la roca, ensayos sobre suclasificación y comportamiento general y, finalmente, pruebas sobre su estabilidad frente a la acciónde los agentes exteriores.

Con los ensayos de identificación se pretende establecer la naturaleza de la roca, su textura y suestructura. Suelen realizarse visualmente y utilizando medios auxiliares como los microscopiospetrográficos y electrónicos. Pueden extenderse hasta determinar la porosidad, la densidad seca y laabsorción de agua de la roca, factores de cierta importancia para la calidad del balasto,especialmente: la absorción, relacionada con la estabilidad de la piedra frente a la acción del hielo ycon su conductibilidad eléctrica.

Los ensayos de clasificación tratan de cualificar el material, calificando el comportamiento de la rocaentre su estado más sano y más alterado. El más representativo es el ensayo a compresión simple.

Los ensayos de estabilidad intentan reproducir, en forma rápida, los posibles procesos de alteracióna los que está sometido el material debido a la meteorización y a otras acciones que actúan sobre él.Los más adecuados son los ensayos de: resistencia al choque, resistencia al desgaste y estabilidadfrente a la helada.

A todas estas propiedades que debe poseer la piedra partida deben añadirse otras, relativas a sutamaño y a su forma, que la permitan constituir un material prácticamente elástico con el volumen dehuecos adecuado para la evacuación del agua.

En su conjunto, las cualidades determinativas de la calidad del balasto se centran en las siguientes:

- Naturaleza de la roca originaria de la piedra partida que lo forma.

- Resistencia de esta roca a la compresión simple.

- Resistencia al choque.

- Resistencia al desgaste.

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- Resistencia a la acción de la helada.

- Composición granulométrica del balasto.

- Forma geométrica de los elementos que integran el balasto.

4.1. NATURALEZA DE LA ROCA ORIGINARIA DE LA PIEDRA PARTIDA

Las rocas pueden clasificarse fundamentalmente en dos grandes grupos según su naturalezapetrográfica: silíceas y calcáreas o calizas.

Las piedras procedentes de rocas calcáreas son menos duras y presentan menor resistencia aldesgaste que las procedentes de rocas silíceas. Debido, en parte, a estas propiedades se trituran ytienen tendencia a ligarse y aglomerarse entre sí en presencia de agua, con lo que alteran lascaracterísticas elásticas que debe poseer la banqueta y las condiciones que requiere el balasto parapermitir los trabajos de reparación y mantenimiento de la vía relativos a su nivelación y alineación.

Como orientación, puede indicarse que mientras una piedra caliza puede tener deformacionesplásticas del orden de 0,05 %, la piedra silícea suele tener deformaciones de la mitad de estamagnitud. Por otra parte, los gastos de mantenimiento de la vía son más elevados para los balastosde piedra caliza, pudiendo cifrarse este aumento entre el 15 y el 25 %.

Esta primera distinción, según la naturaleza de la roca, lleva a considerar dos grupos de balasto: elprimero, denominado tipo A, formado por piedra de naturaleza silícea, se utiliza en las líneas yestaciones de mayor tráfico; el segundo, llamado tipo B, formado por piedra caliza, aunque sea dura,puede utilizarse en ciertas líneas y estaciones donde se encuentre sometido a acciones menosintensas.

Como límite de separación para el empleo de estas dos clases de balasto se ha escogido el tráfico de4.000 TKBR/Km. día. (Toneladas kilómetro brutas remolcadas por kilómetro y día). El balasto tipo Bpodrá utilizarse en los trayectos con tráfico inferior a aquél valor con traviesa de madera y deberáutilizarse en las operaciones de mantenimiento en las vías de cualquier tráfico y armamento quetengan banqueta de balasto calizo, siempre que no impliquen la sustitución total de la banqueta. Elbalasto tipo A es obligatorio en el resto de las instalaciones. Como referencia, en la Fig., 4.1.a serelacionan los trayectos que en 1986 tuvieron un tráfico menor de 4.000 TKBR/Km. día y en la Fig.4.1.b se expresan estos trayectos en el mapa de la Red.

Como rocas más aptas para proporcionar la piedra partida del balasto tipo A pueden citarse, a títulomeramente indicativo, las siguientes:

Ortocuarcitas y metacuarcitas.-Las primeras son rocas sedimentarias, con textura de granos detamaño similar. Suelen llamarse: cuarzo-arenitas. Las metacuarcitas son rocas metamórficas queposeen una textura con granos recristalizados.

Migmatitas y ortogneis de grano fino y medio. Ambas son rocas de metamorfismo regional. Adiferencia de las cuarcitas, los gneis llevan el prefijo "orto" cuando proceden del metamorfismo derocas ígneas; entonces son aptos para la formación de balasto. Cuando proceden del metamorfismode rocas sedimentarias, especialmente de las arcillosas, por deshidratación y transformación de lamoscovita, se denominan: paragneis. Entonces no deben ser empleados para la obtención debalasto.

Microgranitos, adamellitas (de composición y aspecto parecido al granito, pero conuna cantidad de feldespato potásico comprendida entre el 60 y el 40%), dioritas (con sus

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variedades: granodioritas y cuarzodioritas), gabros, sienitas de grano fino y peridotitas. Todasellas son rocas ígneas, plutónicas.

Dacitas, riodacitas, riolitas, basaltos, andesitas y ofitas no alteradas. Rocas, todas ellas, ígneas,volcánicas.

Aplitas y porfidos, como rocas ígneas filonianas.

Aparte de las rocas citadas, la Fig.4.1.c representa un cuadro de clasificación de las rocas ígneas quese utilizan para balasto con mayo frecuencia.

Se recuerda que ofitas y pórfidos son, en realidad, grupos de rocas caracterizados por su textura. Verapartado 2 de esta Norma.

4.2. RESISTENCIA DE LA ROCA A COMPRESION SIMPLE

4.2.0. CONSIDERACIONES GENERALES

La resistencia de la roca a compresión simpre define, especialmente, el comportamientoelastoplástico de la piedra que procede de ella y constituye un parámetro de calidadrelacionado directamente con su degradación. Se determina mediante un ensayo directosobre probeta que presenta dificultades en su realización. Por esta causa se ha tratado desustituirle por otros más rápidos, entre los que se encuentra el ensayo de carga puntualFranklin.

4.2.1. ENSAYO DIRECTO A COMPRESION SIMPLE

Se efectúa sometiendo una probeta cilíndrica a una carga axial transmitida por dos placasrígidas, paralelas, que actúan sobre sus extremos. La carga se aumenta gradualmente hastarotura de la probeta y el ensayo se realiza controlando esta carga de modo que dicha roturase alcance en unos 15 minutos.

Este ensayo permite clasificar las rocas por su carga de rotura, admitiéndose, para el balastotipo A, rocas con carga de rotura superior a 1.200 kg f/cm² y, para el tipo B, rocas con cargaigual o superior a 1.000 kg f/cm² .

Las probetas de ensayo deben ser cilíndricas, de sección circular, con una relaciónaltura/diámetro comprendida entre 2 y 2,5. El Pliego P.R.V. 3.4-0.0. fija sus dimensiones en:altura = 10 centímetros; diámetro = 5 centímetros. Las caras de aplicación de las placas decarga deben ser planas, paralelas, con tolerancia de ± 0,25 milímetros, como máximo, parael tamaño de probeta indicado y deben ir pulimentadas para regularizar el estado detensiones que producen dichas placas.

4.2.2. ENSAYOS DE CARGA PUNTUAL FRANKLIN

4.2.2.0. CONSIDERACIONES GENERALES

Existen cuatro tipos de ensayo con carga puntual Franklin: diametral con probetacilíndrica, axial con probeta cilíndrica, con probeta prismática y con elementos irregula-

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res. Por la ventaja que supone la realización del ensayo con las piedras de balasto,elementos irregulares, se ha escogido el último tipo en el pliego PRV-3-4-0.0,aunque la dispersión de los resultados es superior a la que se obtiene en losensayos con probetas preparadas.

4.2.2.1. ENSAYO DE CARGA PUNTUAL FRANKLIN CON ELEMENTOS IRREGULARES

En este tipo de ensayo influyen la forma y tamaño de las piedras, pero laimprecisión que se deriva de ello puede reducirse a un mínimo seleccionando lasmuestras. Deben escogerse ejemplares de forma aproximadamente cúbica oprismática, figura 4.2.2.2.a, cuya dimensión D, que resultará entre mordazas, sea 50± 35 mm., lo más próximo posible a 50 mm. y la dimensión L ! 0,5 W, siendo

22W+1W

=W . La relación D/W estará comprendida entre 0,3 y 1,0, preferiblemente 1,0.

Se realizará el ensayo sobre un mínimo de diez piedras en las que se alcance unarotura válida. En la fig. 4.2.2.2.b. se exponen formas de rotura válidas y no válidas.

Para cada una de las piedras se hallará el diámetro equivalente al cuadrado:

De² = 4 A/π, siendo A = W x D, y se obtendrá: )mm(De

10 x )kN(Pls

22

3

= , donde P es la carga

de rotura alcanzada en el ensayo, en un tiempo comprendido entre 10 y 60 segundos.

A partir de Is se obtendrá Is(50), para homogeneizar los resultados de todas laspiedras a un diámetro equivalente de 50 mm. Se deducirá por la expresión:

Is(50) = F x Is, donde 45,0 ) (

50De

F = que puede obtenerse con ayuda del gráfico

de la figura 4.2.2.2.c.

Calculados los Is(50) de todas las piedras, se rechazan los valores extremos y sehalla la media del resto, tomando este valor como resultado del ensayo, Is(50). Enla figura 4.2.2.2.d se expone un ejemplo.

En caso de rocas anisótropas se ha de tener en cuenta la diferencia de resultadossegún la dirección en que se realice el ensayo.

Más información sobre este ensayo se encuentra en el documento “InternationalSociety for rock mechanics-Comissión on testing methods-Working Group onRevision of the Point Load Test Method-Suggested method for determining pointload strength-1985”, que reemplaza al documento original publicado en 1972.

El contenido de agua de la roca disminuye la carga de rotura cuando aumenta,fenómeno que también se manifiesta en cualquier clase de ensayo para determinarla resistencia a compresión simple. El método para determinar esta variable nosuele tenerse en cuenta, ya que, en la práctica, interesa el valor de la resistencia a lacompresión con el contenido natural de agua. Sin embargo, conviene indicar que laresistencia a la compresión simple en muestra seca suele ser de un 10 a un 20%mayor que en la muestra saturada.

El ensayo de carga puntual Franklin expuesto es adecuado fundamentalmentecomo sistema de clasificación de rocas, para lo cual es suficiente la obtención delIs(50). No obstante, es frecuente el interés en relacionar este valor con la resistenciaa compresión simple que se obtiene del ensayo directo, habiéndose establecidoalgunas fórmulas de correlación. El Pliego PRV-3-4-0.0 adopta el sistema de buscaren cada cantera esta correlación, en los ensayos preliminares, determinando unfactor de conversión, K, que es, utilizado posteriormente en los ensayossistemáticos.

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4.3. RESISTENCIA DE LA PIEDRA PARTIDA AL CHOQUE Y AL DESGASTE

Las diferentes Administraciones ferroviarias suelen considerar estas dos características en formaalternativa. Generalmente, predominan las que consideran el desgaste como cualidad másrepresentativa ya que este desgaste, provocado por el paso de los trenes al originar movimientosrelativos entre sí de los elementos del balasto, produce detritus y polvo que rellena sus huecos ydegrada las superficies de contacto de dichos elementos, reduciendo la elasticidad y permeabilidadde la banqueta.

Las distintas Administraciones suelen utilizar métodos propios para determinar la resistencia aldesgaste y al choque cuyos resultados no son comparables entre sí.

Existen, entre otros: la determinación del coeficiente CR por medio del molino F.S., la del coeficientede Deval, CD, o la del coeficiente de Los Angeles, CLA. Los ferrocarriles británicos aplican el valor deaplastamiento, o de choque, BCV (british crushing value), descrito en la especificación BritishStandard 812.

El Pliego P.R.V. 3-4-0.0. ha adoptado la resistencia al desgaste como característica másrepresentativa y su medida por el coeficiente de Los Angeles, admitiendo hasta el 19 % para elbalasto tipo A y hasta el 22 % para el tipo B. Debe tenerse en cuenta que este procedimientoproporciona diferentes resultados según el tamaño y la granulometría del material ensayado por loque es imprescindible ajustarse a las condiciones que impone la Norma NLT 149/72, atendiendo a lacual se realiza el ensayo.

4.4. RESISTENCIA DE LA PIEDRA PARTIDA A LA ACCION DE LA HELADA

Esta propiedad depende de las características propias de la roca utilizada para extraer la piedra,especialmente de su porosidad. En las rocas que presenten una absorción de agua superior al 1,5 %de su peso es de esperar una acción destructiva de la helada que aconseja prescindir de ellas para lacomposición de cualquiera de los dos tipos de balasto.

Generalmente, la comprobación de esta propiedad se realiza mediante el proceso de resistencia de laroca a la acción del sulfato magnésico o del sódico. Consiste en someter la muestra, una vez seca, aun ciclo de 5 ensayos sumergiéndola, en cada uno de ellos, en una solución saturada de la sal; seextrae, se seca y se determina el porcentaje de peso perdido. Algunos autores señalan que la pruebapuede considerarse dura ya que las sales, al cristalizar, producen dos tensiones: la de cristalización,análoga a la generada por el hielo, y la de hidratación, que no presenta éste. En realidad, estaobjeción supondría considerar admisible la piedra con un porcentaje mayor de pérdida de peso.

El P.R.V. 3-4-0.0. admite que el ensayo se realice según la Norma NLT 158/72 utilizando una soluciónsaturada de sulfato magnésico. Bajo su acción, con cinco ciclos de tratamiento, el balasto puedeexperimentar una pérdida de peso igual o inferior al 8 % de la muestra ensayada.

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4.5. COMPOSICION GRANULOMETRICA DEL BALASTO

Los tamaños y los porcentajes de los elementos que forman el balasto vienen determinados medianteensayos encaminados a la obtención de las mejores condiciones para: facilitar el bateo mecánico,producir un buen asiento de las traviesas, obtener una banqueta elástica y asegurar la estabilidadhorizontal de la vía.

Los elementos de menor tamaño deben ocupar los huecos existentes para proporcionar unasuperficie de contacto suficiente mediante la cual se estabilice la banqueta, pero no deben ser tanpequeños que actúen como lubricante. De este modo impedirían la citada estabilización y originaríandeformaciones plásticas dando lugar, al mismo tiempo, a menor resistencia frente a losdesplazamientos horizontales de la vía. Se ha llegado a determinar que la oposición a estosmovimientos aumenta con el tamaño de la piedra y que la deformabilidad plástica de la banquetaaumenta, también, cuando los elementos de menor tamaño son más del 15 % del total.

Las investigaciones han puesto de manifiesto que el balasto más adecuado es aquel formado porpiedra partida cuya relación de tamaños, entre el máximo y el mínimo, es igual a dos. También se hadeterminado que el tamaño máximo no debe exceder de 80 milímetros para el buen asiento de lastraviesas y que la piedra debe tener tamaños comprendidos entre 20-60 milímetros para facilitar elbateo y entre 25-60 milímetros para que la banqueta sea estable, vertical y horizontalmente.

Estos estudios han llevado a fijar los husos adoptados por el P.R.V. 3-4-0.0. Dentro de ellos debenquedar inscritas las curvas granulométricas de los balastos tipo A y tipo B. Ver Fig. 4.5.a. Elcorrespondiente al tipo A presenta algunas diferencias con el huso de la Especificación para elsuministro de balasto de 1979. Los diámetros de los agujeros de los tamices se han marcadoconforme a norma, adoptando los correspondientes a la serie ISO, R 20, por no existir en la serie UNEel tamaño de 71 milímetros ni el de 45, que venía utilizándose en forma básica, y porque el aumentode algunos diámetros ocasiona mayor porcentaje de los elementos gruesos y dará, comoconsecuencia, una menor cantidad de elementos de espesor mínimo. Con esta misma finalidad, sehan hecho menos restrictivos los porcentajes de elementos gruesos que separa el tamiz de 45milímetros. Finalmente, se han limitado las tolerancias: a 80 milímetros en los tamaños superiores y a20 milímetros en los inferiores.

Las curvas granulométricas del balasto deben obtenerse a partir de los tamices de la Fig. 4.5.b. Hansido calculados siguiendo las indicaciones de la norma ISO 3310/2, respetando la separación entrecentros de agujeros que se recomienda en ella.

Al fabricar los tamices debe dotarse a sus marcos de los resaltos convenientes que permitanacoplarles, unos a otros, con el fin de que la serie completa pueda introducirse en una máquinavibratoria adecuada para ser sometida a un tiempo de cribado fijo.

4.6. LIMPIEZA DEL BALASTO

El balasto debe estar exento de polvo, sea procedente del machaqueo de la piedra, seaconsecuencia de la contaminación de los acopios por el viento o proceda de la maniobra defectuosade recogida de estos acopios por las palas cargadoras. Este polvo actúa como lubricante (en mayorgrado si contiene alguna humedad) facilitando el encaje de los elementos del balasto entre sí yproduciendo deformaciones plásticas en la banqueta.

El Pliego P.R.V. 3-4-0.0. admite, solamente, un 0,50 % del peso de la muestra ensayada, comoexistencia máxima de polvo para ambos tipos de balasto, ya que la limpieza se logra fácilmente concuidados normales. Este porcentaje se determinará por peso del material que pasa por el tamiz, 0,63milímetros UNE, a partir del residuo recogido en la criba ciega de la serie utilizada para lagranulometría (limpieza de fondo).

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4.7. FORMA DE LOS ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN EL BALASTO

Un buen balasto debe presentar elementos con todas sus caras formadas por superficies de fracturade aristas vivas y que tengan, además, formas cúbicas o poliédricas, aproximadamente. La primeracondición está orientada a evitar el resbalamiento entre unos y otros (propio de los cantos rodados) yla consiguiente deformación de la banqueta. La exigencia de formas cúbicas o poliédricas trata desuprimir la existencia de elementos en los que una dimensión predomine acusadamente sobre lasotras dos. Estos elementos, sean lajosos o aciculares, se fraccionan fácilmente alterando lagranulometría y se acoplan unos con otros al paso de los trenes, aún después de compactados,dando lugar a deformaciones plásticas de la banqueta. En general, se admite su existencia en uncierto porcentaje que se considera función del desgaste del árido que forma el balasto, aunqueparece más lógico relacionarlo con la resistencia al aplastamiento, medida por el BCV, ya que lafragmentación que produce este aplastamiento en los áridos es la causa de nuevas superficies deroce, con el consiguiente aumento de desgaste. En el momento actual, RENFE estudia laconveniencia de sustituir el CLA por el BCV en la determinación del porcentaje admisible de estoselementos, siendo consciente de que no debe abandonarse el conocimiento del coeficiente LosAngeles por su relación con otras características del balasto de suma importancia.

El P.R.V. 3-4-0.0. admite la existencia de los siguientes tantos por ciento para los elementosaciculares: balasto tipo A, el seis; balasto tipo B, el ocho. Estos porcentajes se comprobaráncolocando manualmente el peine móvil del calibre de la Fig. 4.7.a. de forma que enmarque cada unade las piedras que constituyen el balasto sospechosas de ostentar el defecto, según indica la propiafigura.

El citado Pliego exige no exista más del 5% de elementos con espesor menor de 16 milímetros. Paraaquellos cuyo espesor esté comprendido entre este límite inferior y 25 milímetros, el porcentajeadmisible vendrá determinado por la fórmula:

c = 39,5 - CLA; donde

c = tanto por ciento admisible de elementos con espesor comprendido entre 25 y 16 milímetros.

CLA = coeficiente de Los Angeles, en tanto por ciento.

El máximo valor admisible de “c” no excederá del 27 %. Dicho porcentaje debe determinarsemediante los tamices de barras de la Fig. 4.7.b.

5. VIGILANCIA DEL SUMINISTRO DE BALASTO

5.0. CONSIDERACIONES GENERALES

La piedra partida que forma el balasto debe extraerse de bancos sanos de canteras de roca dura;queda proscrito el balasto procedente de canto rodado. Debe machacarse y cribarse de forma que elproducto obtenido tenga las características que define la presente Norma y debe transportarse,primero hasta el punto de carga en vagones tolva de RENFE y posteriormente hasta el punto dedestino, de modo que conserve sus porcentajes granulométricos. Por el hecho de encargarse delsuministro de balasto, el Contratista es responsable no solamente de entregar las cantidadesconvenidas en el plan acordado, sino, además, de la correcta realización de todas las operacionesindicadas anteriormente, salvo el transporte de vagones-tolva a su destino. En este sentido, quedaobligado a garantizar que el balasto posee las características impuestas por la Norma y que no laspierde hasta su entrega definitiva a RENFE.

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Para cumplir estos requisitos, el Contratista debe: tener una seguridad razonable sobre la calidad dela roca y sobre la posibilidad de extraer la cantidad concertada, disponer de maquinaria adecuadapara el machaqueo y cribado, almacenar correctamente el balasto obtenido y contar con loselementos auxiliares convenientes para el transporte. Al propio tiempo ha de vigilar todas estasacciones mediante una organización propia que le permita corregir los defectos observados,organización y vigilancia que no excluye la inspección de RENFE.

El programa completo de vigilancia del suministro de balasto abarca, en consecuencia, las siguientesfases:

Determinación de las cualidades de la roca y de la posibilidad de servir las cantidades contratadas.-Para cumplimentarla se precisa disponer de un Informe Geológico de la cantera. Se controlamediante ensayos preliminares en la roca.

Fabricación de la piedra partida.-Para realizarla se necesita instalar la maquinaria idónea demachaqueo y cribado. Se controla mediante ensayos a la salida de la última instalación demachaqueo, o de mezcla de productos.

Almacenamiento del balasto y su transporte a vagones-tolva de RENFE.-Se precisa disponer de unasinstalaciones de almacenamiento y de unos medios de transporte adecuados. Se controla medianteensayos, a la carga de los vagones.

Transporte de los vagones-tolva hasta el lugar de trabajo.-Supuesta la idoneidad de los vagones,fabricados expresamente para este transporte, el control debe realizarse mediante ensayos hechos enel tajo.

Los ensayos que se indican para las diferentes fases pueden suprimirse, al menos parcialmente,cuando las operaciones se realicen con las precauciones debidas. No obstante, es convenienteefectuar comprobaciones esporádicas.

5.1. CUALIDADES DE LA ROCA ORIGINARIA

El informe geológico de la cantera se considera obligatorio para todas aquellas de nueva apertura ypara las que proporcionen piedra que presente características degenerativas que aconsejen cambiarel frente de cantera por comenzar a no cumplir el Pliego de Condiciones, a juicio de RENFE. Debedeterminar: las cualidades básicas de la roca, su aptitud para proporcionar piedra partida con lascaracterísticas exigidas y las cantidades extraíbles de este producto.

Contendrá, como mínimo, los siguientes apartados:

- Antecedentes.

- Situación geográfica y geológica general de la cantera.

- Estudio geológico-geotécnico incluyendo, entre otros puntos, una cartografía geológica a escalas1/25.000 y 1/5.000 y un estudio petrográfico en lámina delgada.

- Valoración de las alteraciones visibles y potenciales de los bancos de roca.

- Determinación orientativa de los bancos de roca sana, con valoración aproximada de las reservasextraíbles.

- Ensayos. Deben hacerse, al menos, para testigos de roca extraídos en cuatro lugares suficientementedistanciados. Abarcarán: ensayo directo a compresión simple, carga puntual Franklin en elemen-

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tos irregulares, determinación del coeficiente Los Angeles y estabilidad frente a la acción de unasolución concentrada de sulfato magnésico. Circunstancialmente, puede determinarse la densidadseca.

- Posibles utilizaciones de la piedra extraída.

- Conclusiones.

Se consideran como ensayos preliminares a realizar, en la roca originaria de la piedra partida, todosaquellos relacionados como imprescindibles en el Informe Geológico.

En la Fig. 5.1. quedan consignadas las principales canteras suministradoras de balasto.

5.2. FABRICACION DE LA PIEDRA PARTIDA

La fabricación no debe presentar problemas en cuanto a la composición granulométrica del balasto,aunque es de hacer notar que la obtención de resultados homogéneos depende de: el desgaste decribas y elementos de machaqueo, un coeficiente pequeño de reducción de tamaño en cada fase deeste machaqueo, una carga regularizada en las máquinas y la realización del trabajo en circuitocerrado. Las características de las máquinas de machaqueo permiten conocer, aproximadamente, eltamaño máximo de carga y el de los elementos que producen, así como su proporción. Unainstalación sencilla de cribado, antes de la maquinaria secundaria, puede retornar los elementos detamaño indebido al machaqueo primario, para ser reducidos; una instalación adecuada a la salida,permitiría eliminar los elementos menores de 20 milímetros y las lajas.

Las muestras para ensayo deben tomarse al principio de la cinta de transporte al lugar dealmacenamiento.

5.3. ALMACENAMIENTO DEL BALASTO

El procedimiento correcto para almacenar el balasto es: acopiarlo en tolvas de capacidad suficiente.Su elevado costo hace que sea sustituido por el acopio en montones a la intemperie, formadosmediante el vertido directo de los productos transportados por la cinta procedente de la última fase dela producción. Con esta forma de proceder, el balasto se contamina con el viento y se disgrega alcaer desde la cinta, pudiendo llegar a fragmentarse, al menos en cierto porcentaje, si la altura decaída es grande. La disgregación y la fragmentación pueden hacerse menores disponiendo una cintade altura de caída variable. La contaminación puede disminuirse estudiando la disposición de losacopios en función del viento reinante en la cantera.

No deben tomarse muestras de estos acopios por no ser representativas de la fabricación. Para llegara serlo, debería procederse a mezclar los elementos gruesos que se reúnen en la superficie inferiordel cono de acopio, con los elementos medios y finos que quedan en las zonas más altas y en elinterior del montón; a continuación deberían ser sometidos a un cribado, para eliminar los finos decontaminación, y almacenados en tolvas, de escasa capacidad, para la carga en vagones detransporte a tajo.

5.4. TRANSPORTE DEL BALASTO HASTA ESTACION DE CARGA DE RENFE

Las cintas de transporte no introducen variación en la granulometría del árido. Tampoco lacambian los vehículos, para las pequeñas distancias de la cantera ni aun desde ésta a

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la estación de carga de RENFE. Puede modificarla la maniobra de carga cuando se realiza con palamecánica a partir de los montones de acopio y éstos no se han vertido sobre una solera constituidapor el propio árido de depósitos anteriores. Aun existiendo esta solera, el balasto puede contaminarsepor maniobras poco cuidadosas que carguen parte del suelo.

La formación de nuevos montones de acopios intemperie después de un transporte por camión (casode las estaciones de carga en vagones RENFE), puede alterar, nuevamente, la granulometría delárido: primero por su descarga, en segundo lugar porque, al almacenarlo en montones altos, elcamión asciende por ellos para descargar en la parte más elevada ocasionando una fragmentación asu paso y una contaminación superficial con las rodadas. Para volver a obtener la granulometríacorrecta sería necesario realizar, nuevamente, las operaciones de mezcla y cribado descritas en elapartado anterior e, incluso, el vertido en pequeñas tolvas de carga de vagones-tolva.

Las muestras para ensayo deben tomarse de los equipos de carga directa a vagones o de estosvagones. Debe tenerse en cuenta que estas muestras son las más importantes para RENFE, sean, ono, representativas de una fabricación correcta, ya que el proceso de fabricación es nulo si elalmacenamiento, transporte y carga son incorrectos en su conjunto o en alguna de sus maniobras.

5.5. TRANSPORTE DEL BALASTO HASTA EL PUNTO DE UTILIZACION EN EL TAJO

El árido se desagrega también, durante el transporte en los vagones-tolva. Los elementos finostienden a desplazarse hacia el fondo de los vehículos con las vibraciones producidas a lo largo delrecorrido y son los primeros en caer al abrir las compuertas de los tolvines de descarga. Para que lavía tenga una banqueta adecuada, los vagones deben quedar totalmente limpios de detritus y polvoantes de su carga y la distancia de transporte debe acortarse al máximo. Después de la descarga delbalasto en vía, debe evitarse su paleo (o, al menos, asegurar que no se contamina con la maniobra) ymezclarlo convenientemente, si se aprecia, visualmente, diferenciación en su granulometría.

6. ENSAYOS DE COMPROBACION DE LA CALIDAD DEL BALASTO

6.1. ENSAYOS A REALIZAR POR EL CONTRATISTA

El Contratista debe realizar una serie de pruebas como garantía de que el balasto posee lascaracterísticas que prescribe la presente Norma. Cuando pretenda abrir una cantera, es preceptivopresente los ensayos incluidos en el apartado 5.1.

Durante su explotación, debe realizar, en la propia cantera, los ensayos de: determinación de la curvagranulométrica, limpieza de la piedra partida y porcentaje de elementos con espesor mínimoadmisible (ver apartados 4.5., 4.6. y 4.7.).

El Contratista debe realizar los ensayos sobre muestras formadas, al menos, por cuatro muestrasunitarias, mezcladas por el procedimiento de cuarteo según la norma NLT 101/72, recogiendo estasmuestras unitarias, de los siguientes lugares:

- En el comienzo de la cinta de transporte al lugar de acopio (conjunto de 4 muestras unitariasrecogidas con intervalo de 2 minutos).

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- En vagones-tolva de RENFE durante la carga (conjunto de 4 muestras unitarias en un solo vagón,dos en su mitad inferior y dos en su mitad superior).

Los ensayos relativos al primer lugar de recogida están destinados a orientar al Contratista sobre lasposibles modificaciones a introducir en la fabricación de la piedra partida; los correspondientes a lasmuestras tomadas en los vagones le orientan sobre aquéllas a realizar en las operaciones de acopio,transporte y carga en vagón RENFE.

6.2. ENSAYOS A REALIZAR EN EL LABORATORIO CENTRAL DE RENFE

El Laboratorio Central debe realizar unos ensayos sistemáticos, irregulares en su distribución a lolargo del tiempo, como comprobación de las características del balasto y de que los resultados de losensayos efectuados por el Contratista son fehacientes. Estos ensayos deben hacerse, al principio,con la máxima frecuencia para espaciarlos a medida que se compruebe la eficacia de los realizadospor dicho Contratista.

Comprenderán las siguientes determinaciones: resistencia a la compresión simple, curvagranulométrica, limpieza de la piedra partida, coeficiente de Los Angeles, porcentaje de elementoscon espesor mínimo admisible y porcentaje de elementos aciculares admisibles (ver apartado 4).

Las muestras unitarias para formar la de ensayo se recogerán en los mismos lugares designados parael Contratista en el apartado anterior y en igual cantidad.

Aparte de estos ensayos de comprobación, RENFE puede efectuar cualquier otro que crea oportuno,tomando las muestras de donde considere necesario.

6.3. MUESTRAS

Las muestras en cantera y en vagones-tolva se tomarán según indica el apartado 6.1. Las muestrasde la banqueta se recogerán de cualquiera de sus hombros, tomando, además, igual número delcentro de la vía. En el hombro, se comenzará por abrir un corte vertical, con rastrillo, en el cajón,paralelo al carril, a unos 60 centímetros de él, que se complementará por otros cortes verticalesperpendiculares delimitando dicho cajón hasta el final del talud de la banqueta. A continuación, seapartará el balasto, comprendido dentro de este recinto, hasta el paseo y descubriendo la capa deforma. La muestra se retirará del corte frontal paralelo a la vía, desde la superficie de la banquetahasta la superficie de la capa de forma, eliminando los elementos de piedra que caigan pordesmoronamiento. Para recoger la muestra en el centro de la vía se procederá de forma análoga,llegando, siempre, a la capa de forma.

Las muestras se recogerán en uno o en varios sacos de plástico que se cerrarán adecuadamente y seprecintarán. En el interior de cada saco debe incluirse una tarjeta en la que se indique: denominaciónde la cantera, zona a la que pertenece, fecha y lugar de recogida de la muestra (cinta, acopio,banqueta, etc.), número de la muestra, ensayos a realizar, cargo de la persona que recogió lamuestra y Organismo que solicita el análisis. En el exterior de cada saco, unida al precinto, una tarjetade transportes en servicio de la RENFE, modelo 0150.8582.

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7. REPOSICIONES DE BALASTO

Es preceptivo evitar la mezcla de ambos tipos de balasto, no solamente durante su suministro, sino,además, en la propia vía. Queda prohibido aportar balasto a la banqueta de una vía de diferente tipo delque la constituya. La mezcla de piedra partida de naturaleza silícea con piedra caliza produce elmachaqueo de la más blanda y origina una trabazón entre ambas con pérdida de las características quedebe tener la banqueta.

Para observar esta condición y evitar cualquier clase de confusión, los vagones de transporte irán provistosde carteles de fondo blanco, señalando el Tipo A con letra negra y el B con letra roja.