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Pavimentos de concreto para carreteras

VOLUMEN 2 Parte 111. Evaluación

Parte IV. Conservación

Pavimentos de concreto para carreteras, Vol. 2 Evaluación I Conservación

© 2013, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A. C.

Comité Técnico de Pavimentos de Concreto: Presidente: Luis M. Aguirre Menchaca

Primer Vicepresidente: Juan M. Orozco y Orozco

Segundo Vicepresidente: Francisco F. Rodarte Lazo Secretario: José A. Tena Colunga

Aurelio Salazar Rodríguez (Ex-Secretario) V ocal: Manuel Zarate Aquino

Colaborador especial: Esteban Ambriz Reyes

Revisión y corrección de estilo: Ing. Raúl F. Esquivel Díaz

Producción editorial: M. en A. Soledad Moliné V enanzi

Este libro fue publicado originalmente en inglés. Por ello, cuando existan dudas respecto al significado preciso de un término o concepto deberá tomarse en cuenta la versión en inglés. En esta publicación se respetan escrupulosamente las ideas, puntos de vista y especificaciones. Por lo tanto, el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A. C., no asume responsabilidad alguna (incluyendo, pero no limitando, la que derive de riesgos, calidad de materiales, métodos constructivos, etc.) por la aplicación de los principios o procedimientos de este documento.

Todos los derechos reservados, incluyendo los de reproducción y uso de cualquier forma o medio, así como el fotocopiado, proceso fotográfico por medio de dispositivo mecánico o electrónico, de impresión, escrito u oral, grabación para reproducir en audio o visualmente, o para el uso en sistema o dispositivo de almacenamiento y recuperación de información, a menos que exista permiso escrito obtenido de los propietarios de los derechos.

La presentación y disposición en conjunto de PAVIMENTOS DE CONCRETO PARA CARRETERAS -VOL. 2: Evaluación I Conservación son propiedad del editor. Ninguna parte de esta obra puede ser

reproducida o transmitida, por algún sistema o método, electrónico o mecánico (incluyendo el fotocopiado,

la grabación o cualquier sistema de almacenamiento y recuperación de información), sin consentimiento por

escrito del editor.

Esta publicación representa el trabajo elaborado por los autores dentro del marco establecido por el Comité Técnico de Pavimentos de Concreto, respetándose íntegramente el texto original.

Derechos reser\rados:

© 2013., lndituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A. C. Av. Insurgentes Sur 1846, Col. Florida, México, D. F., C.P. 01030

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial. Registro# 1052

Impreso en México

ISBN 968-464-112-5

PRESENTACIÓN

Este l ibro sobre pavimentos de concreto para carreteras ha sido elaborado por el Comité Técnico de Pavimentos de Concreto del Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. La obra se ha d ividido en cuatro partes:

Un primer objetivo que se busca con esta publ icación es d ifundir el conocimiento relacionado con la construcción de los pavimentos de concreto para carreteras a fin de contribuir a la expansión de los mismos; su segundo propósito es poner a la disposición de los interesados la información pertinente , completa y actual izada que se ha integrado a partir tanto de la experiencia como de la i nvest igac ión y s i stematizac ión d esa rro l l adas por reconocidos especial istas en la materia .

Proyecto, Construcción, Evaluación y Conservación.

En esta obra se ha tratado de recopi lar en lo posible el grado actual de avance en el tema y, por consigu iente , q ued a •b i e rt o a e ve n t u a l e s m o d i f i c a c i o n e s y actual izaciones que pudieran considerarse oportunas por parte de los lectores , qu ienes son el destinatario final y t ienen de esta manera la posibi l idad de participar en la integración de una obra , que se espera contenga toda la información necesaria , tanto en los aspectos teóricos como en los prácticos.

El Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. desea hacer patente su agradecimiento a los integrantes de su Comité Técnico de Pavimentos de Concreto:

Presidente:

Primer Vicepresidente:

Luis M. Aguirre Menchaca. Ingeniero Civi l y Maestro en Ingeniería por parte de la Facultad de Ingeniería, UNAM. Ex-Profesor de Mecánica de Suelos y de Pavimentos en esta Facultad . Experto en geotecnia y pavimentos de la Organización Internacional de Aviación Civil. Ex-Presidente de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos. Director General de Geosol , S .A. de C.V.

Juan M. Orozco y Orozco. Ingeniero Civil con Maestría en Mecánica de Suelos, de la UNAM. Ex-Profesor de diversas universidades en el país. Ex-Presidente de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Rocas y de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres; fue Vicepresidente del Colegio de Ingenieros Civiles de México. Fue Presidente de la Comisión de Especialidad de Ingeniería Civi l en la Academia Mexicana de Ingeniería y actualmente se desempeña como Director General de Servicios Técnicos de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

Segundo Francisco F. Rodarte Lazo. Ingeniero Civil y Maestro en Ingeniería con especialidad en Vías Terrestres, de la UNAM. Profesor y Vicepresidente: conferenciante sobre pavimentos en diversos foros nacionales y extranjeros. Miembro de los Comités Técnicos C-1 y C-1 5 de la

Asociación Mundial de Carreteras (PIARC). Actualmente es Director General Adjunto de Conservación de la Unidad de Autopistas de Cuota de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

Secretario: José A. Tena Colunga. Ingeniero Civil de la Universidad La Salle con Maestría en Ingeniería de Materiales y Sistemas de Transporte en la Universidad de Texas en Austin. Ha impartido cursos y conferencias de pavimentos en diversas instituciones y foros. Investigador adjunto en el Centro para la Investigación del Transporte de la Universidad de Texas, Gerente de Investigación y Desarrol lo de Concretos Metropolitanos y Grupo Concremet. Actualmente está a cargo del área de Asesorías Técnicas del IMCYC y está comisionado como asesor externo IMCYC para pavimentos de concreto ante la Dirección General de Carreteras Federales, SCT.

Ex-Secretario: Aurel io Salazar Rodríguez. Ingeniero Civi l egresado de la Universidad Autónoma de Sinaloa, con estudios de maestría en mecánica de suelos en la Facultad de Ingeniería , UNAM, y créditos en ingeniería estructural de la Universidad Politécnica de Brooklyn, New York. Autor de Guía para el Diseño y Construcción de Pavimentos Rígidos, Fondo Editorial IMCYC. Ha impartido cursos de geotecnia y de cimentaciones en la Facultad de Ingeniería, UNAM. En e l IMCYC fue instructor de cursos sobre diseño, construcción y rehabilitación de pavimentos rígidos. Actualmente es Director General de Sabma Ingeniería, S.A

Vocal:

Colaborador especial :

Manuel Zárate Aquino. Ingeniero Civi l , con estudios de Especialización y Maestría en Vías Terrestres, por la Facultad de Ingeniería, UNAM. Es Profesor de Geotecnia y de Pavimentos en la Unidad de Posgrado de la ENEP Acatlán, U NAM. Ha impartido cursos de pavimentos y de geotecnia en la División de Educación Continua, Facultad de Ingeniería, UNAM, y el curso de Conservación de Carreteras en el Instituto Mexicano del Transporte y en el IMCYC. Actualmente es Gerente de Geotecnia de Geosol, S.A. de C.V.

Esteban Ambriz Reyes. Ingeniero Civil, egresado de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, con desarrollo profesional en estudios geotécnicos para proyecto geométrico de terracerías y d iseño de pavimentos flexibles y rígidos, drenaje, cimentación para puentes, evaluación y reconstrucción de pavimentos, estabilización de terracerías y calidad de materiales de construcción para proyectar, construir y conservar vías terrestres. Ex-Profesor de la Facultad de Ingeniería , UNAM. Vicepresidente de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres. Actualmente es Director de Estudios en la Dirección General de Servicios Técnicos, SCT.

PRÓLOGO

Con la creación de la Comisión Nacional de Caminos en 1 925 se in ició la que suele conocerse como época moderna de las carreteras en México. Du rante los primeros 68 años sólo se pavimentó una carretera con concreto h idráu l ico , originalmente l lamada Camino a l Desierto d e los Leones, cuyo pavimento aún s igue prestando servicio en la ruta transformada en cal le de l Distrito Federa l .

La ausencia casi absoluta de pavimentos de concreto hidrául ico en la red carretera mexicana fue el resu ltado de condiciones particu lares d iversas y vál idas, pero también de a lgunas suposic iones poco fundadas. E ntre las primera s, seg u ra m e n te l a más i m portante fu e la condición de México como país petrolero, lo que puso a disposición de los ingenieros de caminos cantidades más que suficientes de asfa ltos de excelente cal idad. No menos importante fue la pol ítica de integración territoria l , implantada por el Ejecutivo Federa l para comunicar entre sí los principales centros de población y las puertas del país hacia el exterior. Esta pol ítica demandó la menor inversión inicia l , para extender a l máximo la cobertura de la red en e l menor tiempo posible. I nfluyó también la poca demanda que impon ía un tránsito l igero y escaso.

Dentro de las suposiciones que hoy se encuentran con menos sustento , la más d ifundida, y probablemente la menos cierta , fue el aparente mayor costo in icial de los pavi me ntos r íg i dos fre nte a l os f lex i b l es . A e l l a contri b uyeron c ie rtamente m étod os d e d i s e ñ o d e pavimentos flexib les carentes de un criterio de fa l la específico y de una estrategia de conservación defin ida, así como e l u s o d e m ate ri a l e s d efi c i e n te m e nte caracterizados mediante procedimientos empíricos , hoy recon o c i d o s c o m o p o c o r e p re s e n ta t i vo s d e l comportamiento mecánico d e bases y carpetas, que permitían desarrol lar proyectos de pavimentos "baratos", pero cuyos a ltos costos de conservación no tardaron en aparecer . Por el contra rio, el costo i n ic ia l de los

pavimentos ríg idos era est imado s in considerar los enormes beneficios de una producción masiva de concreto fresco y de su colocación con equipos de a lta producción .

También, dentro de las suposiciones poco fundadas, aún hoy persiste la idea de que los pavimentos de concreto hidráu l ico sólo son convenientes sobre terracerías de elevada cal idad y en carreteras por las que transita un elevado número de camiones y autobuses, sin reparar en la importante ventaja de un pavimento r íg ido que d istribuye las cargas y transmite muy bajos esfuerzos a las capas inferiores, lo que los hace especia lmente adecuados en terracerías poco resistentes sobre las que, por lo contrario , los pavimentos flexibles correctamente desarrol lados requieren de importantes espesores de materia les costosos y no pocas veces provenientes de fuentes muy retiradas, que los hacen antieconómicos frente a una simple losa de concreto, por ejemplo, en un camino rura l .

Debe reco nocerse q u e , po r otra pa rte, ta m b i é n contribuyeron a l a exclusión d e los pavimentos ríg idos sus malas características origina les de comodidad o ca l idad de rodamiento , principalmente por el golpeteo del veh ículo en las juntas entre losas coladas aisladamente , inconveniente hoy tota lmente superado mediante e l serrado de losas coladas en forma continua. Un segundo efecto sign ificativo de este inconveniente golpeteo fue el incremento necesario del espesor de la losa para alargar hasta 1 O o 12 m la separación entre juntas; hoy esta longitud puede reducirse a 4 o 5 m con el ahorro correspondiente en el espesor de la losa y en su costo in icia l .

En México, la tendencia anterior se revierte en 1 993, a l construirse el primer pavimento moderno de concreto hidráu l ico en el estado de Morelos. A partir de entonces, más de siete autopistas y carreteras troncales se han constru ido o modern izado con losas d e concreto

hidrául ico y por lo menos otras dos se han repavimentado con concreto hidrául ico compactado con rodi l lo . Hoy se dispone de aproximadamente diez mil lones de metros cuadrados de pavimentos ríg idos.

Es evidente que la util ización de esta técnica enfrenta a los camineros a retos para los que en general no estaban preparados: su d iseño, su construcción , y ahora también su conservació n , i m p l ican la capacitac ión de l os ingenieros. El Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto , siempre atento a l desarrol lo tecnológico del concreto h idrául ico con cemento portland , recogió este reto y entre las múltiples acciones emprendidas, dentro de las que destacan seminarios y cursos, abordó la tarea de i nteg rar manuales que pus ieran en manos de l ingeniero las herramientas para constru ir pavimentos ríg idos durables, económicos, con una larga esperanza de vida de servicio y bajos niveles de rugosidad, de manera que el costo de operación de los veh ículos se mantenga en los niveles más bajos posibles, para así

obtener el máximo beneficio que de los pavimentos de concreto se puede obtener.

·

Esta obra , que hoy se pone a d isposición de los técn icos interesados, seguramente se constitui rá en una gu ía confiable y úti l ; su lectu ra cubrirá un importante vacío, ya que ha sido escrito no sólo por reconocidos técnicos, s ino también por destacados profesores que han dedicado una parte s ign ificativa de su v ida profes iona l a la enseñanza de las V ías Terrestres.

Si con el transcurso del t iempo las carreteras de nues\ro país se benefician con mejores pavimentos de concreto hidrául ico, el propósito centra l del IMCYC, respaldado por las innumerables horas de dedicación de los autores, se verá ampl iamente satisfecho.

Juan M. Orozco y Orozco

Director Genera l de Servicios Técnicos Secretaría de Comunicaciones y Transportes

INTRODUCCIÓN

Cuando a finales del año de 1 996 quedó formalmente integrado el Comité Técnico de Pavimentos de Concreto de l I nstituto Mexicano de l Cemento y de l Concreto ( IMCYC) , sus miembros estuvieron de acuerdo en la necesidad de preparar una publ icación que cubriera en forma integra l los diversos aspectos relacionados con la p rob lemática de los pavimentos r íg i dos , desde e l p royecto y co n st rucc i ó n , h asta su eva l u a c i ó n y conservación .

Se propuso asimismo, que la publ icación proyectada , además de cumpl ir con un propósito de d ivulgación , constituyera una aportación hacia el establecimiento en nuestro pa ís , de la normativa re lac ionada con los pavimentos de concreto, teniendo en cuenta que en la actual idad se carece de una metodolog ía propia y es necesario recurrir a la transferencia de tecnolog ía.

Las ideas anteriores surgieron en el Comité debido a que es u n a p re o c u p a c i ó n d e c a rá c te r m u n d i a l e l comportam iento y l a operación d e los s istemas de transporte de cada pa ís , por la transcendencia que ta les conceptos adqu ieren hoy en d ía en los d iferentes renglones de la economía de las naciones.

Ta l i n q u ie tud ha l l e g a d o a p l a n tear i m porta ntes cuestionamientos acerca de los aspectos de proyecto, construcción , eva luación y conservación de los sistemas de transporte, en especial de las redes carreteras, en este caso por su g ran flexib i l idad , adaptación y extensión dentro de los conceptos de desarrol lo económico y de la comunicación en el contexto de una nación .

En el caso de México , las condiciones no son d iferentes de lo antes expuesto , y ha sido motivo de gran i nterés dentro de los n iveles gubernamentales poder propiciar el desarrol lo de un sistema de transporte carretero eficiente en todos los aspectos inherentes.

Uno de los aspectos importantes en este renglón se refiere a la actua lización a n ivel tecnológico del d iseño,

construcción y conservación de los pavimentos rígidos, principalmente debido a que durante mucho tiempo han permanecido en cierta forma a l margen de la util ización dentro del s istema carretero nacional , pese a las ventajas que d ichos pavimentos poseen . A este respecto, es conveniente señalar que la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, a partir de 1 993, en que se construyó e l p rimer tramo carretero d e l a época moderna con pavimento ríg ido , ha estado promoviendo e l empleo de l concreto h id ráu l ico en los pavimentos , de ta l suerte que a la fecha se han constru ido más de 2000 km-carri l , en la red carretera nacional .

Es po r el lo que el I nstituto Mexicano de l Cemento y del Con creto , A . C . , se ha e m peñado en ed i ta r esta publ icación encaminada a la d ivulgación y actua l ización de los conceptos inherentes a los pavimentos de concreto para carreteras , acudiendo a las experiencias y prácticas actua lmente en uso y aceptadas en otros países.

En esta o b ra se h a n d es a rro l l ado cuatro temas i mportantes de la tecnolog ía de los pavimentos de concreto , tratados como partes .

La parte de Proyecto pretende constitu i r una gu ía para el p royectista , describ iéndose los estud ios , anál is is y normas considerados fundamentales para la elaboración integra l de un proyecto de pavimento ríg ido, e l cual i n c l u ye e l d i m e n s i o n a m i e n to , t i p o s d e j u n ta s , especificaciones d e materiales y principales l ineamientos constructivos. Se hace énfasis en las características de la superficie de rodamiento del pavimento así como en los conceptos de control de ca l idad, tolerancias y criterios para la aceptación, las bonificaciones y las sanciones.

En la parte de Construcción se presenta una descripción detal lada de los principales conceptos , que incluyen obtención de los materiales , uti l ización de equipos de producción de agregados, plantas para elaboración del concreto , elementos de transporte y equipos para su

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extendido y compactación, con énfasis en los modernos equipos como los de cimbra desl izante. Se describen los equipos y las técnicas para el texturizado de la superficie de las losas, así como para la formación de juntas y el curado.

La tercera parte de esta obra está dedicada a las técnicas y métodos de Evaluación de los pavimentos ríg idos tanto desde el punto de vista funcional como del estructural, describ ién dose, l as d iferentes técn icas y e q u i pos disponibles y de mayor apl icación en la actual idad . Se mencionan los aspectos de seguimiento y monitoreo para determinar la forma en que el pavimento cumple con sus fu n c i o n e s a l o l a rg o d e l t i e m p o y se h a c e n consideraciones acerca del d iagnóstico del estado del pavimento y de los requerimientos para su rehabi l itación, con especial atención en la participación de los anál isis técnico-económicos, lo que conduce a una descripción conceptua l de los s istemas de adm in istrac ión d e pavimentos .

La cuarta y ú ltima parte está dedicada a los métodos y criterios de Conservación de los pavimentos rígidos. En el la se describen las técnicas, procedimientos y equipos que actualmente se emplean, clasificando y distinguiendo los d ife rentes n ive les de pa rt ic ipaci ón, desde l a conservación d e tipo rutinario hasta los procedimientos para el refuerzo de los pavimentos .

Como se aprecia de todo lo anterior, esta obra intenta constitui r un medio de ayuda, consulta y actual ización para los ingenieros ded icados a esta especial idad. Para qu ienes deseen ampl iar el a lcance de los temas tratados, los autores han incluido en cada uno de los cap ítulos q ue integran cada parte, las referencias y bibliografía que pueden ser consu ltadas en cada caso.

Finalmente, debe mencionarse que la obra que en esta ocasión se pone en manos de los interesados en los pavimentos de concreto, fue le ída, revisada y comentada por tod os l o s m i e m b ro s d e l C o m ité Técn i co d e Pavimentos d e Concreto del IMCYC, qu ienes en su oportunidad hicieron las contribuciones, comentarios y observaciones que juzgaron convenientes .

El Comité desea asimismo expresar su interés en recibir comentarios, críticas y aportaciones de los usuarios de esta publ icación, con objeto de que mantenga un n ivel d inámico de actua l ización y de uti l idad y constituya además un documento de referencia que pueda resumir las ideas y experiencias nacionales.

El Comité Técnico de Pavimentos de

Concreto del IMCYC

Contenido

PARTE 111. EVALUACIÓN

1 . CONCEPTOS GENERALES

1 . 1 PROPÓSITOS E IMPORTANCIA DE LA EVALUACIÓN Y SEGU IM IENTO

1 .2 CONCEPTO DE CALIDAD DE RODAMIENTO

1 1 1- 1

O SERVIC IAB IL IDAD, V IDA ÚTIL, N IVEL DE RECHAZO E IMPLICACIONES ECONÓMICAS 1 1 1-3

Referencias

2. IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS DURANTE SU CICLO DE

OPERACIÓN

2 . 1 I NTRODUCCIÓN

2.2 ASPECTOS FUNCIONALES

2.2 . 1 Características superficiales relacionadas

1 1 1-7

1 1 1-9

1 1 1-1 1

con la seguridad 1 1 1- 1 4

2.2.2 Características superficiales relacionadas con la comodidad 1 1 1 - 1 5

2.3 ASPECTOS ESTRUCTURALES

2 .3 . 1 Geometría

2 .3 .2 Resistencia del concreto

2 .3 .3 Condiciones del apoyo de las losas

2.3 .4 Efectos del tránsito

2.4 ASPECTOS ECONÓMICOS

Referencias

3. IDENTIFICACIÓN DE DETERIOROS

3 . 1 INTRODUCCIÓN

3.2 DEFECTOS Y DETERIOROS TÍP ICOS I DENTI F ICADOS DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

3.2 . 1 Sangrado

3.2.2 Segregación

3 .2 .3 Oquedades

1 1 1- 1 7

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1 1 1-23

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3.2 .4 Depresiones y protuberancias 1 1 1-23

3.2.5 Agrietamientos por deficiencias en el curado 1 1 1-23

3 .2 .6 Agrietamientos por contracción

3 .2. 7 Deficiencias en el serrado

1 1 1 -23

1 1 1-24

3 .2 .8 Deficiencias en el acabado y texturizado 1 1 1-24

3 .2 .9 Desport i l laduras al descimbrar 1 1 1 -24

3 .2 . í O Deficiencias al colocar el material de sel lo 1 1 1 -25

3.3 DEFECTOS Y DETERIOROS TÍP ICOS POSTCONSTRUCTIVOS

3 .3 . 1 Escalonamiento

3 .3 .2 Agrietamiento longitud inal

3.3.3 Agrietamiento transversal

3 .3 .4 Agrietamiento de esquina

3 .3 .5 Agrietamiento tipo mapa

3 .3 .6 Agrietamiento en la junta transversal

3 .3 . 7 Escarapelado o descascari l lado

3 .3 .8 Desprendimiento o expulsión del

1 1 1 -25

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1 1 1 -26

material de sel lo 1 1 1-26

3 .3 .9 Desporti l lamiento 1 1 1 -26

3 .3 . 1 O Bombeo 1 1 1 -26

3 .3 . 1 1 Pérd ida de resistencia al derrapamiento 1 1 1 -27

3 .3 . 1 2 Agrietamiento tipo "D" y desintegración por la presencia de agregados reactivos 1 1 1 -27

3 .3 . 1 3 Separación excesiva de la junta de construcción con acotamiento o con pavimentos flexibles 1 1 1-27

3 .3 . 1 4 Pandeo y fracturamiento por di latación 1 1 1-27

3 .3 . 1 5 Áreas deficientemente reparadas 1 1 1-28

Bibl iografía 1 1 1 -29

4. EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO

4. 1 INTRODUCCIÓN 1 1 1-3 1

o 1mcyc

4.2 PROCESOS DE EVALUACIÓN 1 1 1 -32 5. 1 .6 Indicadores de la evolución de estado

4.2 . 1 Evaluación in icial 1 1 1-32 de los pavimentos 1 1 1-90

4.2.2 Evaluación sistematizada y seguimiento 1 1 1-33 5.2 D IAGNÓSTICO Y DEF IN IC IÓN DE

ACCIONES CORRECTIVAS 1 1 1- 1 00 4.23 Evaluación puntual 1 1 1-33 5 .2 . 1 Recopi lación de información 1 1 1- 1 00

4.3 TÉCNICAS DE EVALUACIÓN 1 1 1 -34 5.2 .2 Anál isis de información y definición de 4 .3 . 1 Condiciones superficiales, unidades o tramos homogéneos 1 1 1 - 1 02

daños y deterioros 1 1 1-34 5 .2 .3 Determinación de las causa del 4 .3 .2 Características superficiales 1 1 1 -46 estado del pavimiento y diagnóstico 1 1 1 -1 03

4 .3 .3 Evaluación estructural 1 1 1 -64 5.2.4 Proposición de acciones correctivas 1 1 1- 1 06

4 .3 .4 Determinación de los espesores 5.2.5 Descripción de las técnicas y acciones

por métodos no destructivos 1 1 1-79 correctivas , apl icaciones.vida útil y costo 1 1 1- 1 08

4.4 EVALUACIÓN DE COSTOS 1 1 1-79 5.2.6 Preparación de anteproyectos 1 1 1- 1 37

4.4 . 1 Costos de conservación 1 1 1-79 5.2. 7 Análisis económicos 1 1 1- 1 4 1

4 .4.2 Costos d e operación 1 1 1-79 5.3 FORMULACIÓN DEL PROYECTO 1 1 1- 1 45

4.5 EVALUACIÓN DEL TRÁNSITO 1 1 1-80 5.4 S ISTEMAS DE ADM IN ISTRACIÓN DE

PAVIMENTOS (SAP) 1 1 1 -48 4.6 EVALUACIÓN DEL DRENAJ E 5.4 . 1 General idades 1 1 1- 1 48

Y SUBDRENAJE 1 1 1-80

4.7 CONDICIONES GEOTÉCNICAS Y 5 .4.2 Características de un Sistema de

Administración de Pavimentos 1 1 1- 1 48 AMB IENTALES 1 1 1-8 1

4.8 EVALUACIÓN GLOBAL DEL PAVIMENTO. 5.4.3 Requerimientos para la implantación

de un Sistema de Administración PREDICCIÓN DEL COMPORTAMI ENTO. de Pavimentos 1 1 1- 1 5 1 V IDA REMANENTE

5.4.4 Operación de un Sistema de 4 .8 . 1 Evaluación g lobal del pavimento 1 1 1-81 Administración de Pavimentos 1 1 1- 1 5 1

4.8.2 Predicción de l comportamiento 1 1 1-82 5.4.5 Algunos sistemas de administración

4.8.3 Vida remanente 1 1 1-83 para pavimentos ríg idos 1 1 1- 1 52

Referencias 1 1 1-83 5.5 I NVESTIGACIÓN (TENDENCIAS Y PRÁCTICAS) 1 1 1 - 1 55

Bibl iografía 1 1 1-85 Referencias 1 1 1 - 1 59

5. EVALUACIÓN SISTEMATIZADA

Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE

ADMINISTRACIÓN ,

5.1 INTRODUCCIÓN 1 1 1-87 PARTE IV. CONSERVACION 5. 1 . 1 Tipo de información requerida 1 1 1 -88

5. 1 .2 Procesamiento y anál isis de 1 . ASPECTOS GENERALES DE LA la información 1 1 1 -89 CONSERVACIÓN EN CARRETERAS IV-1

5 . 1 .3 Sistematización del seguimiento 1 1 1-89 1 . 1 DEF IN IC IÓN DE TÉRMI NOS IV-2

5 . 1 .4 Clases de evaluación 1 1 1-89 1 . 1 . 1 En función de los recursos económicos IV-2

5 . 1 .5 Captura de información 1 1 1-90 1 . 1 .2 En función de la modal idad de ejecución IV-2

,:-¡ 1mcyc

1 . 1 .3 En función de consideraciones 3 .5 . 1 Remoción de losas IV-50 técnico-operativas IV-3

3 .5 .2 Colocación del concreto IV-52 1 .2 IMPORTANCIA DE LA CONSERVACIÓN IV-4

3 .5 .3 Sel lado de las juntas IV-52 Referencias IV-5

3 .5 .4 Texturizado y curado IV-52 2. TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN RUTINARIA IV-7 3.6 TÉCNICAS DE REHABILITACIÓN 2 . 1 SELLADO DE J UNTAS Y GRIETAS IV-7 ACELERADA IV-56

2 . 1 . 1 Resel lado de juntas IV-8 3 .6 . 1 Materia les IV-57

2 . 1 .2 Sel lado de g rietas IV-1 3 3 .6 .2 Criterios de diseño de mezclas IV-59

2.2 BACHEO Y REPARACION ES MENORES IV-1 6 3 .6 .3 Proceso constructivo IV-5�

Bibl iografía recomendada IV-1 7 3 .6 .4 Equipo IV-60 ,,. :,4·

3. TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN 3.6 .5 Curado !V-60

PREVENTIVA Y CORRECTIVA IV-1 9 3.6 .6 Corte y sellado IV-61

3 . 1 REBAJADO Y RANU RADO CON RODILLOS 3 .6 .7 Apertura a l tránsito IV-61 DE DISCOS DIAMANTADOS IV- 19

3 .6 .8 Resistencias para la apertura al tránsito IV-61 3 . 1 . 1 Aspectos de diseño IV-24

3 .7 OTRAS TÉCNICAS DE REHABILITACIÓN IV-61 3. 1 .2 Aspectos de ejecución IV-26

3. 7 . 1 Juntas de a l ivio de presión (expansión ) IV-62 3.2 TÉCNICAS DE REHABILITACION

SUPERFICIAL DE PAVIMENTOS RÍGIDOS 3 .7 .2 Restauración de la transferencia de carga IV-62

MEDIANTE CARPETAS ASFÁLTICAS 3.7 .3 Rehabil itación de acotamientos IV-75 (PARA CORRECCIÓN DE FALLAS FUNCIONALES) IV-27 3. 7.4 Tratamiento por cosido o engrapado

de losas IV-8 1 3 .2 . 1 Carpetas de textura abierta IV-28

3 .8 RECICLADO Y RECUPERACION DE 3 .2 .2 Carpeta con asfalto modificado PAVIMENTOS DE CONCRETO IV-8 1

con polímeros IV-30 3 .8 . 1 Justificación económica del reciclado IV-82

3.2.3 Microcarpetas IV-33

3.3 ESTABILIZACIÓN Y NIVELACIÓN DE 3 .8 .2 Características y empleo de los

materiales reciclados IV-83 LOSAS POR MEDIO DE SU LEVANTAMIENTO

IV-34 3 .8 .3 Secuencia del proceso de reciclado IV-85

3.3 . 1 Técnica de estabi l ización de losas IV-35 3 .8 .4 Consideraciones especiales IV-90

3.3 .2 Técnicas de levantamiento de losas por 3.9 REHABILITACIÓN DE PAVIMENTOS POR medio de presión IV-44 MEDIO DE SOBRECARPETAS IV-91 _:j:n

3.4 REPARACIONES QUE ABARCAN PARTE 3 .9 . 1 Reencarpetado de concreto hidrául ico .• t,: �. ! � -��·� �.:7.1

DEL ESPESOR DEL PAVIMENTO IV-46 sobre pavimento de concreto hidrául ico IV-92

3.4 . 1 Materiales IV-47 3 .9 .2 Reencarpetado de concreto hidráu lico

3.4.2 Agente adhesivo IV-47 sobre pavimento asfáltico (whitetopping) IV-1 1 O

3.4.3 Preparación del sitio IV-48 3 .9 .3 Reencarpetado de concreto asfáltico

sobre pavimento de concreto hidrául ico IV-1 1 7 3.4.4 Colocación , enrasado y terminado IV-49 3 . 1 0 MEDIDAS PREVENTIVAS PARA

3.5 REPARACION ES EN EL ESPESOR TOTAL REDUCIR LA REFLEXIÓN DE GRIETAS EN DEL PAVIMENTO DE CONCRETO IV-50 SOBRECARPETAS IV� 11 EL': · .

• ;r�', • , ... t- •. \�

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\ti ��

1 mcyc

3. 1 0. 1 Medidas preventivas para carpetas asfá lticas sobre losa de concreto hidrául ico IV-1 1 8

3. 1 0.2 Medidas preventivas para sobrecarpeas de concreto hidrául ico adheridas sobre pavimento ríg ido IV-1 1 9

3 . 1 0 .3 Medidas preventivas para sobrecarpetas de concreto hidráu l ico no adheridas sobre pavimento rígido IV-1 1 9

3 . 1 0 .4 Tratamiento de grietas reflejadas mediante sobrecarpetas asfálticas IV-1 1 9

3 . 1 1 DRENAJE Y SUBDRENAJE

3 . 1 2 MANTENIMIENTO Y REPARACIONES DIVERSAS

3. 1 2. 1 Desintegración del concreto

3 . 1 2.2 Resistencia al derrapamiento

IV-1 20

IV- 1 24

IV-1 24

IV-1 24

3 . 1 2 .3 Protección de taludes contra la erosión IV- 1 25

3. 1 2.4 Reparación o restitución de banquetas y guarniciones

3. 1 2.5 Mantenimiento de la vegetación en el derecho de vía

Referencias

IV-1 27

IV-1 28

IV-1 30

Bibl iografía IV-1 32

4. CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS

DE REPARACIÓN IV-1 33

4.1 DETERIOROS PRESENTES EN LA SUPERFICIE DE RODAMIENTO

4 . 1 . 1 Desintegración del concreto

4. 1 .2 Superficie con escamas o costras

4 . 1 .3 Asti l lamientos o desconchamientos cercanos a las juntas

4 . 1 .4 Defectos en la superficie (depresiones, superficies polvosas, ranuras, ondulaciones, desprendimientos cónicos)

4 . 1 .5 Grietas longitud inales y transversales

4 . 1 .6 Grietas en esquina y en diagonal (fal la t ípica estructural )

4. 1 . 7 Hundimientos diferenciales. Agrietamientos con hundimientos

4 . 1 .8 Fal las por expansión

IV-1 33

IV-1 34

IV-1 34

IV- 1 35

IV-1 36

IV-1 38

IV- 1 4 1

IV- 146

IV-1 47

4 . 1 .9 Cortes en el pavimento

4. 1 . 1 O Juntas sin sel lar

4 . 1 . 1 1 Resistencia inadecuada a l derrapamiento

4 . 1 . 1 2 I rregularidades en la superficie que provocan vibraciones

4. 1 . 1 3 Deterioros propios de vial idades urbanas

IV- 1 48

IV-1 50

IV-1 50

IV-1 50

IV-1 5 1

4. 1 . 1 4 Deterioros propios de pisos industriales IV- 1 53

4.2 MANTENIMIENTO INADECUADO DEL DRENAJ E Y DEL SUBDRENAJ E

4.2. 1 Drenaje

4.2.2 Subdrenaje

4.3 CONSIDERACIONES ESPECIALES.

IV- 1 55

IV-1 55

IV- 1 56

ACCIONES PARA CONSIDE RAR EN ZONAS ADYACENTES POTENCIALMENTE RIESGOSAS PARA LOS PAVIMENTOS

4 .3 . 1 Cortes y terraplenes en carreteras y autopistas

4.3 .2 Conservación de banquetas y guarn iciones

4.3 .3 Derecho de vía en carreteras y autopistas

4.4 CONSIDERACIONES SOBRE LA ADMINISTRACIÓN D E LA CONSERVACIÓN DE PAVIMENTOS

4.4. 1 Selección de la opción más adecuada

IV-1 56

IV-1 56

IV-1 57

IV- 1 58

IV- 1 58

de conservación preventiva y correctiva IV-1 60

4 .4.2 Importancia de la recolección de infor-mación para las tareas de conservación IV- 1 6 1

4.4.3 Herramientas de apoyo. Paquetes de computación

Referencias

Bib l iografía

IV-1 6 1

IV- 1 62

IV- 1 62

Parte 111 Evaluación

CAPÍTULO 1

. CONCEPTOS GENERALES

1.1 PROPÓSITOS E IMPORTANCIA DE LA EVALUACIÓN Y SEGUIM IENTO

Es motivo de gran preocupación mundial la forma en que se comportan los pavimentos de las redes viales, tanto en los pa íses en d es a rro l l o co m o en l os a l tame n te i nd ustri a l izados y con g ra n n ive l d e u t i l izac ió n , principalmente e n l o que concierne a veh ículos pesados.

En los países en desarrol lo se observan casos de graves deficiencias en las redes viales, con amenazas de su co lapso y g raves consecuencias en su economía nacional , atribuyéndose como causas principales la falta de recursos económicos y técni9os , así como importantes deficiencias de organización institucional 1 .

Por lo que respecta a los países a ltamente desarrol lados, se encuentran con el grave problema de rehabi l itar y modernizar sus redes viales, con objeto de adecuarlas a los requerimientos del tránsito actua l y futuro , que ante escenarios de economías muy d inámicas y de a lta competitividad, a lcanzará n iveles muy importantes en cuanto a su volumen, peso vehicu lar, presión de inflado de l lantas y número de ejes, además de que se requeri rán condiciones favorables para alcanzar velocidades más altas, mayor seguridad aun en condiciones de pavimento mojado, menor ru ido y conta minación , además de economía en el costo del transporte , ten iendo en cuenta que la participación de éste en el sector carretero de la economía nacional supera a la de otros medios de transporte: marítimo, ferroviario o aéreo.

En ambos casos, tanto en los países en desarrol lo como en los a ltamente desarrol lados, se vuelve objeto de la mayor importancia, e l conocimiento del estado actual y fu t u ro d e l o s c a m i n o s , l a s re l a c i o n e s ve h í c u l o- p a v i m e n to- u s u a ri o y l a s i m p l i ca c i o n e s económicas d e l estado superficial d e l pavimento en la economía del transporte , así como de las decisiones tomadas por el organismo encargado de las redes viales

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 1

respecto a los trabajos de conservación , rehabil itación o reconstrucción que deban ejecutarse, para alcanzar un n ivel de servicio predeterminado, incluida la eficiencia técnica y económica de cada estrategia propuesta .

Lo anterior también requiere del conocimiento de las impl icaciones de la uti l ización de nuevos materiales, técnicas y equ ipos de construcción , ana l izando el co nsecue nte c o m p o rta m i e n to d e l pav ime nto a s í constru ido , aunque s i n perder de vista el aspecto económico.

E l panorama antes mencionado ha conformado un esquema de requerimientos que hoy en d ía deben ser tomados en cuenta en los campos de planeación , proyecto, construcción , conservación y operación de las redes viales, y que pueden resumirse en los siguientes conceptos:

O mayores n iveles de seguridad y comodidad para el usuario

O m ateria les y s u p e rfi c ies de rodam ie nto más durables y resistentes

O mínima conservación

O menor n ivel de ru ido dentro de la carretera y en su entorno

O mejor apariencia

O menor costo de tra nsporte y máxima re lación beneficio-costo.

El esquema anterior ha creado la necesidad de desarrollar una nueva metodolog ía de diseño, la cual se inclina actualmente hacia el concepto mecanístico-empírico, que incluye la apl icación de modelos estructurales para valuar la respuesta de los pavimentos bajo la acción de fun ciones de excitació n , requ i riéndose además el desarro l lo de modelos de deterioro para deducir e l

Evaluación

tt; 1mcyc

comportamiento del pavimento a parti r de las respuestas estructurales2•

Los modelos estructurales de la parte mecan ística están más avanzados que los modelos de comportamiento de la parte empírica . Los primeros están basados en una teoría mecánica , como la de la elasticidad , mientras que los segundos son el resu ltado de la ap l icación de ecuaciones de reg resión , que pueden dar lugar a d ispersiones i mportantes , por lo que requ ieren de cuidadosas y constantes cal ibraciones y revisiones para aseg u ra r u n a con cord a nc ia sat isfacto r ia e ntre l a predicción y l a real idad , así como s u extensión a otras condiciones de materiales, medio ambiente, etc. , aspecto que es muy importante para el desarrol lo confiable del método y la introducción de nuevas tecnolog ías. Los modelos desarrol lados de esta manera , permiten evaluar la influencia de la variación de los espesores de las capas, de las cargas apl icadas, de la util ización de nuevos materiales, procedimientos y equipos de construcción , la influencia del medio ambiente, así como la apl icación de d iversas medidas de conservación y rehabi l itación , e i n c l u s ive perm i t i rá n efectu a r u n a p red icc ión d e l comportamiento del pavimento a través del tiempo, así como de su vida remanente . De esta manera, los métodos de este tipo parecen ser los más promisorios hoy en d ía para el d iseño de los pavimentos.

Puede decirse por lo tanto que la determinación de la estructura de un pavimento, en cuanto a l número y espesor de las capas, materiales, etc. , constituye un complejo problema de ingeniería3, por la g ran cantidad de variables interactuantes que intervienen y por la dificultad de cuantificarlas o valorarlas, por lo que, a pesar de los g randes esfuerzos técnicos y económicos desarrol lados al respecto, no ha sido posible obtener una solución matemática d i recta , de a h í q u e el d iseño de los pavimentos debe real izarse con base en anál isis teóricos, e n i n fo rm a c i ó n o b te n i d a a t r a v é s d e a n á l i s i s experimentales y e n e l estudio del comportamiento de pavimentos bajo cond ic iones rea les de servicio y operación . Esto ha sido motivo de la construcción de tramos experimentales, como el célebre experimento AASHO , rea l izado en los años 1 958 a 1 960, que constituyó e l más grande y amplio experimento en l a h istoria de l os pavimentos , de l cua l su rg ie ro n l os conceptos más relevantes que hoy en d ía uti l iza l a tecnología de los pavimentos, como los conceptos de fal la funcional y estructural , calidad de servicio, n ivel de rechazo y carga equivalente, entre otros4 .

Otra investigación importante fue la real izada en Brasi l en 1 982, auspiciada por el gobierno de ese país y con la


CONCEPTOS GENERALES

i ntervención del Banco Mundia l y del Programa de Desarrol lo de las Naciones U nidas, con la colaboración adicional de la Fundación Texana para la I nvestigación y el Desarrol lo , los cuales l levaron a cabo el proyecto denominado " I nvestigación sobre las I nterrelaciones entre los Costos d e Construcción , Conservación y Ut i l ización d e l as Carreteras" , desarro l l ado sobre carreteras en operación y que dio lugar más adelante a la rea l ización de l " Experi mento I nternaciona l sobre la Rugosidad de las Carreteras"5 basado entre otras cosas en la medición de la rugosidad de los pavimentos, lo que derivó hacia e l con ce pto d e Í nd ice d e Rugos idad Internacional ( IRI ) . Por lo que respecta a la fricción entre l lanta y pavimento, en 1 992 tuvo lugar un experimento bajo los auspicios de la AIPCR en España y en Bélg ica, con el objetivo de armonizar los métodos de medida de la fricción y de la textura de los pavimentos, utilizando la mayor parte de los equipos de medición existentes, defin iéndose e l Índ ice de Fricción Internacional ( IF I ) , parámetro independ iente del equ ipo de med ición y que toma en cuenta tanto la resistencia a l desl izamiento como la textura , definiéndose además la forma de obtener el I F I a partir de l as medidas de cada equipo6. Finalmente , entre otros muchos experimentos e investigaciones, destaca el Programa Estratégico de I nvestigación de Carreteras (SH RP) , desarrol lado en los Estados Un idos de América en 1 987, promovido por e l propio gobierno norteamericano, a l reconocer la necesidad de mejorar la tecn o l og ía a p l i ca d a en ca rrete ras y efe ctu a r s u actua l ización , congruente con e l n ivel d e desarrol lo y avance de la tecnolog ía actual , cubriendo los aspectos de estrategias de construcción, mantenimiento , equipos y materiales, con énfasis en el comportamiento de los pavimentos a largo plazo7•

La muy breve descripción anterior de la problemática actua l de los pavimentos y de los esfuerzos real izados por los organismos gubernamentales e i nternacionales para enfrentarse a los p rob lemas re lac ionados con l os pavimentos, su comportamiento y su relación con los fa cto res e co n ó m i co s d e l t ra n s p o rte , r e s a l t a l a importancia y l a necesidad d e conocer las condiciones en que se encuentran los pavimentos en a lgún momento de su v ida y poder estimar su probable evolución con e l t iempo , cons idera n d o además , l as consecue n cias económicas correspondientes, bien sea que se real icen o no, acciones de conservación en el pavimento.

En este sentido debe mencionarse que anteriormente , e l criterio sobre la conservación de los pavimentos se basaba en la apl icación de medidas correctivas de los aspectos estructurales o funcionales que se mostraban deficientes y se se leccionaban d ichas med idas en

Evaluación

CONCEPTOS GENERALES

atención de su costo de construcción. El criterio actual se basa en anal izar la eficiencia económica de las acciones propuestas o estrategias, ten iendo en cuenta de manera especial la relación beneficio-costo, al reducir los costos de operación y en genera l los costos de transporteª.

Por las razones antes citadas surge la necesidad de conocer el estado en que se encuentran los pavimentos , en forma ind ividual o constituyendo una red via l , la evolución futura de su condición y los costos generados que afectan tanto a l organismo como a l usuario, con objeto de poder efectua r los anál isis económicos que justifiquen las decisiones técnicas que se propongan . Para ta l fi n , se h a n desarro l l ado l as técn icas d e eva l u a c i ó n d e l o s pav i m e n to s , c o n s is te n te s e n determina r, bien sea p o r método senci l los y subjetivos, o uti l izando d ispositivos d e avanzada tecnología , las condiciones en que se encuentran los pavimentos, desde el momento mismo de su puesta en operación e inclusive durante su construcción, conti nuando su apl icación en forma periódica para conocer la evolución del estado del pavimento con el tiempo.

Por lo tanto, la etapa de evaluación de los pavimentos ha adquirido una g ran importancia hoy en d ía , destacando las siguientes apl icaciones9:

O Proporcionar i nformación para cal ibrar, ajustar y actua l izar los métodos de d iseño de los pavimentos.

O Obtener información que permita comprobar las predicciones del d iseño y en caso necesario poder corregirse y actual izarse.

O Producir i nformación acerca de la eficacia de los m étodos y p ro ce d i m i e n tos de const rucc ió n , conservación , rehabi l itación y reconstrucción.

O Segui r la evolución del estado de los pavimentus, tanto en forma individual como de una red , con fines de la p rog ra mac ión d e las actividades de su conservación , i n ic iando este p roceso desde e l momento mismo de su puesta en servicio.

O Durante la construcción conocer la calidad y eficacia de a lgunos procesos , g racias a lo cual pueda g a ra n t i z a rs e e l c u m p l i m i e n t o de l a s especificaciones q u e gobiernan l a seguridad y comodidad del usuario.

O Proporcionar información út i l para los anál isis de tipo económico, respecto a los costos del organismo y principalmente de los usuarios, formando parte muy importante en la apl icación y actual ización de los Sistemas de Admin istración de Pavimentos.

O Su apl icación en la investigación es muy importante, p rop iciando e l d esarro l l o d e nuevas técn icas ,


o 1mcyc

materiales y equipos, así como la experiencia propia del organismo.

Debido a lo anterior, la evaluación de los pavimentos es muy útil para las actividades de los p lan ificadores , inversion istas, proyectistas y constructores, así como para los i ngen ie ros a cargo de la conservación y operación de las carreteras. Así mismo, presta g ran ayuda a los investigadores y toma muy en cuenta las n e ces idades de l os u s u a rios , p roporc ionando la información necesaria pa ra e l avance tecno lóg ico requerido por las exigencias actuales de la economía del transporte.

·1.2 CONCEPTO DE CALIDAD DE RODAMIENTO O SERVICIABILIDAD, VIDA ÚTIL, NIVEL DE RECHA

ZO E IMPLICACIONES ECONÓMICAS

Tan pronto como termina la construcción de un pavimento y éste es puesto en operación , se inicia un proceso de degradación d e sus p ropiedades y características , principa lmente las relacionadas con la seguridad y comodidad del usuario. El proceso de degradación es una función del espacio y del tiempo, f(x, t), y su desarrol lo dependerá de la intensidad con que actúen las funciones de excitación sobre e l pavimento, principalmente los factores re lacionados con el tránsito y los factores ambientales, así como de las medidas que el proyectista haya considerado para contrarrestarlos, por una parte, y por otra , del n ivel de cal idad alcanzado durante su construcción . También i ntervienen en este proceso, las acciones de conservación apl icadas a l pavimento en el transcurso de su operación.

La degradac ión del pavimento es p rop iamente e l resultado de la presencia repetida de las respuestas del s istema , identificadas como estados de esfuerzos , deformaciones unitarias y deflexiones {cr, E, 8), cuyos efectos se man ifiestan como agrietamientos, deformaciones permanentes, desintegraciones y reducción de la resistencia al deslizamiento.

Estos efectos tienen un carácter acumulativo, progresivo, permanente e interactuante y definen el comportamiento del pavimento a través del tiempo; el comportamiento se define como el servicio acumulado proporcionado por el pavimento , es decir , es la forma en que el pavimento ha cumpl ido con su función en un lapso considerado, generalmente desde el in icio de su operación como pavimento nuevo o rehabi l itado (t0) , hasta un tiempo (t) determinado, correspondiente a algún momento de la vida del pavimento.

Evaluación

e- CONCEPTOS GENERALES , ---------------��----��----�--------� 1mcyc

Los con ceptos d e ag r1�aam 1e ntos , d efo rmac iones permanentes, des in tegrac iones y red u cc ión d e la resistencia al desl izamiento, engloban a todos los tipos de d eter ioros o d efectos que p ueden p resentar los pavimentos y cuyo origen ocurre por deficiencias durante su construcción , o como consecuencia de las respuestas del pavimento , actuando durante la vida de éste , de tal manera que puede definirse un "índice de deterioro" , D I , que conceptualmente puede expresarse de la siguiente forma2:

D I = f (C, S , D , R)

donde:

DI índ ice de deterioro , función del espacio y del tiempo f (x, t)

e magnitud de los agrietamientos

S magnitud de la deformación permanente

D magnitud de la desintegración

R magnitud de la pérdida de resistencia a l deslizamiento.

La e x p re s i ó n a n t e r i o r ref l ej a l a h i s t o r i a d e l comportamiento del pavimento y debidamente calibrada y ponderada permite obtener una curva que expresa la cal idad del servicio o de serviciabil idad que el pavimento ofrece al usuario.

Al anal izar las curvas típicas de calidad del servicio, se observan varios detal les que es necesario comentar, figura 1 . 1 . Por ejemplo, se aprecia que durante un largo periodo inidal, que abarca aproximadamente las dos terceras partes de su c ic lo de v ida , el pavimento manifiesta deterioros visibles de poca importancia; sin embargo, en el ú ltimo tercio , en una forma lenta al

F i g u ra 1 . 1 C u rvas d e

comportamiento d e u n

pavimento, ciclo d e vida

úti l y vida remanente.

CI) "'C "'C e

� º s (.)

principio pero aceleradamente después, los deterioros son cada vez mayores hasta cu lminar en una condición inaceptable, tanto desde el punto de vista estructura l como funcional , a l alcanzar la cal idad de servicio un valor terminal , límite o de rechazo , defin ido mediante criterios de decisión , que constituye la condición de fal la del pavimento . Los criterios d e d ec is ión genera lme nte consideran la cal idad del rodamiento , l a segu ridad , aspectos económicos y otros factores que conjuntamente con los parámetros de espacio y tiempo, definen e l momento en que el pavimento ha l legado a condiciones de fal la .

En la citada figura 1 . 1 se observa que la curva A de comportamiento de un pavimento arranca en el tiempo t0 , con un valor de calidad de servicio correspondiente a l punto 1 y se desarrol la hasta alcanzar e l n ivel de rechazo en el punto 2, que corresponde a un valor en la escala de tiempo definido por el punto 2'. E l segmento 02' así definido, es el ciclo de vida úti l de este pavimento y si c o i n c i d e c o n e l h o ri z o n te o p e r io d o d e d is e ñ o , co ns i de rado e n e l p royecto , e l pav ime nto se h a comportado adecuadamente. S i d ifiere e l ciclo d e vida del periodo de diseño, e l pavimento ha sido sobrediseñado o subdiseñado, según sea mayor o menor el ciclo de vida que d icho período. Si en el t iempo t se efectúa una investigación de las condiciones en que se encuentra e l pavimento (evaluación) , se define un n ivel de cal idad de servicio representado por e l punto 5 , que en la escala de tiempo es e l punto 5'. E l segmento 5 '2' define la vida remanente del pavimento , a partir del t iempo t, y es muy importante desde el punto de vista de la planeación y programación de la conservación .

Curva

O t. t Vida remanente,


Tiempo o nClmero de ejes equivalentes acumulados curva B .------Vida remanente,

curva A

Clclo de vida Qtif

1 1 1 - 4 Evaluación

CONCEPTOS GENERALES

Conviene mencionar que la pos1c 1on de l punto de arranque 1 es muy importante . Por una parte, cal ifica el n ivel de cal idad in icial del pavimento al in icio de su operación , es decir, la ca l idad del p roducto que se entrega a l usuario, principalmente en cuanto a seguridad y c o m o d i d a d s e r e fi e re , c o n s u s r e s p e ct i v a s repercusiones económicas. Por otra parte , ca l ifica e n una forma muy d i recta la cal idad de la construcción y el cuidado que la supervisión haya apl icado en su misión , principalmente en la obtención de las características supe rfi cia les de l pavi mento . Ad ici ona lmente debe mencionarse que la posición de este punto de arranque tiene repercusiones muy importantes en la magnitud del ciclo de vida úti l del pavimento ya que mientras mayor sea la longitud del segmento 0 1 (mejor cal idad), mayor será también la vida úti l , representada por el segmento 02 '. Al respecto se presenta la curva 8, cuyo punto de in icio es el 3 (menor calidad in icia l ) y a la cual corresponde una vida úti l , rep resentada po r el seg m ento 04', de menor dimensión en la escala de tiempo, así como una menor vida remanente, segmento 5'4', a partir del t iempo t de o b s e rvac ió n . Lo a n te r i o r p o n e de m a n if iesto l a importanc ia d e v ig i l a r d u ra nte l a construcc ión e l cumpl imiento de las especificaciones que gobiernan el nivel de cal idad preestablecido en el proyecto.

Los métodos de diseño pretenden determinar la estructura del pavimento con los materiales apropiados, para que satisfaga los requerimientos o p remisas de d iseño, teniendo en cuenta las diferentes formas de fal la que pueden ocurrir en ei pavimento . De esta manera se prevendrá la ocurrencia de fal las estructurales, vigi lando que la estructura del pavimento tenga la capacidad suficiente para soportar las cargas producidas por el tránsito, transmitiéndolas a las capas inferiores en forma adecu a d a y c o m p a t i b l e c o n s u s ca ra cte ríst i cas esfuerzo-deformación , hasta l legar a la capa subrasante. Los materiales seleccionados deberán ser resistentes a la fatiga, teniendo en cuenta las repeticiones de carga a que estarán expuestos; así mismo, no deberán experimentar deformaciones permanentes más allá de ciertos límites. En general , los esfuerzos y deformaciones unitarios deben mantenerse por debajo de n iveles predeterminados. Las características estructurales interesan generalmente a los ingen ie ros , especia l mente a los enca rgados de la conservación y operación de las carreteras.

Por otra parte , se establece que existe otro tipo de fal las, las de cará cte r fu n c i o n a l , q u e p u ed e n no esta r directamente relacionadas con el d iseño, pues dependen por ejemplo, del deterioro normal acumulado, de la cal idad de la construcción , de la calidad y variabi l idad de

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1.:. 5

o 1mcyc

l o s mate r i a l e s , e i n c l u s ive d e l a s téc n i c a s d e conservación . Estas fal las son de gran importancia para los usuarios, ya que de el las dependen, en gran parte, las condiciones de seguridad, comodidad y economía del se rv ic io q u e el pav imen to ofrece al usua rio . S u importancia e s mayor s i s e toma en cuenta que también afectan a peatones, vecinos y en ú ltima instancia, a la colectividad entera . Este tipo de fal las, que in icialmente preocupan al usuario, también son de interés para los p royect is ta s , c o n s t ruct o res y e n c a rgados d e l a conservación y operación de los pavimentos y han generado todo un campo de investigación, dentro de las d e n o m i n adas ca ra cte ríst icas supe rfic ia les d e los pavimentos.

Estas características tienen no solamente repercusiones importantes en la seguridad y comodidad del usuario sino también en el aspecto económico. Por ejemplo, diferentes investigaciones 1º·11 revelan que los costos de operación de los vehículos carreteros dependen de la pendiente y curvatura horizontal de las carreteras, pero también dependen en una forma muy importante de la magnitud de las i r reg u l a ri dades s u p e rfic ia l es del pavi mento o rugosidad , afectando la velocidad de circulación , e l desgaste de l lantas y vehícu lo , p rovocando efectos dinámicos nocivos para vehículo y _pavimento, y otros efectos más que repercuten fuertemente en dichos costos (fi gu ra 1 .2 ) . Adiciona lmente, las características de resistencia al deslizamiento tienen repercusiones en la seguridad y en los costos asociados a los accidentes. Todos estos factores además producen efectos sobre los costos que son función del tiempo, deteriorándose y d e g ra d á n d ose l a s co n d i c i ones y ca ra cteríst icas superficiales de l pavimento a la vez que se incrementan los respectivos costos de operación.

Por otra parte, los costos de las acciones de conservación y rehabi l itación necesarias se incrementan, pues las actividades convenientes o adecuadas para solucionar los problemas que se presentan a lo largo del ciclo de vida van cambiando, en tipo, extensión y costo (figura 1 .3) , de manera que cualquier rezago en la apl icación de tales acciones generará un costo mayor por requerirse acciqnes de un orden superior12, destacándose así la importancia de intervenir a tiempo y en la forma adecuada para que el pavimento cump la con los atributos esenciales de seguridad, comodidad y economía.

Las acciones de conservación que deban apl icarse tienen por lo tanto dos funciones muy importantes:

O Deben ser capaces de p reservar la invers ión a p l i c a d a en la c o n s t r u cc i ó n , d e s a r ro l l o y modern ización de la infraestructura vial , aspecto

Evaluación

\'; 1mcyc

Figura 1 .2 Efecto del estado superficial del pavi

mento y de la velocidad

en los costos de opera

ción (ref. 9).

Figura 1 .3 Estrategias de conservación apl icables

a la vida úti l del pavimen

to y sus costos aproximados (refs. 1 y 1 1 ) .


$/veh-km

$/veh-km

$/veh-km

$/veh-km

CONCEPTOS GENERALES

lncrementft 3n a) Costo de operación del vehfculo ª ruges ª (combustible, lubricantes, llantas, mantenimiento, refacciones, depreciación)

Incremento tin a rugosidad

b) Costo unitario por tiempo de recorrido

dJ c) Costo por concepto de accidentes

Incremento tin a rugosidad

~ d) Costo por deficiencias en la

regularidad superficial del pavimento

Velocidad --

$300 a

$5,000

Costo aproximado, en dólares/km (Datos de 1988)

$8,000 $30,000 $45,000 a

$40,000 a a

$200,000 $300,000 Estrategias de conservación

Sellado de juntas

Rehabilitación

Sobrelosa adherida

Sobrecarpeta asfáltica

Sobrelosa no adherida

Reconstrucción

Tiempo o tránsito


CONCEPTOS GENERALES

muy importante si se toma en consideración la magn itud de d icha inversión , la cua l deberá seguirse incrementando ante los requerimientos de más y mejores carreteras, que demandan los escenarios económicos actuales 1 3.

O D e b e n e n fre n t a r a d e m á s ex i tos a m e n te l o s requer imientos d e l usuario en l a s cond iciones actua les y futuras, que exigen mayores n iveles de seguridad y comodidad , menor nivel de ruido, mejor apariencia y en fin , menor costo de transporte .

Además, d ichas acciones de conservación , apl icadas oportunamente , reducen la velocidad de deterioro de la carretera y prolongan su vida úti l , d isminuyen los costos de operación y aumentan la eficiencia de la carretera . Su rezago u omisión conduce a un rápido deterioro de l pavimento , incremento en los costos de operación , aumento en los accidentes, generación de mayores costos de reparación, rehabi l itación o reconstrucción y l legado el caso, puede sign ificar la pérdida de la inversión.

Por lo anterior, es de suma importancia conocer el estado del pavimento a través del tiempo, desde el in icio de su operación y en cualquier momento en que sea necesario, para defin i r las acciones que deban tomarse para su correcta operación , todo el lo mediante la apl icación de las técnicas de evaluación del pavimento en sus diversas modalidades.

En el capítulo 2 de esta parte destinada a Evaluación, se exponen con mayor profundidad los aspectos que están relacionados con la importancia del comportamiento de los pavimentos durante su ciclo de vida.

En el cap ítulo 3 se aborda el tema de la identificación, clasificación, causas y efectos de los deterioros de los pavimentos. La evaluación de los pavimentos en sus diferentes técn icas son motivo del capítu lo 4 , incluyendo el e m p l e o de e q u i po s a u tom a t izad as y de a l to rendimiento.

Finalmente , en el capítulo 5 se trata el aspecto de la evaluación sistematizada y su seguimiento, d iagnóstico, elaboración de programas y referencias sobre la apl icación de Sistemas de Administración de Pavimentos.


� 1mcyc

Referencias

1 . El Deterioro de los Caminos en los Países en Desarrollo. Causas y Soluciones. Estudios de Pol íticas del Banco Mundial , Banco Mundial , Washington , D.C. , 1 998.

2. Pavements and Surfacings for Highways and Airports, Sargious, M. Applied Science Publishers Ud . , London, 1 975.

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4. The AASHO Road Test. Special Studies. Special Report 61 F , Publ ication No. 955, HRB.NAS.NRC, Washington , D.C. , 1 962.

5. Research on the l nterrelationships between Costs of Highway Construction, Maintenance and Util ization. P I C R . F i n a l R e p o rt , E m p re s a B ra s i l e i ra d e Planejamento de Transportes (GEIPOT), Ministry of Transport, Brasi l ia , 1 982.

6. l nternational P IARC Experiment to Compare and H a rm o n ize Tex tu re a n d S k i d R e s i s ta n c e Measurements , P IARC Techn ica l Committee o n Surface Characteristics , París, 1 995.

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8. Road D ete riorat ion a n d M a i n ten a n ce Effects , Paterson, W.D.O. , World Bank, The Johns Hopkins University Press, Washington, D.C. , 1 987.

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1 O. Economic Analysis Elements. Ontario Pavement Analysis of Costs. Kher, R. , and Phang, W.A. Ministry of Transportation and Communications, Ontario, 1 975.

1 1 . Estado supe rfic ia l y costos de operac ión e n carreteras. Instituto Mexicano d e l Transporte, SCT, Publ icación Técnica No. 30, Querétaro, 1 991 .

1 2 . Pavem en t Re h a b i l i ta t ion Strategy Se l ect ion . Concrete Paving Tech nology, American Concrete Pavement Association , TB- 0 1 5 .P , Skokie , l l l inois, 1 993.

1 3. V Jornadas de Conservación de Carreteras, AIPCR, Granada, España, 1 994.

Evaluación

CAPÍTULO 2

IM PORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS

2.1 INTRODUCCIÓN

Los req ueri mientos actua les de l t ransporte a n ivel mund ia l se m uestran cada vez más exigentes con respecto a las características que deben satisfacer los pavimentos en cuanto a su relación con los aspectos de orden económico, principalmente los que inciden en el costo d e l t ra n s p o rte . Ad i c i o n a l m e n te , e l a va n ce tecnológico de la industria automotriz ha introducido innovaciones en los vehículos, modificando velocidades, geometrías, carrocerías, sistemas de suspensión , etc . , que han afectado en a lguna forma las interre laciones entre veh ículo-pavimento-usuario.

A todo el lo se suman las exigencias del usuario, que demandan pavimentos con superficies capaces de desarrol lar adecuadas resistencias a l deslizamiento , en condiciones de pavimento mojado, a lta velocidad y l l antas l isas ; con cara cteríst icas a prop iadas pa ra desalojar rápida mente el agua superfic ia l evitando pel i g rosas y mo lestas sa l p ica d u ra s d e agua ; con superficies exentas de irregularidades que provoquen osci laciones molestas y pel igrosas sobre todo a a ltas ve l o c i d a d e s , s i n r o d e r a s y q u e p e rm i t a n u n desp laza m i e nto s i l e n c ioso den tro y fue ra d e los veh ícu los ; económico y con buenas cua l idades de visibil idad 1 •

Así mismo, en los métodos de diseño de pavimentos se han introducido conceptos y criterios que si bien tienen un fu ndamento teórico , deben ser permanentemente cal ibrados y revisados para asegurar una concordancia satisfactoria entre la predicción y la real idad, sobre todo al cons i d e ra r la i n fl ue n ci a q ue p u e d e n ten e r en e l com p o rta m i e nto d e l o s p a v i m e ntos l o s fa ctores cl i mát i co s , l a var ia b i l i d a d de l os materi a l e s , los procedimientos constructivos y la util ización de nuevos productos y materiales, entre otros factores, además de las acciones de mantenimiento ejercidas.


F i n a l m e n t e , l o s o rg a n i s m o s e n ca rg a d o s d e l a conservación, demandan l a implementación de sistemas de información, anál isis y definición de las estrategias c o n ve n i e n te s p a ra es ta b l e c e r l a s p rá ct i cas d e conservac ión y reh a b i l i tac ión q u e sat isfagan l as necesidades técnicas y financieras de las redes viales. D ichos organismos requieren contar con la información que les permita saber qué hacer, cuándo y dónde hacerlo, así como el monto de los fondos necesarios para el lo, además de las repercusiones económicas de dichas actuaciones.

La información anterior depende de dos aspectos importantes basados en e l comportamiento de los pavimentos: por una parte, conocer las condiciones en q u e se e n c u e nt ra e l pavi m ento e n un momento d eterm inado , es d ec i r , conocer l a h istoria d e su comportamiento desde nuevo o a partir de la ú ltima rehabi l itación importante , que marque el in icio de un nuevo ciclo de vida , hasta el momento en que se hace la eva luación . Por otra parte , es necesario anticipar o predecir su comportamiento futuro, defin iendo el periodo de vida remanente del pavimento, así como la implicación económica asociada. Lo anterior permitirá evaluar las condiciones actuales y futuras del pavimento y definir las diferentes opciones o estrategias de conservación o rehabilitación aplicables, así como su respectiva valoración económica, a partir de análisis beneficio-costo, porejemplo2•

Por las razones antes mencionadas, es muy importante en la tecnolog ía actual de los pavimentos, conocer el comportamiento de éstos durante su ciclo de vida, y de h e c h o , é s t e se e n c u e n t ra d ef i n i d o p o r d i c h o comportamiento .

El comportamiento de un pavimento está caracterizado por la forma en que evolucionan diferentes parámetros distintivos de la manera en que está cumpliendo con su función a través del tiempo. Los principales parámetros son:

Evaluación

I MPORTANCIA DEL COMPORTAMI ENTO DE LOS PAVIMENTOS ��-1mcyc

O calidad de rodamiento , o serviciabi l idad

O resistencia al deslizamiento

O deterioros

O capacidad estructura l

Adicionalmente, existen otros factores que también cal ifican a l comportamiento del pavimento, desde el punto de vista económico, s iendo los siguientes:

O costos de mantenimiento

O costos de operación

En la fig u ra 2 . 1 se muestra esquemáticamente la evolución de d ichos parámetros con el tiempo3, a l ser medidos o determinados en procesos de evaluación ; presentan seis gráficas que corresponden a otros tantos parámetros, indicándose en cada uno de el los la forma típica de su evolución, así como la posición de los niveles máximos o m ín imos de aceptación correspondientes, que definen el momento en que el pavimento ha dejado de cumplir con su función , constituyendo de esta manera los n iveles termina les o de rechazo, que en cierta forma definen una condición inaceptable.

Figura 2.1 Parámetros de evaluación de pavimen

tos (ref. 3).

a) Capacidad estructural

b) Calidad d e rodamiento

c) Deterioros

d) Resistencia a l deslizamiento

e) Costos de conservaci6n

f) Costos de operaci6n

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 1 0

E n l a primera gráfica s e observa cómo s e reduce l a capacidad estructura l d e l pavimento , bien sea por fal las de t ipo estructu ra l , envejec im iento , d eg radación o debi l itamiento de materiales y estructura , etc. En la gráfica (b) se representa la forma en que se demerita la cal idad de rodamiento , la manera muy lenta a l principio y con mayor velocidad después, debido a las a lteraciones que con el t iempo sufre la superficie de rodamiento.

En la g ráfica (c) se presenta la forma en que progresan los deterioros en el pavimento, muy lentamente a l principio, siendc casi imperceptibles, para progresar en forma acelerada creciendo en extensión y severidad , entre otras causas por la interacción entre el los.

La gráfica (d) muestra la forma en que paulatinamente la superficie de l pavimento p ierde las cond iciones de seg u ridad exi g i das e n cuanto a l a resiste nc ia a l desl izamiento.

Finalmente , en las g ráficas (e) y (f) se muestran las curvas de l os costos d e co n s e rvac ión y de o p e ra ci ó n , respectivamente, generados por l a degradación g radual del pavimento.

Uti l izando como ejemplo el caso mostrado en la figura 2. 1 , se observa que el fin de la vida úti l del pavimento se

Tiempo, años

Ciclo Ciclo 2

Par6metros g eneralmente utilizados p a ra evaluar el pavimento

Par6metros necesarios para el an6lisis econ6mico

Evaluación

IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS

alcanza en la gráfica (c), al l legar los deterioros del pavimento (agrietamientos , escalonamientos, etc. ) a l n ive l máx imo d e aceptación an tes que los otros parám etros cons i d e ra d o s , req u i r iéndose en este momento la intervención mediante la apl icación de las acciones de rehabi l itación del pavimento, con lo cual se in icia un nuevo ciclo de vida como se muestra en la figura med i a n t e u n a d i s c o n t i n u i d a d . L a s a cc i o n e s d e rehabi l itación tienen efectos favorables e n todos los parámetros cons iderados, mejorando e l estado de l pavimento en forma integral y reiniciándose el proceso de degradación de l pavimento. En el ejemplo se muestra el fin de un nuevo ciclo de vida , g ráfica (b ) , en esta ocasión debido a que la cal idad de rodamiento ha alcanzado el nivel m ínimo aceptable para este parámetro; en este momento se deberán apl icar las acciones adecuadas de rehabi l itación, dando lugar al in icio de otro nuevo ciclo de vida, a l restaurarse todas las condiciones del pavimento.

Es conveniente comentar que e l f in de la v ida út i l de l pavimento está señalado cuando uno o más de los p a rá m e t r o s c o n s i d e ra d o s e n e l a n á l i s i s d e comportamiento de l pavimento a lcanzan el l ímite d e aceptación correspondiente aun cuando la magn itud de l a vida úti l d e l pavimento no necesariamente coincide con el periodo de diseño. Asimismo, se hace evidente la uti l idad de la evaluación periód ica o seguimiento del comportamiento del pavimento, incl uyendo la información de carácter económico, como los costos de mantenim iento y de operación.

Los parámetros motivo de evaluación del pavimento están por lo tanto re lac ionados con l a segu ridad , comod i d a d y econo m ía d e l t ra n s po rte , pud iendo clasificarse de la sigu iente manera :

a) Estructurales. Se refieren a la capacidad para transmitir adecuadamente a las capas de apoyo los esfuerzos producidos por el tránsito en el pavimento. Dependen fundamentalmente del espesor de losa, de la calidad del concreto empleado, de la eficiencia para la transmisión de cargas en juntas, así como de las condiciones de apoyo de las losas, en cuanto a la un iformidad y permanencia del soporte.

b) Funcionales. Dependen fundamentalmente de las características superficiales del pavimento (CSP) , destacando las sigu ientes propiedades:

• Resistencia a l desl izamiento obtenida mediante una adecuada textura superficia l .

• Regularidad superficial tanto longitudinal como transversal .


o 1mcyc

• Rápida el iminación del agua en la superficie del pavimento.

• Bajo nivel de ruido tanto para usuarios como en el entorno.

• Menor desgaste de las l lantas de los veh ículos.

• Resistencia al rodamiento .

• Condiciones adecuadas de durabi l idad de los aspectos anteriores , que incide en el n ivel de mantenimiento requerido.

• Adecuadas propiedades de reflexión luminosa.

• R e s i s t e n c i a a l e fec to d e l d e r ra m e d e combustibles y aceites.

• Posibi l idad de pintar marcas viales.

• Buena apariencia.

c) Económicos. Consideran los costos generados durante el ciclo �¡e vida del pavimento por el organismo, así como los real izados por el usuario y los asignados a la colectividad. Se distinguen los siguientes conceptos:

• Costos de construcción

• Costos de mantenimiento

• Costos de operación

• Costos debidos a accidentes , contflminación ambienta l , etcétera.

2.2 ASPECTOS FUNCIONALES

Como se ha mencionado anteriormente los n iveles de aceptación de la ca l idad y seg u ridad del servicio proporcionado a los usuarios van aumentando en forma continua , debido por una parte a las necesidades y exigencias propias del transporte moderno y por otra, a los avances d e la i ndustria a utomotriz. Para este propósito , se ha tenido que desarrol lar una tecnología específica, relativa a la investigación de las características superficiales que directamente afectan a los aspectos funcionales del pavimento y sus implicaciones con relación a la interacción entre pavimento-veh ículo-usuario, lo cual constituye un problema complejo en el que está de por medio el perfil del pavimento que debe caracterizarse por un modelo matemático apropiado , del desarrol lo de otro modelo matemático para representar las características de la suspensión de los veh ículos, que conjuntamente con el primer modelo, permita predecir la respuesta dinámica del veh ículo, y finalmente un conocimiento de las reacciones humanas ante el movimiento, para lo cual

Evaluación

IMPORTANCIA DEL COMPORTAMI ENTO D E LOS PAVIMENTOS � �� 1mcyc ha sido necesario emprender una profunda investigación sobre los parámetros que caracterizan las irregu laridades o rugosidad de la superficie de los pavimentos, tales como su longitud y ampl itud de onda y frecuencia. Debe mencionarse que estos parámetros influyen también en otros importantes aspectos, como la resistencia al desl izamiento , los costos de operación, generación de ruido, etc. , lo cual ha sido motivo de preocupación de o rg an is mos i nternaciona l es , como la A ssociation

lnternationale Permanente des Congrés de la Route

( A I P C R ) , q u e c o n s t i t u y ó u n C o m i té Té c n i co especializado en este campo, cuya labor ha sido esencial para la difusión de los conocimientos en el campo de las características superficiales del pavimento(CSP)4 , a l emit ir un informe durante e l Congreso Mundia l de Carreteras de Viena ( 1 979), en el cual ya se introduce este concepto .

La interacción vehícu lo-pavimento conduce a que las irregularidades superficiales influyan en mayor o menor grado en determinadas características superficiales que afectan a l usuario , las cuales se clasifican de acuerdo con l as l o n g it udes de o n d a y l as a m p l i t udes de l as i rreg u la ridades d e l a superficie , d efi n iéndose los conceptos de microtextura, macrotextura , megatextura e irregularidad superficia l , rugosidad o de planicidad. En la tabla 2. 1 se presenta la clasificación propuesta por el Comité Técnico de CSP de la AI PCR.

Tabla 2.1 Clasificación de las irregu laridades superficiales de un pavimento

(Comité Técnico de CSP. AIPCR)

Dominio

Microtextura

Macrotextura

Megatextura

Ondas cortas I rregularidades Ondas medias

superficiales Ondas largas

Rango de dimensiones Longitud de Amplitud onda (horizontal) (vertical)

0 - 0.5 mm 0 - 0.2 mm

0.5 - 50 mm 0.2 - 1 0 mm

50 - 500 mm 1 - 50 mm

0.5 - 5 m 1 - 20 mm

5 - 15 m 5 - 50 mm

1 5 - 50 m 1 0 - 200 mm

O La microtextura es función de la textura superficia l de los agregados pétreos y del mortero asfáltico o de .cemento. Es muy importante para la adherencia entre l lanta y pavimento y · por lo tanto para la res i s te n ci a a l d es l i za m i e n t o , e n tod a s l a s circunstancias d e superficie seca o mojada. I nfluye en el desgaste de las l lantas y algo en el ruido en las a ltas frecuencias de l espectro acúst ico . Las i rregularidades de este tipo son siempre necesarias.


O La macrotextura depende de la composición de l a mezcla , riego o lechada asfáltica o de l tratamiento d e s u p e rf ic ie d a d o a l a s l osas d e con creto (ranurado, denudado, etc . ) . Los deterioros tales como desprendimientos de agregados, grietas y juntas solo contribuyen cuando ocurren en casos frecuentes o si hay escalonamiento notable.

Esta ú ltima característica es necesaria para una adecuada resistencia a l desl izamiento a velocidad media y elevada con p�vimento mojado. Además de la fricción por deformación relacionada con la histéresis elástica del hule , l a rugosidad permite reestablecer la zona de contacto l lanta-pavimento a alta velocidad. De este modo y mientras en zonas urbanas (velocidades moderadas) es adecuada una macrotextura moderada y una microtextura áspera , en carreteras será conveniente que exista además una macrotextura rugosa (figuras 2.2, 2.3 y 2.4 )5.

La macrotextura tiene una pequeña influencia en e l consumo de combustible a l aumentar la resistencia a l rodamiento, que puede estar compensada por u n a l i g e ra d i s m i n u c i ó n d e l a v e l o c i d a d d e circulación . Mejora la visibi l idad y las propiedades ópticas del pavimento a l reducir las proyecciones de agua y producir una reflexión d ifusa. Un drenaje más eficaz permite asimismo una mejor visibi l idad de las marcas viales.

Puede defini rse además la macrotextura positiva y la negativa. La primera es la genera l , típica de los t ra ta m i e n to s s u p e rfi c i a l e s , fo rm a n d o c a p a s impermeables; l a segunda s e refiere a las carpetas permeables. Ambas ofrecen , en diferente grado, las ventajas mencionadas ; sin embargo , son muy d iferentes en lo referente a l ru ido. Mientras que la macrotextura positiva aumenta el ruido en todas las frecuencias, las mezclas porosas l legan a d isminuir sensib lemente e l n ivel de ruido , no sólo en e l contacto rueda/pavimento s ino el debido a l motor, por absorción acústica

O La megatextura corresponde a irregularidades de tipo intermedio, relacionadas con la construcción y también a d iversos tipos de fal las y degradaciones o reparaciones.

Esta gama de i rregularidades aumenta en particular la resistencia a l rodamiento y el n ivel de ruido con frecuencias bajas . E l d esp lazamien to es más incómodo, con v ibrac iones y d ificu ltades para mantener la estab i l idad de avance. Contribuye además al desgaste de los vehículos, incluidas las l lantas.

Evaluación

IMPORTANCIA DEL COMPORTAMI ENTO DE LOS PAVIMENTOS

Longitud de onda (mm)

Gama de Irregularidades Mlcrotextura

Adherencia - - - - - - -

Huella de la l lanta +

1 0 º 1 0 1 1 02 1 03 1 c4 1a5

Macrotextura Mega- Falta de regularidad textura

Resistencia a la rodadura

Resistencia al deslizamiento Comodidad de rodadura

Caracferfstlca afectada

Valoracl6n

Desgaste de l lantas

Caracferf sflcas necesarias

1 Propiedades 6ptlcas

Salpicaduras

1 Uniformidad en el desplazamiento!

Ruido de rodpdura {Contacto llanta bvlmento) Raduccl6n Redü'CCl6ñ" pa para el re el lnterTor exterior el exterior

Cargas dlndmlcas

Caracferfstlcas Indeseables

� 1mcyc

Figura 2.2 Campos de infl uencia de las i rregu laridades superficiales del pavimento sobre las interacciones ca

rretera - vehículo.

Figura 2.3 Zonas de con

tacto l lanta-pavimento en

condiciones de pavimento mojado (ref. 5) .


<P Direcci6n de movimiento

Alta velocida d �� z��l <P Dlreccl6n de movimiento

Zona 1 Zona 2 Zona 3

Zona 1 : Pelfcula de agua continua, efecto dlntimlco

Zona 2: Pelfcula de agua discontinua, efecto viscos·o

Zona 3: Contacto seco

1 1 1 - 1 3 Evaluación

IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS � ��-�� 1mcyc

O Las irregularidades se reflejan en ondas de diferente longitud debidas a deficiencias constructivas en la extensión, compactación , guiado, etc. , a deformaciones por efecto del tránsito o a deformaciones del suelo en profundidad . Estas i rregu laridades afectan a la comodidad del rodamiento por las vibraciones que producen , aumentan el consumo de combustible e influyen en la estabi l idad de los veh ículos. Cuanto mayor es la velocidad del usuario, más le afectan las i rregularidades de gran longitud de onda. Las ondas cortas-medias producen una osci l ación de las cargas sobre las ruedas que da lugar a cargas d inámicas y a una variación de la adherencia movi lizable.

la presencia de una lámina de agua que induce el fenómeno de acuaplaneo. En la figura 2 .3 se observa que en caso de l luvia , frente a la l lanta del vehícu lo existe una pel ícula o lámina de agua que impide el contacto entre la superficie de la l lanta y la del pavimento , formando la zona 1 bajo la l lanta. A continuación existe la zona 2 , en la cual e l agua ha sido expu lsada produciéndose un contacto parcial entre ambas superficies y finalmente, al haberse expulsado el agua tota lmente , e l contacto entre ambas superficies es completo, zona 3. Un aspecto importante es la forma en que estas tres zonas se modifican con la velocidad , observándose en la misma figu ra cómo aumenta la zona 1 a expensas de la reducción que experimenta la zona 3 , que es la más importante desde el punto de vista de la seguridad . En la figura 2.4 se presenta el efecto de la textura superficial sobre el coeficiente de fricción, tanto en condiciones de pavimento seco como mojado, mostrando el efecto combinado de la m icro y la macrotextura . Se observa el efecto favorable de la macrotextura abierta y de la m icrotextura áspera, para mantener un n ivel adecuado del coeficiente de fricción en c o n d i c i o n e s de p a v i m e n t o m oj a d o ; l a s p e o re s

2.2.1 Características superfic iales relacionadas con

la seguridad

a) Resistencia al deslizamiento

Se obtiene gracias a la presencia de dos clases de características superficiales. La macrotextura facil ita la expulsión rápida del agua en la interfaz l lanta-pavimento, evitando la generación de una presión hidrodinámica por

CARACTERíSTICAS DE LA SUP ERF IC I E TENDENCIAS APROXIMADAS DEL COEFICIENTE MÁXIMO DE DESLIZAMIENTO

�� LUNTA-SUPERFl�E CORRESPONrn ENTES MACROTEXTU RAS M I CROTEXTURA A LUNTAS LISAS {ESCAU VERTICAL) 8 La microtextura ÁSPERA permite / una considerable penelracl6n d e 1 la pelfcula delgada de líquido;

- - el nivel de resistencia al desll -zamiento es elevado.

Las superficies de macro -textura ABIERTA proporcionan un buen drenaje en la zona de contacto llanta-superficie En superficie mojada, el valor disminuye gradualmente a medida que aumenta la velocidad. Las ranuras de l a llanta no influyen mucha. A gran velocidad se puede aumentar debida a los efectos de histéresis.

�

G La mlcrotextura LISA o PULIDA presenta escasas posibilidades

1 de penetraci6n para las pelf-/ culos delgadas y gen eralmente

el nivel de resistencia al desll-- - zamlenlo que se produce es bajo.

8 La mlcratextura ÁSPERA permite 1 una considerable penetracl6n de Las superficies de macro - / la pelfcula delgada de líquido; textura CERR�DA ofrecen un � el nivel general de resistencia

escaso drenaje en l a �º�ª v7- al deslizamiento es elevado. de contacto. En superf1c1e /" mojada, los valares dismi-nuyen r6pldamente con el aumento de la velocidad; las ranuras de la llanta son m6s eficaces.

La m lcrotextura LISA o PULIDA presenta escasas poslbllldqdes de penetraci6n para la pelfcula delgada y generalmente el nivel d e resistencia al deslizamiento que s e produce es bajo.

m6x.

Velocidad

Es Velocidad

�::::::: Velocidad

Figura 2.4 Efecto de la textura de la superficie sobre el coeficiente de desl izamiento l lanta-superficie (ref. 5).

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 14 Evaluación


condiciones se obtienen con macrotextura cerrada y microtextura l isa o pu l ida.

Con relación a la influencia del espesor de la lámina de agua en el coeficiente de desl izamiento , en la figura 2.5 7, se presenta la forma en que este coeficiente es afectado por las características superficiales, la velocidad del vehículo y el espesor de la lámina de agua en la superficie del pavimento, reforzándose la necesidad de facil itar la rápida expulsión del agua, mediante el efecto combinado de una macrotextura adecuada , e l conveniente dibujo de las l lantas , pendiente favorab le de la superficie del pavimento y una superficie plana, s in depresiones que facil iten la acumulación de agua. I nvestigaciones a l respecto i nd ican que la máxi ma efectiv idad de la macrotextura se obtiene para long itudes de onda de 8 a 16 mm (ref. 6) .

b) Proyecciones y salpicaduras de agua

Constituyen otro aspecto relacionado con la seguridad y si bien no ha sido cuantitativamente asociado con un rango de longitudes de onda, es evidente que pueden evitarse o minimizarse a l adoptar una macrotextura que permita un buen drenaje y se reduzca el espesor de la lámina de agua. Adicionalmente , deben vig i larse las pendientes y la presencia de depresiones, para hacer más eficiente e l drenaje superficia l .

e) Propiedades ópticas

Preocupan estas propiedades en condiciones d iurnas, pero sobre todo en cond i ciones noctu rnas y con . pavimento mojado. Debe asegurarse que en todo tiempo

-E o.so m e ] 0.40 -+-----------"---i,___ ____ �......__,-� (ij m "C m 0.30 "C m

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exista un contraste adecuado entre el pavimento y el entorno, que se d istingan las marcas o señalamiento en la superficie del pavimento , adecuada reflexión luminosa de las luces del veh ículo pero no del veh ículo que avanza en sentido contrario y que no ocurra una reflexión difusa por la presencia de una lámina de agua. Estos aspectos p u e d e n ta m b i é n con t ro l a rse con u n a a d e c u a d a macrotextura .

d) Irregularidades que afectan el contacto constante entre

llanta y pavimento

Para g a ra nt iza r l as cond ic iones q u e genere n u n coeficiente d e deslizamiento adecuado para e l control del veh ículo en movimiento, es necesario que la acción vertica l del veh ículo sobre las l lantas sea tan constante como sea pos ib le , evita ndo por lo tanto, que las irregularidades del pavimento provoquen situaciones en que las l lantas pierdan contacto con la superficie del pavimento. I nvestigaciones a l respecto ind ican que son críticas para este fenómeno las longitudes de onda de 0.5 a 8 m (ref. 6) . Adicionalmente, deben también evitarse irregularidades transversales que provoquen asimetría en las trayectorias de ambas rodadas del veh ículo.

2.2.2 Características superficia les relacionadas con la comodidad

a) Ruido

Una de las más importantes fuentes generadoras del ru ido emitido por los veh ículos se encuentra en la interacción l lanta-superficie del pavimento, dependiendo

@ Superficie lisa

@ Superflce rugosa

60 80 1 00 1 20 Velocidad (km/h)

Figura 2.5 Efecto de la

m acrotextu ra sobre el

coefic ie nte de desl iza

miento (ref. 7).

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 1 5 Evaluación

IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS � �� 1mcyc

su magnitud en forma importante de las características superficiales de éste, sobre todo en el caso de veh ículos pesados y de los veh ículos l igeros, circulando éstos a baja velocidad 7• El ruido generado por la rodadura de los veh ículos es indeseable, tanto en el exterior como en su interior y las investigaciones real izadas a l respecto6 , indican que el ruido se debe a vibraciones de la l lanta producidas por las irregularidades de la superficie , sobre todo en la zona de longitudes de onda simi lares al rad io de la circunferencia equivalente de la superficie de contacto de la l lanta; adicionalmente intervienen en la generación del ruido las características de la l lanta, principalmente su dibujo y el material que las constituye.

El ruido en el interior de los vehículos no sólo es motivo de incomodidad, sino que también afecta a la seguridad del usuario a l producirle fatiga y consecuentemente reducir su capacidad de reacción. Adicionalmente, el ruido exterior afecta a otros usuarios, peatones y vecinos del entorno, sobre todo en el caso de carreteras y vialidades con elevados niveles de ocupación y para altas velocidades. I nvestigaciones recientes demuestran que existe una re l a c i ó n e ntre l as ca ra cte r í s t i cas s u p e rf ic i a l e s , principalmente las que caen e n e l dominio d e l a macro y mega textura, con la generación de ruido, tanto en el exterior como en el interior del veh ículo, además de la influencia que

T IPOS DE CARP ETA 1p

Adoquinado Concreto hidráu l ico con estrías transversa les

Concreto hidráu l ico con gravi l las incrustadas

Tratamiento superficial monocapa

Mezcla asfá ltica porosa

Mezcla asfóltica con gravi l las incrustadas

Mezcla asfá ltica normal Coeficiente de deslizamiento longitudinal

1 0.1

estas caracter ísti cas eje rcen en la resistenc ia a l deslizamiento, por l o que pueden generarse situaciones de conflicto (figura 2.2) debiendo buscarse el equil ibrio entre ambos factores, seguridad y comodidad del usuario.

En la figura 2.6 se presenta una comparación entre los n iveles sonoros y los coeficientes de desl izamiento longitudinal 1 , para d iferentes tipos de pavimento y de texturas superficiales. Puede observarse que existe una a m p l i a v a r i a c i ó n d e v a l o re s d e l coefi c i e n te d e desl izamiento así como de l n ivel sonoro, l o cual es atribuido a las técnicas y procedimientos constructivos y a las características de las mezclas, agregados, etc . , util izados en cada caso. As í mismo, se observa que pueden alcanzarse condiciones favorables entre ambos parámetros con d iferentes tipos de pavimentos y texturas, si bien deben vig i larse muy intensamente los aspectos de diseño y las técnicas constructivas, principalmente las relacionadas con las características superficiales.

b) Incomodidad por irregularidades superficiales

Las i rregularidades superficiales con longitudes de onda en el dominio de la megatextura , en general superiores a 1 00 mm, hacen que sea incómodo el desplazamiento de los veh ículos por las vibraciones que producen (figura

NIVEL SONORO, dB(A) PERCEPTIBLE INCOMODO MOLESTC 1'f ' 7� 7,6 7� ' 80 82 8� j 1 1

•

l.._J

1 1 1 r 1 ' 0.2 0,3 0.4 0.5 0.6 0.7 Nivel sonoro para un vehfculo aislado rodando con motor parado a 80 km/h.

Coeficiente de deslizamiento longlludlnal a 80 km/h.

Figura 2.6 Comparación de los campos de nivel sonoro con el coeficiente de deslizamiento longitudinal en diver· sos tipos de pavimentos y texturas superficiales.



2.2) y cuanto mayor es la velocidad del veh ículo, más le afectan las i rregu laridades de g ran longitud de onda, por lo que el usuario se ve obl igado a reducir la velocidad, independ ientemente de l efecto adverso que d ichas i rreg u laridades p roducen en la seg uridad y en los renglones económicos.

Finalmente, en la figura 2.7 se presenta una valoración genera l de las característ icas superfic ia les de los diferentes. tipos de acabado o texturas uti l izados en los pavimentos de concreto hidráu l ico7• Se ind ica el caso de un pavimento sin tratamiento superficia l , con estriado o ran u rado tra nsversa l y long i tud i na l , as í como dos técnicas usadas en épocas recientes , consistentes en la i n c r u s t a c i ó n d e g ra v i l l a s o b i e n el d e n u d a d o . mostrándose sus ventajas y desventajas e n cuanto a . las condiciones de seguridad y comodidad alcanzadas en cada una de las diferentes técn icas util izadas.

2.3 ASPECTOS ESTRUCTURALES

Por lo que respecta a los parámetros relacionados con las condiciones estructurales del pavimento y que son motivo

ADHERENCIA A TIPO DE ACABADO VELOCIDAD

� 1mcyc

de la evaluación del pavimento, puede mencionarse que d e p e n d e n de l a s ca racte r ís t i cas g e o m étr icas y mecánicas de las losas del pavimento, de las condiciones de apoyo y de las condiciones de las cargas apl icadas por el t rá n s ito , en tre otros a s pectos , i nc l uyendo los relacionados con el cl ima.

2.3.1 Geometría

a) Espesor de las losas

El espesor puede ser diferente del propuesto en el proyecto por deficiencias constructivas , interesando en este caso los espesores menores. En investigaciones real izadas a l respecto, se encontró que al incrementar el es pesor de las losas se red uce la ocurrencia de agrietamientos transversales y longitudinales.

b) Dimensiones y forma de las losas

Las losas de forma irregular y con ángulos agudos son procl ives a fractu ra rse , por lo que en general se recomienda que sean de forma cuadrada y como máximo

M ITIGACIÓN PROPIEDADES REGULARIDAD DE ÓPTICAS

S UPERFICIAL LENTA RÁPIDA SUPERFICIAL RUIDO S ECO 1 MOJADO

Sin tratamiento � Estriado o transversal

Estriado o long itud ina l

Gravillas o incrustadas

Denudado o o ()

M UY BUENO BUENO REGULAR

a o () o o

MALO

' � � 0 1 e � a � : � � � � ¡ � � � � ! � o � � ; o

• A CONSIDERAR EN LO REFERENTE A ESTA PROPIEDAD

Figura 2.7 Valoración de las características superficia les de los diferentes tipos de acabado en pavimentos de

concreto h idrául ico.

Pavimentos d e concreto para carreteras 1 1 1 - 1 7 Evaluación

;!; 1mcyc

el largo sea 1 .25 veces mayor que el ancho, ya que de otra manera, las losas se agrietarán por la mitad.

Por lo que respecta a l a separación entre j u ntas transversales, en general se recomienda que no sea mayor de 5.5 m, pues de otra manera son propensas a sufrir agrietamientos transversales y escalonamiento en las juntas.

c) Efecto de cargas circulando en la proximidad del borde

de las losas o sobre juntas longitudinales

E n g e n e r a l s e re co m i e n d a l a c o n s t r u c c i ó n d e acotamientos d e concreto l igados estructuralmente a las losas de ori l la con objeto de reducir los esfuerzos en el borde y las deflexiones en las esquinas de las losas, para proporcionar un efecto de soporte lateral al pavimento. Por otra parte es deseable que no coincidan las juntas l ong it ud ina les con l as rodadas de los veh ícu los , principalmente s i son pesados.

2.3.2 Resistencia del concreto

a) Resistencia insuficiente

Puede ocurrir que por razones de tipo constructivo no se haya alcanzado la resistencia de proyecto, pudiendo influir en este caso problemas en la dosificación de las mezclas, falta de homogeneidad del concreto, agregados inadecuados, deficiencias en el colado del concreto que causaron segregación u oquedades, curado deficiente, etc. Pueden considerarse además problemas derivados de la reacdón álcali-agregados.

b) Esfuerzos no considerados en el proyecto

Los esfuerzos a que son sometidas las losas pueden incrementarse por efectos no considerados en el proyecto, como los debidos a variaciones importantes en la temperatura y humedad, que provocan el alabeo de las losas, efectos de fatiga o por insuficiente efecto de transferencia de carga de una losa a otra a través de una junta o de una grieta, debido a lo cual las losas trabajan en condiciones desfavorables, cambiando de condición de carga en el interior a carga en el borde o en esquina, e inclusive en voladizo, si además hay efecto de erosión o bombeo. La transferencia de carga puede reducirse por no existir elementos adecuados para ello o por funcionar incorrectamente.

2.3.3 Condiciones del apoyo de las losas

a) Valores bajos del módulo de reacción o no uniformes, producidos por deficiencias en la compactación, variabil idad de los materiales, expansión o


IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO D E LOS PAVIMENTOS

contracción , reducción de la resistencia al esfuerzo cortante, por la presencia de agua en las capas de apoyo.

b) Formación de cavidades bajo las losas por efecto de erosión y bombeo, sobre todo en el caso de materiales susceptibles a experimentar estos fenómenos.

c) Superficies que producen elevadas condiciones de restricción de movimientos de expansión y contracción de las losas. En este sentido las subbases tratadas o estabil izadas producen efectos de restricción más importantes que las no tratadas.

d ) En estos casos es muy importante la existencia de sistemas eficientes de subdrenaje.

2.3.4 Efectos del tránsito

a) Incrementos no previstos en el número de veh ículos pesados o en la magn itud de las cargas; esto ú ltimo puede ocurrir por rebasarse la carga legal .

b) I ncremento de las cargas por efectos dinámicos provocados por irregularidades superficiales del pavim ento , como d e p re s i o n e s y p rotu b e ra n ci a s , escalonamientos, etcétera .

2.4 ASPECTOS ECONÓM ICOS

Las características superficiales de los pavimentos tienen también influencia en los costos de operación de los usuarios, incidiendo en el consumo de energía y en la ocurrencia de accidentes, así como en otros rubros, por ejemplo los relacionados con aspectos ambientales, como el ruido, presentándose casos en que para reducir los niveles de ruido generado , es necesario construir barreras antirruido, cuyo costo está también incluido en el costo total del transporte. En la figura 2.8 se presenta la re lación e ntre las cara cteríst icas superficia les de l pavimento y los factores que producen incremento en los costos de operac ión de los veh ículosª . D ife re ntes org an ismos , e ntre e l l os e l I nsti tu to Mexican o d e l Transporte9•10 han real izado estudios sobre la influencia del estado superficial de los pavimentos en los costos de operación de los vehículos (figura 2.9). Este concepto es sumamente importante en los anál isis económicos de las alternativas de rehabi l itación de los pavimentos, para defin ir la más conven iente para ser uti l izada en un caso concreto.

Como se observa e n d ichas fig u ra s , ex i ste u na correlación estrecha entre el estado superfic ia l de l p a v i m e n t o , d ef i n i d o p o r la m i c ro , m a c ro y megarrugosidad y los costos de operación , derivados del

Evaluación

IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS � 1mcyc

D o M 1 N 1 o

Micro rru g osid a d M a c ro rru gosid a d M e g a rru g osid a d

Superficie d e l os agregados, Gra nulometrf a, distribuci6n de I rregularidad superficia l , b aches mortero a sf61tico , mortero los agregados, ranuras, fisuras Juntas, gri etas a nchas, rod eras, d e cem ento finas, cana les de drenaje y po- falta d e revestimiento .

rosidad Efectos aerodin6 micos

...... "-l"J V Costos de c o m b u stib l es y l u brica ntes

/1 Desg aste de veh fculo "-1"'-' V Costos de m a ntenimiento

...... Desgaste de l lantas "- ...... Degradaci6n de las l la ntas "-- - - - - - - - - - -"'J C o stos

V de

"'J V l l a ntas

A Adheren cia (todas las velocidades) Adherencia (velocldades media y elevada) Esta bilidad del ve hf culo "-"'J V

Costos d e accide ntes

IA Ruidos de alta frecuencia t-... L A Ruidos d e baja frecuencia ""'...., Ruidos intermite ntes "-"'J v ¡ -... v¡""I V

C ostos de medidas a ntirruido

Figura 2.8 Relación entre las características superficiales del pavimento y los factores de consumo de energía y

costos de operación, accidentes y ambientales.

desgaste de l lantas y vehículos, costos de combustibles y lubricantes, etcétera .

Por otra parte, puede decirse que en general los factores que afecten la velocidad del vehículo, también inciden en

. los costos de operación , como deficiente visibi l idad, encharcam ientos , d i sm inuc ión d e l a res istenc ia a l desl iza miento, etc . , d e manera que deben también vig i larse para obtener la máxima eficiencia de la carretera y el menor costo del transporte .

En los sistemas actuales de evaluación, seguimiento y sobre todo de admin istración de pavimentos, es de g ran importancia conocer la forma en que el pavimento se degrada en el" transcurso del t iempo, así como la configuración del tránsito , con e l objetivo de poder efectuar los anál isis económicos respectivos, sobre la efici encia con q u e el pav i mento cump le con sus funciones, las ventajas de las acciones de conservación y re h a b i l i tac ión a d o ptad a s y l a acu m u l ac ión d e l a experiencia necesaria para la mejor administración de los pavimentos.


Referencias

1 . Jornadas sobre Características Superficiales de los Pavimentos. Barcelona , España, 1 987.

2 . Road Deterioration and Maintenance Effects . Models for Planning and Management, Paterson , W.D.O. The Johns H o p kins U n ivers ity P ress . Ba lt imore and London , 1 987.

3. Pavement Management Systems, Haas, R . , and H udson , W. R . Robert E. Krieger Pub l ish ing Co. , Malabar, Florida, 1 982.

4. A IPCR. Comité Technique de Caracteristiques de Surface. Rapport XVI Congrés Mondial de la Route, Vienne, 1 979.

5. M a n u a l de P royecto de Aeródromos. Parte 3 , Pavimentos , S eg u n d a Ed ici ón , O rgan ización dé Avia ción C iv i l I n tern acio n a l , Montrea l , Quebec , Canadá.

6 . A Criterion for Optimizing Surface Characteristics . D es co rn e t , G u y . P a v e m e n t M a n a g e m e nt a n d

Evaluación

.'j IMPORTANCIA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PAVIMENTOS

1mcyc

Camión articulado

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4.3 4 2 .7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2 1.9 l.---' 1.8

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Índice de servicio

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-

6 8 10 12

Índ ice internacional de rugosidad , m/km

Figura 2.9 Efecto del estado superficial del pavimento en los costos de operación (refs. 9 y 1 O).

Rehabil itation, Transportation Research Record 1 21 5. TRB, Washington, D .C . , 1 989.

7 . Pavimentos de hormigón. Características y cualidades como capa de rodadura . Malina, Fermín . Jornadas sobre Características y Cual idades como Capa de Rodadura , Barcelona , España, 1 987.

8. Incidencia de las características superficiales sobre el gasto de funcionamiento de los vehículos, Nobel l ,

Pavimentos d e concreto para carreteras 1 1 1 - 20

Pablo. Jornadas sobre Características Superficiales de los Pavimentos, España , 1 987.

9. Estado superficial y costos de operación en carreteras , Instituto Mexicano del Transporte , Publ icación Técnica No. 30, Querétaro , Qro . , 1 99 1 .

1 O. Elementos de proyecto y costos de operación en ca rrete ras . I n s t i tu to M e x i ca n o d e l Tra ns p o rte , Publ icación Técnica No. 20, Querétaro, Qro . , 1 99 1 .

Evaluación

CAPÍTULO 3

IDENTIFICACIÓN DE DETERIOROS

3.1 INTRODUCCIÓN

Los deterioros o deficiencias que presenta un pavimento constituyen una val iosa información para el proyectista, e l constructor, e l supervisor y el ingeniero encargado de la conservación y operación del pavimento, además de que son motivo de preocupación para los usuarios.

Si se detectan durante e l proceso de construcción , constituyen una evidencia de que se están presentando d efi c i e n c i a s e i r reg u l a r i d a d e s en l o s p rocesos constructivos , que pueden se r debidos a condiciones ambientales adversas, deficiencias en los equipos, etc. , factores q ue pueden a su vez afectar en un grado inadmisible a la calidad de la obra , por lo que una vez detectad9s , deben tomarse medidas precautorias y correctivas , que pueden incluir la suspensión tempora l de la obra (véase la cláusu la 5 . 7 , "L imitaciones er:i la ejecución de los trabajos" , de la parte de Proyecto). Por lo tanto , es muy importante que d ichos d eterioros o defi c i e n ci a s s e a n d etect a d o s e n esta eta p a d e construcción , c o n e l p ro pós ito d e q u e se tomen oportunamente las acciones apropiadas para que no vuelvan a ocurrir y por otro lado, apl icar las medidas de corrección convenientes, antes de que el pavimento entre en operación.

Por otro lado, durante la vida activa del pavimento, ocurren deterioros como consecuencia y resultado de un proceso de degradación o debil itamiento del pavimento que se inicia cuando term ina su construcción y en el cual intervienen tanto los efectos del tránsito, como los factores ambientales, deficiencias en la construcción, etcétera.

Como se señaló en la parte de Proyecto, los deterioros tienen un carácter progresivo , permanente, acumulativo e interactuante y son función del tiempo y del espacio, definiendo una curva de degradación del pavimento en la cual se definen los valores terminales, críticos o l ímite, que constituyen la condición de fal la para cada uno de los


diferentes tipos de deterioros que pueden presentarse en los pavimentos (véase la figura 2 . 1 ) .

De esta manera , los deterioros constituyen un importante factor en el diseño de los pavimentos. En los métodos mecanístico-empíricos, cada criterio de fal la debe tomarse en cuenta separadamente , considerando cada uno de los posibles tipos de deterioro que pueden presentarse y así efectuar el correcto diseño del pavimento.

Cuando ocurre algún deterioro en un pavimento es muy importante determ inar tanto sus causas como sus posibles efectos en el comportamiento de l pavimento.

En el primer caso, e l conocer las causas que originaron un tipo de deterioro , si éstas son por deficiencias en el proyecto , permitirá al proyectista tomar las medidas necesarias para mejorar los procedimientos o métodos de diseño, ingresando además este evento al campo de su propia experiencia. Por otro lado, la identificación de las causas que orig inan el deterioro permitirá apl icar las medidas apropiadas de conservación , con objeto de corregir no solamente el daño, sino además evitar que vuelva a ocurrir en el futuro , al el iminar los factores que provocaron el deterioro .

En lo que se refiere al segundo caso, al identificar el tipo de deterioro ocurrido , podran determinarse sus posibles efectos en el comportamiento del pavimento, pudiendo p red ec i rse e l l a pso n e cesar io pa ra a l ca nzar l as cond ic iones de fa l l a , e l impacto económico de su progreso, principa lmente en cuanto a los costos de operación , su interrelación con otros tipos de deterioros, etc . , así como tener una idea de las medidas de conservación necesarias y su costo. Es muy importante conocer la influencia de los diferentes tipos de deterioros en la seguridad y comodidad del usuario, con objeto de estimar las medidas necesarias para su corrección, y prevenir efectos acelerados de deterioro, la ocurrencia futura de el los y planear los trabajos de conservación o

Evaluación

� 1mcyc

rehabi litación que deben mejorar las condiciones del pavimento.

Finalmente , debe mencionarse que la información relativa al comportamiento y respuesta del pavimento y en este caso la presencia y desarrol lo de deterioros, constituye un factor importante en la evolución de los métodos de diseño mecan ístico-empírico, desde el punto de vista de la necesaria calibración y adecuación del método.

Por lo que respecta a las causas que pueden provocar deterioros o d efic ienc ias en el pavimento , puede mencionarse que éstas pueden atribuirse a deficiencias en e l diseño, en los materiales, en la construcción y en la conservación, así como a efectos ambientales.

a) Diseño

O T rá n s i t o : E va l u a c i ó n i n co r re c ta d e s u s características, s u perfi l , tasa d e crecimiento y cambios de sus características en el futuro.

O Materiales: Véase el párrafo (b)

O M e d i o a m b i e n te : Poco conoc i m i e n to de su influencia en el comportamiento de los materiales; información insuficiente o poco confiable.

O Estructuración: Criterios inadecuados.

O Especificaciones: I nsuficientes o inadecuadas , i ncl uyendo las re la t ivas a las caracter íst icas superficiales, técnicas constructivas, etcétera.

O Obras auxi l iares y complementarias: Omisión o insuficiencia.

b) Materiales

O Valoración incorrecta de sus características

O Prop iedades y cara cter ís t icas i n ad e c u a d a s , incluyendo s u variabi l idad.

O Desco n o ci m i e n to de su comporta m i e nto e n condiciones especiales o d e s u forma d e apl icación , uti l ización y durabi l idad .

O Deficiencias en su extracción , procesamiento , manejo, tratamiento y colocación.

c) Construcción

O Equipos, procesos y técnicas inadecuadas.

O Falta de experiencia en la operación de equipos y en el manejo de materiales.

O C a l i d a d i n a d e c u a d a de l a s ca ra cte r í s t i cas superficiales.


I DENTIF ICACIÓN DE DETERIOROS

O Supervisión y control de calidad deficientes.

d) Conservación

Nivel inadecuado de la conservación , en cuanto a su oportun idad , t ipo de acción , criterios de ap l icación , técnicas apl icadas, equipos y materiales.

e) Efectos del medio ambiente

En general producen degradación de los materiales, co m o envejec i m i e n to , ox id a c i ó n , conta m i n aci ó n , variaciones volumétricas, tanto por efecto del agua como de la temperatura , reflexión de grietas y juntas, corrosión , e ros i ó n , con g e l a m ien to-d e s h i e l o , red ucción d e l a resistencia a la fricción por contaminantes , etc. Es importante tomar en cuenta los efectos del paso del tiempo, así como los del agua y de la temperatura .

3.2 DEFECTOS Y D ETERIOROS TÍPICOS IDENTIFICA

DOS D U RANTE LA CONSTRUCCIÓN

Es importante identificar los defectos y deterioros típicos que pueden ocurrir durante la construcción, teniendo en cuenta que en a lgunas ocasiones, tales defectos o deterioros pueden degenerar en fal las estructurales o funcionales del pavimento. A continuación se describen los principales defectos, apuntando sus posibles causas y efectos probables.

3.2.1 Sangrado

Ascenso de la pasta y afloramiento de agua en la superficie de la losa, durante el proceso de enrasado y acabado.

a) Causas posibles:

O Deficiente dosificación de la mezcla

O I nadecuada dosificación y forma de las partícu las de arena y finos

O Dosificación incorrecta de aditivos

O Vibrado excesivo

O Uso de equipo inadecuado

O Excesiva labor de acabado en la superficie

b) Efectos:

O Formación de una superficie déb i l y de corta duración

O �grietamiento y desintegración progresiva de la superficie

Evaluación

I DENTIF ICACIÓN DE DETERIOROS

O Generación de polvo y agregados expuestos

O Rugosidad inadecuada

O Pésima apariencia

3.2.2 Segregación

Tendencia de los agregados g ruesos a separarse de la pasta , formando una masa con exceso de �quedades.

a) Causas posibles:

O Deficiente dosificación de la mezcla

O Forma y tamaño inadecuados de las partículas

O Vibración excesiva y baja velocidad de avance

O Manejo inadecuado de la mezcla y uso de equipo inapropiado

b) Efectos:

O Formación de oquedades y zonas porosas

O Desintegración o descascaramiento

O Funcionamiento estructural heterogéneo

3.2.3 Oquedades

Vacíos entre la masa de concreto.

a) Causas posibles:

O Deficiente mezclado

O Deficiencias en el acomodo y vibrado del concreto

O Dosificación defectuosa

O Cimbras en mal estado

b) Efectos:

O Estructura débi l y heterogénea

O Falta de cubrimiento del acero de refuerzo

O Estructura débi l en reg iones sujetas a heladas

O Desintegración

3.2.4 Depresiones y protuberancias

Ondulaciones en la superficie formando crestas y valles d e amp l itud variab le , que afectan la comodidad y seguridad del tránsito.


a) Causas posibles:

1:) 1mcyc

O Malas cond iciones de l equ ipo , inc luyendo las cimbras

O P roced i m ientos i nad ecuados de colocación y acabado final

b) Efectos:

O I n c re m e n t o d e l a r u g o s i d a d , p ro d u c i e n d o vibraciones excesivas e n los veh ículos

O Hidroplaneo debido a la acumulación de agua en la superficie del pavimento

O Generación de sobresfuerzos en el pavimento y en los veh ículos por efectos dinámicos

O Pobre cal idad de rodamiento

3.2.5 Agrietamientos por deficiencias en el curado

Fenómeno que se produce por la pérd ida rápida de agua, como resultado del calor de hidratación generado al reaccionar e l agua y e l cemento , agravada por la evaporación. También se produce por reducción del volumen por pérdida de agua de la mezcla. Se manifiesta como un agrietamiento en la superficie, sin un patrón definido.

a) Causas posibles:

O Pérd idas de agua por evaporación y cambios de temperatura.

O Colocación del concreto en condiciones climáticas adversas, como exceso de calor o de viento

O Curado defectuoso

b) Efectos:

O Superficies agrietadas, que pueden degenerar en agrietamientos severos

O Reducción de la vida úti l

O Reducción de la resistencia del concreto

O Descascaramiento de la superficie

O Mala apariencia

3.2.6 Agrietamientos por contracción

Ocurren por cambios volumétricos debido a pérdida de agua y a cambios de temperatura. La mayor parte de este agrietamiento ocurre a temprana edad.

Evaluación

I DENTIF ICACIÓN DE DETERIOROS � �� 1mcyc

a) Causas posibles:

_ O Contracción por secado debido a cond iciones cl imáticas desfavorables

O Contracción por reducción de la temperatura , que se ve restring ida por la fricción entre las losas y la sub base

O Losas demasiado largas o de forma irregu lar

O Serrado extemporáneo

b) Efectos:

O Agrietamiento del concreto , que facil ita la entraaa de agua y de material incompresible

O Reducción de la vida úti l

O Ineficiente forma de trabajo de las losas

O Desporti l lamiento en los bordes de las grietas

O Modificación de la forma y dimensiones de las losas, que pueden provocar agrietamientos ulteriores

O Mala apariencia

3.2. 7 Deficiencias en el serrado

El serrado inoportuno o mal ejecutado puede provocar agrietamientos, cortes ad icionales e irregularidades, de dimensiones incorrectas para formar la caja de sel lo , asti l lamientos, etcétera .

a) Causas posibles:

O Corte inoportuno y/o incorrecto

O I nadecuada supervisión y falta de apoyo topográfico

O E q u i po d e s e rra d o i n a d e c u a d o o e n m a l a s condiciones

b) Efectos:

O Agrietamiento irregular no controlado y d ifícil de sel lar

O Trabajo estructural heterogéneo

O P ro p i c i a r e l e fec to d e b o m b e o y u l te r i o r asentamiento d e las losas

O Desporti l lamiento y asti l lamiento de los bordes

O Disminución del índ ice de servicio

O Dificultad de colocación de materiales de rel leno y sel lado, con probabil idad de que se desprendan con el tiempo


O Mala apariencia

3.2.8 Deficiencias en el acabado y texturizado

Formación de bordes, protuberancias o depresiones, marcas dejadas por los equipos y personal , superficies l isas o excesivamente rugosas y ásperas, etcétera .

a) Causas posibles:

O Equipo inadecuado o en mal estado, así como paradas frecuentes

O Personal no capacitado

O Retoque excesivo

O Deficiencias en la dosificación de la mezcla

b) Efectos:

O Índ ices de Perfi l y de Rugosidad inadecuados que producirán vibraciones y ru ido excesivos

O D e p res iones q u e p ro p ic i an e n c h a rcam ien tos permanentes

O Hidroplaneo

O Pésima apariencia

O Resistencia a l derrapamiento inadecuada

3.2.9 Desporti l laduras al descimbrar

Ocurren cuando este proceso se efectúa en forma inoportuna o inadecuada o cuando las cimbras se encuentran en mal estado.

a) Causas posibles:

O Falta de cuidado al descimbrar

O Cimbras sucias, mal engrasadas o defectuosas

O Tránsito de equipo de construcción próximo al borde antes de descimbrar

O Deficiencias en la dosificación de la mezcla y mala cal idad de los agregados

b) Efectos:

O Debil itamiento de los bordes de las losas

O Problemas con el rel leno y sel lado de j untas o en la sujeción de rel lenos deformados

O Asti l lamientos progresivos con e l tiempo

O Mala apariencia

Evaluación

IDENTIF ICACIÓN DE DETERIOROS

3.2.1 O Deficiencias al colocar el maten al de sel lo

Pos ic ión i nadecuada d e sel lo sobresa l iendo de la superficie , manchas o i rregularidades, etcétera .

a) Causas posibles:

O Deficiencias en el ranurado para formar la caja

O Equipo inadecuado o en mal estado

O I ncorrecta manipu lación de los materiales

O I ncorrecta l impieza de la caja

O Materia l de sel lo o de rel leno inadecuado

b) Efectos:

O Se facilita la infiltración del af]Ua pluvial, favoreciéndose el eventual bombeo o el asentamiento de las losas

O Se permite la introducción de material incompresible en la caj a con r iesgo de q ue se p rod uzca n asti l lamientos en los bordes de las juntas

O Envejecimiento prematuro del material de sello

O Desprendimiento del sel lo por el paso del tránsito , si sobresale de la superficie de las losas

O Mal aspecto

3.3 DEFECTOS Y DETERIOROS TÍP ICOS POSTCONS

TRUCTIVOS

3.3.1 Escalonamiento

Diferencia de n ivel de las losas en los bordes de una junta .

a) Causas posibles:

O Asentamientos d iferenciales de las capas de apoyo

O Acción del tránsito pesado en losas agrietadas o con juntas sin pasajuntas

O Erosión de l m ateria l de a poyo por efecto de l fenómeno de bombeo

b) Efectos:


O Pueden generarse fracturas en las losas por falta de apoyo adecuado

O Efectos dinámicos

O Generación de ru ido


� 1mcyc

3.3.2 Agrietamiento longitudinal

Grieta longitudinal paralela a l eje de la carretera.

a) Causas posibles:

O Falta de junta longitudinal

O Anchura excesiva de la losa

O Asentamiento latera l bajo la losa

O Acción del tránsito pesado

b) Efectos:

O Entrada de agua y de materiales incompresibles

O Fracturamiento transversal ad icional de las losas

O Escalonamiento

3.3.3 Agrietamiento transversal

Grieta transversal a l eje de la carretera.

a) Causas posibles:

O Junta de contracción serrada demasiado tarde

O Longitud excesiva de la losa

O Contracción térmica

O Espesor insuficiente

b) Efectos:


O Fracturamiento adicional de las losas

3.3.4 Agrietamiento de esquina

Grieta obl icua entre juntas convergentes longitudinales y transversales.

a) Causas posibles:

O Falta de apoyo de las losas

O Sobrecargas en las esquinas

b) Efectos:


O Fracturamiento adiciona l de losas

O Escalonamiento

Evaluación

IDENTIFICACIÓN DE DETERIOROS �� 1mcyc

3.3.5 Agrietamiento tipo mapa

Grietas en forma reticu lada , con desniveles en los fragmentos rotos.

a) Causas posibles:

O Falta de capacidad portante de la subbase o terracería

O Falta de espesor para el tránsito existente

O Erosión de la subbase

O Sobrecargas

b) Efectos:

O Entrada de agua

O Fracturamiento adicional

O Mayor reducción de capacidad portante

3.3.6 Agrietamiento en la junta transversal

Rotura de la losa en el borde de una junta transversal

a) Causas posibles:

O Dilatación excesiva de la losa en coincidencia con una junta de ancho insuficiente o a una obstrucción de la junta por materiales incompresibles

O Deficiente comportamiento de las pasajuntas , por colocación inadecuada o adheridas al concreto.

O Serrado tardío

b) Efectos:

O Entrada de agua; deficiente trabajo de la junta


O Roturas progresivas

3.3.7 Escarapelado o descascaril lado

Desintegración progresiva de la superficie

a) Causas posibles:

O Mala dosificación del concreto o mala cal idad de la arena

O Exceso de mortero en la superficie por demasiada vibración o trabajo de acabado

O Sangrado


b) Efectos:


O Producción de polvo a l paso de l tránsito

O Mala apariencia

3.3.8 Desprendimiento o expuls ión del material de

sel lo

Despegue o rotura del producto de sel lado.

a) Causas posibles:

O Mala calidad del producto

O Mala calidad del proceso de sel lado

O Envejecimiento precoz del sel lo

O Forma inadecuada de la caja

O Exceso de material de sel lo

b) Efecto:


3.3.9 Desport i l lamiento

Desintegración del borde de la junta o grieta , con pérd ida del concreto.

a) Causas posibles:

O Debi l itamiento de los bordes de la junta por acabado excesivo

O Presencia de mate ria les i ncompresib les en e l interior de la junta

b) Efectos:


O Desporti l lamientos progresivos

O I ncremento de rugosidad

3.3.1 O Bombeo

Expulsión de agua y materia l fino a l paso de los veh ículos, ' provocando oquedades bajo la losa .

a) Causa posible:

O Efecto del tránsito y del agua infi ltrada sobre losas apoyadas en materiales con finos plásticos

Evaluación

IDENTIF ICACIÓN DE DETERIOROS

b) Efectos:

O Formación de oquedades bajo la losa

O Agrietamientos excesivos


O Escalonamientos

3.3 . 1 1 Pérd ida de resistencia a l derrapamiento

Pérdida de la textura superficial haciéndola deslizante.

a) Causas posibles:

O Agregados susceptibles al pu l imento

O Texturizado mal ejecutado

O Formación de una costra de hule, arci l la , etc.

O Desgaste natura l de los agregados o de la superficie

b) Efecto:

O Reducción del coeficiente de fricción

3.3 . 12 Agrietamiento tipo "D" y desintegración por la

presencia de agregados reactivos

Se producen por la presencia de agregados reactivos, provocando expansión y ag rietamiento , l l egando a generar la desintegración del concreto.

a) Causa posible:

O Agregados reactivos en la composición del concreto

J) Efecto:

O Desintegración del concreto

� .3.1 3 Separación excesiva de la junta de construcción

con acotamiento o con pavimentos flexibles

3e produce por deficiencias constructivas en la un ión mtre dos tipos de pavimentos.

1) Causas posibles:

O Deficiente compactación en la unión del pavimento flexible con el rígido.

O Deficiente sel lado de la junta

O Movimientos de la base o de las terracerías

Pavimentos de concreto para carreteras f i l - 27

:; 1mcyc

b) Efectos:

O Entrada de agua

O F ra ctu ra m ien to e n los bo rd es d e l a j u nta y desprendimientos

3.3.1 4 Pandeo y fracturamiento por d i latación

Se presentan como consecuencia de una excesiva expansión de las l osas en tem poradas ca l u rosas, movimiento que no puede ser absorbido por las juntas debido a que no proporcionan el espacio necesario para permitir el l ibre movimiento de las losas, generándose presiones por compresión muy elevadas que provocan el levantamiento de las losas en coincidencia con una junta o grieta transversal , acompañado del fracturamiento y desportil lamiento en el lecho inferior de las losas, y reduciendo así el contacto entre las caras de la junta o grieta . También ocurren en el contacto de las losas con estructuras, al constitu ir éstas un obstáculo para el movimiento de las losas.

a) Causas posibles:

O Juntas transversales muy separadas o de diseño inadecuado

O Presencia de materia les incompresibles en las juntas, que l imitan su movimiento

O Junta de expansión inadecuada entre las losas y una estructura

b) Efectos:

O Fracturamiento y desporti l laduras importantes en las losas

O I nfi ltración de agua y de materiales incompresibles

O Formación de escalonamiento o topes

3.3.1 5 Áreas deficientemente reparadas

a) Causas posibles:

O Áreas correspondientes a baches o a zonas muy fra c tu r a d a s , d e p re s i o n e s o c o n d efe c tos s u p e rf ic i a l e s , que han s i do d ef ic i entemente reparadas , generando superficies i rregu la res , agrietadas, con juntas ma l constru idas, etcétera .

O E n a lgunas ocas iones estas reparaciones se efe ct ú a n c o n m e z c l a s a s fá l t i c a s , ta m b i é n deficientemente ejecutadas.

Evaluación

I DENTIFICACIÓN DE DETERIOROS '� ��-1 m cyc b) Efectos

O Rugosidad deficiente

O I nfi ltración de agua o de materiales incompresibles

O Mala apariencia

En la tabla 3 . 1 se presentan los tipos de deterioros antes descritos, anotando su relación con efectos estructurales y funcionales , así como su asociación con cargas, subd re n aje y otros aspectos g e nerad ores . Debe mencionarse que s i bien algunos defectos inicialmente no tienen imp l icaciones estructura les , al prog resar su importancia pueden l legar a provocar serios problemas de tipo estructura l .

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3 . D istress l dent ifi cat ion Manua l for the Long-Term Pavement Performance Project. Strategic H ighway Research Program. N RC, Washington , D .C . , 1 993.

T bl 3 1 T" a a I POS e e eneros d d t .

d 1 t , "d e os pav1men os n g 1 os y sus causas pro b b l a es

Asociado No asociado Asociado Asociado con Tipo de deterioro Estructural Funcional con deficiencias con cargas con cargas subdrenaie constructivas

Pandeo y fractura por dilatación X X X Depresiones y protuberancias X X X Deterioros en baches tratados X X X X X Deterioros en losas adyacentes o en baches tratados X X X X Cavidades superficiales X X X Agrietamiento en esquina X X X X Grietas longitudinales X X X X Grietas transversales y diagonales X X X Agrietamiento tipo "D" X X X X Agrietamiento por reacción de los agregados X X X Escalonamiento de juntas y grietas transversales X X X Escalonamiento en la junta de la losa con el acotamiento X X X Escalonamiento en juntas longitudinales X X X Deterioros asociados con deficiente transferencia de cargas en X X X X X juntas

Deterioro en el material de sello de juntas transversales X X Separación en la junta con el acotamiento X X X Bombeo X X X X X Descascaraduras, agrietamientos tipo mapa o sin patrón X X X Desportilladuras en grietas o juntas longitudinales o X X X transversales

Desportilladuras en esquinas X X X Deterioros en juntas de construcción X X X Deterioros localizados X X X Desgaste de la superficie X X X X Oquedades X X Deficiencias en acabado y texturizado X X


I DENTIFICACIÓN DE DETERIOROS

4.Types and Causes of Fai lure in H ighway Pavements, H ve e m , F . N . C a l i fo r n i a D iv i s i ó n of H ig hwa ys , Sacramento, Cal . , 1 958.

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'� 1mcyc

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8 .Standard Nomenclature and Definitions for Pavement Components and Deficiencies. H ighway Research Board Special Report 1 1 3 , Washington, D.C. , 1 970.

9 . Pavement Cond ition Surveys . Suggested Criteria . Highway Research Board Special Report 30 , 1 957.

1 O.Catálogo de Deterioros de Firmes. MOPU, Madrid, España, 1 986.

Evaluación

CAPÍTULO 4

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO

4.1 INTRODUCCIÓN

El conocimiento de las condiciones en que se encuentra un pavimento y de su comportamiento a través del tiempo, son tópicos de vital importancia para el organismo encargado de su diseño, construcción , conservación y operación; sin embargo, d ichos tópicos interesan en forma fundamental a l numeroso g rupo de usuarios de los p a v i m e n t o s , t a n t o u rb a n o s co m o c a r re te ros y aeroportuarios, por las impl icaciones que tienen en la seguridad y economía del transporte .

El conocimiento de d ichos tópicos se obtiene mediante un proceso de investigación , tanto en el campo como en el gabinete, recabando información de t ipo documental o efectuando mediciones en el campo de los principales indicadores que manifiestan las condiciones en que se encuentra el pavimento . Este p roceso es conocido generalmente como evalúación del pavimento, y ha sido o bj e t o d e i m p o rt a n te s a v a n c e s t e c n o l ó g i c o s , convirtiéndose e n u n proceso sistematizado, capaz de aportar información confiable y necesaria para la toma de decisiones sobre las posibles estrategias que pueden ser aplicables para conservar y rehabi l itar un pavimento , con el p ropósito de mantenerlo en n iveles de servicio preestablecidos .

Entre otras cosas, l a eva luación de un pavimento , además de proporcionar la información de su estado en el momento en que se rea l ice, proporciona información de gran uti l idad para constituir la experiencia del organismo , que contribuye a la constante mejora en los aspectos de diseño y construcción de pavimentos nuevos o sometidos a procesos de rehabi l itación , así como a la eficiencia técn ica y económica de estos ú ltimos.

Como se mencionó an ter iormente , el p roceso de eva l uac ión i m p l ica la o btenc ión de una se rie d e parámetros o i nd icadores , q ue pueden estar o n o relacionados con el pavimento, tales como deterioros,


aspectos geométricos, tránsito, costo de los trabajos de rehabi l itación, requerimientos de conservación a futuro, etcétera .

Un aspecto importante que debe señalarse es el relativo a que no pueden establecerse reglas fijas para efectuar la eva l uac ión de un pavi m ento , deb iendo más b ien cons idera rse que cada caso presenta cond ic iones particu lares que deben ser tomadas en cuenta por el grupo encargado de la ejecución de la evaluación, en lo cual tiene mucho que ver la experiencia y el buen ju icio ingenieril .

Por otra parte, debe tenerse en cuenta que los resultados de la eva l uación efectuada en un momento dado constituyen la información sobre el estado o condición del pavimento en ese momento , pero si se comparan los resu ltados correspondientes a las evaluaciones en dos etapas de la vida del pavimento, se tendrá información sobre el comportamiento del pavimento en el lapso cubierto por las dos eval uaciones, de manera que si la primera evaluación se efectúa al in icio de la operación del pavimento, lo cual es muy deseable, se tendrá no sólo el conocim iento de las cond ic iones en que in icia e l pavimento su ciclo de vida, sino que será posible conocer la h istoria completa del comportamiento del pavimento.

En resumen, el proceso de evaluación del pavimento efectuado en forma periód ica es muy importante por lo siguiente :

a ) P ro p o rc i o n a i n fo rmac ión p a ra ve rifi ca r las predicciones efectuadas en el d iseño y actualizarlas en caso necesario.

b) Permite efectuar la programación de las medidas de conservac ión y su re p ro g ra m a ción en caso necesario, como consecuencia de la actual ización de la información, tanto a nivel particu lar como de la red.

Evaluación

� 1mcyc

c) Proporciona información para mejorar los métodos de diseño.

d ) Permite mejorar las técn icas de construcción y de conservación.

e ) Constituye la p ieza clave d e u n S istema de Administración de Pavimentos y proporciona la información para determinar las necesidades de un tramo en particu lar o de toda una red .

La información que en conjunto constituye un proceso de evaluación cubre diferentes campos, debiendo reunirse con el detal le necesario para configurar un panorama real ista del problema y en consecuencia , poder definir la estrategia apropiada de rehabi l itación del pavimento.

4.2 PROCESOS DE EVALUACIÓN

4.2.1 Evaluación in icial

Constituye un e lemento muy importante dentro del p roceso genera l de eva luación y seg u im iento de l comportamiento de l pavimento a través de l tiempo.

La evaluación in icial forma parte de la investigación necesaria del estado del pavimento antes de entrar en operación , como pavimento nuevo o inmediatamente desp ués de habe r s i do somet ido a acc iones de conservación , rehabi l itación o refuerzo, siendo muy importante por las sigu ientes razones 1 :

O Permite conocer el n ivel de calidad que se está obteniendo en la obra, con lo cual se pueden tomar las medidas correctivas durante la ejecución de los trabajos en sus fases críticas , para mejorar la cal idad del producto que se entregará al usuario, en los rubros de seguridad , comodidad y economía. Los datos obtenidos en este proceso forman parte del informe q ue para el in icio del h istorial del pav imento deberá prepara rse , con objeto de efectu a r poster i o rm e nte e l s eg u i m ie n to d e l comportamiento del pavimento (véase 5 .6 . 1 4 d e la parte de Proyecto).

O Proporciona información val iosa para ajustar los programas de conservación del pavimento. De los resu ltados de esta p rimera eva l uación puede desprenderse la necesidad de corregir a lgunos aspectos no satisfactorios en el córto plazo, o b ien someterlos a un monitoreo constante para definir su comportamiento y derivar hacia la apl icación de medidas correctivas en plazos menores que los considerados en la estrategia .

O Constituye un elemento que cal ifica la forma en que se ha l levado el proyecto a la práctica, así como la



cal idad del producto que se entrega al usuario . Define el punto de partida de la vida del pavimento y propiamente determina la magnitud de su vida úti l , al establecer el espacio entre la cal ificación in icial y el nivel de aceptación o de rechazo del pavimento .

O Al cal ificar l a forma en que se actuó , perm ite establecer l ineamientos y acciones para mejorar los criterios del proyecto , procedimientos constructivos y procesos de supervisión y control de calidad , el iminando las deficiencias detectadas.

4. 2. 1 . 1 Información de carácter general

a) Entorno geográfico de la zona en que se encuentra e l tramo en estudio. I nteresa en particular la geología de la zona, zonas potencia lmente inestables y de posible riesgo para la carretera , drenaje genera l , cobertura vegeta l y topografía genera l .

b ) I nfo rm a c i ó n c l i m a to l ó g i ca , en c u a nto a la precipitación p luvial en intensidad y d istribución a n u a l , te m p e ratu ra a m b ie nte y su var iac ión estacional , teniendo en cuenta que cada uno de estos factores influye en el comportamiento de los

, materiales y de la estructura del pavimento. La comprensión de d icha influencia puede ayudar a prevenir problemas potenciales del comportamiento del pavimento rehabi l itado.

c) I nformación h istórica del pavimento:

O Proyecto del pavimento, inc lu ida el tipo de pavimento, número y espesores de las capas que lo constituyen , tipo y características de los materiales, incluida la capa subrasante, d iseño de las juntas , d imensiones de las losas, d iseño del acotamiento , sistema de drenaje previsto y en suma, todos los detal les, especificaciones y p lanos que i nteg ran el p royecto g loba l de l pavimento .

O I nformación de construcción, ten iendo en cuenta que durante ésta el proyecto debió haber sufrido mod ifi ca ciones . Es i m portante conocer las co n d i c i o n e s en q u e s e l l evó a c a b o l a construcción y l a fecha e n que s e rea l izó , contando con la bitácora de la obra , notas , informes sobre las condiciones del c l ima y en fin , la información contenida en la cláusula 5 .6 . 1 4 , " I nforme para inicio del h istorial" , de la parte de Proyecto. A este respecto , es importa nte conocer las características del concreto, como resistencia , contenido de aire , aditivos utilizados, peso volumétrico y módulo elástico, etc. ; también es conven iente conocer la temperatu ra de l concreto durante la construcción , para determinar

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y D EL COMPORTAMIENTO

su influencia probable en su resistencia. Así m ismq , es in te resante obtener información sobre el espesor de las losas, informes sobre el curado y acerca de la construcción de las juntas . Es muy importante obtener l a información relativa a la primera evaluación , efectuada al in icio de la operación del pavimento y contar con los planos de la obra , tal como fue real izada; esta información corresponderá al pavimento nuevo o d e s p u é s d e l a ú l t i m a re h a b i l i t ac ión o reconstrucción , y deberá incluir datos sobre las condiciones in iciales de rugosidad , resistencia al derrapamiento , ruido, así como resu ltados sobre investigación del comportamiento de las juntas, transferencia de cargas en las juntas y monitoreo de agrietamientos.

O Antecedentes de conservación , rehabi l itación o reconstrucción , que incluyen todos los trabajos e fectuados a l pav i m e nto d es p u és d e s u construcción in icial , ind icando las fechas e n que fueron real izadas, t ipo de trabajos ejecutados, magnitud y extensión , materiales uti l izados, detal les y problemas de lo ocurrido durante la ejecución de estos trabajos y su evaluación final . E s ta i n fo rm a c i ó n es i m p o rt a n t e ya q u e proporciona una idea del comportamiento del pavimento y explica el aspecto que éste presente en el momento de real izar la evaluación, ya que o b ra s re c i e n t e s d e c o n s e rv a c i ó n o d e rehabi l itación pueden crear una imagen de l pavimento que no corresponda estrictamente con el comportamiento del mismo, Ócultando o modificando el estado superficia l , deterioros, etcétera .

d) I nformación topográfica y geométrica

O Geometría del pavimento, indicando ancho de calzada , d imensiones de los acotamientos, d imensiones de las losas incluyendo su espesor, ten iendo en cuenta q ue éste podría variar t r a n s v e rs a l m e n t e , y d i m e n s i o n e s d e guarniciones, e n caso d e existir.

O I ns ta la ci o n e s s u bterrá n e a s , i n d i cando su posición , tipo y profundidad.

O Gálibos verticales, correspondientes a pasos a desnive l , puentes , pasos peatonales, etc. , que deban ser tomados en cuenta en el caso de recurrir a sobrecarpetas de refuerzo.

O Leva nta m ie nto topo g ráfico d e l pavi m e nto existente, que es indispensable para l levar a


� 1mcyc

cabo el proyecto geométrico de los trabajos de rehabi l itación , de las ampl iaciones en caso de req uer i rs e , así como para determ ina r las cantidades de obra correspondientes. Deberá tomarse en cuenta la longitud necesaria para el proyecto de las transiciones y entronques con otras vialidades. En zonas urbanas se deberá tener en cuenta la posición de los registros de las instalaciones y los elementos de drenaje urbano.

4.2.2 Evaluación s istematizada y seguimiento

A partir de la evaluación in icial del pavimento, gracias a la cual se obtiene un panorama de las condiciones a lcanzadas a l fina l de la construcción o de un proceso de rehabi l itación del pavimento , se procederá a efectuar un programa de evaluaciones periódicas, que constituyen un proceso de segu imiento de la forma en que el pavimento evoluciona a través del tiempo y así poder p ro g ra m a r en fo rma rac i o n a l u n a estrate g i a d e conservación . E n este tipo de evaluación s e deberá apl icar un proceso de captura de datos que permitan conocer la eva luación d e c iertos i nd icadores que manifiestan la forma en que el pavimento se comporta en el tiempo, principalmente los que se refieren a las características superficia les , deterioros , rugosidad , resistencia al derrapamiento , etc. En el capítu lo 5 de esta parte se detal lan estos aspectos.

4.2.3 Evaluación puntual

Este tipo de evaluación fundamentalmente tiene como finalidad definir adecuadamente un problema concreto, conociendo en la forma más completa posible el estado del pavimento para determinar las causas que han originado los deterioros y así proyectar o planear una acción concreta de rehabil itación o refuerzo del pavimento . Esta eva luación se l levará a cabo en los tramos en que la eva l u a ción pe riód ica o s i stemat izada detecte un comportamiento anormal de l pavimento , o b ien cuando se pronostiquen cambios en las características del tráns i to , q ue ameriten una in tervención formal de rehabi l itación , refuerzo o ampl iación . Generalmente con este tipo de evaluación se pretende evaluar la capacidad estructural del pavimento existente para propósito del proyecto de su refuerzo a fin de iniciar un nuevo cielo de vida. En el capítulo 5 de esta parte se presenta el detalle de estos conceptos.

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMI ENTO � ��__.;;;;___;��___;...;;;;....___;___;___;�;......_�� 1mcyc

4.3 TÉCNICAS DE EVALUACIÓN

Se describen a continuación las técnicas de evaluación genera lmente uti l izadas para valorar los d iferentes parámetros del estado de un pavimento rígido, tanto funcionales como estructura les, inclu idos en un proceso de evaluación.

4.3.1 Condiciones superficiales, daños y deterioros

Como se mencionó en el capítu lo 3 de esta parte, los deterioros que manifiestan los pavimentos constituyen un val ioso elemento para juzgar el estado del pavimento , por lo que es importante identificarlos, valorarlos en cuanto a su severidad y extensión, y ubicarlos en el pavimento. Con objeto de un iformizar los criterios en cuanto a la identificación y clasificación de los deterioros, se describe el sistema de identificación de deterioros propuesto por el Programa Estratégico de I nvestigación de Carreteras (SHRP por sus siglas en inglés)2 , gracias a lo cual podrá compararse esta información con la obtenida en otros estud ios, en forma congruente y consistente , por lo que sería muy recomendable util izarlo.

4.3. 1 . 1 Deterioros en pavimentos de concreto simple

vibrado, con juntas

Se describen los diferentes tipos de deterioros que pueden presentarse en este tipo de pavimento, los que serán levantados mediante recorridos a p ie , apoyándose en los cadenamientos previamente dispuestos por un

Figura 4.1 Grietas en es

quina.


Ju

g ru po d e topografía , y ut i l izándose s ímbolos pa ra representar cada tipo de deterioro , los cuales también se presentan en este inciso, así como un ejemplo de representación gráfica del levantamiento.

1 . Agrietam iento de esqu ina (figura 4 . 1 )

O Descri p c i ó n . G ri eta q u e i nte rsecta l a j u n ta transversal y la longitud ina l , formando un ángu lo de aproximadamente 45º con la dirección del tránsito. La longitud de los lados varía entre 0.3 m y la mitad del ancho de la losa a cada lado de la esquina.

O Niveles de severidad

Bajo La grieta presenta desportilladuras en no más del 1 0% de su longitud. No hay escalonamiento apreciable y la pieza no está fragmentada en dos o más trozos.

Moderado La g rieta presenta desporti l laduras de baja severidad en más del 1 0% de su longitud, o existe escalonamiento de la grieta o de la junta <1 3 mm, y la pieza no está fragmentada en dos o más trozos.

Alto La grieta presenta desportilladura de moderada o alta severidad en más del 1 0% de su longitud, o existe escalonamiento de la grieta o junta� 1 3 mm, o la pieza está fragmentada en dos o más trozos.

O Forma de medición . Anotar el número de esquinas agrietadas junto con e l n ivel correspondiente de severidad.

.Junta

Centro d e l a losa Tránsito

Acotamiento


EVALUACIÓN DE1... ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMI ENTO

Losa 1 Losa 2 Losa 3

. . .. - . .. . . .. ·· · · · · ·

· · · . . · .

· .

Losa 4-

.. ··· · · · · · · · · - · · ·

· .

1:::\ ( ---..:....__ 1 1 . Grietas poco abiertas \ sin plírdlda de material ( 1' �m i �

{bajo) j . J \-� "--

.· ·

o 1mcyc

Figura 4.2 Agrietamiento tipo "D".

·· · . . . . . . . . . . ... . . /�cofamlento .. . . . . . ... .

Bien desarrollado con p6rdida de material

Bien definido sin p6rdlda de material

2. Agrietamiento tipo "D" (figura 4.2)

O Descripción. Agrietamientos capilares, de forma semicircular y separaciones cortas, que ocurren próximos a las juntas , grietas o bordes, in iciándose en las esquinas de las losas. Exhiben coloración oscura en la grieta y en el área circundante.

O N iveles de severidad

Bajo Las g rietas están cerradas, s in pérd ida de material o trozos sueltos n i parches en el área afectada.

Moderado Agrietamiento bien definido; algunos pequeños t rozos e s tá n d e s p re n d id o s o h a n s i d o desplazados.

Alto El sistema de grietas está bien definido y hay una cantidad significativa de material suelto o perdido. Las piezas dislocadas, hasta de 0.1 m2, pueden haber sido parchadas.

Ju

Ancho del deoporfillam� -1 � -1 �

� -y-Corte A-8 Corte C-D

Acotamiento

O Forma de medición. Anotar el número de losas con este tipo de agrietamiento y el número de metros cuadrados de área afectada con cada nivel de severidad, e l cual corresponderá al n ivel más a lto identificado en por lo menos el 1 0% del área afectada.

3. Agrietamiento longitudinal (figura 4.3)

O D e s c r i p c i ó n . · G r i e t a s p re d o m i n a n te m e n te paralelas a l eje de l pavimento.

Junta

Trónslto

Junta de orilla E>> Ancho 2

Figura 4.3 Grietas longitudinales.


EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO . .., ��-1mcyc


Bajo Abertura de la grieta <3 mm, sin desportillamiento y escalonamiento no apreciable, o grieta bien sellada cuya abertura no puede determinarse.

Moderado Abert u ra � 3 mm p e ro < 1 3 m m , o c o n desportillamiento <75 mm, o escalonamiento hasta de 1 3 mm.

Alto Abertu ra �1 3 m m , o con desport i l l amien to �75 mm, o con escalonamiento �1 3 mm .

O Forma de medición. Anotar la long itud en metros de agrietamiento por cada n ivel de severidad . También anótese la long itud de grietas selladas en buenas condiciones , por cada n ivel de severidad.

4. Agrietamiento transversal (figura 4.4)

O D e s c r i p c i ó n . G r i e t a s p re d o m i n a n t e m e n te perpendiculares al centro de l ínea del pavimento.


Bajo Abertura de la grieta <3 mm, sin desportillamiento ni escalonamiento no apreciable, o grieta bien sellada cuya abertura no puede determinarse.

Moderado A b e rt u ra �1 3 m m p e ro <6 m m , o c o n desporti l lamiento <75 m m , o escalonamiento hasta de 6 mm.

Alto Abertura � mm, o con desportillamiento �75 mm, o con escalonamiento � 6 mm.

O Forma de medición. Anotar el número y long itud de grietas transversales por cada n ivel de severidad.

Reg ístrese la grieta con el mayor n ivel de severidad detectado en por lo menos el 1 0% de su longitud total . También anótese la long itud de las grietas sel ladas en buenas condiciones por cada n ivel de severidad , reg istrando so lamente cua ndo esto ocurre por lo menos en el 90% de la long itud de la grieta .

5. Daños en el sel lo de las juntas

O Descripción. Corresponde a cualquier condición q u e f a c i l i te l a i n t ro d u cc i ó n d e m a te r i a l e s incompresibles o l a fi ltración d e agua por l a junta. Tales condiciones pueden ser: extrusión del sel lo, endu recim iento , fa l ta de adherencia , fa lta d e cohesión o su pérd ida completa , i ntrus ión de materiales extraños o crecimiento de vegetación en la junta.

5a) Daños en el sello de juntas transversales


Bajo Los daños antes descritos se identifican en menos del 1 0% de la junta .

Moderado Los daños se identifican entre el 1 0% y el 50% de la junta.

Alto Los daños existen en más del 50% de la junta.

O Forma de medición. I nd icar si la junta ha sido sel lada (sí o no); en caso afi rmativo, anotar el n ú mero d e j u ntas se l ladas por cada n ivel de severidad.

Figura 4.4 Grietas trans

versales.

/º del desportilla� � � � �

Junta

I 7 Junta de orilla


� -y-Corle A-8

Acotamiento

1 1 1 - 36

Tr6nsito

E> Ancho >F 2

Evaluación


<0.6 m Anchura d e

de:sporfllladura

� � -1 �

Acotamiento

Junta de orl lla

5b) Daños en el sel lo de juntas longitudinales

O Niveles de severidad. No son apl icables.

O Forma de medición. Anotar el número de juntas long itud ina les que están se l ladas. Reg istrar la longitud total de juntas con el tipo de daño antes descrito , anotándolo en forma ind ividual solamente cuando ocurren por lo menos en una longitud de un metro .

6. Desporti l lamiento de juntas longitudinales

(figura 4.5)

O D e s c ri p c i ó n . C o n s iste en el a g rie ta m iento , fracturamiento, asti l ladura o desgaste de los bordes de las losas p roducidos dentro de una franja de 0 .6 m a partir de la junta longitud inal .

Anchu ra d e desportilladura

-1 � No consido rodo por encontrarse fu?C d e l lfn:ilte de la seccl5n por eva luar Corle A-8

1 m (bajo) 2 m (baJo)

o 1mcyc

Figura 4.5 Desporti l lamiento de juntas longitudinales.


Bajo Desportilladuras con ancho menor de 75 mm medido al centro de la junta , con pérdida de materia l , o desporti l laduras sin pérdida de material y no parchadas.

Moderado Desportilladuras con ancho entre 75 y 1 50 mm medido al centro de la junta, con pérdida de materia l: ·

Alto Desportilladuras con ancho mayor de 1 50 mm medido al centro de la junta , con pérdida de material.

O Forma de medición . Anotar �a longitud en metros de las juntas longitud inales con desporti l lamientos en cada nivel de severidad .

<0.6 m

-1 � /\ � Grieta Junta

e-o

3 m (moderqdo)

0.5 m (baJo)

A - nivel d e severidad a lto M - nlvel de severidad moderado 8 - nivel d e severidad bajo

® Acotamiento @ Junta de orilla

Figura 4.6 Despoiti l lamiento de juntas transversales.


o 1mcyc

7. Desporti l lamiento de juntas transversales

(figura 4.6)

O Descr i p c i ó n . Cons iste en el a g ri eta m i e nto , fracturamiento , asti l ladura o desgaste de los bordes de las losas, producidos dentro de una franja de 0.6 m a partir de la junta transversal .


Bajo Desportil laduras con ancho menor de 75 mm medido al centro de la junta , con pérdida de material o desportil laduras s in pérdida de material y no parchadas.

Moderado Desportilladuras con ancho entre 75 y 1 50 mm medido al centro de la junta, con pérdida de material.

Alto Desportilladuras con ancho mayor de 1 50 mm medido al centro de la junta, con pérdida de material.

O Forma de medición. Anotar el número de juntas transversales afectadas por cada n ivel de severidad . Reg ístrese la junta con el n ivel de severidad más alto detectado en por lo menos el 1 0% de la longitud total de la junta. Anótese la long itud en metros de la parte afectada de la junta , así como el más alto nivel de severidad detectado en por lo menos el 1 0% de la longitud total de la desporti l ladura .

8. Agrietamiento en forma de mapa y descascaramiento

8a) Agrietamiento en forma de mapa

O Descripción. Serie de grietas desarrolladas en la parte superficial de las losas. Frecuentemente las grietas más largas están orientadas en la d irección

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAM IENTO

longitudina l del pavimento y se interconectan por medio de g rietas transversales o de tipo a leatorio muy finas.

O N iveles de severidad. No son apl icables.

O Forma de medición . Anotar el número de casos y la superficie afectada , en metros cuadrados.

Sb) Descascaramiento

O Descripción . Consiste en el deterioro de la parte superficial de las losas, en un espesor de entre 3 y 1 3 mm.

O N iveles de severidad. No son apl icables.

O Forma de medición . Anotar el número de casos y la superficie afectada, en metros cuadrados.

9. Agregados pu l idos

O Descri p c i ó n . P é rd id a d e l morte ro y textu ra superficiales, quedando expuestos los agregados.

O N iveles de severidad . No son ap licab les ; s in embargo, e l g rado de pu l imento se puede reflejar como una reducción de la fricción superficia l .

O Forma de medición. Anotar el área afectada en metros cuadrados.

1 O. Cavidades o desprendimientos superficiales

(figura 4.7)

O Descripción. Desprendimiento de pequeños trozos de la superficie del pavimento, con diámetro entre 25 y 1 00 mm y espesor de 1 3 a 50 mm.

,,,.,,.----........... t m /"" ',, Detalle 1 1

Figura 4.7 Cavidades o

desprendimientos super

ficiales.


Detalle CD / >�i mm \ ® r---------1 I I -J i- \ 1 1 { O >25 mm\ 1 O 1 1 Y/ 11 1 1 1 m \ -t f- º" 1 1 1 \ 0 I 1 O 1 \<25 mm / L _ _ _ _ _ _ _ _ _ J

Se registra el nCamero de desprendimientos por m 2

' / ' ,, No se reglstío-.... _ _ _ _ _ .... .... "'

Desprendimientos °/\. CD ,,,,-... , / - ( º o\

\ 1 o o ' ... �_,,, o o

o o o

z 7 Junta de orilla

1 1 1 - 38

o

o

o

o

o

o o

o

Acotamiento

o ® r-----, 1 1 1 o 1 1 o 1 L _ _ _ _ _ .J

Tr6nslto

o

Evaluación


Corte A-8

Junta

--

Acotamiento

Junta de orllla

O N iveles de sever idad. No son ap l icables; s in embargo , pueden defin i rse en re lación con la intensidad con que se presentan las cavidades.

O F o rm a de m e d i c i ó n . Anota r el n ú m e ro d e cavidades por metro cuadrado.

1 1 . Pandeo y fracturamiento por d i latación (figura 4.8)

o Descri pción. Levantamientos localizados en las l o s a s , c o i n c i d e n te s c o n j u n t a s o g r i e t a s transversales, acompañados por fracturamiento del concreto en esa área.

O N iveles de severidad . No son ap l icables; s in embargo , pueden defin i rse por su efecto en la ca l idad de rodamiento y en la seguridad .

O Forma de medición. Anótese el número de casos.

1 2. Escalonamiento en juntas y grietas transversales

(figura 4.9)

Escal6n positivo

_J_ 1 t Corle A-8

Junta

A L_

unta �lto

G 1mcyc .

Figura 4.8 Pandeo y frac

tu ram i e nto p o r d i l ata

ción.

O Descripción. Diferencia de e levación entre los bordes de una junta o grieta .

O N iveles de severidad. No son ap l icables; s in embarg o , podrán d efi n i rse categorizando l as medidas registradas. Es más objetivo anotar las medidas de los escalonamientos.

O Forma de med ic ión . Anotar las lecturas con a p roxi mación de m i l ímetros , efectuándolas a d istancias de 0 .3 m y de O. 75 m de la ori l la exterior del carri l . Si la losa de entrada está más alta que la de sal ida, e l escalón es positivo y si la posición es a l contrario, e l escalón es negativo.

1 3. Escalonamiento entre el carri l y el acotamiento

(figura 4 . 1 O)

O Descripción. Diferencia de elevación entre el borde de la losa del carril exterior y el acotamiento , por asentamiento de éste .

Escal6n negativo

1 i J

B Tr6nslto _J

Acotamiento Figura 4.9 Escalonamien

to en j u ntas y g rietas

transversales. Junta de orilla


:� ��EV_A_L_U_A_C_IÓ�N_D_E_L_E_S_T_A_D_O_A_C_T_U_A_L_Y_D_E_L_C_O�M_P_O_R_T_A_M_I E_N_T_O

1mcyc Escalonamiento

F i g u ra 4 . 1 O Esca l o n amiento entre el carri l y el

acotamiento.

�c_a

_rr_ll��-.

_J_ wi-.-�� ......................... ��...,..,�--Acotamlento

Corte A-8

¿unta

�-----------------------------""'�-------� � Tr6nstto

7 Junta do .l.

Acotamiento

Separacl6n

Carril -j � Acotamiento

Figura 4. 1 1 Separación

entre el carri l y e l acotamiento.

_ ____,]-

J u nt

O N iveles de severidad . No son ap l icables ; s in embargo , pod rán d efi n i rse categoriza ndo las medidas. A pesar de el lo es más objetivo anotar las medidas registradas.

Figura 4.1 2 Baches dete

riorados.

Corle A-8

Junt Trti nsito

Acotamiento

8

O Forma d e m e d i c i ó n . Anótese e l esca lón e n mi l ímetros a intervalos de 1 5 m , a l o largo d e l a junta , registrándose como negativo si el acotamiento tiene un nivel superior a l del carri l .

Parche c o n juntas reemplazadas

Junta -,,.-��--'--��-v-rri->"TT7"rTT7..,.-��- �

Junta o ncret ·5r6iHC:éi ::�: (CA)::::::::

orilla


<0. 1 m2 -l �

@ (CA)

Acotamiento

Nuevas j untas transversales

�to

Evaluación


14. Separación entre el carril y e l acotamiento

(figura 4 . 1 1 )

O Descripción . Ensanchamiento de la junta entre la losa y el acotamiento .

O N iveles de severidad . No son ap l icables ; s in em barg o , podrá n d efi n i rse categorizando las medidas registradas. Es rn_?s objetivo anotar las medidas de las separaciones. -·

O F o r m a d e m e d i c i ó n . Anótese e l a n c h o e n mi l ímetros a intervalos de 1 5 m a lo largo d e l a junta , indicando si se encuentra bien sel lada.

1 5. Baches o parches deteriorados (figura 4 . 1 2)

O Descripción. Ha sido removida y reemplazada una porción de la losa original de concreto mayor de 0.1 m2, o ha sido colocado material adicional al pavimento, después de su construcción orig inal .

O N iveles de severidad

Bajo El bache o parche m uestra deter ioros d e cualquier tipo con bajo n ivel de severidad, y n o se detectan escalonamientos o asentamientos apreciables.

Moderado E l bache o parche m uestra deterioros de cualquier tipo con moderado nivel de severidad, o escalonamientos ó asentamientos hasta de 6 mm en el �erímetro del bache o del parche.

Alto El bache o p a rche m uestra deter ioros d e cualquier tipo con alto n ivel de severidad, o escalonamientos o asentamientos � mm en el perímetro del bache o del parche.

O Forma de medición. Anotar el número de baches o parches y la extensión del área afectada en metros


� 1mcyc

c u a d ra d o s p o r c a d a n i v e l d e seve r i d a d , reg istrándolos por separado según e l t ipo de materia l , rígido o flexible. En el caso de sustitución de losas, considérese cada una como un bache, y evalúense las juntas.

1 6. Afloramiento de agua y bombeo

O Descripción. Eyección . . ,9 flujo de agu_a desde el interior del pavimento a través de g rietas . En algunos casos se detectan depósitos de material fino en la superficie, que fueron expulsados por erosión y bombeo de las capas de apoyo de las losas.

O Niveles de severidad. No es apl icable, debido a que la cantidad de agua eyectada varía con las condiciones de humedad .

O Forma de medición. Anotar el número de casos y la longitud en metros del pavimento afectado.

El manual antes citado elaborado por el SHRP (ref. 2) proporciona recomendaciones acerca de la forma de efectua r las med ic i ones , el l evantam iento de l a información e n el campo y l a representación gráfica para su anál isis e interpretación . En la figura 4 . 1 3 se presenta la forma de medir la abertura de grietas y el ancho de los desporti l lamientos en g rietas y juntas y en las figuras 4. 1 4 y 4. 1 5 s e muestra respectivamente l a simbología d e los d iferentes deterioros descritos anteriormente y un ejemplo de su representación en un tramo de pavimento, teniendo en cuenta que debe presentarse su ubicación exa cta e n e l t ra m o es t u d i a d o , a p oy á n d o s e e n cadenamientos, juntas longitud inales y transversales y en el señalamiento horizonta l , uti l izando cintas métricas p a ra u b i ca r l o s d e te r i o ro s l o n g i t u d i n a l y

Figura 4. 1 3 Medición de la anchura de

desporti l lamientos y grietas.

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO ��-1mcyc

1 .

2.

Ti po de deterioro

Agrietamiento de esquina (Número) B .M.A *

Agrietamiento tipO' D 1 1

(NCímero de losas afectadas)(� B.M.A *

3. Agrietamiento longitudinal (metros) B .M .A * S - Sel lada

4. Agrietamiento transversal (No. de g rietas y longitud, m) B.M.A

Sa. Daños en el sello de ju ntas transversales (NCímero de juntas) 8.M.A

Sb. Daños en el sel lo de

S í mbolo

D ~ rn B ~

Ti p o d e d et e ri o ro S í m bolo

Ba . Agrleta mle nlo tipo mapa � Bb. Descascaraduras

(metros cuadrados)

9 . Agregados pu lidos I I I I I (metros cuadrados) I I I I

I I I I I I I

1 o. Cavidades o desprendl-

~ mie ntas supe rficiales (NCí mero) o o

1 1 . Pandeo y fractu ra mien-to por d ilatación (Nú mero)

Junta

1 2. Escalonamiento en juntas y grietas transversales (**)

1 3. Esca lonamiento entre e l ca rril y el acotamiento (* *)

1 4. Separación entre carril y acotamiento (* *) [] juntas longitudinales 1 5. Baches · o parches �F o (metros) deteriorados R 8.M.A (metros cuadrados y número)

[EJ B.M.A

6. Desporti l lamiento de f-flexible juntas longitudinales R-Rtgldo

(metros) B.M.A 1 6. Afloramiento de agua 0 bom beo

~ Nú mero de casos

7 . Desportilla miento en y longitud afectada, juntas transversales metros) (No. de juntas y longitud (m)) Grieta 8.M.A

* Baj o , M o d e ra d o , Alto

* * No s e rep re s e nta e n e l c roquis d e d eteri o ros

Figura 4.1 4 Símbolos para representar los deterioros de pavimento de concreto simple en un croquis de levanta

miento de daños.



transversalmente. Se hace hincapié en la .seguridad del g rupo q u e rea l iza e l l evanta m ie nto , ap l icando u n d i s p o s i t i vo d e c o n t ro l d e l t rá n s i to a d e c u a d o y equipándolos con cascos, chalecos y banderolas. A_sí mismo, es conveniente tomar fotografías y/o video del tramo en estudio para referencia, apoyo y memoria técn ica , sobre todo cuando se trata de un deterioro no considerado , cuya descripción deberá hacerse por separado y reg istrarse como deterioro "O". De igual manera , se recomienda rep resentar los deterio ro? puntuales, y en caso de que éstos sean extensos, abarcando g randes superficies, se anotará su t ipo, extens ión y severi dad como u na o bservación s in dibujarlos en el croquis. Los deterioros deberán además identificarse con una clave consistente en un número , que corresponderá a l tipo de deterioro según la descripción antes desarrol lada, seguido de las letras B (bajo), M (moderado) o A (alto ) , correspondientes al nivel de severidad identificado.

Es necesario además anotar los datos relativos a l tramo estudiado , l a fecha del levantamiento , in iciales de los integra ntes d e l g rupo eva l u ador , temperatu ra de l pavimento y l as referencias de l as fotografías o videos obtenidos en el tramo.

Otro detal le de interés se relaciona con la posición de las rodadas de los veh ículos, por la relación que pueden guardar con los deterioros existentes; por lo tanto, deberá tenerse presente que las rodadas genera lmente se ubicarán a 0 .76 y 2.9 m a partir de la raya de señalamiento exterior, cubriendo una franja de O . 76 m de ancho, excepto cuando se observan claras huel las de que las

1 0' 20'

2

v 1mcyc

rodadas s iguen una tendencia característica en el pavimento . Si bien este detal le es más importante en los pavimentos flexibles, constituye un punto de atención en los pavimentos rígidos.

En la tabla 4. 1 se presentan los formatos de resumen de datos de la evaluación de deterioros.

Como comentario ad iciona l , debe mencionarse que el Departamento de Transporte del estado de Georgia (Georg ia DOT) ha d esarro l lado para e l SHRP u n d ispositivo e lectrón ico para medi r con precisión e l esca lo n a m i e n to e n tre j u n tas y g ri etas o con e l acotamiento, efectuando el levantamiento de un tramo de 1 50 m en un lapso de 30 min . El dispositivo es conocido como Faultmeter, y pesa un poco más de tres kilogramos.

La valoración del estado del pavimento debe efectarse i nic ia lmente con una periodicidad anua l y una vez estabil izado su comportamiento, podrá aumentarse el plazo hasta unos tres años en vialidades principales y unos cinco años en vial idades secundarias.

Las inspecciones visuales deben l levarse a cabo al final del i nv ierno , particu larmente en zonas con c l imas extremosos cuando las juntas y grietas se encuentran más abiertas, y después de una l luvia, cuando las fisuras se aprecian claramente por conservar la humedad , así como para observar los problemas relacionados con el drenaje y subdrenaje.

Para que sean efectivas, las inspecciones visuales deben rea l izarse por personal especial izado y efectuarse en forma sistemática , para poder comparar objetivamente

30' -40' 50'

o L...L....i.._;ll_.l_-1-JL....1.......L....J-L-....L....J-L-..J..--1.--1-..J..--1.--'-.l...-L-J-�:......L...-�H-7....,_,..._0' o

metros

m 50' 60' 70' 80' 90' 1 00' 5

:. : : . : . . : . . � . : . : . . : . . � . : . : . . : . . : . : . : . . ; . . • . . . • . . : . . : . ; . � . . : . . : . ; . : . . : . . : . 1 5'

3 2

o

1 • • 1 • • • • • • 1 • • 1 • • ' • 1 1 1 1 • • 1 ' • 1 1

metros

Observaciones: ----------------Figura 4.1 5 Ejemplo de levantam iento de daños en un tramo de pavimento de concreto simple.


v EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO 1mcyc

_____________ T_._a--.b ...... la.._4_.._.__.. 1.__Ejemplo de hoja de resumen de deterioros

Resumen de deterioros en pavimento rígido vibrado, con juntas

Hoja No.

Carretera ------------

Tramo

Subtramo -----------Fecha

Evaluadores ------------· ------------ -----------Temperatura del pavimento al inicio __ ºc. al final __ ºc Registro de fotograflas y/o video ------------

l'.Hvol d� covorl..l,.,.l Tipo de deterioro R"in uft"ft·�"ft Altn

1 Agrietamiento de esquina (número) --- -- --2 Agrietamiento tipo "D" (núm. de losas afectadas) --- -- ---

(área afectada, m2

) -- --- --3 Agrietamiento longitudinal (metros) - -- --

(longitud sellada, m) --- --- --4 Agrietamiento transversal (número de grietas) --- -- -

(metros) - -- ---(longitud sellada, m) - --- ---

5a Daños en el sello de juntas transversales (sello, si o no) -- -- -(número de juntas con daños) -- --- --

5b Daños en el sello de juntas longitudinales (número de juntas selladas) -- --- ---(longitud con daños, m) -- --- ---

6 Desportilladuras de juntas longitudinales (m) -- --- ---7 Desportilladuras de juntas transversales (número de juntas afectadas) -- --- ---

(longitud afectada, m) - -- ---ªª Agrietamiento tipo mapa (número) - --- --

(m2

) -- --- --8b Descascaraduras (número) -- --- --

(m2

) -- -- ---9 Agregados pulidos (m

2) - -- --

1 0 Cavidades o desprendimientos superficiales (número por m2

) -- -- --1 1 Pandeo y fracturamiento por expansión (número) -- -- ---1 2 Escalonamiento e n juntas y grietas transversales (véase tabla 4.2)

13 Escalonamiento entre el carril y el acotamiento (véase tabla 4.2)

14 Separación entre el carril y el acotamiento (véase tabla 4.2)

1 5 Baches o parches deteriorados: flexible (número)

(m2

)

rigido (número)

(m2

)

1 6 Afloramiento de agua y bombeo (número de casos) -- --- -(longitud afectada, m) --- --- ---

1 7 Otros (describir) --- --- --

1 2. Escalonamiento en juntas y grietas transversales

Distancia al origen Junta o grieta

(1) Medida al origen del tramo evaluado (2) Anótese escalón positivo (+) o negativo (-) (3) S = si; N = no (4) B = bajo; M = moderado; A = alto

13. Escalonamiento entre el carril y el acotamiento

14. Separación entre el carril y acotamiento

Dunfft tJft n;.,+,.nrl,. "' �rlnon 11\ /rn\ i::.,,.,.¡¡,n l?\lrnrn\ -

lrnrnl &:llftn rftll�-'ft ICltJ\ -1 n 2 1 " 3 �o - --n -

( 1 ) Medida al origen del tramo evaluado. (2) Anótese como negativo (-) si el acotamiento está más alto que el carril. En caso contrario será positivo {+)



los resu ltados obtenidos en las diferentes inspecciones real izadas, con objeto de seguir la evolución de los defectos que se produzcan .

4 . 3. 1 . 2 Evaluación del estado superficial mediante

equipos de alto rendimiento

A pesar de las grandes ventajas de las inspecciones visuales, el crecimiento de la red vial por un lado y por otro el incremento del volumen del tránsito, hacen muy d ifíci l o imposible la rea l ización de este tipo de investigaciones, por lo que tiene que recurrirse al empleo de equ ipos de alto rendimiento, en este caso por ejemplo al conocido

o en N

Cá m a ra c e ntra 1

Il u m i_ n a c i ó n c e nt ra l

41 1mcyc

comercia lmente como Gerpho, desarrol lado en Francia. E l e q u i po cons iste en u n a cámara de fi l m ac ión suspendida en un brazo mecánico (figura 4. 1 6) , apoyado en la parte superior de un veh ículo que circu la a una velocidad constante, generalmente de 50 km/h (ref. 3) . La v e l o c i d a d d e m o v i m i e n t o d e l a p e l í c u l a es tá servocontrolada a l a velocidad de l veh ículo, l o que permite obtener una imagen del pavimento a escala 1 :200. Para evitar la variabi l idad de la i luminación diurna, el trabajo se real iza de noche mediante una potente i l um inación artific ia l , ta mbién servocontro lada a la velocidad del veh ículo para obtener una exposición constante de la película .

Cá m a ra

Le nte

A n c h o de pavi m e nto f i l m a d o : 4.60 m

Figura 4. 1 6 Esquema de funcionamiento del equipo Gerpho.


EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO � �� 1mcyc

Tiene el inconveniente de que las fisuras de abertura menor de 0 .3 mm no pueden ser detectadas y los escalonamientos, depresiones y áreas con pérdida de textura son difíci les de detectar; sin embargo, d isponer de un documento de este t ipo es de gran uti l idad, ya que comparando fi lmaciones correspondientes a diferentes fechas para un mismo tramo, puede efectuarse un anál isis muy detal lado de la evolución del estado del pav i m e nto . P a ra fa c i l i t a r la i n te rp retac ión de l a información obtenida, actua lmente s e procede a su digital ización para formar una base de datos codificada , pud iendo transcrib i rse a u na panta l l a , impresora o graficador, así como manejarse estad ísticamente.

Existen otros equipos de tipo multifuncional , como los japoneses Road Recon o Komatsu ZR04L Y así como el ARAN canadiense, que entre otros aspectos , permiten reg istrar en pel ícula o video las degradaciones del pavimento.

4.3.2 Características superficiales

La importancia de las características superficiales de los pavimentos reside en la influencia que tienen en su funcional idad , constituyendo propiamente las únicas características que interesan a l usuario, ya que de el las dependen en gran medida las condiciones de seguridad , comodidad y economía que requiere el usuario y la comunidad, puesto que en el medio urbano afectan también a los peatones y a sus habitantes .

Entre las características y propiedades por considerar, están las siguientes:

O Resistencia a l derrapamiento

O Textura

O Regularidad superficial

O Permeabil idad , drenabil idad

O Resistencia al rodamiento

O Ruido de rodamiento y absorción acústica

O Propiedades de reflexión, color

O Resistencia a l ataque de aceites, lubricantes y otros productos qu ímicos .

Como se menciona en la cláusula 1 . 7 de la parte de Proyecto, debe cons iderarse que e l usuario en la actual idad es cada vez más exigente en cuanto a los estándares de cal idad de las condiciones superficia les de los pavimentos, acordes también con los avances de la


i n d u s t r i a a u t o m o t r i z y c o n l a s n e ce s i d a d e s socio-económicas d e l a vida moderna.

Por lo anterior, resu lta de g ran importan�ia valorar las características superficiales de l pavimento y efectuar un seguimiento de su variación con respecto a l tiempo, para programar las acciones requeridas para su adecuación .

A l respecto, es conveniente tener en cuenta lo expuesto en la cláusula 2 .2 de esta parte , respecto a la clasificación de las i rregularidades superficia les de un pavimento , de acuerdo con el Comité Técnico de CSP.AIPCR (tabla 2 . 1 y figuras 2 . 2 , 2 . 3 y 2 .4 d e l citado capítu lo) , para establecer l os cam pos d e i n fl u e n ci a d e l a s i rreg u la ri d a d e s superficia les de l pavimento sobre l a s interacciones pavimento-veh ículo.

4. 3.2. 1 Resistencia al deslizamiento

Constituye un factor muy importante para el usuario, puesto que de el lo depende el adecuado control del veh ículo. Gracias a la fricción generada entre l lanta y pavimento , el vehículo podrá in iciar la marcha , acelerar, g irar y detenerse, en condiciones de pavimento mojado principalmente . La Administración Federal de Carreteras (FHWA por sus siglas en inglés) estab leció en 1 980 un programa de reducción de accidentes por deficiencias en l a resistenc ia a l d es l izam iento , e ncargando a las agencias estatales reducir los accidentes atribuidos a este concepto , identificando y corrigiendo el pavimento en las zonas con a lta incidencia de este tipo de accidentes, y asegurándose de que las superficies nuevas tuvieran características adecuadas y perdurables4•

Los e l e m e ntos q u e concu rren e n l os p ro b l e m a s asociados con este tipo de accidentes son el conductor, e l vehícu lo, e l cl ima y el pavimento. Con respecto a este ú l t i m o , d e b e n m e n ci o n a rs e l a m i c rotextu ra l i s a , agregados pul idos, macrotextura l isa q u e impide l a rápida exp u l s i ó n d e l a g u a s u p e rfic i a l e i rreg u l a ri d a d e s superficiales q u e permiten la acumulación de agua d e l luvia , a l o q u e puede sumarse u n a inadecuada pendiente transversa l . Ad ic iona lmente puede cons idera rse la presencia de derrames de aceite, g rasas, e inclusive arena suelta sobre el pavimento.

La fricción desarrol lada entre la l lanta y el pavimento es por lo tanto un factor fundamental que interviene en la seg u ridad de la c i rcu lac ió n . A l respecto , se h a n desarrol lado varios procedimientos para su evaluación, los q ue pueden c lasificarse en dos t ipos según se pretenda estimar a partir del fenómeno de fricción o resistencia al desl izamiento , o a partir de la textura superficia l .

Evaluación


a) Determinación de la resistencia al deslizamiento

Para determinar la resistencia al desl izamiento se util izan equ i pos d e a l to ren d i m ie nto q u e ci rcu lan a a l tas velocidades sin interrumpir e l tránsito, estando provistos de ruedas de medición mediante las cuales se determina la resistencia a l desl izamiento entre rueda y pavimento , cuya superficie se encuentra seca o es mojada mediante un dispositivo que derrama agua delante de la rueda .

Existen cuatro tipos de equipos de medición de la fricción entre l lanta y pavimento:

O Rueda bloqueada. Produce un bloqueo tota l , en tanto q u e la ve loc idad re l ativa entre l lan ta y pavimento es igual a la del veh ículo. Al apl icar el freno, se mide la fuerza y se promedia durante un segundo con la rueda completamente inmovil izada, pudiendo determinarse la fricción máxima. Existe una variante que permite determinar la fricción a medida que se efectúa el bloqueo de la rueda. En otros casos la rueda se bloquea y desbloquea cuando se a lcanza la fricción máxima, repitiendo este proceso a cada segundo, obteniéndose un gran número de lecturas puntuales. No puede efectuarse un registro continuo porque la l lanta se desgastaría muy rápidamente. Los dispositivos típicos de este sistema son los conocidos como Skid Resistance Tester, ASTM E-27 4, Trailer, Skiddometer BV-8 y el Reibungsmesser.

O Rueda parcialmente bloqueada, con grado de deslizamiento fijo. Tiene la ventaja de que puede rea l izarse un reg istro cont inuo de la fricción al escoger una relación baja de deslizamiento, entre el 1 0% y el 20%. No determina la fricción máxima y se suele asociar con medidas de la macrotextura . Entre los d ispositivos de este tipo se encuentran los

Avance

Regulación de riego


r - - - - -,

�=::i==� L - - - - -'

Fuerza lateral

1 1 1 - 47

., 1mcyc

conocidos como Griptester, DWW Trailer y e l Norsemeter Osear.

O Rueda parcialmente bloqueada, con grado de deslizamiento variable. Puede efectuar mediciones para cualquier g rado de deslizamiento, tanto para determinar la fricción dentro de un rango prefijado, c o m o p a ra d ef i n i r l a m áx im a f r i cc i ó n , proporcionando la máxima cantidad de información sobre las características de fricción entre l lanta y pavimento. Los equipos de este tipo son por ejemplo el Komatsu Skid Tester y el Petra.

O Rueda oblicua, formando un ángulo con respecto al sentido de movimiento, sir. apl icar ninguna acción de frenado, midiendo la fuerza latera l , perpendicular a l plano de rotación en forma continua. El ángulo varía entre 7.5º y 20º por lo que la velocidad relativa de la rueda respecto al pavimento es baja, aunque la velocidad del vehículo sea a lta , razón por la cual el procedimiento es sensible a la microtextura . Por esta razón se deben real izar también medidas de macrotextura . Entre los equipos de este t ipo se encuentran el Mumeter, SCRIM, Stradograph y el Odoliograph.

Debe mencionarse que un factor muy importante es la velocidad a la que se rea l iza la medición, de ta l manera que no puede interpretarse el coeficiente de resistencia a l desl izamiento sin indicar la ve locidad de prueba. El coeficiente también depende del t ipo de superficie del pavimento así como del equipo uti l izado, si bien por otro lado, aunque se obtengan d iferentes valores numéricos según el tipo de equipo uti l izado, se obtendrá la misma clasificación de los pavimentos.

La fricción puede definirse como la fuerza desarrol lada entre la l lanta y el pavimento, que evita el rodamiento de

Tanque de agua (8000 L)

F i g u ra 4 . 1 7 E q u i p o

SCRIM para la medición

del coeficiente de resis

tencia al desl izamiento.

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO ., --------------------------------------------------------------------------------� mi e ye

Figura 4. 1 8 Ejemplo de registro de medición de

fricción con equipo Mu Km 55 Resistencia al derrapamlento

meter. �--�--------�--��----------�--------------+-------------------1 .0 /Su p e rf ic ie s e c o ��-----��-----�--��'--------------------+-----------��---<J .9

�------------------�--�----�------��------+------------------u . t Tex t u ra l is o

aquél la a lo largo de la superficie de éste, y puede ser determ inada como :

F = µ W

donde:

F fuerza desarrol lada entre l lanta y pavimento

µ coeficiente de fricción

W carga d inámica vertical sobre la l lanta

Se defi ne además el número de fricción SN como:

SN = 1 00µ = 1 00( �) Este parámetro es el que se obtiene a partir de las mediciones efectuadas con los equipos antes descritos.

En la figura 4 . 1 7 se muestra un diagrama del d ispositivo SCRIM (Sideway Force Coefficient Routine lnvestigation

Machine) , del tipo de rueda obl icua , y en la figura 4 . 1 8 se presenta la gráfica obten ida con el dispositivo Mumeter.

b) Medición de Ja textura

Otra forma de valorar la resistencia al desl izamiento es a través de la medición de la macrotextura, debido a que por medio de ésta , el agua superficial puede ser d renada a l paso de la l lanta , entrando ésta en contacto seco con la s u p e rf i c i e d e l p a v i m e n to (véase la f i g u ra 2 . 3 ) , desarrol lándose la resistencia al desl izamiento requerida . Los métodos actualmente en operación que se util izan para medir la microtextura así como la macrotextura en forma directa o ind irecta , son los siguientes :


O Equipos estacionarios para medir la microtextura , como el péndulo inglés, constituyen propiamente el ú n ico equ ipo que a u n en forma ind irecta determ ina este pará m etro . El péndu lo está equipado con una zapata estandarizada de hu le , sujeta a su vez a l extremo de u n brazo o péndulo , que a l soltarse de una posición i n icial e levada describe un g i ro para colocar a la zapata en contacto con el pavimento, d eterminando as í la fricción desarro l lada entre ambas superficies (figura 4 . 1 9) . Este d ispositivo se emplea también

Figura 4.1 9 Esquema del péndu lo de fricción.

Evaluación


I n i c i a l ,....��, . . � ... · . · - . �, Fi n a l Pavimento

... .. : . . �, � 7:� ·��":· � .• • .

In ic ia l

= 1i R2 V = Vo l u m e n f ijo de a re n a

Figura 4.20 Esquema del ensayo del círculo de are

na.

en el laboratorio para determinar el coeficiente d e pu l imento acelerado de agregados pétreos, con otra escala de medida y otro tipo de zapata . Tiene el inconven iente d e que las medidas son pu ntua les, l entas y requ iere cerrarse e l tramo carretero a la circu lación .

O Equipos estacionarios para medir l a macrotextura . El equ ipo más comú n se denomina método volumétrico o de c írcu lo de arena y consiste en extender sobre el pavimento en forma de círculo, u n volu men conocido de arena de granulometría defin ida . (figura 4 .20) La med ición del d iámetro del círcu lo formado permite determinar su área y d ivid iendo el volumen entre el área se obtier:ie un factor denominado profu nd idad med ia de la textu ra ( MT D , por sus s i g l as en i ng l é s ) . Actua lmente s e recomienda uti l izar esferas d e v i d ri o , a u n q u e g e n e ra l m ente s e cont i n ú a uti l izando arena . Otras variantes del método

Potenciómetro óptico

Óptica de focalizació:i

Nivel 1

Nivel 2

Nive1 3

·� 1mcyc

uti l izan grasa o u na masi l la en l ugar de arena . Ta mb ién t iene e l i nconven iente d e que las med iciones son puntuales, lentas y se requ iere cerrar el carri l para su ejecución .

O Equ ipos móvi les de gran velocidad . En los últ imos años se han ido introduciendo para la medición de la macrotextura y de la megatextura métodos cuyo resu l tado es el perfil real de la superficie del pavimento, con u na resolución suficiente dentro del rango de longitudes de onda por medir ; estos equipos se basan en la tecnología láser, y pueden efectuar mediciones a velocidades hasta de 80 km/h (figura 4 .21 ). Se proyecta un rayo l áser sobre un pu nto del pavi mento y u n receptor situado en ángu lo respecto al láser, determina la altura del punto sobre el pavimento . Entre estos equ ipos se encuentran el VTI Mobile Profilometer, el CRR

Mobile Profilome ter, A E P O R S T , A RAN , etcétera .

Estos equipos proporcionan i nformación de la textura del pavimento a d iferentes velocidades, advirtiéndose que los resultados obtenidos dependen de la magn itud de la velocidad , ya que al aumentar ésta , la medición se vuelve sensib le al efecto de ondas más largas.

c) Indice de Fricción Internacional

Debido a lo anterior, se admite que para relacionar las medidas de fricción determinadas con equipos d iferentes, es n e cesaho i ncl u i r . l os efectos de la textu ra d el pav i m e n to , l o c u a l fu e m ot i vo d e l E x p e r i m e nto I nternacional A IPCR de Comparación y Armonización de las Med idas de Textura y Resistencia al Deslizamiento, efectuado en España y Bélg ica5, en el cual participaron 47

¡;-i Emisor con l8J fuente láser

1 1 1 1 1

Figura 4.21 Principio de

medición de textura con tecnología láser.

Superficies


EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO ·� �� 1mcyc

equ ipos d e m ed ició n , p roced en tes d e 1 6 pa íses , incluyendo la prueba del círcu lo de arena y el péndulo ing lés, además d e perfi lómetros láser, ci rcu lando a velocidades de 30, 60 y 90 km/h . Los objetivos del experimento fueron :

O desarrol lar corre laciones entre medidas de fricción y textu ra rea l izadas con d ife rentes e q u i p os y condiciones de pavimento y cl imáticas

O estab lecer una correlación entre medidas de fricción y textura tomadas con d iferentes equipos para una m isma condición, a fi n de facil itar la armonización técnica

O valorar las cond iciones de repetib i l idad y errores de medida de los equ ipos, con objeto de defini r e l número de muestras y frecuencia de muestreo para obtener u na precisión adecuada

O establecer u na escala internacional de fricción a la que puedan referirse todos los eqt i ioos

De esta manera, los organ ismos encargados de la vig i lancia de pavimentos de carreteras y aeropuertos podrán ada ptarse a u na esca la i nternaciona l , s i n n eces idad d e ca m b iar sus m étodos actua les , sus experienc ias n i sus datos h i stór icos; proveedores , contratistas, fabricantes de equ ipos, técnicos y usuarios manejarán u na misma escala en cualqu ier país, lo que contribu i rá entre otras cosas, a u n mejor conocimiento de los fenómenos de resistencia al desl izamiento y a l efecto de la textura , lo cual permitirá mejorar la seguridad .

Entre los objetivos de este experimento internacional se encuentra el de desarrol lar u na escala internacional que pueda ser usada para comparar los resu ltados obtenidos con d iferentes d ispositivos, obten iendo d icha esca la mediante u na combinación de valores de resistencia a l desl izamiento y de la macrotextura, teniendo en cuenta la forma en que ésta i nfl uye en la fricción con la velocidad y la faci l idad con que perm ite el desalojo del agua bajo la l lanta . Se uti l izan además los efectos de histéresis de las l lantas con d ibujo para absorber parcia lmente la energía cinética del veh ículo.

De esta manera , se ut i l izan dos parámetros que son la textura y la resistencia a la fricción, los cuales i ntervienen en las sigu ientes expresiones para obtener el Índ ice de Fricción I nternacional ( I F I ) el cual se expresa como función de dos parámetros, es decir, IFI (F50, Sp) :

Sp = a + b · Tx

(t . V - Sref J F60 = A + B · F exp Sp + C · Tx


( 1 )

(2)

1 1 1 - 50

donde:

Sp parámetro de textura , km/h

F50 parámetro de fricció n , correspond iente a u na velocidad de referencia de 60 km/h

F Coeficiente de fricción determi nado con el equ ipo disponib le , a la velocidad de prueba V

V velocidad de prueba : S i v = velocidad del veh ículo (rueda b loqueada) ,

V = t·v para veh ículo con rueda parcialmente b loqueada,

t = porcentaje de b loqueo v = V sen a, para veh ículo con rueda obl icua ,

en donde a es el ángu lo d e deriva

Sref velocidad de referencia, considerada de 60 km/h

Tx profundidad de la macrotextura , m m

a , b coe fi c i e n t e s e m p í r i co s o b te n i d o s e n e l experimentos y determinados para los d iferentes equipos que hacen posib le tomar en cuenta la i nfl uencia de la velocidad en el coeficiente de fricción con base en el pará metro de textura , Tx

A, B coeficientes empíricos específicos para cada equ ipo de medición de fricción , obten idos en el experimentos

C constante de regresión para aparatos con l lantas estriadas o con d ibujos

Por medio de las expresiones ( 1 ) y (2) anteriores, es posib le estimar el valor de la fricción a cualqu ier velocidad para un mismo equ ipo de medición , usando la s igu iente ecuación :

(3 )

donde:

Fs coeficiente de fricción para la velocidad S

F50 parámetro de fricción a la velocidad de referencia, 60 km/h

S ve loci dad para 1 la c u a l se d esea con ocer e l coeficiente de fricción Fs

Sp parámetro de textura, km/h

Un aspecto muy importante lo constituye la d eterminación d e l os u m b ra l e s d e i n te rv e n c i ó n c o n s i d e ra n d o deficiencias en la resistencia al d esl izamiento y de la macrotextu ra . Para e l lo se recomienda el s igu iente procedimiento:

Evaluación


O D efin i r los valores que deban aceptarse como l ímite o críticos para la resistencia a la fricción , F*, · y la textura , Tx *, correspondientes a los equ ipos que el o rgan ismo está emp leando (c í rcu l o de arena , Mumeter, SCRIM , etc . ) . Véanse los incisos 5 .6 . 1 1 y 5 .6 . 1 3 de la parte de Proyecto, a propósito de las especificaciones de textura superficial y resistencia al derrapamiento, respectivamente.

O Con los valores de F* y Tx* se ca lcu lará n los correspondientes valores de i ntervención F50* y Sp* ; sustituyendo en las ecuaciones ( 1 ) y (2), quedan de la sigu iente manera :

(4)

( S - 60 1 F60 * = A + BF * expla + bTX ,

(5)

Se observa que para la textura hay un ún ico valor de intervenció n , Sp * , m ientras que para l a fricció n , e l parámetro F60 * es función de la macrotextura Tx.

O Es conven iente defin i r u n valor fijo de l Índ ice de Fricción I n ternaciona l , que pueda servi r como base de una especificación de l o rgan ismo, para lo cua l en la ecuación (5) se usará Tx * para obtener e l I F I* ( F50* , Sp*)

O Finalmente, se obtendrán los valores de umbral de i ntervención adaptados a los equipos empleados por el organ ismo, de la sigu iente manera :

e: 'º

o o

Textura : T* práctico = T*

*

* F6o - A r ] F práctico =

B exp L(S - 60)(a+ bTx )

Sp bajo, mejorar macrotextura

Sp y Fso bajos. Mejora r micro

si

Buena textura y buena fricci6n

y macrotextu ra F60 bajo, mejorar microtextura

T e x t u r a

(6)

(7)

Figura 4.22 Significado de las distintas zonas de un diagrama de fricción-textura , de acuerdo con el Índi

ce de Fricción Internacional.


� 1mcyc

F*práctico es función de Tx, medida en el campo y F60* se determina mediante la ecuación (5), con el va lor "fx*.

Con las ecuaciones (6) y (7) se puede obtener la figura 4 .22, en la cual se distinguen cuatro zonas en las que se indican los respectivos n iveles de intervención y en qué parámetro debe l levarse a cabo: microtextura (fricción) , o macrotextura .

En dicho d iagrama se ubicarán los valores de fricción y textura determinados con los equipos del organismo, y su posición ind icará las medidas que al respecto deban tom2rse.

4.3. 2. 2 Rugosidad

Es un factor sumamente importante para la comodidad del usuario en primer lugar y en segundo, también para su seguridad y economía. Este concepto está l igado con la cal idad del servicio o serviciabi l idad del pavimento y se considera como la habi l idad del pavimento para servir al tránsito en sus condiciones actuales, aspecto que es de gran interés para el usuario.

P a rt i e n d o de esta p re m i s a , l os i n g e n i e ro s q u e partic iparon e n l a prueba AAS H O desarro l la ro n u n sistema para evaluar las cond iciones de l a superficie de los pavimentos , usando lo que denominaron "Concepto de Serviciabi l idad Actual" , el que se describe como la habi l idad de un tramo de pavimento para proporcionar, según la opinión del usuario, un recorrido suave y cómodo en un momento en particular.

Adicionalmente, no debe perderse de vista la importancia de la rugosidad del pavimento en la economía del transporte, considerándose un factor determinante en la magn itud y variación de los costos de operación de un p a v i m e n t o . F i n a l m e n t e , d e b e reco n o c e rs e s u participación como u n factor que afecta a l a seguridad del •Jsuario (véanse las cláusulas 2 .2 y 2 .4 de esta parte) .

Los factores que afectan la rugosidad de un pavimento pueden proceder d e u n a d efic iente construcci ó n , principal mente e n defectos geométricos de la superficie del pavimento (véase la cláusula 3.2 de esta parte) . Adicionalmente, con e l tiempo y el paso del tránsito, p ueden surg i r prob lemas cuyas consecuencias se manifestarían como alteraciones de la superficie, por ejemplo escalonamientos, d islocaciones de las losas, asentam ientos, etc. , que mod ificarán la cal idad del servicio para el usuario . Estas a lteraciones pueden tamb ién influ i r en el efecto d inámico de las cargas sobre e l pavimento, modificando los estados de esfuerzos y deformaciones que actúan sobre éste .

Evaluación

.� --------------------�E::,:V�A�L�U�A:::C�IÓ�N�D�E=2:L:...!E�S�T!:.A�D�O�A�C�T�U�A�L.!_Y�D�E�L�C�O�M�P�02_!R�T�A�M�IE�N�T�O� 1mcyc

Onda larga

Baja frecuencia

Figura 4 .23 D iferentes tipos de rugosidad, por alteraciones de los perfi les

l o ng i tud i n a l es y transversales.

Onda co rta Alta frecuencia Baja amplitud

Alteraciones longitudinales

Roderas o depresiones que producen oscilaciones laterales

La determinación de las condiciones de la cal idad de servicio o serviciabi l idad de l pavimento principal mente se real iza en ejes longitudinales, lo que ha mostrado la mejor , correlación con la rugosidad, por encima de las roderas, agrietamientos y baches6 (figura 4 .23) .

Por otro lado, debe tenerse en cuenta que la cal idad de serv ic io está re l ac io nada con l as caracter íst icas correspondientes a la megatextura y a las irregularidades su perficiales (véase la cláusu la 2 .2 de esta parte, en donde se definen y describen estos conceptos).

Para determinar la cal idad del servicio de un pavimento , in icialmente se procedió a efectuar una cal ificación de la forma en que el pavimento satisfacía las exigencias del usuario, emitiendo un grupo de éstos una cal ificación según una escala previamente convenida (véase la figura 4 .2 de la parte de Proyecto), considerando que los pavi mentos deben constru i rse de manera ta l q u e proporcionen a l usuario u n a circu lación cómoda y segura, por lo que su opin ión o cal ificación del estado del pavimento es una buena mE:dida de el lo y confiable pese a s� subjetividad 7 , lo cual permitió estab lecer el concepto de Ind ice de Servicio Actual ( ISA), util izado en el tramo de prueba AASHO, para evaluar el comportamiénto de los p a v i m e n t o s . E sta eva l u a c i ó n d e p e n d e d e t res componentes: usuario, veh ícu lo y pavimento, l os cuales son i nteractuantes . De esta manera se define a l a ru gos idad c o m o u n fe nómeno m a n ifestad o en l a su perficie del pavimento, experimentado por e l conductor y pasajeros de los veh ícu los, incluyendo las aeronaves, a l desplazarse sobre el pavimento, que depende del perfil l ongitud ina l de su superficie, las características del


Textura rugosa que produce ruido

vehícu lo , como l lantas, suspensión , carrocería , asientos, etc . , así como de la sensib i l idad del pasajero a la velocidad y la aceleración8 .

Para defin ir completamente la rugosidad de u n pavimento ser ía n ecesar io co nocer l a ru gos i dad d e tod a l a superficie, s i bien para la mayoría de los propósitos de la rugosidad, ésta puede d ividi rse en tres componentes: a) i r reg u l a r i d a d e s tra n sversa l e s , b) i rreg u l a ri d ad e s l o n g i tu d i n a l es y c ) v a r i a c i o n e s h o r izo n t a l e s d e l al ineamiento del pavimento, e s decir, cualquier condición que provoque aceleraciones horizontales y vertica les en el veh ícu lo y por lo tanto en el pasajero , i nfluyendo en su , comodidad y seguridad . S in duda la componente más importante es la segunda , o sea las i rregu la ridades longitudinales, segu ida de las transversales. Por lo que respecta a las curvas horizonta les que producen fuerzas radia les en el veh ículo , se resuelven con u n adecuado proyecto geométrico. Con respecto a las irregularidades l o n g i t u d i n a l e s , e n e s p e c i a l i n t e re s a n l a s correspondientes a las trayectorias de las rodadas que influyen en la sensación de desplazamiento, l a cua l es una función del perfil longitud ina l , los parámetros del vehícu lo y la velocidad de desplazamiento . La variación de cualquiera de estos tres parámetros puede modificar la sensación de d esp lazamiento de l usua rio y hacer aparecer al pavimento más plano o más rugoso; cuanto mayor es la velocidad de un vehícu lo, más le afectan las irregularidades de gran longitud de onda, siendo éstas i nsens ib les a baja velocidad , l o cua l hace q u e el conductor modifique la velocidad d el veh ícu lo , para

Evaluación


adaptar el desplazamiento a las sensaciones menos molestas.

Generalmente las características de los vehícu los son uniformes y la velocidad de desplazamiento es constante, por lo que la excitación generada en el vehícu lo y en el conductor, dependerá fu ndamenta lme nte de las irregu laridades superficiales del pavimento, independ ientemente de la sensib i l idad del pasajero.

La d ete rm i n a ción d e l a ca l i d a d de rodam i en to o serviciabi l idad , puede determinarse por procedimientos diferentes, que varían desde el subjetivo de cal ificación de un g rupo de p ersonas , hasta la u t i l izació n d e disposit ivos, de a l to rend im ie nto, provistos de a l ta tecnolog ía electrón ica y fuentes de rayos láser.

a) Calificación por medio de un grupo de personas

: Para poder ap l icar este procedimiento es conveniente constitu i r u n grupo de cal ificadores, integrado por cinco a diez personas , p refe rentem ente n o técnicas, para obtener u n valor representativo con u n bajo nivel de error6 . Es conveniente que a l grupo se le instruya que debe cal ificar exclusivamente la cal idad de rodamiento, circu lando en un veh ícu lo convencional a la velocidad de

. operación . El segmento m ín imo de evaluación podrá ser de 350 a 500 m, y los cal ificadores no deberán discutir ni comentar sus op in iones entre sí, y en cambio anota su cal ificación en un formato como el propuesto en la figura

5

Ca rrete ra

Tip o d e avim e nto

Tra m o

Ve h f c u l o Fecha

¡� 1mcyc

4 . 246 • Conv iene i nvesti ga r l a cons istenc ia de l as cal ificaciones. efectua ndo la eval uación de a lgunos segmentos por d u p H cado , deb iendo d iferi r ambas cal ificaciones de O a 0 .5 , con un promedio de 0 .2 , según la experiencia , siempre que se efectúen en tiempos muy cortos o de inmediato , para evitar que cambien las características del pavimento.

El promed io de l a s ca l ifi cac iones d e l g ru p o por segm entos de l pavi mento eva l uado , se denom ina Cal ificación de Servicio Actual (PSR por sus siglas en ing lés); puede representarse gráficamente para mostrar su variación a ·10 l argo del tramo evaluado, lo cual servirá para defin ir los segmentos que requieran atención.

b) Determinación de la rugosidad mediante instrumentos

En el tramo de prueba AAS HO se l levaron a cabo correlaciones entre la Cal ificación de Servicio Actua l ( PSR) y las determinaciones de la extensión de áreas agrietadas y parchadas, así como de la rugosidad, empleando para esta ú lt ima un dispositivo, denominado perfi lómetro, que determinaba las variaciones de la pend iente de l perfi l l o ng i tu d i n a l de l pavi mento , y mediante un proceso estad ístico se calculaba la variancia de la pendiente (Sv), en segmentos de 30 cm . Para el caso de los pavimentos rígidos la correlación puede expresarse como se ind ica en la siguiente expresión :

PS I = 5 .41 - 1 .80 log( 1 + Sv )- o.osJC+P

K m __ a K m __

a . m . C a l i f i c 6 : . m .

Figura 4.24 Ejemplo d e

formato de cal ificación individual de un tramo.

M u y b u e n o I n f l u e ncia d e l o s fa cto re s s ig uientes

e n l a cal idad d e rod a m ie nto

4

B u e n o

3 Ac e pta b l e

sr R eg u l a r

2 N o

D u d o s o M a l o

M u y m a l o

o


Distorsió n I o n itud i n a l Disto rsión tra n sve rs a l

Ag rieta m ie nto

Esca lona miento

Deteri o ros s u e rfic ia les

o e :::J O> e

z

1 1 1 - 53

L. o e a> :::E

Q) e: o -e: o a.. _§

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO �-------��--��--�-��-��-��-��-��----�-1mcyc

donde:

PS I índ ice de servicio actual

Sv vari a n cia de la pend ie n te , promed io de la s determinaciones e n ambas rodadas

c agrietamiento, pie/1 000 pie2

P áreas parchadas, pie2/1 000 pie2

La ecuación anterior tiene en la actual idad a lgunas deficiencias, como el hecho de haber considerado la percepción de los usuarios de la época de los años sesenta , que debe ser d iferente de la correspondiente a las cond iciones actuales, el uso de un perfi lómetro que dejó de usarse hace algún tiempo, etc. En todo caso, deb erá efectu arse u na n u eva corre lac ión con l os d ispositivos modernos uti l izados para determ inar l a rugosidad de los pavimentos.

Los métodos para determinar la rugosidad o irregularidad su perficial de los pavimentos pueden clasificarse en los siguientes tipos:

b .1 ) Métodos de referencia geométrica

O Se incluyen en primer l ugar los levantamientos t o p o g rá f i c o s d e p re c i s i ó n d e l p e rf i l re a l , d eterm inando l as e levaciones d e pu ntos muy próximos del orden de 30 cm , para compararlos con e l perfil rea l . Este método se apl ica especialmente para investigación, para definir secciones de control o cal ibración de equipos (véase ASTM E 1 364 ) , con relación al equipo y procedimientos recomendados.

O Un método muy util izado durante la construcción es el empleo de reglas generalmente de 3 m de largo, con las cuales se determina la distancia vertical máxima entre la superficie del pavimento y la reg la , colocando ésta en cualqu ier punto y dirección, s i

Figura 4.26 Esquema del perfi lógrafo t ipo Cal ifor-

nia.

Figura 4.25 Esquema de un perfi lógrafo de reg la móvi l .

b ien para propósitos de contro l , se coloca e n d i recc iones l o n g itu d i na l es y tran sversa les d e a c u e r d o c o n e l p ro ce d i m i e n to p re v i a m e n te establecido (véase el inciso 4 .3 . 7 de la parte de Proyecto). Con el fin de aumentar el rendimiento, existe la variante de las reglas móvi les o rodantes (véase figura 4 .25) , que son empujadas por un o pe ra d o r , m i e nt ras q u e u na r u e d a c e n t ra l , conectada a u n dispositivo registrador detecta las irregu laridades del pavimento a u na velocidad del orden de 5 km/h . Como se mencionó a nteriormente, estas reglas se emplean principalmente en trabajos de control de cal idad , detectando i rregu laridades que deben corregirse.

O Dentro de este mismo g rupo se pueden ub icar los perfi l ógrafos , q u e cons isten e n estructu ras de a lumin io montadas sobre dos o más tre nes de ruedas, para su desplazamiento a lo largo del eje de l a carretera . Con estos d isposit ivos se puede registrar e l desplazamiento vertical de u na rueda central con respecto a un plano que u ne los puntos móvi les de apoyo del d ispositivo , cuya separación p u e d e v a r i a r e n t re 3 y 1 O m d e l o n g i t u d ,

Registrador computador

i------------ 7.62 m ----------



�2 s::: 7 7 z

�-

C\ Z .

�\ ( s z ' r \ r ' r ' z

Ese. hor. 1 :300 Ese. vert. 1 : 1

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· \ IS e "= J Ci

� 1mcyc

I P= O

I P= 20

I P= 40

I P= 60

I P= 80

I P= 1 00

Figura 4.27 Ejemplos de perfi les para d iferentes valores del Índice de Perfi l ( IP) obtenidos con el perfi lógrafo tipo

Cal ifornia.


EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO ,� ��

1mcyc

obteniéndose un trazo del perfil de la superficie que permite determinar el denominado índ ice de perfi l . En la figura 4 .26 se presenta esquemáticamente e l perfi lógrafo desarrol lado en el estado de Cal ifornia (James Cox & Sons) mientras que en la figura 4 .27 se i lustran ejemplos del Índice de Perfil obtenidos c o n d i c h o p e rfi l ó g rafo, q u e va r í an d es d e O (pav imento p lano ) hasta 1 00 (pavi mento muy rugoso). El índice de Perfil ( IP ) puede calcu larse manualmente a partir de las hojas especiales de reg i stro , o b i e n m e d i a nte u n p roced i m ien to c o m p u t a r i za d o , c o n a l g u n o s m o d e l o s d e perfi lómetro que ya d isponen de este sistema adaptado a la rueda registradora . La velocidad de med ición es de unos 5 km/h , por ser empujados por el operador, si bien ya existen modelos que tienen tracc ión m otor izad a . Ex isten var ios t ipos d e perfi lógrafos además del antes mencionado, como los desarrol lados por Rainhart, Me Cracken y Ames, en los Estados Unidos, y el TRRL, por sus siglas en inglés, desarrol lado en I nglaterra (véase ASTM E 1 27 4 ). Estos perfi lómetros se uti l izan principa lmente para control de cal idad en la construcción (véanse los incisos 4 .3 .7 y 5 .6 . 1 2 de la parte de Proyecto) , d eb i e n d o reg i stra rse · conve n i e n te m e nte l os cadenamientos junto con las med iciones , para identificar los tramos que deban ser corregidos.

O Para el control de ejecución de obras; así como-paraca l i b rac ión d e equ i pos d e a l to rend im iento y estud ios especiales de investigación, tramos de 'prueba , aná l i s is de efic ienc ia d e equ ipos d e extendido y fresado, s e está ampl iando e l empleo de perfi lómetros digitales basados en un incl inómetro y d i s p os i t i vos e l ectró n i cos q u e p e rm i ten u n a aproximación d e 0 .038 mm. Este dispositivo es conoc ido como Dipstick ( Digital Incremental Profiler), y consta además de un micro-ordenador que graba automáticamente la diferencia de cotas entre puntos separados 30 cm (ref. 2) , registrando las cotas de los puntos más alto y más bajo y su posición en la longitud evaluada, el va lor medio, así como la representación gráfica del perfil medido, obten idos mediante la apl icación de un programa de cálcu lo sumin istrado con el equ ipo. Es u n equipo de muy bajo rendim iento , de l orden de un kilómetro por d ía (figura 4 .28).

b .2) Métodos de referencia inercial

Se trata de equ i p os q u e trabaj a n a ve loci d a d es relativamente elevadas (20 a 70 km/h ) con poca o nu la i nterferenc ia co n e l trá ns i to . En estos equ ipos se registran las osci l aciones, debidas a l as i rregu lar idades del pavimento, de u n péndu lo inercia l montado en un remolque . Los d ispositivos más conocidos de este t ipo s o n l o s d e n o m i n a d o s a n a l i z a d o r e s d e l p e rf i l


/

/ /

/ /

/

Figura 4.28 Equipo Dipstick y forma de medic ión.

l o n g i t u d i n a l , d e s a r ro l l a d o s e n F r a n c i a p o r e l Laboratorio Central d e Puentes y Calzadas ( LC PC) , y conocidos como APL , a s í com o e l a n a l i zador de regu la ridad su perficia l , ARS , desarro l l ado en España (véase ASTM E 1 082) .

b .3) Métodos de masas suspendidas

En estos aparatos el va lor medido corresponde a la su ma de desplazamientos vertica les de una rueda suspendida, que simula las cond iciones que se presentan en un vehícu lo normal , denominada modelo de un cuarto de carro (figura 4 .29). El d ispositivo desarro l la un registro de la rugosidad de la superficie del pavimento, a partir del movir:nientoJ relativo entre la carrocería y el eje de un vehícu lo o remoJque.

Se detecta tanto la magnitud como la d i rección de los movimientos relativos verticales con u na resolución del o rd e n de 2 . 5 m m , perm i t i e n d o su c a p a c i d a d de respuesta operar los d ispositivos a velocidades del orden de 80 km/h. Las mediciones se asocian con los

Evaluación


cadenamientos de la carretera , de tal manera que pueden identificarse pu ntos notab les para revisión , estud ios especiales, corrección de la superficie, etc. Entre los equipos de este tipo se encuentran el Bump lntegrator,

d e s a rro l l a d o e n I n g l a t e rra , y l o s d e n o m i n a d o s Roughmeter, del Bureau o f Public Roads, e l perfi lómetro GMR ( Surface Dynamic Profi/ometet), el PCA Road

Metery el Mays Ride Meter, desarrol lados en los Estados Un idos, siendo este ú ltimo dispositivo muy popular, por su simpl icidad , faci l idad de operación y costo . El dispositivo puede ser instalado en un remolque especial o en el eje

- trasero de un automóvil convencional . Estos equipos son sensibles al tipo de l lanta , presión de inflado, peso y sistema de suspensión del veh ícu lo, velocidad, etc. , por lo que requieren ser cal ibrados. De esta manera , con una a d e c u a d a ca l i b ra c i ó n , l a s res p u es tas de es tos dispositivos pueden ser colocadas en una escala común , con las cons igu ientes ventajas de manejar valores equiva lentes para describ ir el estado del pavimento , independientemente del equ ipo util izado y definir en la esca l a l os u m b ra l es q u e cl as ifica n e l estado del pavimento . En la figura 4 .29 se muestra un ejemplo de la hoja de registro de datos obtenida con el equipo Mays

Ride Meter (véase ASTM E 1 21 5) . La gráfica superior registra automáticamente distancias de 80 m (0.05 mi l la) , de ta l suerte que si los espacios en la gráfica son cortos el pavimento es más plano y mientras más ampl ios es más rugoso el pavimento. La gráfica centra l muestra una l ínea

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(Rugoso)

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& 1 Lmea de control de eventos

o 1mcyc

quebrada que está relacionada con la rugosidad del pavimento , reg istrando los desplazamientos relativos entre eje y carrocería a una escala de la m itad de la magn itud rea l ; las ondas cortas de una rugosidad consistente aparecen como un trazo un iforme y de poca ampl itud y la rugosidad mayor o irregular deja una traza distorsionada de mayor amplitud . El efecto de las ondas largas aparecerá cuando se incremente la velocidad del veh ícu lo . La gráfica inferior corresponde a las marcas efectuadas por el operador para identificar puntos importantes de la referencia . La suma de desplazamientos relativos se reporta en m/km o pulg ./mi l la .

b .4) Métodos de acelerómetros y referencia i nercial

A parti r de la década de los años ochenta se han desarrol lado perfi lómetros de a lto rend imiento , basados en el empleo de transductores tales como acelerómetros, medidores de desplazamientos verticales y medidores de d i sta n c i a l o n g i tu d i n a l recor r i d a , e n t re los m á s im portantes. Las señales emitidas por los transductores se combinan en una computadora para obtener el perfil l ongitud i nal de la superficie recorrida . E l d ispositivo consta de un veh ícu lo equ ipado con los transductores, así c o m o c o n e q u i p o de c ó m p u to y r e g i s t ro y a lmacenamiento de datos (véase ASTM E 950). Los t ra n sd u ctores son ace le ró m etros p a ra m e d i r l a s ace leraciones verti ca les y estab lecer la referencia inercia l . Mediante sensores láser se mide la d istancia entre los acelerómetros y la su perficie del pavimento,

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111

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1 1 1 1 1 1

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Masa fija u =

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Zu kt

Distortión del H Longitud fija de contacto pavimento, y(x)

mu /m5

cs /ms

Figura 4.29 Modelo d inám ico para la s imulación de un cuarto de carro y hoja de regis1ro del Mays Ride Meter. Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 57 Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO � ��-�--�--�-�--�-�.;....;.;;;..;;.:...;.;��.=..;;....;.;...;.;;;....;;...;....;..;;..�..;.;;_'---'---�'--.;..;.._� 1mcyc

eliminando por fi ltrado los movimientos debidos a la suspensión del veh ícu lo, obteniéndose de este modo el perfil longitudinal , normalmente en las dos rodadas, así como e l perfi l transversal , determ inado con varios sensores d istribuidos transversalmente, en número de 5, 1 1 y hasta 21 , lo cual permite determinar la magnitud de las rod e ra s o i r reg u l a r i d a d e s t ra n sv e rs a l e s . E l transductor medidor d e distancias puede ser del tipo que p roduce u na seri e d e impu l sos , cuyos i nterva los representan la distancia y son usados para medir la velocidad y la distancia recorrida. Los transductores de d esp lazam ientos vertica les y long itud ina les deben cumpl ir con determinados requisitos en cuanto a su resolución para poder satisfacer los requerimientos de separación de lecturas (de 2.5 a 30 cm) y de resolución vertical (desde 0 . 1 mm hasta 0.5 mm). Estos veh ículos generalmente operan entre 25 y 95 km/h , a lmacenándose la información en una base de datos de la computadora de a bordo, a partir de la cual se pueden generar informes en formato tabular y/o graficado, como el que se presenta en la figura 4.30, mostrándose además en la figura 4.31 un esquema del veh ículo util izado con los d ispositivos de medición que se emplean, los que son conocidos como el ARAN canadiense, e l sueco RST (Road Surface Tester) y el francés S IRANO (Systéme d'inspection des routes et

autoroutes par analyses numériques et optiques). Estas

77

3.37

posibi l idades de medida están actualmente integradas en los equipos multifunción, como e l mostrado en la figura 4.30, con los cuales se puede determinar profundidad de roderas , regularidad superficia l , macrotextura , fisuración de la superfic ie , perfi l es tra nsversa les , rad ios de curvatura , resistencia a l desl izamiento y posición según el sistema GPS. Como se observa, estos equipos circu lan a velocidades que no a lteran e l flujo del tránsito y miden simultáneamente varias características del pavimento , siendo posible que en el futuro incorporen sistemas de evaluación estructural del pavimento9 (figura 4.32).

c) Índice de Rugosidad Internacional

Cua lqu iera que sea la metodo log ía y los equ ipos empleados, los resu ltados de las medidas deben servir para establecer un índice de la regu laridad superficial del pavimento en estudio (por ejemplo, obtener un valor índ ice por cada 1 00 m). En la actua l idad, a fin de poder comparar las medidas rea l izadas con equipos d iferentes, se ha desarrol lado e l Índice de Rugosidad I nternacional ( IR I ) , como resu ltado del Experimento I nternacional de Rugosidad de Carreteras , real izado en Brasi l en 1 982, bajo los auspicios del Banco Mundial . Posteriormente a la publ icación de la g u ía para conducir y cal ibra r las mediciones de rugosidad1 0, e l IR I fue adoptado por el S istema de Monitoreo de Comportamiento de Carreteras ,

78

_,...---.__ - -IRI m/km :- -- - = - ===---= -3 34 F=--==---- - �----------===-=---==- ====-

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Roderas 1-__ -_-_ ----- -- �: 4.8 O .O 1:::::- --=-===;:::::===::::::;::======;::==::::::::::;=====:;::=====:::::;:::===::: �=:::=;====:::::::�==t 1 00 mm/div •-----=-1 __ _.__ __ _.__ __ .___� __ ___,__ __ ....__ __ '-----.L.--1-

Perfil

Izquierda

Secciones transversales

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Figura 4.30 Ejemplo de una hoja de información obtenida con un equipo RST.

Pavimentos de concreto para carreterns 1 1 1 - 58 Evaluación


Sistema

Baterfas

Mezclador de

Monitor de video

lm6 enes de video

Tar'etas SPC2

Bgrra de cal 1braci6n

Computadora

lm resora

Transductor de d's ancla

C6maras de perspectiva de carretera

Figura 4.31 Esquema de un veh ícu lo m ultifunción RST.

Figura 4.32 Esquema de

un futuro equipo m u ltifunción para determ inar

las características s uper

fic ia les del pavimento y

su capacidad estructural .


P LANTA

1 1 1 - 59

� 1mcyc

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMI ENTO � ��-�-�-�-��-�-�-�� 1mcyc

de la Administración Federa l de Carreteras (FHWA) de los Estados U nidos , en 1 987 y prácticamente por o rg a n i s m o s g u b e rn a m e nta l es de var ios p a í s e s , investigadores, fabricantes d e equipos, etcétera .

El I R I es un resumen estad ístico matemáticamente definido del perfil longitudinal a lo largo de la trayectoria de una rueda en la superficie de una carretera . El índice es un promedio de la pendiente rectificada , calcu lado estadísticamente a partir de las elevaciones del perfil absoluto , y es representativo de los desplazamientos verticales inducidos en un vehículo en movimiento por la banda de frecuencias que afecta tanto a la respuesta de l veh ícu lo como a la comod idad perci b ida por sus ocupantes. Está definido por la simulación matemática de u n cuarto d e carro , es d ec i r , una rueda con las características d inámicas asociadas de la suspensión y masa móvi l de u n veh ícu lo convencional de pasajeros , (véase l a fig u ra 4 . 2 9 ) , c i rcu lando a una ve loc idad de 80 km/h (ref. 1 1 ) .

E l I RI define una escala de rugosidad que parte de cero, para una superficie totalmente plana , incrementándose a 6 , para ca rreteras pavi mentadas moderadamente rugosas y hasta 20, para carreteras no pavimentadas extremadamente rugosas 1 0 (figura 4 .33) y se representa en m/km o en mm/m, reportándose al décimo de un idad, 2.1 m/km IR I , por ejemplo.

A partir de este concepto es posible evaluar la rugosidad de un pavimento con cualquier equipo de medición e indicarla en términos de valores de I RI en una sola escala de medición ; se pueden especificar rangos o niveles de

Figura 4.33 Escala del Índ ice de Rugosidad Inter

nacional, IRI . I R I (m/km=mm/m) 20 1 8

tolerancia para l a aceptación d e pavimentos nuevos, que sirven como parámetro de contro l de cal idad superficia l , o establecen umbra les de actuación para propósitos de la conservación y rehabi l itación de los pavimentos. Su intervención en los anál isis de los costos de operación es fundamenta l , ya que éstos dependen principalmente de las características superfic ia les de l pavimento y en especial de su perfil longitudinal 1 2 , constituyéndose así en un factor principal de información en los S istemas de Ad m i n i st ra c i ó n de Pav i m e n to s , m o n i to re a n d o e l comportamiento del pavimento a través del tiempo y fijando umbrales de alerta para proceder a un estudio específico o para real izar las acciones de conservación o rehabi l itación del pavimento , generando información adecuada para establecer los montos de presupuestos sobre bases racionales.

El Banco Mundial propone un programa para el cálculo del I RI a partir del levantamiento topográfico de un tramo carretero 1 0 y representa la s imu lación del paso del modelo cuarto de carro sobre el perfil del tramo .. En la ref. 1 3 , el I nstituto Mexicano del Transporte propone un procedimiento para la corre lación de l IR I con un equipo del tipo de masas suspendidas. Otro proced imiento a lterno para determinar el I RI es mediante una reg la de 2 o 3 m (refs. 1 1 y 1 2) . El método consiste en colocar manualmente un reg la de dos o tres metros de largo sobre la trayectoria de las rodadas, medir la desviación máxima bajo la reg l a y re pet i r la ope rac ión a d ista n cias convenientemente separadas, calculando posteriormente las frecuencias acumuladas y sustituyendo el valor del 95 percentil en las siguientes ecuaciones:

Uso norma l

: � ::��·�:::��0:oco 1 1 0 profundos y algunos �.:: {�� 30 km/h

50 km/h


profundos + ;;; Jt Caminos no 8 + ; ; ; �� pavimentados Baches pequeños · + :.:. :. en mal estado frecuentes 6

+ ::: Pavimentos 4 Defactos + : : : deteriorados

superficia les 2 bien conservados O '---'-------� avlmentos a ntiguos

O=Perf ecci6n Pavimentos nuevos absoluta lstas de aeropuertos

y autopistas

1 1 1 - 60

60 km/h

80 km/h

1 00 km/h

Evaluación


I RI (m/km) = 0.35 DMR3

I RI (m/km) = 0 .437 DMR2

en donde DMR3 y DMR2 son el 95 percentil de las desviaciones máximas bajo una reg la de 3 o 2 m , respectivamente.

Este proced imiento se puede efectuar con vigas o reg las móviles 1 3 , si bien es lento y costoso para usarse en forma rutinaria y en redes grandes de vial idades.

A manera de referencia se menciona que la FHWA ha reportado que los rangos típicos de IRI en carreteras de los Estados Unidos fluctúan entre 0.8 y 4. 7 m/km, considerando los valores menores de 2.4 m/km como correspondientes a superficies en buen estado y confortables y los valores mayores que 4. 7 m/km, como superficies rugosas y no confortables 14.

d) Áreas de aplicabilidad

Como puede derivarse de la descripción rea l izada anteriormente, existe una gran variedad de equipos para determ ina r las i rreg u l a ridades su perfic ia l es de u n pavimento, variando desde una simple regla d e 2 m, hasta un equ ipo multifunción , provisto de acelerómetros y tecnología láser, de alto rendimiento. Por lo tanto, debe tenerse en cuenta para la selección de los equipos de medición el propósito de las mediciones, uso y volumen de la información, necesidad de obtener información adicional a la rugosidad, costo y operación del equipo, etc. El aspecto del manejo de la información es muy importante, porque se requerirá además la instalación de equipos de manejo, procesamiento y registro de grandes volúmenes de datos.

Para contro l de cal idad de la superficie du rante la construcción, se recomienda e l uso de reg las móvi les o de perfilómetros, debido a que deberán operar en tramos cortos sin problemas de interferencias con el tránsito. Para la primera evaluación y para las evaluaciones periódicas, los disp'ositivos anteriores no resu ltan prácticos, debiendo uti l izarse en camb io equ ipos de a l to rend imiento , generalmente los que puedan circular a altas velocidades. El tipo de equipo dependerá de la organización de la dependencia, si se desea solamente obtener el valor de la rugosida d , o i nformac ión ad ic io n a l , como perfi l es transversales, profundidad de roderas, etc . , con lo cua l se inclinará hacia la util ización de equipos multifunción. Para estudios específicos, calibración e investigación podrá utilizarse el procedimiento de levantamientos topográficos de precisión, reg las móviles y perfilógrafos.

e) Perfilógrafos transversa/es

En ocas iones se req u i e re d eterm i n a r l a secc 1on transversal de l pavimento , con lo cual se obtendrá l a

Pavimentos d e concreto para carreteras 1 1 1 - 61

; 1mcyc

magn itud y pos 1c 1on de deformaciones , pend iente transversal , etc. Al respecto existen perfilógrafos como el desarrol lado por el LCPC de Francia , consistente en una viga fija nivelable y una rueda registradora que al correr de un extremo a otro de la viga, d ibuja un trazo en un p a p e l , corre s p o n d i e n te a l pe rfi l t ransversa l d e l pavimento . Existen además dispositivos más avanzados, en los cuales el registro de las irregularidades se real iza con tecno log ía l áser . Estos equ ipos son de bajo rendimiento y requiere cerrarse la carretera al paso del tránsito para su operación.

4. 3.2. 3 Ruido

Actualmente los niveles de ru ido alcanzados en las carreteras y vial idades urbanas por efecto del tránsito son preocupantes , y tanto los usuarios como los vecinos y peatones exigen menores niveles de ru ido, obligando a los ingenieros y técn icos a introducir innovaciones en el p royecto y a u t i l izar m ateria les espec ia les en l a construcción de los pavimentos , para reducir e l ruido y obtener pavimentos si lenciosos9•

El ru ido del tránsito tiene diferentes fuentes, como el producido por el motor, escape, carrocería , ru idos aerodinámicos y el inducido por la rodadura , pudiendo reducirse este ú ltimo con técnicas especiales. Este ruido es producido por el impacto de la l lanta con la superficie de rodamiento , al producirse vibraciones radiales en la l lanta y vibraciones del aire confinado entre ésta y el pavimento , dependiendo tanto de la composición y d iseño de la l lanta como de la textura del pavimento (véanse las figuras 2 .2 , 2 .6 y 2 .7 de esta parte) ; la textura puede influ i r en el fenómeno de absorción acústica que depende del conten i do de h uecos , de su form a , comunicación entre el los y espesor d e l a capa. Las superficies densas no absorben a las ondas sonoras, reflejándolas casi en su total idad, mientras que en las superficies porosas y de mayor espesor se produce una mayor absorción acústica y un rango de frecuencias efectivas más alto , ind icando la experiencia que para velocidades de circu lación mayores a 70 km/h el espesor óptimo de la carpeta es del orden de 40 mm y el contenido de huecos mayor de 20%. En la tabla 4.2 se presentan los d ife rentes umbra les de n iveles físicos de ru ido en decibeles dB(A) y la sensación auditiva de los usuarios.

Los métodos de medición del ru ido emitido por el tránsito de veh ícu los , que se ap l ican actualmente, son los sigu ientes:

O Micrófono fijo . Es un método basado en la norma 1 8 0-362 , med iante el cua l se m ide el ru ido producido por un veh ículo al pasar frente a un

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMI ENTO ·� ��....;;;;...;..;...;.;;�=.;.;;;.;..;.,.�;;;;....;;;;..;;....;..;_;;;;;...��..;;..;....;.;;;....;..��.;..;....;..��-

1mcyc

Figura 4.34 Medición del ruido en e l exterior de un

vehículo en función de la

velocidad y textura del pavimento.

Micrófono �l.2 m 7.5 m 100

95

3: 90 a:i "'CI

e· l(J BS ,..: e o BO "'CI 2 .. "'CI

� 75

e -¡ 70 "'CI

.[ o 65

Ci > 40 so

micrófono situado a 7 .5 m del eje del veh ículo y a 1 .2 m de a ltura sobre el nivel del pavimento (figura 4.34). En esta m isma figura se presentan curvas que relacionan la velocidad de circulación con el n ivel de ru i d o p rod u c i d o c o n d i fe r e n t e s text u ra s o características superficiales y el coeficiente de res istencia a l d es l izamiento 1 5 • Es u n método práctico para el anál isis de ruido en carreteras.

O Dispositivo ana l izador del ru ido de rodamiento {ARR). Consiste en un remolque d iseñado para med i r exclusivamente el ru ido de rodamiento, mediante micrófonos local izados cerca del contacto l lanta-pavimento, dentro de una cámara anecoide. Se usa para el estudio de pavimentos y para diseño de l lantas, aunque es de difícil normal ización .

O Tambor cuya superfic ie s imu la la textura de l pavimento y g i ra en contacto con una l lanta , midiéndose e l ruido emitido. E s un dispositivo de laboratorio.

4.3. 2.4 Drenabilidad

Corresponde a la capacidad de el iminación ·de agua de la superficie del pavimento, principalmente debida a la pendiente de la superficie, a la macrotextura , etc. Esta


60 70 80 90 Velocidad, km/h 100 1 1 o 1 20 130

Tabla 4.2 N iveles de sensación auditiva, en dB(A)

Nivel de ruido, db(A) Sensación auditiva < 67 Silencioso

73 Perceptible

79 I ncómodo

85 Molesto

91 Muy molesto

1 1 0 Insoportable

1 35 Doloroso

1 50 Causa sordera

característica puede d eterm inarse con equ ipos d e medición móvi les, como el equipo francés denominado Drainoroute, consistente en un vehículo que contiene un recipiente con agua, la cua l circula por un conducto que termina en una boqui l la especial que se apoya en el pavimento , y a medida que el vehículo avanza, se mide el caudal de agua que se desaloja por los espacios de la macrotextura , circu lando e l vehículo a una velocidad de 20 a 40 km/h. E l otro procedimiento es estático y consiste en un recipiente denominado Drenómetro , que se apoya sobre el pavimento con un d ispositivo especial , y que

Evaluación


º e :e .2 ·gio. o

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"O CD 1i o . � Cii o

u

o 30 60 90 Velocidad, km/h

Textu ra S u p e rficie

Micro Ma cro

1 l isa 1 p u lida fina

�deada] pu lida media

� ru gosa fina

� pulida media

� p u lida g ruesa

� rugosa g ruesa

� m edia g ruesa

; 1mcyc

CD l iso

® fino, p u lido

® � fino, ru goso

© � g rueso, pul ido

® � g rueso, rugoso

1 20

Drenaje

Ef acto viscoso Efecto di nómico

pobre pobre

pobre b u e n o

excelente pobre

excele nte b u e n o

mediano excele nte

exce lente excel ente

bueno excelente

Figura 4.35 C lasificación de texturas de acuerdo con sus propiedades drenantes y de fricción.

cont i ene a g u a con un vo l u me n conocido . L l eva incorporado un reloj electrónico que mide el tiempo de vaciado, el cua l depende de las características de la macrotextura . En la figura 4 .35 se presenta la relación que existe entre d iferentes texturas, d renaje, coeficiente de fricción y velocidad de circulación 16 •

4.3.2. 5 Propiedades ópticas

La cualidad reflejante de los pavimentos es un aspecto que preocupa por su g ran influencia en la seguridad y comodidad de usuarios, e inclusive de los peatones. Debe tenerse en cuenta que las propiedades ópticas de un pavimento varían mucho según las circunstancias, como tipo de pavimento, sus características superficiales


como color y macrotexturra , estado seco o mojado, hora del d ía , i luminación urbana o de los vehículos, tiempo soleado o nublado, etc. Los agregados o superficies claros mejoran las propiedades ópticas del pavimento , aumentando su luminancia o intensidad luminosa por unidad de superficie. La macrotextura gruesa favorece a la reflexión difusa, lo que significa que la carretera es más visible con la luz de los faros de los vehícu los y que la luminancia del pavimento con i luminación urbana es más u n i fo rm e . C o n l l uv ia el efecto especu l a r de los pavimentos se hace mucho mayor, siendo fundamental en este caso la macrotextura gruesa mas que el color del pavimento, ya que contr ibuye a la d isminución de reflexiones parásitas . Las marcas viales tienen una visibi l idad buena con superficies oscuras, si b ien de

Evaluación

EVALUACI ÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAM I ENTO � ��__;:..:..:..=::�.:.=.:..;....:;,.==..=-=-:...:....;.:��;_;;.;...;.:;,_;_.;;_;;;..;;;_�;,;..;.;_..;;..;...;�.;.;._� 1mcyc

noche lo más importante es el nivel de retro-reflexión de las marcas, por sobre las características del pavimento . Los instrumentos que se util izan para la medición de la l um inancia de la superficie del pavimento son los luminancímetros, provistos de un fotodetector que puede ser una celda fotoeléctrica o un fotoamplificador. Para determinar las características de retro-reflexión de las marcas viales se util izan dispositivos como el Ecodyn, en Francia o el Gades, en España9· 1 5.

4.3.3 Evaluación estructural

Existen ciertas condiciones que indican la necesidad de l levar a cabo la evaluación estructural de un pavimento, tales como algunos tipos de deterioros que se consideran asociados a una deficiencia estructu ral (véase la tabla 3.1 ) , o bien ante las perspectivas de un cambio en el tránsito, como un aumento en el número de vehículos pesados, un incremento en su peso, la introducción de un tipo de veh ículo más pesado, etc . , casos en los que es importante investiga r la capacidad estructu ra l de l pavimento , determinando si es adecuado para soportar las cargas del tránsito esperado en el futuro o si requiere ser reforzado o inclusive reconstru ido, depend iendo además de la vida remanente establecida.

Los métodos émpleados para este t ipo de evaluación pueden ser destructivos o no destructivos, dependiendo del grado de alteración física producida a los materia les durante el proceso de evaluación . En el primer caso esto

p r u e b a a d i fe re n tes p rofu n d i d a d e s ( C B R , peso volumétrico , módulo de reacción , etc. ) .

Por lo que respecta a l segundo caso, genera lmente impl ica la medición de deflexiones superficiales, radio de curvatura , forma de la cuenca de deformaciones, en ocasiones combinada con la obtención de pequeños núcleos del pavimento para determ inar espesores y obtene r a l g u nas m u e stras p a ra s u e nsaye e n e l laboratorio, como medida de verificación .

4. 3.3. 1 Evaluación estructural destructiva

Si bien como se ha mencionado, a lgunos deterioros constituyen evidencias de que existe a lgún problema estructura l , en ocasiones es necesario efectuar sondeos o pozos para observar las condiciones del pavimento , la importancia de la fal la detectada y tratar de aclarar las causas que la provocaron . E l término de evaluación destructiva es apl icado debido a que se rompe o altera la estructura original del pavimento a l efectuar la prueba o para real izarla . Las técnicas util izadas dependen del tipo de información d eseada , e impl ican en genera l l a perforación o excavación de l pavimento y la recuperación de muestras para su ensaye, tanto a lteradas como inalteradas. Los s itios en que deban efectuarse las excavaciones , sus d i m ens iones , tipo de muestras obtenidas y ensayes por real izar, dependerán de las circunstancias particu lares, como tipo de información requerida, control del tránsito y la reparación posterior del pavimento afectado.

s ign ifica genera lmente perforar el pavimento , para Las pruebas destructivas más frecuentemente real izadas determinar e l espesor de sus capas componentes, en pavimentos rígidos son las sigu ientes: observar su esta d o (ag rieta m ientos , oquedades , a) Prueba de placa apl icando cargas hasta la ruptura humedad , segregación , etc.) y obtener muestras de los de la losa, para investigar las condiciones de carga materiales para ser ensayadas en el laboratorio. También ú lt ima. Puede investigarse una gama muy ampl ia de puede excavarse el pavimento para efectuar algún t ipo de cargas y áreas de contacto uti l izando en general

P11ente pa�a �oporte de os m1crometros

Longitud aproximada, 5.5 m /

1 O.SO l 1 .50 1 · 1 Figura 4.36 Arreglo del dispositivo para la ejecución de pruebas de placa.



35,000

30,000

25,000

ii 20,000

e e 8 15,000

1 0,000

5,000

o

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3 5

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PI Jea e pr Jebe de � 5 en de �IOm !ro

edla de r ptur cal ulad = 9,50 � kg

] mE dla e • ru 1tura calc1 lada = 1 �.o oc kg

7 8 1 0 Deformacl6n, e n mm

Figura 4.37 Gráfica de pruebas de placa a la ruptura.

placas cuya área sea equiva lente a l área de contacto de las l lantas de los veh ículos. Se util iza el arreglo de placas y micrómetros mostrados en la figura 4.36, efectuando la prueba en las esquinas y a l centro las losas. Las cargas se apl ican mediante un gato h idráu l ico, el que obtiene la carga de reacción genera lmente de una estructura en forma de puente. La prueba se real iza por incrementos sucesivos de carga , midiendo la deformación correspondiente hasta la ruptura de la losa, momento en que la curva carga-deformación experimenta un cambio brusco en la pendiente. Se determina la carga media de ruptura de todos los ensayes rea l izados en el tramo y apl icando un coeficiente de seguridad de 1 .5 puede esta b l ecerse la carg a seg u ra de tra baj o d e l pavimento 1 7 (figura 4.37) .

b ) Obtención de n úcleos de concreto. Se obtendrán n úcleos de las losas con objeto de determinar su espesor, peso volumétrico , observar la apariencia del concreto buscando evidencias de oquedades, segregación , ruptura de agregados, etc. , así como la p resencia de g rietas , l iga entre capas, etc. El diámetro de los n úcleos ci l índricos dependerá del t ipo de información que se desea obtener; por ejemplo, si se requiere determinar la resistencia del concreto , los especímenes podrán tener un diámetro que guarde la relación de 1 a 2 con respecto a l espesor (genera lmente de 15 cm), pudiendo ser de menor diámetro si solamente se está investigando el espesor. Los especímenes deberán obtenerse de acuerdo con lo indicado en la referencia 1 8 , para la extracción tanto de especímenes ci l índricos como


en forma de vigas, estas ú ltimas para determinar la resistencia a la flexión .

c) I nvestigación de las capas de apoyo de las losas a través de las perforaciones para obtener núcleos, excavando manualmente y obteniendo pequeñas muestras de los materiales subyacentes. Tiene este procedimiento la desventaja de la estrechez de la p e rfo ra c i ó n p a ra m a n i p u l a r l o s m a teri a l e s , principalmente cuanto a s u extracción , dependiendo de las herramientas que puedan emplearse como cucharones o pequeñas posteadoras. También hay a l g ú n p ro b l e m a en la dete rm i nac ión de los espesores de l as capas. Debe tenerse cuidado de no considerar la presencia de l agua de perforación que puede quedar retenida en el fondo del barreno.

d) Pruebas de p laca en las capas de apoyo del pavimento. Para su ejecución deberá demolerse una porción de las losas que permita la colocación de las placas de ensaye, excavando lo necesario para alcanzar el n ivel de la capa que se desea investigar. La p rueba se rea l izará como se i nd ica en la referencia 1 9 , uti l izando un dispositivo similar a l mostrado en la figura 4 .36 , para determinar el módulo de reacción de d ichas capas.

e) Determinar el CBR en las capas de apoyo del pavimento. Puede rea l izarse en sustitución de las p ruebas de p la ca al no d isponer de l equ i po requerido. Se demolerá una porción de losa con objeto de poder instalar el d ispositivo requerido, real izando la prueba como se indica en la referencia 20.

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO ·� ��--��--�� 1mcyc

f) Pozos profundos para obtener muestras de las capas inferiores del pavimento, capa subrasante y terreno natura l . Genera lmente se real izan en el acotamiento aunque en ocasiones se efectuarán en los carriles de c i rcu lac ió n , deb iendo demo lerse u n a porción importante de la losa afectada y cerrarse e l carri l a la circulación por varios d ías. Estos sondeos permiten observar toda la estructura del pavimento , así como la eventual presencia de agua, oquedades, etc . , y es pos ib le además obtener muestras a lteradas e inalteradas de estos materiales, para su ensaye en el laboratorio. De la losa demolida pueden previamente obtenerse núcleos c i l í ndricos o v igas para su observación, medición de espesores, determinación de su resistencia a la flexión en vigas o diametral en ci l indros, resistencia a la compresión en ci l indros y efectuar algunas pruebas en los agregados, como inspección petrográfica . En las capas inferiores podrá determinarse su peso volumétrico en e l lugar bien sea por métodos como el "cono de arena" 21 , o por medio de dispositivos nucleares. Así mismo, podrán tomarse muestras alteradas o inalteradas en moldes ci l índricos para determinar la prueba de CBR en el laboratorio , con especímenes inalterados20• Las muestras obtenidas serán sometidas a ensayes de laboratorio para su identificación, clasificación y cal idad , como l ímites de Atterberg , granu lometría , equivalente de arena , pesos volumétricos en el lugar y máximo, CBR, etc. , así como su contenido natura l de agua. La prueba de CBR podrá efectuarse en espec ímenes compactados en e l l a boratori o , reproduciendo el peso volumétrico y contenido de agua de l lugar, cuando no sea posib le obtener muestras inalteradas para este objetivo.

C o n los p ro ced im ie ntos a ntes descri tos pueden obtenerse datos sobre la estructura física del pavimento y la resistencia de los materiales, así como información sobre la presencia de agua, estratos débiles, etc. , que mucho ayudarán en la evaluación que se real ice.

Debe enfatizarse finalmente en la necesidad de un eficiente control de tránsito para seguridad de l personal y de los usuarios, así como en efectuar una correcta reparación del área afectada por la evaluación.

4. 3. 3. 2 Evaluación estructural no destructiva

La medición de las deflexiones producidas al apl icar una carga a l pavimento constituye una forma s imple y conveniente para valorar la capacidad estructural de los pav ime ntos in situ . Las té cn icas p a ra med i r l as deflexiones en forma no destructiva (NDT, por sus siglas en ing lés) son numerosas y pueden clasificarse de acuerdo con las características de las cargas apl icadas


e n l a superfic ie d e pav i m e nto , e n l as s ig u ientes categorías4• 22 •

a) Métodos de medición bajo carga estática o aplicada a baja velocidad

Los equipos util izados determinan la deflexión en un punto bajo una carga estática o que se mueve lentamente. Entre los primeros se encuentran las pruebas de placa 19, y entre los segundos la Viga Benkelman , con sus versiones automatizadas.

Las pruebas de placa (figuras 4 .36 y 4.37) permiten determinar las deflexiones en la superficie del pavimento , así como el módu lo de reacción de la subrasante. Presentan como desventaja su lentitud y la necesidad de una g ran labor para su ejecución , a l tener que movi l izar un equipo generalmente pesado .

Por lo que respecta a la Viga Benkelman, se considera dentro de la primera generación de dispositivos para medir l as deflexiones , d ata de 1 952 y su uso fue muy genera l izado , decayendo en años recientes por l a a p a r i c 1 o n d e d is p o s i t i v o s m á s a v a n z a d o s tecnológ icamente. Mide las deflexiones bajo u n veh ículo o aeronave, aplicando en el primer caso una carga de 80 kN (8200 kg o 1 8 ,000 lb) en un eje sencil lo de ruedas dobles e i nfladas entre 0 .48 y 0 .55 MPa (4 .8 a 5.5 kg/cm2 o 70 a 80 psi) . Las deflexiones medidas generalmente son las máximas producidas bajo la carga 23 o bien las producidas a l pasar e l eje en movimiento lento24• Existen equipos como el Deflectógrafo La Croix, o el Pavement Deflection

Data Logging ( P O O L ) , q u e h a n a utomatizado l as mediciones pud iendo efectuarse a velocidades de 2 a 4 km/h . Como ventajas principales se tiene el que por uso extenso a nivel mundia l se d ispone de experiencia y numerosos procedimientos de anál isis de la información , simpl icidad en su caso y bajo costo s i se trata del dispositivo convencional .

Como desventajas, se tiene lentitud para ejecutar las mediciones, labor intensa, no proporciona la cuenca de deflexiones, se requiere una referencia fija , el tiempo de apl icación de la carga no es rea l ista , las medicion�s dependen del método usado, y la repetibi l idad es baja comparada con los d ispositivos más modernos.

b) Métodos de medición bajo carga vibratoria dinámica

Corresponden a la segunda generación de d ispositivos, los que producen una vibración continua y constante al pavimento, mediante un generador de fuerza dinámica. Entre estos d ispositivos se encuentran los conocidos comercialmente como Dynaf/ect y Road Rater (figura 4.38).

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO e� 1mcyc

Geófonos

R u eda s de carg a

Figura 4.38 Dispositivo Dynaf/ect en posición d e operación.

Por lo que respecta a l primer dispositivo, es necesario estacionarlo en el s itio de prueba y apoyarlo sobre dos ruedas metál icas que descienden hasta hacer contacto con el pavimento pa ra q u e , a través de e l las , se transmitan vibraciones producidas por un generador. Las deflexiones provocadas por la fuerza variable apl icada al pavimento, son medidas por cinco geófonos sostenidos por una barra que también desciende hasta apoyarlos en la superficie, y los resu ltados son registrados por el operador del dispositivo en el interior de un veh ículo que remolca a l aparato . La fuerza vertical apl icada varía s inuso id a l mente a razón de ocho c ic los por seg undo (8 Hz), con valores entre 4 .98 y 9 .51 kN ( 1 1 00 y 2 1 00 lb) , lo que produce en el pavimento deflexiones inducidas, cuya a m p l i t ud es d ete rm i n a d a p o r l os geófo nos separados a cada 30 cm entre s í , a partir de l primero instalado entre las dos ruedas que transmiten la exitación al pavimento , lo cual permite defin ir la forma y extensión de la cuenca de d efl ex iones . El d i spos it ivo está capacitado para determinar las deflexiones producidas a pavimentos ríg idos , flexibles e inclusive a las capas de materia les g ranu lares y finos de base, subbase y de capa subrasante d u rante la construcción . Conocidas las deflexiones, por un procedimiento de cálculo inverso


pueden determ inarse los módulos e lásticos de los materia les , e l va lor del módu lo de reacción de la subrasante, la eficiencia para la transferencia de cargas en juntas y grietas y la estimación de la vida remanente . Las desventajas de este equipo son las de afectar el flujo de l tránsito por su baja velocidad para rea l izar las m e d i c i o n e s , e l q u e la c a rg a d i n á m i ca e s sign ificativamente menor que las cargas reales, que estas ú ltimas no producen el efecto vibratorio que impone el dispositivo y que las cargas apl icadas son pequeñas para producir deflexiones adecuadas en el caso de pavimentos robustos 22.

c) Métodos de medición bajo impactos

Con objeto de obtener una mejor simulación del efecto de las cargas apl icadas al pavimento , surgió la tercera g e n e rac ión d e d i s pos i t ivos p a ra l a med ic ión d e deflexiones, conocidos como l o s deflectómetros de impacto (FWD por sus siglas en inglés), mediante los cuales es posible apl icar a través de un impacto, el efecto trans itorio d e una carg a d inámica. El equ ipo está montado en un remolque, el que contiene un conjunto de pesas que se pueden dejar caer l ibremente sobre una p l aca a poyada e n e l pav imento , y cuya área es

Evaluación

,, 1mcyc

Figura 4.39 Forma típica para apl icar la fuerza de

impacto en el dispositivo

FWD.

representativa del área de contacto de las l lantas de un veh ículo o de una aeronave.

Las pesas y su altura de caída pueden combinarse de manera que pueden obtenerse impactos de 20 a 240 kN (2700 a 24,500 kg), en la versión HWD de la marca Dynatest, lo cual permite simular desde el paso de un veh ículo mediano de carga hasta el de una aeronave pesada. El efecto del impulso se reg istra en un lapso de

Dispositivo FWD

1

1 Placa de carga

ó 305

9 Área de la placa de contacto e Sensor

Acotaciones, en mm

Figura 4.40 Posición típ ica de la p laca de carga y de los sensores y esquema del dispositivo FWD.



fu erza apllcada al pavimento

1 1 1 - 68

A 8 Tiempo

25-30 millsegundos

El lapsa de A a 8 depende de la altura de cafda

A .,fomento en q ue se suelta n las pesas 8 Mome nto en que las pesas hacen contacto con el pavimento C Momento en que a lcanza la carga m!Jxlma

25 a 30 mi l isegundos, equiva lente al efecto de una carga móvil rea l sobre el pavimento (figura 4.39) .

Como se mencionó anteriormente , la carga cae sobre una p laca circu lar cuya superficie es simi lar a l á rea de contacto de una l lanta, y los efectos producidos por e l impacto en el pavimento son determinados en siete sensores cuyas posiciones pueden ser las mostradas en la figura 4.40, si bien pueden modificarse de acuerdo con las recomendaciones de a lgunos organismos22• Mediante un procesamiento de las med ic iones de campo, el d ispositivo permite obtener las deflexiones bajo cada uno de los sensores, pudiendo defin irse por lo tanto la forma y dimensiones de la cuenca de deflexiones, aspectos que está n re l ac ionados con el e s pesor y r ig idez de l pavimento, l a s características de l os materiales de apoyo y la magnitud de la carga apl icada. En la figura 4.41 se muestra una gráfica de deflexiones obtenidas en los diferentes sensores a lo largo de un tramo estudiado.

El aná lisis de la cuenca de deflexiones permite obtener varios parámetros que se correlacionan con la condición estructural de los pavimentos , apl icada a las técnicas de evaluación.

Entre estos parámetros se encuentran los sigu ientes, obtenidos con el equipo FWD:

Máxima deflexión

Área normalizada (mm)

Factores de forma

Indice de Curvatura Superficial

Do

AREA = 1 50 (1 +2D1/Do+2D2/D0+D:JD0)

F, = (Do-D2)/D1 ; F2= (D1-D3)/D1

SCI = Do-Dr

Evaluación


2

4 a,

::i a.

"'o e-

·o ·x Q) <;:= Q) o

1 0

1 2

0.05

0. 10

0 . 15

0.20

0.25

Posición de geófonos

-- SD-1, 0.00 m -- SD-2, 0.20 m -- SD-3, 0.30 m -- SD-4, 0.60 m -- SD-5, 0.90 m - - SD-6, 1.20 m -- SD-7, 1.50 m

v 1mcyc

en _g Q) ª .E

Figura 4.41 Gráfica de deflexiones determinadas en los geófonos del dispositivo HWD.

Relación de deflexión

donde:

Do deflexión bajo la carga

D1 , D2 , D3 deflexiones a 305 , 61 0 y 91 4 mm de d istancia de la carga apl icada

Dr deflexión a _305 o 500 mm

La deflexión bajo el punto de impacto representa la máxima deflexión del pavimento.

Por lo que respecta al área normal izada (AREA) , ésta representa la mitad de una sección de la cuenca de deflexiones, entre el eje que pasa por el punto de impacto y una vert ical a 9 1 4 m m d e este punto. U n á rea normal izada , s ign ifica que el área geométrica de la sección de la cuenca descrita , se divide entre la máxima deflexión, Do, correspondiente al punto de impacto. Su valor máximo es de 9 1 5 mm (36 pulg . ) y ocurre cuando las cuatro deflexiones (Do a 03) son iguales, lo que podría suceder en el caso de un pavimento extraordinariamente ríg ido. El valor mín imo es de 280 mm ( 1 1 pulg . ) y corresponderá a un caso en que no exista pavimento o es


semejante su módulo elástico al de la subrasante. Este parámetro se ut i l iza para la determ inación de los espesores de sobrelosas de concreto, adheridas o no adheridas (véase el inciso 5.2.5 de esta parte).

El anál isis de la deflexión máxima y del área normal izada puede dar una idea de ia resistencia de la estructura del pavimento y de la subrasante como puede verse en la tabla siguiente22:

AREA Deflexión� Do Conclusión

Baja Baja E s t r u ct u ra d é b i l , s u bras a n te resistente

Baja Alta Estructura débi l , subrasante débil

Alta Baja Estructura y subrasante resistentes

Alta Alta Estructu ra resistente, subrasante débil

Las diferencias de pendiente o deflexión en la cercanía a l punto de impacto de la carga , como el factor de forma y el índice de curvatura superficia l , tienden a reflejar la rigidez relativa de las capas superiores de la estructura del pavimento; en la parte media de la cuenca (entre 300 y 900 mm) , reflejan la rigidez relativa de la base o de las

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO .z; ��-1 m c y c

capas inferiores del pavimento , y las deflexiones hacia e l final de la cuenca se relacionan con la rigidez de la sub rasante .

Evaluación de transferencia de cargas en las .juntas

Las deflexiones medidas con el dispositivo FWD pueden ser usadas para determinar las condiciones en que se encuentran trabajando las juntas transversales de los pavimentos de concreto, para lo cual será necesario apl icar e l impacto y colocar los sensores como se indica en la figura 4 .42. Según se mencionó en la parte de Proyecto, el efecto de transferencia de carga en una junta depende de los factores sigu ientes:

O efecto de la trabazón mecán ica entre los agregados

O efecto del apoyo de la subbase y de la subrasante

O efecto de los dispositivos para transferir la carga

O efecto de la temperatura

En el primer caso juega un papel importante el ancho de la grieta y la textura de sus caras. A mayor anchura o separación de las caras, las superficies en contacto serán menores y menor será el efecto de transferencia . En cuanto a la textura, ésta dependerá de las d imensiones del agregado grueso, de la madurez del concreto en el momento de formarse la grieta , de la resistencia del concreto y de la forma de los agregados (angular o redondeadas, siendo preferib le la primera) . La fractura debe provocarse a edad temprana, para que se desarrol le en la pasta produciendo una cara áspera ; si se desarrol la p o ster i o r m e nte p u e d e n fractu ra rse t a m b i é n l o s agregados produciendo u n a superficie menos áspera.

Por lo que respecta al apoyo de la subase y de la s u b rasa n te , se reco m i e n d a el e m p l e o de capas estabi l izadas o de concreto pobre para obtener un mayor efecto de transferencia .

Los d ispositivos de transferencia de carga o pasajuntas i ncre m en tan este efecto a través de l as j u n ta s , c o n d u ci e n d o a u n b u e n c o m p o rta m i e n to d e l os pavimentos; s in embargo, a través de l tiempo puede producirse el abocardado de la oquedad que contiene a l a s p a s aj u n t a s , d i s m i n u y e n d o s u c a p a c id ad d e transferencia d e las cargas.

La temperatura t iene un efecto muy sign ificativo sobre la transferencia de las cargas, puesto que afecta a la separación de las caras de las juntas y grietas. Si la temperatura es baja , aumenta la separación y ésta disminuye si la temperatura aumenta .


Para determinar la capacidad de transferencia de carga de juntas o grietas, se deberán medir las deflexiones en la losa que recibe el impacto y en la sigu iente, dispon iendo los sensores como se ind ica en la figura 4 .42 citada , tanto para las corjdiciones de entrada como para las de sal ida, segú n la d irección del tráns ito . De esta manera , la transferencia de carga puede determinarse de acuerdo con la siguiente expresión (véase e l i nciso 4 .3 .2 de la parte de Proyecto) :

donde:

E eficiencia de la junta , en porcentaje

du deflexión de la losa en el lado sin carga

dL deflexión de la losa en el lado cargado

La eficiencia puede variar entre O y 1 00 por ciento , clasificándose de acuerdo con los sigu ientes n iveles:

Eficiencia, % 75 - 1 00

50 - 75

< 50

Condición

Buena

Regular

Mala

La efic iencia puede ta mb ién d eterm ina rse por l os esfuerzos producidos en las losas a ambos lados de la junta o grieta ; sin em bargo , debido a que es d ifíci l determinarl os , la efic iencia genera lmente se d efine midiendo las deflexiones.

Como se mencionó a nteriormente, la temperatura juega un papel importante en la eficiencia de juntas y g rietas debido a los movimientos de expansión y contracción p ro d u c i d o s e n l a s l o s a s p o r v a r i a c i o n e s e n l a temperatura , i ncrementándose cuando s e expanden y d isminuyendo cuando se contraen ; por l o tanto, la eficiencia dependerá de la temperatura existente en el momento de efectuar la prueba . En la figura 4 .43 muestra la variación de l a eficiencia de la ju nta con la temperatura, en donde se observa que en genera l se acerca a 1 00% cuando ésta aumenta ; de a h í que , para efectuar la determinación de la eficiencia deben tenerse en cuenta los aspectos siguientes:

O La prueba deberá efectuarse cuando las juntas o grietas se encuentren separadas; por l o tanto , las pruebas deberán real izarse por la noche o en las primeras horas del d ía .

Evaluación


a ) Los a d e a p rox i m a c ión Dirección de trá n sito

305 m m � 305 m m 2

� - � --.. � � �

,, 1J ,, ,, ,, ,, ,, ,� 1 r

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�i -deflexión b) Losa d e s a l id a

�3 305 mm �1 305 m m �2

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• o o • 6 •

•

• D Cl • D . o o . é

�---.Ju nta o g r;.ieta 0 ó • Ó ó . o ó • • ó 0 . 6

Figura 4.42 Ub icación de sensores para determinar la eficiencia de carga en una junta o .grieta.

Figura 4.43 Relación en

tre la temperatura y la efi

ciencia de transferencia

de carga en u n a j u nta

transversal.

� º O> L. o (.) Q)

"U o

·u e

1 00

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.!:: .2 so e: Q)

-� 25 e: Q)

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•

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-4 2 8 1 4 20 26 32 38 44 Temperatu ra , · e

Pavimentos d e concreto para carreteras 1 1 1 - 71 Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO i:í �� 1mcyc

O Para pavimentos carreteros se apl icará una carga de 40 kN (9000 lb ) .

O La prueba se efectuará en la trayectoria de la rodada exterior.

O Conviene que la prueba se real ice apl icando el impacto tanto en la losa de entrada como en la de sal ida, según la dirección del tránsito, puesto que generalmente la respuesta es d iferente .

Detección de oquedades bajo las losas de pavimento

Bajo las losas se crean oquedades en las esquinas generalmente, producidas por el fenómeno de bombeo y erosión del material de subbase y de la capa su brasante, las cuales pueden detectarse midiendo las deflexiones en esas zonas. Por otra parte , debe tenerse en cuenta que d ichas deflexiones pueden verse influenciadas por el efecto de alabeo que sufran las losas como consecuencia de gradientes de temperatura y de humedad; cuando la temperatura en la superficie superior de la losa es mayor que en la inferior, la losa se l evanta en el centro y se apoya en sus ori l las y esquinas. Cuando la temperatura es menor en la superficie superior que en la inferior, la losa se apoya en su centro y se e levan sus bordes y esquinas, por lo cual las defl exiones medidas en estas ú ltimas serán mayores que en e l primer caso, situación que debe evitarse al hacer la prueba. En la figura 4 .44 se presenta

Figura 4.44 Relaciones tí

picas de deflexiones en

las esquinas de las losas

sometidas a g radientes de temperatura.

C\l a.. ..::.:: <{ CD o:: <( ü


1 000

800

600

400

200

o 0.1 0.2

la forma en que varía la magnitud de la deflexión en fu nc ión d e l a carg a a p l i ca d a y d e l g ra d i e nte d e temperatura entre las su perficies su perior e i nferior d e la losa. Genera lmente no d eben real izarse las pruebas dura nte las primeras horas de la mañana .

Los p roced im ien tos d esarro l l ados para d eterm i nar oquedades son l as sigu ientes:

O Perfil de deflexiones en las esquinas de las losas

El proce d i m i e n to cons i ste e n d eterm i n a r l a s deflexiones en las esqu i nas d e las losas de entrada y de sa l i da , seg ú n la d i recc ión del trán sito, y dibujadas como se ind ica en la figura 4 .45 (ref. 25) identificando cada junta con un n úmero; se observa que en las losas de sal ida las d efl exiones son m ay o re s q u e e n l a s d e e n t ra d a , p o rq u e g e n era l m e nte e n l a s d e s a l i d a s e p rod u ce n oquedades m ayore s . S e e l i g e u n a d efl ex ión perm isible máxima, en este ejemplo d e 0 .508 mm (0 .02 pu lg . ) , que es l igeramente m ayor que la correspondiente a l caso de presentar una condición de apoyo total de las losas, y de esta manera tendrán que rehab i l i tarse todas l as l osas que presenten deflexiones mayores que la permisib le . Este e� uri métoqo senci l lo pero aproximado.

O Anál isis de deflexiones producidas en las esquinas por cargas variables

1 3º ac 5º -0.5° _3c

0.3 0.4 0.5 0.6

DEFLEXION, mm

AJ < O, la superficie superior está más fría que la inferior

AJ> O, la superficie superior está más caliente que la inferior

1 1 1 - 72

0.7 0.8 0.9

Evaluación


1 . 25

1 .00

E E 0.75 ¿

'º ·x CD o.so :;:: CD o

0.25

o

(¡\V-Esquina de sa lida

\ f\. A \ / \ /' / \ v \___¡ \ /\ ¡ \

V v \ \

� Esquina de entrada o 5 1 0 1 5

Junta número

En este caso el procedim iento consiste en medir l as d efl exiones producidas en las esqu inas para tres n ive les de cargas : 27, 40 y 53 kN (27 1 8 , 4077 y 5436 kg ) para defin i r una relación entre la mag nitud d e l a s c a r g a s a p l i c a d a s y l a s d ef l ex i o n e s producidas, como s e muestra en la figura 4 .46 (ref. 25) . Típicamente, cuando no hay oquedades las l íneas d e deflexión-carga cruzan el eje horizontal muy cerca del origen , a no más de 0 .05 mm (0.002 pu lg . de d istancia) , de manera que si una l ínea cruza el eje horizontal a una d istancia mayor, puede ser

e o u e

"'C

90

-� 45 c. e e � e

u

o �

o

Esquina de salid después del tratamiento

� �

� /

0.25

/ /

/ /

o.so 0.75

Deflexl6n en las esquinC!s, mm


Def lexión permisible

20 25

o 1mcy�

Figura 4.45 Perfi l de de

flexiones en juntas de essoquinas.

o, 40 ::3 Q.

t-r)

30 'o � ¿

'º

20 ·x CD :;:: Q) CI

1 0

o

deb ido a la existencia de oquedades. En la citada figura se presenta la l ínea correspondiente a la condición después de haber sido tratada la losa sugerida .

P roce d i m i e n to pa ra est i m a r l a m agn i tu d d e l as oquedades

Se requiere determinar las deflexiones al centro de las losas, incluyendo la forma de la cuenca d e defl exiones, así como en las esquinas y la eficiencia de transferencia de carga en juntas transversales26 , para estimar la e xte n s i ó n d e l a s o q u e d a d e s . E x i s t e n v a r i o s

1 .00 1 .25

Figura 4.46 Deflexiones

en las esquinas bajo cargas variables.

Evaluación

o 1mcyc

procedimientos, a lgunos de los cuales se basan en la comparación de las deflexiones medidas en las esquinas co n las d eterm inadas teórica mente , req u i r iéndose conocer el módu lo de elasticidad de l concreto y el módulo de reacción de la subrasante, obtenidos med iante la medición de deflexiones 27 •

Determinación de l os módulos de elasticidad y del módu lo de reacción

En la actual idad existe una tendencia hacia la apl icación de los princip ios fundamenta les de la ingeniería en los aná l isis mecan ísticos de los pavimentos, lo que ha i ncrementado la im portancia de la medición d e l as d efl ex i o n e s y su u t i l i zac ión e n d i c h o s a n á l i s i s , deb iéndose conocer por ejemplo la forma y dimensiones


de la cuenca de deflexiones para valuar los módulos de elasticidad de cada u na de las capas d el pavimento, efectuando un procedimiento de cálcu lo inverso f.j:Jack

ca/cu/ation), previo conocimiento del espesor d e cada una de las capas del pavimento .

En la figura 4.47 se muestran las cuencas típicas de deflexiones para d iferentes estructuras d e pavimentos. Los módulos de elastic idad d eterminados de esta manera proporcionan u n indicador d e l a condición d e cada capa, además de que servirán para calcu lar los esfuerzos y las d eformaciones un itarias producidas por las cargas, m e d i a n t e a n á l i s i s d e s i s t e m a s m u l t i c a p a c o n comportamiento elástico o programas d e aná l isis por el método de elementos fin itos , y posteriormente rea l izar

Carga aplicada por el FWD

Deflexión

Figura 4.47 Formas típicas de cuencas de defle

xiones para varios t ipos

de pavimento y su rela

ción con la zona de es

fuerzos bajo la carga del

FWD.

(¡Um)


250

500

750

ºº (O mm)

1000

/

Ubicación de geófonos

/ " / Zona de es uerzos '\. Base Y subbase

Deflexión, micras

\ Capa subrasante \

Distancia radial, cm

o mils Deflexiones exteriores (capa subrasante)

� fl º . . De ex1ones interiores (pavimento + capa subrasante)

Ubicación de sensores

0 1 (305 mm)

0 2 (6 1 0 mm)

03 (9 1 4 mm)

0.00

Resistente

interiores (pavimento más capa subrasante)

De flexiones exteriores (capa subrasante)

0.01

0.02

0.03

0.04

1250�--------'"-------'-------"'-- 0.05

1 1 1 - 74

Deflexión

( pulg. )

Evaluación


rela'ciones de comportam iento por deterioros o fatiga para evaluar la acumu lación d e daños por efecto del tránsito y predecir l a fal la del pavimento. El conocimiento de las deflexiones puede asimismo ser uti l izado para va lorar diferentes medidas de rehabi l itación o reconstrucción .

Bás ica m e nte e l p roced i m ien to d e cá l cu l o i nve rso consiste en calcu lar las deflexiones teóricas bajo la carga apl icada , util izando módulos de elasticidad supuestos para cada capa de pavimento; d ichas deflexiones son comparadas con las d eflexiones medidas, ajustando los m ó d u l o s d e e l a s t i c i d a d p ro p u e s t o s s e g ú n u n p roced im iento i tera tivo hasta q u e l as cu encas de defl exiones, teórica y medida, coincidan razonablemente bie n . Los módu los as í determinados se consideran representativos d e la respuesta del pavimento a la carga apl icada , y pueden ser uti l izados para calcular esfuerzos y deformaciones un itarias en la estructura del pavimento para fines de anál isis.

El cálcu lo inverso puede efectuarse en forma manual , o bien uti l izando programas computarizados comercia les, como los denominados ELCON, B ISDEF, CHEVDEF, EVERCALC, etc.22, para pavimentos de concreto. En este caso, l os factores por d eterminar son el módulo d e elasticidad d el concreto y e l módu lo de reacción, k , de la subrasante, obten idos a partir de las deflexiones medidas en el interior de las losas. "Los módu los elásticos se uti l izan para valuar su condición estructural , mientras que

o so 000 Q. :::lii -e

:2 .; .w 000 -2 ... ..... (J ., e .2 o

., (J 35 000 ., ., "'O "'O º º 30 000 � .3 \O :::lii 25 000

w ooo

15

.v 1mcyc

el valor de k se usa para va lorar las condiciones de soporte del pavimento.

Las d eflexiones deberán medirse bajo el efecto d e una carga de 41 kN (9000 lb ) o mayor, para obtener la cuenca, teniendo en cuenta el efecto de la temperatura en el a labeo de las l osas, de manera que debe evitarse efectuar las med iciones cuando las losas adoptan u na forma cóncava hacia abajo, es decir, en las horas más cál idas del d ía .

En la figura 4 .48 se presenta en forma gráfica la variación del módulo de elasticidad del concreto del pavimento y de la subbase. En la tabla 4 .3 se incluye una hoja de reporte de la evaluación en la cual se destacan las columnas relativas a los módulos de elasticidad y de reacción de la subrasante, eficiencia de la transferencia de cargas en las juntas, v ida remanente y espesor de refuerzo requerido para soporta r e l tránsito esperado en u n plazo de operación considerado.

Al efectuar las med iciones deberán tenerse en cuenta los sigu ientes factores entre los que principalmente influyen en las d eflexi ones , y q u e deben por l o tanto ser cuidadosamente considerados al real izar l as med iciones:

O La magnitud y duración de la carga tiene una gran influencia en las deflexiones, siendo deseable que el d ispositivo pueda apl icar una carga similar a la rea l , así como que su duración sobre el pavimento sea parecida a la rea l idad . Ambas característ icas pueden -ser logradas con los dispositivos tipo FWD.

� o Cadenamlento, Km � o 250 Q. :E

-e e "'O ü 200 =;;¡ al o .. - e 111 ...a ., ..a

"'O Ji o 150 3

-e \O :E

100 o 8 + o

8 + o g

Cadenamlenfo, Km � o g �

Figura 4.48 Módulos de elastic idad de las losas de concreto y de la subbase.


� 1mcyc


Tabla 4.3 Ejemplo de hoja de reporte de resu ltados obtenidos con el equipo FWD Proyecto 208-64

Estación Km 1 .1 00-2.000

Es�esor losa PCC, 28 cm

Cadenam., km E1 1 MPa

1 . 1 00 39,677

1 .200 38,787

1 .300 37,932

1 .400 45,656

1 .500 37,61 6

1 .600 35,846

1 .700 39,629

1 .800 3 1 ,007

1 .900 38,987

2.000 43, 1 38

E 1 = módulo de elasticidad de las losas de concreto E2 = módulo de elasticidad de la subrasante k = módulo de reacción al centro de la losa

E2, MPa

204

2 1 3

1 93

1 96

209

2 1 8

21 5

21 3

207

214

T; = relación de módulos de reacción al centro y en la esquina

L T = factor de transferencia de carga .él PSR = reducción del índice de servicio actual en el periodo de diseño

O Las defl exiones que ocurren en los pavimentos no son proporcionales a las cargas, por lo que no es recomendable extrapolar l os resultados produeídos por cargas l igeras a los casos de cargas mayores.

O La temperatura y la humedad afectan la magnitud de las deflexiones. En e l caso de los pavimentos rígidos es importante tomar en cuenta el efecto de estos factores para determinar el horario más conveniente para la ejecución de las pruebas por condiciones de expansión, contracción y a labeo de las losas. Es de esperarse i nc lusive u n efecto estacional en la magnitud de las deflexiones.

O Las cond iciones del pavimento , como grado de deterioro, existencia de oquedades, presencia d e pasajuntas, etc . , tamb ién afectan a las deflexiones. I nfluye también la presencia de alcantari l las o las condiciones de corte y terraplén.

De igual manera se estab lece la necesidad de obtener un determinado n ivel de experiencia en la medición de las deflexiones, en el comportamiento de l os materiales y en l os anál isis, para asegurar que el proceso de cálculo conduzca a l conjunto de módulos más compatible con la cuenca de deflexiones obtenida.

Debe tenerse presente que pueden resultar irregularidades en el procesamiento de la información, originadas entre

pavimentos de concreto para carreteras

Periodo de diseño: 20 años

.il PSR = 2.0 .

O�erador L.M.R.

k k kc LT, % Vida remanente, años

43 0 .67 83 0.6

37 0.55 92 1 .0

28 0.55 73 0.7

25 0 .33 8 1 0 . 5

46 0.52 79 0.4

1 1 0.30 82 7 .2

44 0.61 86 0.8

40 0.59 88 0.7

38 0.49 88 1 .0

41 0.61 78 0.8

otros factores por el grado de deterioro de los pavimentos, variaciones en el espesor de las capas, presencia de una capa rígida inferior ( i ncl uyendo la existencia d e una formac ión rocosa } , y h u m e d a d . P o r lo ta n to , es importante identifi car estos factores y hacer los aju stes necesarios en el proceso de cá lcu lo p ara obtener v a l o re s de l os m ód u l os m á s r e p re s e n ta t i v o s o razonables.

1 1 1 - 76

Al re s p e ct o se e s ta b l e c e n l a s s i g u i e n t e s recomendaciones:

O Debe considerarse el menor número posible de ca pas i nd iv idua les , u n ifican d o l as q u e tengan módulos simi lares. En el caso d e pavimentos de concreto conviene cons iderar ú n i ca m e nte dos capas.

O Evitar determinar los m ódulos de capas m enores de 7 .5 cm de espesor.

O Reunir la mayor i nformación posib le de los tramos estudiados .

O Defin i r de la mejor manera posib le e l espesor de las capas del pavimento.

O F i n a l m e n t e , d e b e h a c e r s e m e n c 1 o n d e l a i m porta ncia d e l a ca l i b rac ión periód ica de los

Evaluación


elementos de med ición , como sensores, celdas de carg a , etc . , con objeto d e obtener resultados confiables. Se recomienda recurrir a los métodos normal izados ASTM D 4694 y D 4695 así como a las ·recomendaciones específicas de cada proveedor, proced iendo a su cal ibración una o dos veces por año .

d) Análisis Espectral de Ondas Superficiales (SAS W)

Constituye otra metodología de carácter no destructivo, mediante la cual puede determ inarse la velocidad de ondas de cortante, e l módu lo cortante y el módulo de Young , de las d iferentes capas del pavimento y de las capas de apoyo.

La prueba se real iza desde la superficie y no requiere perforar el pavimento . Se d isponen dos o más receptores superficial mente a d istancias conocidas que captan las ondas superfic iales o de Rayle igh g eneradas por el impacto de un marti l lo , que son reg istradas util izando un ana l izador d e espectros, que transforma -l as o ndas recibidas a un cierto domin io de frecuencias para poder así efectuar su anál is is espectra l . De este anál isis puede deduci rse l a ve loc idad y la l ong itud de l as ondas superficiales (figu ra 4.49) .

Fuente d e estí m u l o

Ana l izador espectra l

Receptor verti c a l

·� 1mcyc

Esta m etodo log ía es d e i n terés po r l a s razones siguientes:

O Puede proporcionar información úti l para determinar el espesor aproximado de las capas del pavimento .

O Constituye un punto de partida para valorar los módulos y su relación con respecto a las d iferentes capas del pavimento durante el proceso de cálcu lo inverso.

O Puede detectar capas rígidas inferiores y determ inar su posición .

O P u ed e co n s i d e ra rse c o m o u n a m etodo l o g í a complementaria a la de los d ispositivos FWD, muy úti l pero no un sustituto .

O Se puede uti l izar para determ inar la variación de la resistencia del concreto con el tiempo, dura nte la etapa de curado .

O Tien·e posib i l idades de apl icación en la detección de oquedades, g rietas y delaminaciones.

C o m o d esve ntaj a s , es ta m e to d o l o g í a p re s e n ta principal mente entre otras, el que se requ iere mucho t iempo para su real ización tanto en el campo como en el

sci loscopio y ab lero de ontrol

C 1 C2

q_ Recepto r verti ca l

X/2 J i-1 �---- S -------- X (va ri a b l e )

Figura 4.49 Esquema de ejecución de la prueba de anál isis espectral de ondas superficiales.


EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO ;�� 1mcyc

o ""O .L

L o u (]) L

o u e o

-+en o

Carpeta Base

Tie m p o , n s

Figura 4.50 Espectro típico del radar d e penetración terrestre.



gab i n ete ; p o r otra p a rte , l os m ód u l os 9b ten i dos corresponden a bajos n iveles d e deformación un itaria . La metodología se encuentra en una etapa de desarrol lo , estimándose que pueda l legar a constitu i r un método más ági l y práctico en el futuro.

4.3.4 Determinación de los espesores por métodos no destructivos

Para la determ inación de los módulos de elasticidad de las diferentes capas del pavimento, es necesario conocer el espesor de cada u na de el las, de tal manera que se obtengan valores real istas de d ichos módulos y con menor dispersión . Por otra parte, se ha encontrado que los espesores son variables como consecuencia de poco cu idadosas técn icas de construcción y por reparaciones, como ren ivelaciones y sobrecarpetas, bacheas, etc . , razón por la cual se hace necesario conocer d ichos espesores a lo larao del tramo estud iado en una forma real ista .

Uno de los p rocedimientos para determinar el espesor del pavimento puede ser la ejecución d e calas y la obtención de núcleos de las losas, citados en e l i nciso 4 .3 .3 . 1 , como u n procedim iento d e t ipo d estructivo con sus inconven ientes correspondientes .

Existe u n proced im iento d e t ipo no d estructivo , con obtención de información de manera continua y s in interrupciones con el tránsito, basado en la tecnolog ía de radar de penetración terrestre (GPR por sus siglas en inglés). El método consiste en transmitir al pavimento a través d e u n a a ntena , impu lsos cortos d e energ ía electromagnética , los cuales son reflejados y captados por la antena d espués de un determinado lapso, cuya ampl itud está relacionada con la posición y naturaleza de las discontinu idades d ie léctricas de los materiales, en este caso los que constituyen las capas del pavimentd8.

La e n e rg ía refl eja d a e s ca ptu rad a y d ig i ta l izada obteniéndose g ráficas como la mostrada en la figura 4 .50, para un pavimento de dos capas. El veh ícu lo de prueba puede circu lar a una velocidad de 65 km/h , obteniéndose información de los espesores de las capas del pavimento dentro de los rangos d e aproximación, ind icados en la tabla 4 .4 .


., 1mcyc

Tab la 4.4 Rangos de aproximación de los espesores de pavimentos determinados con GPR

Tipo de material Aproximación con respecto a medidas directas, %

Carpeta asfáltica nueva 3 - 5

Carpeta asfáltica antigua 5 - 1 0

Losas d e concreto 5 - 1 0

Base granular 8 - 1 5

La utilización d e esta metodología está normalizada e n la especificación ASTM D 4 7 48 y ha sido utilizada en forma más o menos amplia por la rapidez de operación, la obtención de datos en forma continua y por no interferir con el tránsito. En contra se tiene el alto costo del equ ipo, la necesidad de contar con cierta experiencia y la ocurrencia de algunos casos en los cuales este método pierde su aproximación, como puede ser la existencia de dos capas superpuestas de materiales similares cuya interfaz no puede definirse (como losa de concreto sobre base tratada con cemento), o el caso de losas de concreto reforzado, la presencia de humedad o la contaminación de material grueso �on finos, que también afectaFía a la definición de la interfaz.

4.4 EVALUACIÓN DE COSTOS

4.4.1 Costos de conservación

Las decisiones para mejorar o rehabil itar un pavimento pueden basarse en consideraciones de orden técnico, de tipo funcional o estructu ral . S in embargo, pueden también inclu irse razones de orden económico, como ind icadores de que un pavimento requiere atención, tales como los costos de conservación y los de operación, indicados en la figura 2 . 1 e y f , con objeto de predecir el momento en que d ichos costos l legarán a l nivel prefijado de aceptación por parte del organismo, en función de la disponibi l idad de fondos, esquemas financieros, etc. En el inciso 5 .2 .7 de esta parte puede encontrarse más información.

4.4.2 Costos de operación

Otro indicador lo constituyen los costos de operación, para lo cual el organismo deberá conocer la forma en que varían a través del t iempo el tránsito y las condiciones superficiales del pavimento, independientemente de que además el organismo l leve a cabo ajustes periód icos a los costos de operación, a medida que se efectúen camb ios en los vehícu los o se invest igue con mayor profund idad

Evaluación

:; 1mcyc .

sobre sus características y las relaciones con d ichos costos.

Con el tiempo, en la medida en que se degraden las c a ra ct e r í s t i c a s s u p e rf i c i a l es d e l pav i m e n to , s e incrementarán los costos de operación, situación q u e se agrava por el incremento del tránsito . Por tal motivo es muy importante efectuar este tipo de evaluación , con objeto de determ inar el momento en que los costos de operación se acercan a l n ivel económico preestablecido para actuar sobre el pavimento . La información obtenida servirá además para l levar a cabo el anál isis económico de alternativas de estrateg ias por apl icar.

Debe m enc ionarse la g ran im porta nbia q u e estas evaluaciones adqu ieren en la apl icación de sistemas de administración de pavimentos (véase la cláusula 5 .4 de esta parte así como el inciso 5 .2 .7 del mismo capítu lo) .

4.5 EVALUACIÓN DEL TRÁNSITO

Es importante contar con antecedentes h istóricos del tránsito que ha actuado sobre el pavimento, arrancando con el considerado para el d iseño , con objeto de poder valuar l a tasa de crecim iento anual y hacer un pronóstico de crecimiento a futuro , dentro de los horizontes de anál isis considerados en la evaluación.

Resulta necesario conocer el tránsito actual con sus cara cte r ís t icas p r i n ci p a l e s , ta l es como vo l u m e n , composición por número de ejes, distri bución e n los d iferentes carri les, así como el peso por eje y el peso total del veh ícu lo . Esto es importante para considerar el efecto de la sobrecarga, aspecto que en gran medida se ha observado en el tránsito que circu la en las carreteras nacionales y que tiene una gran influencia en el efecto d estructivo de l trá ns ito sobre los pavimentos. Con respecto a l número de vehícu los y su composición será necesario efectuar aforos en el tramo, siguiendo las técnicas y metodologías necesarias para determinar el tránsito diario promedio anual (TOPA) (refs . 29 y 30) . Se n eces ita rá además i nvestiga r l a ve loc idad d e l os vehículos, para los anál isis de costos que más adelante se requerirán .

Además, es muy conveniente formular un registro de los accidentes ocurridos en el tramo en estudio, pues si bien es cierto que éstos pueden ocurri r por fal las atribu ib les al conductor o de t ipo mecánico, debe investigarse también la i nfluencia que las _cond iciones funcionales tjenen .en la ocurrencia de estos eventos. Debe formularse un p lano en el cua l se ind iquen los sitios en que se produzcan los accidentes, para l levar a _cabo una investigación puntual para determ inar si e l pavimento es el generador de



si tuac iones p e l i g rosas y a s í esta b l ecer l a acc ión conveniente que deba apl icarse.

4.6 EVALUACIÓN DEL D RE NAJE Y SUBDRENAJE

Teniendo en cuenta que el agua e n el pavimento es u no de los principales factores que producen la degradación de los materiales del pavimento, es m uy importante investigar la forma en que están trabajando las obras existentes de drenaje y subdrenaje, requ ir iéndose en ocasiones estud ios h idrológ icos d eta l lados y del agua subterránea . El estudio de l d renaje d el agua superficial es i m porta nte y está rel ac ionado con l eva nta m i entos topográficos y con la observación d e ciertos ind icios que manifiesten deficiencias en el d renado d el agua, como manchas de humedad , acu mulación d e m aterial fino acarreado por el agua, presencia de especies vegeta les q u e req u i eren de g ra n cant idad de agua para su crecim iento , etc. En e l caso d el agua subterránea, tamb ién existen ind icadores de problemas asociados, como juntas y g rietas •que man ifiestan la ocurrencia del fenómeno d e bombeo , j untas esca lonadas , etc. En ocasiones se hace necesario efectuar ca las y sondeos para investigar la presencia de agua subterránea, por infi ltración de agua a través del pavimento mismo en juntas y grietas. Así m ismo, es importante tener en cuenta los prob lemas de erosión en el entorno del pavimento y en el prop io pavimento .

La evaluación del d renaje y del subdrenaje es muy importante si se t iene en cuenta que los d eterioros d e los pavimentos pueden ser motivados o i ncrementados por la presencia de agua en la estructura del pavimento, por lo que el ingeniero debe investigar la i nfluencia del agua y el papel que desempeñan las obras de d renaje y subdrenaje en el comportamiento actual y futuro d el pavimento y en su caso, inclu i r su rehabi l itación o construcción dentro de las acciones que se propongan para la conservación, rehabi l itación o reconstrucción del pavimento. Durante la i nvest i gac ión d e l esta d o d el pav i m en to , d e b e rá n identificarse l os deterioros q u e revelen a lguna relación con el efecto de l a g u a en el com porta m ie nto d el pavimento (tabla 3 . 1 del cap ítu l o 3 d e esta parte), siendo típicos para el caso de pavimentos rígidos l os d eterioros identificados como bombeo, escalona mientos, g rietas en esqu inas, agrietam ientos t ipo "D" y d eterioro en las juntas, y en cl imas muy fríos los efectos de congelación y deshielo. Es importante poner especial cuidado en la identificación de tales d eterioros e i nvestigar su relación con la existencia de agua, recurriendo a la i nformación y opin iones del personal encargado d e la conservación del tramo y a la explicación de los meca nismos por los cuales

Evaluación


la presencia d e agua puede provocar o acelera r el deterioro del pavimento .

Al respecto es importante reun i r i nformación d e l a construcción d el pavimento, incluyendo e l proyecto de las obras de drenaje y subdrenaje , así como de los siguientes conceptos:

O pendientes long itud inal y transversal

O caracter ís t icas geométricas de l as capas de l pavi mento , as í como las características d e los materiales

O características de las obras de drenaje

O características de las obras de subdrenaje

O altu ras de cortes y terraplenes

Por otra parte, debe establecerse que si un pavimento man ifiesta d eterioros relacionados con la acción del agua , es evidente que las obras de drenaje y subdrenaje existentes son inadecuadas y por lo tanto es necesario efectu a r a c c i o n e s d e r e p a ra c i ó n , co n s e rvac i ó n , amp l i ac ión e i n c l u s i ve , l a constru cc ión d e obras adicionales.

Un examen de la topografía c i rcu ndante tamb ién es conven iente , i dentif ica ndo aspectos tales com o l a existencia d e n ivel freático, cuerpos o corrientes d e agua próx imos , etc . , y real izar d icha investigac ión preferentemente en la temporada de l luvias.

La i n v e s t i g a c i ó n d e l s i t i o d e b e rá t a m b i é n complementarse con l a siguiente i nformación;

O forma en que el agua escurre sobre la superficie del pavimento y sit ios en que se acumula sobre o cerca de éste, incluyendo los acotamientos

O forma en que trabajan las cu netas

O la presencia de agua en ju ntas y g rietas y el estado de su sel lo

O t ipo de vegetación en el entorno del pavimento y en especia l l a que requiera de condiciones de gran humedad para crecer

O evidencia de materiales fi nos depositados por efecto de bombeo

O e st a d o d e l a s o b ra s efe c tu a d a s p a ra s u conservación normal


; 1mcyc

4.7 CON DICIONES GEOTÉCN ICAS Y AMBIENTALES

Adicionalmente a los d iferentes conceptos motivo de evaluación antes mencionados, es igualmente importante valorar otros aspectos que de alguna u otra manera pueden influ i r en el estado y comportamiento de los pavimentos. Estos aspectos son los que corresponden a cond iciones geotécn icas y ambientales, prevalecientes en la zona en que se encuentra el pavimento evaluado, entre las cuales se encuentran las sigu ientes:

O e n to r n o g e o g rá fi co , g e o l o g í a y z o n a s potencia lmente inestables

O cuencas h idrológ icas para revisión de la capacidad de alcantari l las

O investigación de suelos problemáticos por erosión, expansión , colapsabi l idad , compresib i l idad, etc.

O estado de cortes y terraplenes, y en genera l de toda clase de rel lenos que presentarán prob lemas de asentamientos, como en los accesos a estructu ras; estabi l idad de taludes

O régimen pluvial y de temperatura ambiente

O reactividad de los agregados con los á lkal is del cemento

O condiciones de los elementos de drenaje superficia l , transversal y subdrenaje

O i nvestigación de la p resencia de sustancias o productos qu ímicos agresivos para el concreto h idrául ico, como aguas ácidas inorgánicas, sulfatos , sales de magnesio, g rasas y aceites animales o v e g e t a l e s y a l g u n o s s u e l o s a g re s i v o s , generalmente los que contienen su lfatos 31 ·32.

Los aspectos anteriores deberán ser valorados con objeto de investigar las repercusiones que tengan sobre el desempeño del pavimento y en su caso defin ir las acciones correctivas que se ameriten .

4.8 EVALUACIÓN GLOBAL DEL PAVIMENTO. PRE

DICCIÓN DEL COMPORTAM IENTO. VIDA REMANENTE

4.8.1 Evaluación g lobal del pavimento

Como se ha mencionado en los incisos anteriores, la evaluación de un pavimento sign ifica obtener en general un vol umen cons iderab le de i nform ación q u e será necesario a lmacenar, anal izar, interpretar y uti l izar para emitir un d iagnóstico del estado del pavimento .

Evaluación

� 1mcyc

Con objeto de poder efectuar una evaluación global del pavimento es muy conveniente elaborar planos en forma de largu i l los, que deberán contener en forma g ráfica p referentem e nte o b i en por cód igos d e fig u ras o numéricos, l a i nformación concerniente a la evaluación real izada .

En el p lano citado deberán aparecer conceptos básicos como los sigu ientes:

O k i l om etraje con cadenam i entos y p u ntos d e referencia

O tipo de pavimento , estructura, espesores de las capas y tipo de materia les que lo constituyen

O i n fo r m a c i ó n h i st ó r i ca d e s u c o n st ru cc ió n , conservación y rehabi l itación

O datos del tránsito, número y tipo de vehícu los, ocupación por carri l , tasa de crecimiento, ocurrencia de accidentes

O información geotécnica, tipo de suelos, secciones d e corte y terra p l é n , aspectos d e d re naje y subdrenaje, posición del n ivel freático, etc.

O información cl imatológica, régimen de l l uvias y de temperatura , etc.

O cond ic ión de l pav i mento , t ipo y ub icación d e deterioros, resistencia a l derrapamiento, rugosidad , etc. , a lo largo del tramo evaluado

O capacidad estructu ral del pavimento, variación de las defl exiones (variable de respuesta) a lo l argo del tramo eva luado, módu los de elasticidad d e los materiales.

La relación anterior no es l im itativa , pues deberá contener toda aquel la información que sea út i l y necesaria para la del im itación de tramos homogéneos, es decir, aquel los tra mos q u e man ifiesten cond ic iones s im i la res q u e pudieran conducir a un tipo de solución de conservación o rehabi l itación.

La zon if i ca c i ó n por t ra m o s h o m o g é n e os p u e d e efectuarse e n forma visual o mediante técnicas anal íticas, como la de d iferencia acumulativa25. Adicionalmente, deberá considerarse la posibi l idad de que varios tramos homogéneos pud ieran presentar condiciones simi lares, que ameriten apl icar una misma solución , de manera que el nú mero de soluciones o de acciones por apl icar sea mínimo, tanto por razones de orden práctico desde el p u nto d e v i sta c o n st ru ct ivo , c o m o p o r razo n es económicas . Puede ser posib l e q u e a l anal izar l a información recabada y la zon ificación propuesta, se


EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAM IENTO

observe la necesidad de obtener i nformación adicional o complementaria.

4.8.2 Predicción del comportamiento

Anticipar el comportamiento de los pavimentos es un aspecto muy importante para su p royecto y conservación, rehab i l itación y ad min istración . Al respecto se han d es a r ro l l a d o v a r i o s m o d e l o s d e p re d i cc i ó n d e comportamiento, fundamental mente basados e n anál isis de regresión, dando lugar a ecuaciones que consideran el efecto de varios factores sobre e l comportamiento de los pavimentos; s in embargo, su ut i l idad puede estar l im itada por la cantidad y cal idad d e l a i nformación manejada en su desarrol l o , s iendo vál id a s ú n icam ente b aj o las condiciones consideradas en e l aná l isis ( refs. 4 , 8 y 3 1 ) .

En el ·caso d e los pavimentos rígidos se han desarro l lado ecuaciones para predecir e l bombeo, escalonam iento, deterioros en juntas, agri etamientos y rugosidad o índ ice de servicio, aspectos que d eben forma r parte de la metodología de proyecto, ya q u e ésta d eberá ser capaz de predecir e l comportam iento de cada una de las estrateg ias propuestas, as í como d e las acciones de conservación o rehabi l itación apl icadas, con objeto de poder l l evar a cabo los anál is is económicos respectivos y poder d efin ir la estrateg ia a segu i r más conveniente.

Debe señalarse que la mayoría de los m odelos de pred icción de comportamiento son empíricos y se basan en observaciones d i rectas del comportamiento, debiendo ser ajustados o cal ibrados en la medida en que se reúna mayor información, entre la que se debe considerar el t iempo tra nscu rrid o o n ú m e ro a cu m u la d o d e ejes equivalentes, t ipo y estructu ra del pavimento , módulos de e lasticidad de l os mate ria les d el pav imento y capa subrasante, características de la construcción y de la conservación , efectos del cl ima y del ambiente así como la posib le i nteracción de los factores a nteriores . Cada modelo estará representado por u na ecuación obtenida usando una comb inación de técn icas de reg res ión múltip le l ineales y no l i nea les.

Entre los modelos de regresión más importantes se encuentran la ecuación de d iseño de AASHTd5, así como los modelos COPES y EXPEAR, mencionados en el inciso 5 .4.5 de esta parte.

A manera de ejemplo se presentan a lgunos modelos o ecuac iones d e p re d icc ió n d e c o m p o rta m i e nto de pavimentos rígidos4:

Evaluación


a) Índice d e servicio actua l

PSR= 4 .356 - 0 .01 82TFAULT - 0 .0031 3SPALL -- 0 .001 62TCRKS - 0 .0031 7FDR

donde:

PSR

TFAULT

índice de servicio actual comprendido entre O y 5

e s ca l o n a m i e n to a c u m u l a ti v o e n j u n ta s transversales, e n pulgadas por milla

SPALL número de juntas con d esporti l lamientos, con mediana a alta severidad, por milla

TCRKS número de grietas transversales, de todo tipo de severidad, por milla

FDR número de casos de reparación a espesor total , por mil la

b ) Esca l o n a m i ento d e j u ntas tra nsversa les con pasajuntas l isas

FAULT = ESAL0·528 [0 . 1 204 +

donde:

FAULT

ESAL

+ 0 .04048 (BSTRESS/1 000)º·3388 -- 0 .007353 (AVJS PACE /1 0)°'6725 -- 0 . 1 492 (KSTAT/1 00)°'0591 1 - 0 .01 868 D RAIN -- 0 .00879 EDGESUP - 0 .00959 STYPE]

escalonamiento promedio en juntas transversales, pulgadas

número de ejes acumulados equivalentes de 1 8 ,000 lb por carri l , en mil lones

BSTRESS esfuerzo máximo de apoyo del concreto en lb/pulg. 2 calculado por la siguiente expresión:

cr = KP(2 + pZ)/(4b3 El), en la que una carga P sobre cada pasajunta se calcula suponiendo que la carga de 9000 lb es distribuida en una longitud l , igual al radio de rigidez relativa y que el 45% de la carga es transferida por la junta .

AVJSPACE separación promedio entre juntas transversales, en pies

KSTAT módulo . de reacción efectivo de la subrasante y súbase, en lb/pulg3•

DRAIN índice que depende del d renaje, igual a O si no existe d ren en la oril la y a 1 si existe.

EDGESUP índice que depende del soporte lateral, igual a O sin soporte y a 1 con soporte

STYPE índice que depende de la calidad de la subrasante, igual a O para suelos tipo A-4 a A-7 y a 1 para tipo A-1 a A-3, según el sistema AASHTO

c) E s ca l o n a m i e nto d e j u ntas tra nsversa l e s s i n pasa juntas

FAUL T = ESAL º·25 [ 0 .000038 + 0 .0 1 83 · · ( 1 00 OPEN I NG)0·5585 + 0 .0061 9 · · ( 1 00 D EFLAMl )1 '7229 + 0 .04 (F l/1 000)1 ·984 + + 0 .00565 BTERM - 0 .0077 EDGES U P -- 0 .00263 STYPE - 0 .00891 DRAIN]


v 1mcyc

donde:

OPENING abertura promedio (óL) de las juntas transversales, en pulg., calcu lada por la siguiente expresión:

i:lL = CL (ai:lT + E ) , en la cual el gradiente de temperatura, i:lT, es igual a la mitad de la variación anual de temperatura

D EFLAMI d efl e x i ó n en la e s q u i n a

o = P(1 .2- 0.8a..j(a I t.2 ) I (KSTATt.2 ), en la que P es

la carga por rueda y a es el radio del área de contacto.

F I

BTERM

índice de congelamiento, en grados-días

factor q u e depende de l ti po de s ubbase, d e agregados, tratado con cemento o asfalto, d e granulometría abierta o concreto pobre.

d) Desporti l lamiento de juntas transversales

JTSPALL = AGE2·178 + 0.5494 DCRAK -

donde:

- 0 .01 35 L IQSEAL - 0 .041 9 PREFSEAL + + 0 .0000362 F I

JTSPALL n ú me ro de ju n ta s con desporti l l am ien tos d e mediana a alta severidad, por milla

AGE años tran�curridos desde la construcción orig inal

DCRACK igual a O sin agrietamiento tipo "D" y a 1 con agrietamiento tipo "D"

LIQSEAL igual a O si no existe sello l íquido en la junta y a 1 si existe este tipo de sello

PREFSEAL igual a O sí no existe sello preformado y a 1 �i existe

FI índice de congelamiento, en grados-d ías ·

Si b ien las ecuaciones anteriores son complejas para su apl icación manual , en la práctica se uti l izan programas de computadora que hacen más fáci l su apl icación.

4.8.3 Vida remanente

En la figura 1 . 1 de esta parte se muestran los conceptos de curva de comportamiento, ciclo de vida úti l , n ivel de rechazo y v ida remanente , entendiendo este ú l ti mo concepto como el lapso comprendido entre el momento actual en que se real iza la eva luación del pavimento y el mom ento en q u e se a lca nza el n ive l d e rechazo establecido para el parámetro considerado.

La determinación de la vida remanente es muy importante por razones de anál isis económico, para d efin i r los programas d e conservación o rehab i l i tación y para establecer las prioridades de actuación y el tipo de acción que deba apl icarse, en función d e la forma en que cada

Evaluación

EVALUACIÓN DEL ESTADO ACTUAL Y DEL COMPORTAMIENTO � � - -�� 1mcyc

u no de los parámetros considerados evoluciona a través del t iempo, como se indica en la figura 2 . 1 de esta parte.

U na forma de determ inar la vida remanente es seguir la evolución de cada parámetro mediante evaluaciones consecutivas e ir formando la curva de comportamiento . En otros casos, el propio método de d iseño perm itirá determ inar la vida remanente, mediante ecuaciones de regresión basadas en datos estad ísticos. Generalmente se uti l iza el concepto de vida remanente asociado con la capacidad estructural o relacionado con el índ ice de servicio actua l . En el inciso 5 . 1 .6 de esta parte se describe la forma de determ inar la capacidad estructu ral del pavimento con base en la vida remanente y en la ref. 25, volúmenes 1 y 2 , se puede encontrar mayor detal le acerca de este concepto .

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E 1 274 S ta n d a rd T e s t M e t h o d fa r Measur ing Pavement Roughness Using a Profi lograph

E 1 082 S ta n d a rd T e s t M et h o d fa r M e a s u re m e n t o f V e h i c u l a r Response t o Trave l e d S u rface Roughness

E 950 S t a n d a rd T e s t M et h o d fa r Measuring the Long itud ina l Profi le of Vehicle Traveled Surface with an l nertial Profi lometer

E 660 Standard Practice far Accelerated P o l i s h i n g o f A g g re g a te s o f P a v e m e n t S u rfa c e s U s i n g a S m a l l -W h e e l , C i rc u l a r T r a c k Pol ishing Mach ine

E 770 S ta n d a rd T e st M e t h o d fa r C l a ss ify i n g P a ve m e n t S u rfac e Textures

D 4694 S ta n d a rd T e s t M et h o d fo r D ef l e ct i o n s w i t h a Fal l ing-Weight-Type Impulse Load Device

Evaluación

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ASTM

ASTM

D 4695 S ta n d a rd G u i d e fo r G e n e ra l P a ve m e n t D ef l e ct i o n Measurements

D 4748 S ta n d a rd T e st M e t h o d fo r Determining the Thickness of Bound P av e m e n t L a y e rs U s i n g Short-Pulse Radar

Pavimentos de concreta· para carreteras 1 1 1 - 86


ASTM

ASTM

E 1 1 70 Standard Practices far S imu lating Vehicular Response to Longitudinal P rofi l es of a Veh icu lar Traveled Surface

E 1 960 Standard Practices far Calcu lating l n te rnat iona l Fr iction l n d ex of a Pavement Surface

Evaluación

CAPÍTULO 5

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN

5.1 INTRODUCCIÓN

La forma en que un pavimento cumple con sus funciones básicas (seguridad , comodidad y economía) se puede determinar en función de su comportamiento, el cual a su vez puede defin i rse como una medida del servicio acumulado, o como la forma en que un pavimento cumple con su función , para lo cual se establecen parámetros para valora r el comportamiento, que son funciones directas de la historia del comportamiento o del servicio prestado por el pavimento 1 .

Como s e h a mencionado anteriormente, un pavimento puede considerarse como un sistema, que obedeciendo a determinadas leyes físicas, transforma los efectos de las variables de excitación en variables de repuesta , en este caso las respuestas del pavimento a los efectos de las cargas del tránsito , medio ambiente, etc. , las cuales son funciones de los estados de esfuerzos, deformaciones y deflexiones generados en la estructura del pavimento .

La presencia repetida de estos estados a lo largo de l tiempo conduce a determinadas formas de deterioros que al alcanzar ciertos valores l ímite definen las condiciones de fal la del pavimento. Generalmente los deterioros se clasifican en tres tipos principales, que son agrietamientos, deformaciones permanentes y desintegración.

Los deterioros pueden considerarse como las consecuencias visibles del efecto de varios mecanismos que generalmente conducen a una reducción de la capacidad de servicio del pavimento, de tal manera que cuando se integran en un análisis, debidamente ponderados, pueden generar una curva de degradación del pavimento, que indica la forma en que el pavimento pierde sus características a través del tiempo, hasta l legar al final de su ciclo de vida , defin ido como el momento en que a lcanza los valores terminales previamente establecidos.

De acuerdo con lo anterior, puede decirse que la principal característica desde el punto de vista de la operatividad


de un pavimento, en cualquierº momento de su ciclo de vida , lo constituye el n ivel de servicio que proporciona a los usuarios. Por otra parte , la variación del n ivel de servicio con el t iempo es una medida del comportamiento d e l p av i m e nto , l o cua l , s i se re lac iona con sus impl icaciones económicas desde e l punto de vista de costos y beneficios, se obtienen los elementos que permiten valorar la forma en que los pavimentos están cumpl iendo con su objetivo económico y facil itar la toma de decisiones en los aspectos de la conservación y operación de los pavimentos, estableciendo la mejor combinación de materiales y fondos presupuestales para obtener los máximos beneficios.

Debe mencionarse que en e l pasado reciente surgió la n eces idad imperiosa de contar con herramientas adecuadas para determinar la mejor forma de apl icar los recursos financieros a los sistemas carreteros, con objeto de evitar situaciones críticas en cuanto a la degradación de los pavimentos y a su impacto económico y social y apl icar las mejores opciones técnicas y financieras para el mejor desempeño de dichos sistemas.

Di_chas herramientas deben permitir la programación de · la apl icación de las medidas correctivas que se requieran

para mantener a los pavimentos operando en niveles de calidad preestablecidos, así como la apl icación de los recursos necesarios para e l lo , ten iendo en cuenta aspectos de planeación a nivel nacional o regional.

1 1 1 - 87

De no contar con dichas herramie"ntas, las necesidades de los pavimentos no pueden ser valoradas adecuadamente, y las decisiones respecto a su rehabilitación no pueden ser sino a corto plazo y presionadas por situaciones de crisis, lo cual a su vez conduce a un mal comportamiento de los pavimentos y a un ineficiente uso de los recursos económicos. En otras ocasiones las decisiones se · apoyan en aspectos pol íticos o de una programación anual que debe cumpl i rse.

Evaluación

� ��E�V�A�L�U�A�C�IÓ�N�S�l�S�TE�M�A�T�IZ�A�D�A�Y�S=EG�U�IM�IE�N�T�O�·�S�IS�T�E�M�A�S�D�E�A�D�M�l�N�IS�T�R�A�C�IÓ::..:_:N 1mcyc

En la actual idad se ha establecido la trascendencia económica de la conservación de los pavimentos, por el impacto que en la economía de los pa íses se produce, de tal manera que es de gran importancia determinar la eficiencia económica de las decisiones adoptadas. Esto requiere antes que nada evaluar las condiciones en que se encuentran los pavimentos , las características del tránsito y predecir su comportamiento probable, con lo cual puedan establecerse las diferentes estrategias de conservación que deban apl icarse, las cuales deberán justificarse econó�icamente dentro de un marco de restricciones, para definir la que proporcione los máximos beneficios.

De acuerdo con lo anterior, se destaca la necesidad e importancia de conocer las cond iciones en que se e n c u e n tra el pav i men to , tanto est ructu ra l como funcionalmente , obteniendo datos confiables a través de u n seg u i m i e n to o m o n i t o re o s i s t e m á t i co . Es ta información deberá además complementarse con la relativa al tránsito , principalmente el de tipo pesado y con información de tipo económico, que incluya los costos de construcción del pavimento nuevo o de rehabi l itación, costos de manten im iento y fu ndamenta lmente de operación, de tal manera que pueda determinarse el comportamiento del pavimento en sus tres atributos principa les : funciona l idad , capacidad estructural y economía. Esto faci l itará adoptar las medidas necesarias que permitan minimizar el costo total del transporte . Deberán conocerse para el lo tanto la condición actual del pavimento como la predicción de los efectos del deterioro y de las acciones de conservación sobre su condición futura a lo largo de su ciclo de vida .

La estimación de los costos de operación requiere no solamente de l conocimiento de los costos derivados hacia el usuario y los costos por accidentes, sino también el conocimiento de cómo esos costos varían con las características y condición del pavimento a través del t iempo y como consecuencia de las estrategias de conservación adoptadas, lo cual permiti rá valuar los beneficios de la ap l icación de cada estrateg ia de conservación, a l compararla con la "estrategia cero" , que puede ser "no hacer nada" o la de m ínima conservación. Lo a nteri o r e n consecu e n c ia h a ce necesari o e l conocimiento detal lado de las condiciones del pavimento a través del tiempo, para determinar los costos asociados correspondientes a este concepto2•

Debe tenerse en cuenta que los costos de operación no afectan únicamente a l usuario, sino que repercuten en la sociedad en genera l , lo cual se comprueba a l anal izar el costo de los productos o bienes de consumo; si su


transporte se encarece (por el costo de operación) , el consumidor del producto ( la sociedad) , tendrá que pagar este sobrecosto .

En genera l puede decirse que existen dos tipos de evaluación de pavimentos: e l primero es de tipo funcional , identificado fundamentalmente mediante el concepto calidad de servicio-comportamiento , que indica la forma en que el pavimento está cumpl iendo con su misión.

El segundo t ipo es una evaluación mecanística , que ind ica las condiciones mecánicas del pavimento , las causas que originan tal condición y su probable efecto en el comportamiento futuro del pavimento , lo que permite defin ir las acciones que deben ejecutarse para mantener al pavimento en buenas condiciones de servicio.

Por lo tanto , para defin i r e l comportamiento de un pavimento, es importante establecer las cond iciones in iciales con las que empieza a operar y así mismo conocer la forma en que varían sus características a través del tiempo, mediante los dos tipos de evaluación antes citad os , para verifi ca r la efectiv idad de las estrategias de diseño y de mantenimiento ap licadas, programar. los trabajos de conservación requeridos y valuar las implicaciones económicas asociadas.

Para l l evar a cabo lo an ter ior , e l organ ismo debe establecer un procedimiento de evaluación sistematizada y seguimiento, de acuerdo a sus necesidades, intereses y capacidad técnica y económica, debiendo considerar los siguientes aspectos3 .

5.1 .1 Tipo de información requerida

Deberá defin irse el n ive l , tipo y cantidad de información básica requerida para establecer el banco de datos necesario, de acuerdo con las necesidades y objetivos del organismo. El sistema de información requerirá de un inventario básico de la red , del estado de la red en las condiciones actuales e históricas, volumen de tránsito, magnitud de las cargas y tendencias de crecimiento , estab lec iendo u n mon itoreo permanente de estos ind icadores. Lo anterior significa que el organismo deberá co ntar con u n grupo d e trabajo especia l izado de investigación y evaluación , que en forma permanente pueda proporcionar la información necesaria .

Por otra parte , de berán d efi n i rse las técn icas de evaluación de cada uno de los parámetros establecidos para e l mon itoreo constante , para l o cua l deberá seleccionarse el equipo de auscu ltación, teniendo en cuenta los siguientes aspectos, entre otros:

a ) Costo de adquisición del equipo .de evaluación.

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN �

b) Costo de mantenimiento y refacciones.

c) S istema de operación , necesidad de persona l capacitado para su manejo e interpretación de resultados.

d) Precisión de las mediciones y rapidez de operación , así como la interferencia que produzca en el flujo de tránsito a l efectuar las mediciones.

e ) Requerimientos de ca l ibración y de estandarización de las lecturas , así como tipo de registro de datos y volumen de información obtenida.

f) Valor de rescate del equipo de eva luación .

Debe tenerse en cuenta que los equipos modernos de eva luación se caracterizan por la rapidez con que efectúan las mediciones, su poca o nu la interferencia con el tránsito , por el gran volumen de información que debe interpretarse, así como por su elevado costo. Por otra parte , para su operación y manejo requieren de personal de alta cal ificación y capacitación .

5.1 .2 Procesamiento y anál is is de la información

D e b e rá c o n t a rs e c o n u n a d ec u a d o s i s te m a d e procesamiento , anál isis e interpretación d e l a información obtenida, como apoyo para la toma de decisiones.

Deberán manejarse tanto los 'aspectos técnicos como económicos, investigando constantemente los costos, principalmente los de operación , en función de sus impl icaciones con el estado del pavimento a través del tiempo, para fundamentar y justificar las acciones de intervención necesarias. Así mismo, podrán establecerse modelos de predicción para considerár las condiciones futuras del pavimento y anticipar las necesidades de acciones de conservación y su programación , así como las probables consecuencias de su omisión o rezago. Dichos modelos de predicción pueden tener un alto nivel de confianza en la medida en que se incremente el n ivel de información h istórica , obtenida en las acciones de seguimiento del comportamiento de los pavimentos.

5.1 .3 S istematización del seguimiento

Adicionalmente, es muy importante que el sistema de segu im iento sea a pl icado igua lmente a los tramos sometidos a acciones de conservación , rehabi l itación y reconstrucción , pa ra j uzga r i gua lmente la eficacia técnico-económica de ta les acciones. La evaluación debe in iciarse durante la ejecución de los trabajos y a l terminar es ta e ta p a , c o n el f i n d e v e r i fi c a r q u e fu e r:o n correctamente ejecutados y q u e s e corrig ieron las


1mcyc

deficiencias que los motivaron . Esta primera evaluación es muy importante porque ind icará las condiciones en que se inicia un nuevo ciclo de vida del pavimento.

5.1 .4 Clases de evaluación

Por lo anterior, se req uiere rea l izar dos clases de evaluación:

O La evaluación periód ica o de seguimiento de la evolución del estado del pavimento, que debe rea l izarse a lo largo de la vida del pavimento, con el propósito de programar su conservación y obtener la información sobre la eficacia de las acciones de co nservac ión ejecutadas . Así m ismo , puede proporci o n a r i n fo rmac ión m u y ú t i l sobre l as re laciones entre e l estado de l pavimento, las características del tránsito y los costos en genera l , generando información muy val iosa para formar la experiencia de l organismo. Llegado el caso, este tipo de evaluación definirá la necesidad de efectuar evaluaciones de carácter puntual , a l detectar tramos que en el proceso de seguimiento muestren un comportamiento anorma l , con desviaciones del estimado o previsto.

O La evaluación de carácter puntual que se l leva a cabo en un momento determinado y en un lapso más o menos corto sobre un tramo específico, para investigar con detal le el estado del pavimento y poder rea l izar e l p royecto de rehab i l i tación o reconstrucción del pavimento que se requiera .

Las evaluaciones periód icas o de seguimierito se han desarrol lado rápidamente en los años recientes debido a los siguientes factores :

O La evolución de procesos de auscultación mediante técn icas e lectrón icas e informáticas, uti l izando aparatos de medición de a lto rendimiento y gran precisión , con un costo relativamente moderado.

O La implantación de sistemas de admin istración de pavimentos muy desarrol lados, que pueden ser operados con computadoras personales.

O La posibi l idad de tener a la mano información más co m p l e t a y c o n fi a b l e s o b re el p roye cto y construcción de los pavimentos y poder lograr una mejor comprensión de su comportamiento.

Para poder desarro l l a r el proceso de seg uim iento mediante evaluaciones periódicas, es necesario l levar a cabo una serie de acciones, siendo la primera de el las la captación de la información d isponible del proyecto, espesor de la losa, resistencia, materiales, d iseño de juntas, sistema de drenaje y trabajos de conservación

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN \) �� 1mcyc

efect u a d o s , l o s i n ci d e ntes ocu r ri dos d u ra nte l a construcción , los resultados d e los ensayes d e contro l de calidad efectuados durante la obra y finalmente los resu ltados de los ensayes de recepción de la obra term i n a d a , ta les como ru g os i d a d , res i ste nc ia a l desl izamiento , espesor y resistencia d e las losas.

Así mismo, es importante conocer los aspectos de tipo a m b i e n t a l p reva l e c i e n te s , c o m o p re c i p i t a c i ó n , temperatura , etc . , factores q u e pueden afectar e l comportamiento de l pavimento y que deben ser tomados en cuenta para evitar sus efectos potenciales sobre el pavimento . F ina lmente, es importante conocer las características de l tránsito en el pasado, e l actua l y el futuro , g racias a lo cual podrá valuarse la capacidad estructural efectiva y remanente del pavimento. Todo lo anterior constituye la formación del in icio de un�ciclo de vida del pavimento, o "punto cero" .

Posteriormente y en forma periódica , se debe capturar una serie de indicadores característicos del estado y comportamiento del pavimento a lo largo del tiempo. La periodicidad de medición y de captura real izada se d ete rm i n a rá d e acuerdo con l a s cara cte r ís t icas intrínsecas de evolución y progresión de cada ind icador. Estos datos se obtendrán e n forma g lobal para la carretera o red de carreteras consideradas en el proceso de seguimiento , genera lmente con el auxil io de equipos de a lto" rendimiento; a partir de esta información la carretera o red de carreteras puede zonificarse en tramos homogéneos, defin idos de acuerdo con los va lores característicos correspondientes a sus indicadores.

F i n a l mente , a q u e l los t ramos q u e m a n i fiesten u n comportamiento anormal , n o previsto y que haga temer la presencia de condiciones que a corto plazo signifiquen situaciones críticas para e l pavimento , deberán ser motivo de un estudio detal lado o puntual que permita com p l eta r l a i nform a c i ó n d i s p o n i b l e y e m i t i r u n d iagnóstico correcto d e los deterioros y d e las causas que los han originado.

5.1 .5 Captura de información

La captación de la información debe estar gobernada por los siguientes principios básicos4:

O Objetividad. E l resu l tado de la información no dependerá de que sea obtenida por personas o por aparatos diferentes.

O Continuidad. La información debe ser reg istrada en forma continua a lo largo de la carretera , para tomar


en cuenta el efecto de los cambios en materiales, características del terreno, etcétera.

O Period icidad. Es importante conocer las leyes que rig e n l a evo l uc ión d e l a s cara cter íst icas de l pavimento, o comprobar la correspondencia entre los datos teóricos y los experimentales, por lo que es c o n ve n i e n te e fe c t u a r l a s m e d i c i o n e s periódicamente.

Por lo anterior, es muy conveniente el empleo de equipos de medición especial izados, de a lto rendimiento y que satisfagan las siguientes condiciones:

O confiabi l idad y repetitividad

O util ización de tecnicas no destructivas

O mínima inte rferencia con el tránsito al real izar las medidas

O reg istro automático de los resultados para poder real izar un proceso informático posterior

5.1 .6 Indicadores de la evolución de estado de los

pavimentos

Para poder determinar el estado del pavimento en un momento dado es preciso conocer ciertos ind icadores o parámetros relacionados d irectamente con aspectos que pueden afectar a los usuarios o bien que pueden ser de interés para los e nc?lrg ados d e l a conservación u · operación de la carretera.

D ichos indicadores pueden ser los relativos al estado físico del pavimento, a los costos generados incluyendo los relativos a accidentes y los correspondientes a la evolución del tránsito y su relación con e l estado del · pavimento . Los citados ind icadores son los siguientes:

O Deterioros superficiales

O Características funcionales:

• rugosidad

• resistencia a l derrapamiento

• otros aspectos relacionados con la seguridad

O Accidentes

O Capacidad estructura l

O Costos de conservación

O Costos de operación

9) Deterioros superfic[ales

Como se ha mencionado anteriormente, los deterioros superficiales constituyen un aspecto muy importante que

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN \)

refleja la condición actual de un pavimento (véase el capítu lo 3) . Cada t ipo de deterioro es el resu ltado de una o más causas, que es imperativo conocer para determinar el tipo de acción que es necesario ejercer tanto para corregir el deterioro observado, como para evitar que siga ocurriendo.

Por lo tanto , es importante que los resu ltados de la investigación y obtención de datos de campo descritos en e l c a p í t u l o 4 , s e a n d e b i d a m e n te a n al iz a d o s y representados g ráficamente , con objeto de zonificar el tramo estud iado según el g rado, t ipo y nivel de severidad de los deterioros identificados, así como determinar la necesidad de efectuar estudios o evaluaciones más detal lados. La identificación de los deterioros es muy importante para d eterm inar e l mecanismo que los produjo, por lo que es necesario identificar los que sean originados por el efecto del tránsito , o bien que sean atribuidos a causas ajenas a éste , como por ejemplo debidos a deficiencias de d iseño y construcción , mala cal idad de materia les , factores c l imatológicos y en especial a l d renaje. Este ú ltimo puede causar o acelerar el deterioro del pavimento, puesto que si es deficiente, la presencia de agua en la estructura del pavimento o en las capas de a poyo puede p rovocar p rob lemas como bombeo, deterioro en las j u ntas, esca lonamientos , grietas en las esquinas y agrietamientos tipo "O" . Con re lac ión al p rob lema de d re n aje y subd renaj e es aconsejable el intercambio de opiniones con el personal de conservación del tramo.

La metodología para la recolección de información de l esta d o s u p e rfi c i a l d e l p a v i m e n to , as í co m o su rep resentac ión d e b e n ser esta b l e ci das po r cada organismo de acuerdo con el uso que se proponga, así como de sus recursos d isponibles. Algunos organismos definen un " índice de condición", en el que se engloban o combinan los d iferentes tipos de deterioros para expresar un va lor ind icador del estado del pavimento.

La información m ín ima requerida es la siguiente :

O Tipo d e d eteri o ro , c las ifi cado d e acuerdo a l mecanismo q u e produce cada deterioro.

O Severidad, indicando para cada tipo de deterioro identificado la valoración de la intensidad con que se presente.

O Extensión , para expresar e l área que cubre cada tipo de deterioro y la severidad .

En el capítu lo 4 se proporcionan algunos l ineamientos para la identificación de deterioros , así como la forma de defin ir su severidad y forma de medición.


1mcyc

Finalmente , debe mencionarse q ue la investigación periód ica de los deterioros proporciona al ingeniero una val iosa ayuda para la detección y corrección temprana de problemas que pueden progresar en mag�itud y por tanto en la importancia y costo de las medidas correctivas; permite evaluar la velocidad con que el pavimento se deteriorará en el futuro estimando el fin de su vida útil (véanse las figuras 1 . 1 y 2 . 1 ) y . definir las zonas que requ ieran mayor atención . en . cuanto a acciones de conservación .o de estudios para rehabi l itación . Se insiste una vez más en que defin ir el mecanismo del deterioro es fundamental para su corrección y para evitar que vuelva a ocurrir.

En la tabla 3 . 1 se presentan los diferentes tipos de deterioros en los pavimentos de concreto con juntas , así como los probables mecanismos que los producen. En la figura 5.1 se incluye a manera de ejemplo un esquema de representación gráfica de la información de los deterioros existentes en un tramo.

b) Rugosidad

La reg u laridad superfici a l , tanto long i tud ina l como transversal , es una de las propiedades fundamentales de un pavimento, por su relación directa con la seguridad , comodidad y la economía. Los veh ículos deben circular sin oscilaciones n i aceleraciones verticales anormales que puedan traducirse en incomodidad y en pel igro. El aumento de la velocidad de circulación exige cada d ía una mayor regularidad de la superficie del pavimento, aunque los veh ículos modernos estén capacitados para brindar mayor comodidad a los usuarios. Por otra parte, se ha hecho evidente la influencia importante de las características superficiales en los costos de operación de los usuarios, ocurrencia de accidentes y consumo de energ ía, además de aspectos como el ruido generado por la rodadura de los veh ículos.

La rugosidad está l igada a l comportamiento funcional del pavimento y concretamente se refiere a la forma en que se está sirviendo al usuario, contexto en el cual la cal idad de l rodam iento es el factor dominante . Como se mencionó en el capítulo 4 , la calidad de rodamiento o serviciabi l idad puede expresarse en términos del Índ ice de Servicio Actual ( ISA), que puede ser determinado por las cal ificaciones otorgadas por un grupo de personas dentro de un rango de calificaciones de O a 5, o bien mediante mediciones d irectas efectuadas por equipos automatizados y de alto rendimiento , obteniéndose el denominado Índice de Rugosidad I nternacional ( IR I ) . En el caso de los pavimentos ríg idos , los deterioros asociados con la rugosidad son las desporti l laduras y escalonamientos en juntas y grietas longitudina les y

Evaluación

�

\i EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIM IENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN 1 1mcyc

Grietas transversales

Pulimento

Desportilladuras en juntas transversales

Escalonamiento

Grietas longitudinales

Grietas en acotamiento

Grietas de esquina

Bombeo

Estado superficial

Km 143

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1 44 No. de casos 36

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23

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37

B

31

o

Figura 5.1 Presentación gráfica del estado superficial del pavimento indicando e l t ipo de deterioro existente.

transversales , así como las d istorsiones debidas a deficiencias constructivas o a movimientos verticales de las capas inferiores. En la figura 5 .2 se presenta una gráfica típica de información del ind icador ISA en un tramo de medición y en el capítulo 4 se describen los procedimientos para l levar a cabo dichas mediciones.

Por los motivos an te riores es muy importante l a evaluación periódica d e la rugosidad d e l pavimento, ya que a semejanza de los deterioros, su variación a través del tiempo, define una curva de comportamiento del pavimento (véase la figura 2.1 ) , la que permite predecir e l final de la vida úti l , detectar zonas que merezcan atención temprana, etc. , así como evaluar los costos de operación del pavimento a través del tiempo (véase la figura 2.9) . El seguimiento sistematizado de esta característica , debe fo rm a r p a rte d e l a e x p e ri e n c i a d e l o rg a n i s m o , constituyendo parte fundamental d e l a configuración de los modelos de comportamiento necesarios para los anál isis económicos y la util ización de los sistemas de administración de la conservación. Cabe señalar que las

Rugosidad

Km 1 43 5

ISA

o

0.5

Cuerpo A, carril exterior

Figura 5.2 Presentación gráfica del ISA.


características de macrotextura forman parte del índ ice de fricción internaciona l ( I F I ).

e) Resistencia al derrapamiento

Constituye otro de los ind icadores importantes de la evolución del estado del pavimento , l igado íntimamente a la seguridad del usuario. El seguimiento de su evolución conduce también a marcar el fin de la vida úti l del pavimento, la detección de tramos pel igrosos l igados a la o c u r re n c i a d e a cc i d e n t e s y l a n e c e s i d a d d e intervenciones tempranas d e rehabi l itación. Las causas que se asocian a la disminución de la resistencia al derrapamiento son defic iencias en la construcción , p r i n c i p a l m e n te en e l t e x t u r i za d o , a g reg a d o s pul imentables , formación de pel ículas de hule, grasa o a rc i l l a e n l a s u p e rf i c i e , a s í c o m o d e p re s i o n e s superficia les que permitan la acumulación de agua y que propicien el fenómeno de acuaplaneo.

D e b e te n e rs e e n c u e n ta q u e la re s i s te n c i a a l d erra pam iento o fri cc ió n g e n e rada e ntre l l anta y

1 44

lTIIT 1 1 1 1 1

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN �

superficie del pavimento es esencial para el movimiento controlado de los veh ículos, esto es, para iniciar la marcha , ace le rar , g i ra r y frenar, por lo cual debe co n s e rva rs e d ic h o p a r á metro d en t ro d e va lo re s adecuados , i nc l uyendo cond ic iones d e pavimento mojado. Si la fricción es menor, se cae en situaciones de pe l i g ro y s i es a lta , puede inc id i r en e l desgaste acelerando de l lantas (véanse las figuras 2 .2 , 2.6 y 2.8) .

La metodología para la determinación de este parámetro debe ser estab lec ida por el o rgan ismo , . ut i l izando dispositivos de a lta densidad de medidas (Mumeter, por ejemplo) o puntuales (péndulo de fricción y círculo de arena) , descritos en el capítulo 4 . En la figura 5.3 se re p re s e n ta u n eje m p l o d e exp re s i ó n g ráf ica d e mediciones a l o largo d e u n tramo. E n secciones de pavimento con carri les mú ltiples deberá determinarse en todos el los, con énfasis en los carri les de a lta velocidad , tramos sinuosos y carri les de aceleración y deceleración, en condiciones de pavimento mojado. La fricción es otro factor que interviene en la valoración del índ ice de fricción internacional ( IF I ) .

d) Ruido

Existen actualmente mayores exigencias por parte de los usuarios de reducir los niveles de ruido tanto dentro como fuera del veh ículo, los que pudieran afectar inclusive el entorno de una carretera en operación. Se pretende en la actua l idad introducir innovaciones tecnológ icas en el proyecto , materia les y prácticas de texturizado, que perm i tan o b te n e r pav i m e ntos s i l e n c iosos y con capacidad de absorción acústica . El ru ido generado por la rodadura de los vehículos depende de las características de las l lantas y de la textura del pavimento. Si los niveles de ruido producidos sobrepasan los niveles establecidos, sobre todo en zonas habitadas, será necesario recurrir a medidas como tratamientos superficiales, corrección de

Km 1 43 0.9

� ¿ 0.8

• O ·e:; (.) �

0.7 (!) "O (!) e: (!) 0.6 ·e:; ¡¡:: (!) o ü

0.5

1mcyc

textu ra superficia l , etc . , para reduci rlos a n ive les tolerables (véanse las figuras 2.6 y 2.7) . Este concepto constituye por lo tanto , otro parámetro que debe ser valorado en un proceso de evaluación del pavimento. En el capítu lo 4 se describe la técnica para su medición.

e) Parámetros varios

Otros parámetros re lacionados con la evolución del estado superficia l de l pavimento lo constituyen las propiedades ópticas, salpicaduras, la visibil idad de las marcas via les y la apariencia de la superficie de l pavimento.

Las cua l i dades refl ecta ntes d e l os pavi mentos5 , preocupan a todos los interesados en la seguridad del tránsito y de los peatones , en condiciones de pavimento seco y mojado, con i luminación artificial de tipo urbano y de los vehículos . La l uminancia en genera l de los pavimentos depende de su color, mientras más claro mejor, aunque con la cond ición de no util izar agregados pu l imentab les , como a lgunas cal izas . Otro aspecto importante es la macrotextura , que mientras más gruesa favorece la reflexión d ifusa , s iendo más vis ib le l a carretera con la l uz de los faros y más uniforme la luminancia con i luminación urbana. Con l luvia el efecto especular de los pavimentos es mayor, siendo en este caso más importante la macrotextura que el color mismo, pues disminuye el efecto de reflexiones parásitas, e incluso el efecto de las salpicaduras de agua. Con l luvia se produce con faci l i dad la reflexión de la luz en pavimentos l isos con lámina de agua, por lo que es d esea b l e u n a s u pe rfi c i e rugosa q u e p e rm ita l a el iminación del agua , evitando fenómenos indeseables de reflexión , salpicaduras y mejorando la visibl idad de las marcas viales. Con respecto a estas ú lt imas, debe buscarse tanto su durabi l idad como su contraste con la superficie del pavimento , sobre todo de noche y con

1 44

Figura 5.3 Representación gráfica del coeficiente de fricción.

Pavimentos de concreto para carreter;::i� 1 1 1 - 93 Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIM IENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN ·� �� 1mcyc

l luvia. Debe así mismo obtener un contraste con los acotamientos y evitar manchas que ocu lten las marcas viales o constituyan un elemento de inseguridad para el usuario , creando confus ión y ob l igándo lo a tomar decisiones forzadas. En el capítu lo 4 se describen a lgunas técnicas de auscultación de estos factores.

f) Capacidad estructural

Es uno de los factores más importantes de la evaluación de los pavimentos, puesto que decidirá la necesidad de rehabi l itar o reforzar un pavimento, definiendo por lo tanto la estrategia a seguir, encontrándose por lo tanto muy l igado a las características del tránsito actual y futuro. La eva l u ac ión estru ctura l por lo tanto d efi n i rá s i u n pavimento e s capaz d e soportar las condiciones de tránsito futuro en un nuevo ciclo de vida conservando su estructu ra a ctu a l , o será n ecesa r io reh a b i l i ta r lo , recurriendo a refuerzos , ampliaciones o reconstrucción .

El p lanteamiento d e u n refue rzo como técnica de rehabi l itación estructural puede ser debido a algunas de las causas siguientes6:

O I ncremento importante del tránsito pesado, que puede significar una reducción de la v ida útil de l pavimento.

O Capacidad estructural deficiente para el tránsito actual .

O Deg ra d ac ión i m p o rtan te y g e n e ra l izada d e l pav imento , cuya rep a rac ión i n te g ra l res u l ta inevitable.

O Costos de conservación excesivos.

O Necesidad de superar rápidamente un retraso acumulado en la conservación .

O Incremento excesivo de los costos de operaqión de los usuarios.

Para efectuar la evaluación estructural de un pavimento es necesario reconocer que el tipo de deterioros que p resen ta , cons t i t uye un i n d i c a d o r exce l e n te d e información sobre e l efecto del paso d e las cargas del tránsito sobre el pavimento. Por lo tanto, si se identifican deterioros clasificados como asociados al efecto de las cargas del t ráns ito , debe hacerse sospechosa la capacidad estructwal del pavimento , y en el caso de carreteras de carri les múltiples deberá distinguirse el estado de deterioro de los carriles exteriores con respecto a los interiores. De igual manera , la consulta del historial de trabajos de conservación, como bacheo, sustitución de losas, etc . , será también de uti l idad para conocer los problemas que el pavimento haya presentado en el pasado.


Es muy frecuente que las fisuraciones de los pavimentos marquen el inicio de un proceso de deterioro que puede conducir a la destrucción del pavimento, por lo que es importante que se detecten , se investigue su origen y se corrijan las causas que las provocaron , sobre todo si las fisuraciones son a causa de una deficiencia en las capas de apoyo de las losas.

De lo anterior se puede deducir que los parámetros que m á s i n t e r é s p re s e n ta n c o m o i n d i c a d o re s d e l comportamiento estructural de u n pavimento d e concreto, son los siguientes :

O d e g radac iones s u p e rfic ia l es de l pav ime nto y acotamiento

O deflexiones en sitios característicos de las losas, como centro, juntas y esquinas, así como el valor de la transferencia de cargas en las juntas

O estado de contacto entre losa y capa de apoyo, para detectar la presencia de oquedades o fa lta de contacto entre ambos elementos

La eva l u ac ión d e l as deg radac iones o d eterioros superficia les del pavimento debe rea l izarse en forma periód ica , por lo menos una vez al año, tomando nota de las correspond ientes al p rop io pavimento y en los acotamientos, así como aspectos relativos a l entorno (véase el capítu lo 4) y deberá perm itir captar la presencia de nuevos deterioros y segu i r la eva luación de los existentes.

Las degradaciones o deterioros normalmente estudiados son los siguientes:

- En las losas:

- En juntas y grietas:

- En acotamientos:

Grietas longitudinales Grietas transversales Grietas d iagonales Áreas reparadas Áreas con pérdida de textura

Desporti l laduras Fracturas en esquinas Bombeo Escalonamiento

Grietas longitudinales y transversales Agrietamiento de p ie l de cocodri lo , en pavimento flexible Bombeo Baches Depresiones

Por otra parte, en lo que se refiere a la capacidad estructural del pavimento, es conveniente. tener en cuenta que ésta se reduce g radualmente , bien sea por causa del paso de las cargas del tránsito o por los efectos del cl ima y el paso del tiempo. En la figura 5.4 se representa el concepto genera l de deficiencia estructural y capacidad

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN �

� SC0 1 ::J ü 2 U) 3:-0L Q) 'O ctJ 'O 'ü ctJ c. ctJ (.)

SC ef

Apllcaclones de carga

estructu ra l efectiva . La capacidad estructu ra l de un ·pavimento nuevo se representa co�o SC0, que en e l caso de los pavimentos rígidos es el espesor D , de la losa. Dicha capacidad decl ina con el paso del tiempo y el tránsito, de manera que en a lgún momento de su vida , la capacidad estructural se ha reducido a SCet, capacidad efectiva , que en términos del espesor de la losa sería Det· Si al real izar los anál is is correspondientes se encuentra que la capacidad estructura l de l pavimento para e l tránsito futuro es SCt, e l pavimento actual requerirá un refuerzo de magnitud SCoL = SCt- SCet, de ta l manera que el objetivo primario de la evaluación estructural de un pavimento e s d ete rm i n a r l a capacidad estructura l efectiva , SCet, d e l citado pavimento. S i bien este aspecto pudiera parecer senci l lo , en rea l idad no lo es tanto, puesto que no existe por el momento un método simple para e l l o , ya q u e se d eb e n cons i de ra r tan-to l as condiciones actuales de l pavimento y sus . materiales c?mo además la forma en que se comportarán en el futuro.

S e recomiendan tres m étodos pa ra d eterm ina r la capacidad estructural efectiva de l pavimento3:

O Con base en una inspección visual y ensaye de materia les , i nc luyendo u n a i nspección de las condiciones d e d renaje.

O Con base en la d eterminación de la magnitud de d eflex iones med iante pruebas no d estructivas (NDT, por sus iniciales en inglés) .

O Con base en la v ida remanente, evaluando e l daño por fatiga producido por el tránsito. Debe conocerse el tránsito que el pavimento ha soportado durante su vida pasada.


1mcyc

Figura 5.4 Pérdida de capacidad es

tructural debida al paso del tiempo, del

tránsito y al efecto del refuerzo.

Debe aclararse que las incertidumbres asociadas con los anál isis de la determinación de la capacidad estructural efectiva impiden que los métodos citados proporcionen conclusiones equivalentes, por lo que se recomienda util iza:- los tres métodos siempre que sea posible y tomar una decisión apoyada en la experiencia y buen ju icio del ingenie ro.

Capacidad estructural con base en inspección visual y ensaye de materiales (pruebas destructivas)

Es muy importante observar las condiciones en que se encuentra el pavimento, identificando el tipo, extensión, n ive l de severidad y u b icac ión de los d eterioros superficiales. Si b ien algunos de e l los pudieran no ser originados por las cargas de tránsito, con e l tiempo éstas pueden incrementar su severidad y reducir su capacidad es t ruct u ra l . Es n e cesa r i o a d e m á s , d i spon e r d e información del proyecto, construcción e historial d e mantenimiento del pavimento.

Los deterioros más importantes por considerar son:

O esca lonamiento y desport i l l amiento de g rietas longitudina les y transversales

O agrietamientos en esquinas de juntas o grietas transversales

O d esintegración provocada por agrietamientos tipo "D" , agregados reactivos u otros problemas d e durabil idad

Adicionalmente, es conveniente realizar una investigación del subdrenaje , con objeto de identificar problemas relacionados con la presencia de agua y detectar los casos en que unas obras de subdrenaje puedan mejorar el comportamiento de los pavimentos.

Evaluación

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Debe programarse la real ización de sondeos, calas y ensaye de materiales, para identificar o verificar las causas de los deterioros observados, ubicando las exploraciones de acuerdo con una zon ificación del pavimento en tramos homogéneos de manera que estén representadas todas las zonas definidas. En los sondeos y c a l a s d e be rá n d eterm i n a rs e l o s e s p es o res y condiciones de las capas del pavimento , inspeccionando las muestras cu idadosamente y efectuando los ensayes q u e l os c a ra cte r ice n p a ra co m p a ra rl o s con l o s especificados para un pavimento nuevo y anal izar la forma en que es�án trabajando. Los núcleos obten idos de las losas deben someterse a ensayes de resistencia, l legando a examinarse petrográficamente cuando se observen problemas de reactividad .

E s co n v e n i e n t e e fect u a r e x p l o ra c i o n e s e n e l acotamiento, a lo largo del borde d e las losas y en las cercan ías de juntas y grietas, con objeto de observar el estado de la interfaz losa-subbase, calidad y espesor de losas , subbase y capa s u b rasa nte , evidencia d e cavidades, presencia de agua y aspectos d e las juntas . Se recomienda obtener unos se is n úcleos de las losas por cada sección homogénea , u nos dos en e l centro de las losas y los restantes a unos 40 cm de la j unta transversal y en la trayectoria de las ruedas exteriores , con e l fi n de observar e l efecto d e l a e rosión de la capa de apoyo causada por los veh ícu los . Los sondeos y ca las d ebe rá n taparse cu i dadosame n te p a ra n o afectar e l comportamiento futu ro de l pavimento ( refs . 3 y 4 ) .

En el caso de pavimentos flexibles, los deterioros más importantes por considerar son los agrietamientos por fatiga (tipo piel de cocodri lo) en las trayectorias de las rodadas, roderas o deformaciones permanentes en las rodadas, agrietamientos longitudinales y transversales q u e p rovoca n bach es , a s í como depres iones de l pavimento producidos por inestabi l idad de las capas inferiores. En forma semejante a l caso de pavimentos r íg idos, deberán efectuarse ca las y sondeos para observar la estructura del pavimento y la capa de apoyo, obtener los espesores de las capas y extraer muestras para determinar las características de los materiales. Este procedimiento será apl icado cuando se investigue la posibi l idad de construir una losa de concreto sobre el pavimento flexible existente (whitetopping) .

La forma de estimar la capacidad estructural efectiva según este método se describirá más adelante , cuando se a bo rd e el te m a de p royecto d e l refu e rzo d e pavimentos.


C apaci d a d es t ru ctu ra l c o n b a s e e n p ru e ba s n o destructivas (NDT)

La apl icación de pruebas no destructivas, especia lmente mediante la medición de deflexiones en el pavimento, ha sido una parte importante en los procesos de evaluación y rehabi l itación de los pavimentos en los ú ltimos años. Desde su i nicio, este procedimiento ha uti l izado como un i nd icado r d i recto de l a capac idad estru ctu ra l , las deflexiones medidas en el pavimento bajo una carga en particular. A partir de este parámetro , por un proceso de cálculo i nverso se pueden determinar los mód ulos elásticos de los d iferentes componentes del pavimento , evaluar la eficiencia de la transferencia de cargas a través de juntas y grietas y determinar la ubicación y extensión de cavidades bajo las losas del pavimento.

Concretamente e n e l caso d e pavimentos ríg idos , mediante pruebas no destructivas se puede valuar e l módulo de reacción efectivo, k, de la subrasante y el módulo de elasticidad del concreto , que permite estimar su resistencia .

En pavimentos flexibles, las N DT permiten estimar el módulo de resi l iencia de la subrasante y el número estructura l efectivo SNer de la estructura del pavimento o los módulos elásticos de cada una de las capas del pavimento .

Además, las N DT pueden proporcionar información útil p a ra zo n ifi ca r el t ra m o e s tu d ia d o e n s u btra mos homogéneos.

Los p roced im ientos p a ra med i r d ef lexiones en el pavimento bajo el efecto de una carga se clasifican en tres categorías :

O bajo el efecto de cargas estáticas o que se mueven lentamente

O bajo el efecto de una carga vibratoria

O bajo el efecto del impulso de una carga

Como ejemp lo de l pr imer caso se tiene a la Viga Benkelman (AASHTO T 256 y ASTM D 4695), mediante la cual es posible medir la deformación máxima producida por una carga estática normalmente de 80 kN . Puede l legar a medirse la cuenca de deflexiones colocando la carga a d iferentes d istancias de la punta móvil del aparato . El procedimiento es senci l lo aunque lento y tiene como principa les desventajas que las deflexiones son producidas por una carga estática que no representa las condiciones dinámicas de las cargas rea les del tránsito . Por otra parte , en pavimentos muy ríg idos, como es el caso de los constituidos por losas de concreto , los apoyos de la viga se puedan localizar dentro de la cuenca de

Evaluación


deflexiones por l o que no constituyen un p lano de referen cia a p rop iado . P o r otro l a d o , s i n o puede determinarse la forma de la cuenca de deflexiones, no podrá tenerse idea de la resistencia g lobal del pavimento a la ruptura ; por lo tanto , no basta conocer la máxima d efl ex ió n q u e s o l a mente p ro p o rc iona i d e a d e l a resistencia d e l pavimento a l a deformación , sino q u e es necesario conocer la forma de la cuenca .

Para eje m p l i fi ca r l os d is pos i t ivos que m i d en l a s deflexiones bajo e l efecto de u n a carga vibratoria , se puede recurrir a l Dynaflect (AASHTO T 256 y ASTM O 4695), en el cual las deflexiones son generadas por d ispositivos vibratorios que producen un efecto d inámico s i n u s o i d a l a t ravés d e u n a fu e rza estát ica . Las deflexiones son medidas por acelerómetros colocados sobre el pavimento a d iferentes d istancias del punto de excitación. Estos d ispositivos no requieren punto fijo de referencia; s in embargo , t ienen como desventaja que no representan plenamente el efecto rea l de las cargas aplicadas a l pavimento y que la util ización de cargas estáticas g randes para p roducir la v ibración puede afectar el comportamiento de materiales sensitivos .

F ina lmente , como d i sposit ivos q ue d eterm inan las deflexiones bajo el impulso de una carga se puede recurrir a los deflectómetros de impacto (FWD), mediante los cua les pueden ap l ica rse impu lsos d e d iferente magn itud variando el peso y la a ltura de caída de una carga , para reproducir e l efecto de una ampl ia gama de carg as rep resentat ivas d e los d iferentes t ipos d e veh ículos terrestres e inclusive aéreos. Las deflexiones son med idas por acelerómetros colocados sobre el pavimento a d iferentes d istancias del punto de impacto. Estos d ispositivos tampoco requieren un punto fijo de

Requerimiento d e sobrecarpeta (mm)

Km 143 0.5

1mcyc

referencia , teniendo además la g ran ventaja de poder simular e l efecto de una carga en movimiento tanto en magnitud como en du ración y la apl icación de cargas re lativamente pequeñas , en comparación con las util izadas en los equipos vibratorios . Como ejemplo de estos d ispositivos se tiene el deflectómetro Dynatest (ASTM O 4694 y ASTM D 4695), que es aceptado por organismos de varios pa íses, entre el los el SHRP. Como desventajas pudieran señalarse su costo y su operación relativamente compleja.

En la figura 5 .5 se presentan los resu ltados graficados de evaluación de pavimentos ríg idos ; en el capítulo 4 se encontrarán en forma más detal lada las técnicas de evaluación con el d ispositivo FWD.

La manera de estimar la capacidad estructural según esta metodología se tratará cuando se aborden los aspectos de proyecto del refuerzo de pavimentos.

Capacidad estructural con base en la vida remanente

Este procedimiento se basa en el concepto mostrado en la figura 5 .4 , en la cual se observa la forma en que se red u ce la ca p a c i d a d es t ructu ra l con el t i e m p o , d isminuyendo también e l número de repeticiones d e carga que e l pavimento puede soportar e n e l futuro , lo cual puede expresarse como vida remanente a partir de un determinado momento de observación .

Para determinar la vida remanente se deberá conocer el tránsito real que el pavimento ha soportado a la fecha, así como el volumen total de tránsito que el pavimento debería soportar para alcanzar la condición de fa l la ; evidentemente el tránsito deberá expresarse en ejes equivalentes de 80 kN .

1 44 400�-.---.-��-..-�-----.-----..--.�.--.---.---.--.--.---,----,.--,

2001---+--+--+---+--+--+---+--+�t---t---+---+--+----t--+----+---i�t--1

Cuerpo A, carril exterior


Figura 5.5 Presentación gráfica del resu ltado del

anál isis estructural .

Evaluación

'.� 1mcyc

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIM IENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN

De esta manera , la vida remanente del pavimento puede expresarse de acuerdo con la siguiente expresión :

donde:

RL = 1 00(1- :P ) 1 .5

RL vida remanente, por sus sig las en inglés, en %

Np tránsito total a la fecha , en ejes equivalentes de 80 kN

N1 .5 tránsito total para alcanzar la fal la , con un valor P2=1 .5, en ejes equivalentes de 80 kN

P2 nivel terminal

Una vez determinando el valor de RL, se puede obtener un factor de condición, CF, de la figura 5.6, e l cua l está definido por la siguiente expresión:

donde:

sen CF = SC0

CF factor de cond ición

SCn capac idad estructu ra l después de N p repeticiones d e ejes equivalentes

SCo capacidad estructura l orig inal

Por lo tanto, la capacidad estructural actual o efectiva del pavimento puede estimarse multiplicando la capacidad estructural original del pavimento por el CF calculado, es decir:

Figura 5.6 Relación entre

factor de condición y vida

remanente. Factor de condición


SCet = CF x SC0

que para el caso de pavimentos ríg idos puede escribirse

Det = CF X D0

Este p roce d i m i ento p u e d e con d uc i r a res u l tados erróneos por l as siguientes razones:

O La propia capacidad de predicción de las ecuaciones de la metodología MSHTO

O La gran variación en el comportamiento de los pavimentos

O La d ificu ltad de valuar el tránsito que ha actuado sobre el pavimento

O El procedimiento es más ap l icab le al caso de pavimentos que manifiestan muy pocos deterioros visibles

De ahí que los resultados obten idos deben considerarse como orientadores y sujetos a ajustes y en ú ltimo caso, si los resultados no son lógicos con respecto al estado del pavimento, e l procedimiento no debe uti l izarse.

Otros tipos de pruebas no destructivas

Adicionalmente , pueden uti l izarse otros tipos de pruebas no destructivas basadas en la propagación de ondas, como el radar de penetración terrestre y el dispositivo de u l trason ido . El p ri m e ro puede ut i l izarse como un complemento de l anál isis con e l FWD, ya que permite determinar e l espesor de l pavimento med iante una técnica no destructiva , uti l izando un dispositivo montado en un veh ículo que circula a la velocidad de operación y

Vida remanente, RL, %

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMI NISTRACIÓN �

real iza mediciones en forma continua. Así m ismo, existe el sistema de Respuesta D inámica Transitoria , que consiste en produci r una vibración en el pavimento a través de u n go lpe ap l icado por u n mart i l lo en su superficie , que está equipado con una celda de carga dinámica que m ide la fuerza del impacto; este ú ltimo produce una vibración cuya velocidad de propagación es registrada por geófonos dispuestos en la superficie del pavimento. El proced i miento perm ite determinar e l espesor de la losa , la cal idad de su soporte, la presencia de huecos bajo la losa, etcétera. · El método de u ltrasonido se basa en la medición de la velocidad de propagación de ondas de a lta frecuencia, gracias a lo cual es posible detectar la homogeneidad de la losa de concreto, su resistencia , etc . , que determinadas en forma repetida pueden servir para el seguimiento de la evolución del estado del pavimento con el tiempo.

g) Tránsito

Const i tuye e l factor q u e seg u ra me nte es e l más importante en el d iseño, conservación y rehabi l itación de los pavimentos. E l conocimiento de l tráns ito deberá inclu ir principalmente su volumen actual y futuro , su composición y la magnitud de las cargas que actuarán sob re el p a v i m e n t o en el p e r i o d o de a n á l i s i s , principalmente.

El conocimiento de las características del tránsito en un proceso de evaluación de pavimentos es muy importante por las sigu ientes razones:

O La determinación del tránsito que ha soportado el pavimento e n e l pasado perm it irá conocer su c a p a c i d a d e st ru c tu r a l con b a s e e n la v i d a remanente (véase el inciso f anterior) .

O Conociendo las características del tránsito actual se puede expl icar el estado de deterioro que presenta el pavimento y prever su comportamiento futuro.

O De igual manera , e l conocim iento del tránsito en el periodo de anál isis permitirá defin ir las necesidades de rehabi l itación o de refuerzo para un nuevo ciclo de vida del pavimento.

O Así mismo, e l conocimiento del tránsito en forma s istem atizad a a lo l a rg o de l t iempo perm it i rá determinar los costos de operación y por tanto se podrá defin i r e l comportamiento económico del pavi mento , i n d icando el momento en q ue su operación deja de ser favorable económicamente. Debe tenerse en cuenta que el volumen de tránsito aumenta con el tiempo, pero de la misma forma se reducen los factores de textura y rugosidad del


1mcyc

pavimento , siendo ambos factores determinantes en los costos de operación.

Debe mencionarse que la determinación real del tránsito es un aspecto serio e importante , ya que un conocimiento falso o equivocado puede conducir a serios errores, que a co rto o m e d i a n o p l a zo s e ref l ej a rá n e n u n comportamiento deficiente del pavimento; por lo tanto, es muy pertinente un monitoreo continuo y confiable del tránsito para comparar la predicción con la real idad y la valoración correcta del volumen y peso de los vehículos , para así obtener proyectos confiables, funcionales y económicos.

Los fa cto res d e l t rá n s i to q u e i n te resa conocer principalmente son los sigu ientes:

O Volumen g lobal (Tránsito Diario Promedio Anual , TOPA) y por t ipo de veh ículo. Interesa desde el punto de vista geométrico y de capacidad de la ca rrete ra , h a c i e n d o n o t a r la neces i d a d d e ampliaciones, mejoramiento d e los al ineamientos horizontal y vertical y obras de modernización en genera l . Desde el punto de vista estructura l , el volumen del tránsito pesado en sus diferentes tipos de veh ículos es fundamental para el cálculo del número de ejes equivalentes (ESAL, por sus siglas en i n g l é s ) , t e n i e n d o en c u e n ta a d e m á s e l pronóstico de crecimiento e n e l periodo de diseño. Es i m p o rta n te a d e m á s el va l o r de la carga transportada para efectos de decisión de pol íticas de rehabi l itación7.

O Tasa de crecim iento . Conociendo la evolución histórica del tránsito será posible predecir la tasa de crecimiento a futuro , preferentemente por t ipo de veh ículo, ya que en general se tienen tasas de crecimiento diferentes.

O Peso y d imensiones de los veh ículos. El peso de los veh ícu los es determinante para el cálculo correcto del ESAL, lo cual tiene importancia en el n ivel terminal del pavimento , ya que si el ESAL estimado es menor que el rea l , e l n ivel terminal se alcanzará a n te s c o n i n c re m e n t o s e n l o s cos tos d e conservac ión y d e operación . E s i m portante determinar el peso real de los veh ículos cargados y descargados, ya que en nuestro país son muy importa ntes los sobre pesos y e l n ú m ero d e veh ículos sobrecargados7 y debe recordarse que el fa cto r de e q u i v a l e nc i a de l a s carg a s crece exponencialmente con el peso de los ejes. Por otra parte, debe tenerse en cuenta que los camiones pesados constituyen un importante porcentaje del ESAL.

O Distribución del tránsito en carreteras de carri les múltiples. Es importante desde el punto de vista del tránsito pesado asignado a cada uno de los carri les.

Evaluación

; EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN

1mcyc

O Velocidad de operación. Los vehículos modernos están capacitados para circular a velocidades altas, l a s c u a l e s d e p e n d e rá n d e l e s t a d o d e l o s pavimentos , entre otros factores . E l costo d e operación depende también d e l a velocidad del vehículo (véanse las figuras 1 .2 y 2.9) , de tal manera que es importante efectuar el seguimiento de este factor, tanto desde el punto de vista funcional como económico.

O Accidentes. Es conveniente efectuar un registro de accidentes, ya que si estos ocurren con cierta regularidad en una misma zona , es indudable que en e l l a se presenta n cond ic iones que deben investigarse, debiendo programarse un estudio puntual que permita conocer las causas que los producen para su corrección.

O Características de nuevos veh ícu los. I nteresará conocer su peso, d imensiones, número de ejes y pres ión de inflado de las l l antas, entre otros aspectos . Existe la tendencia en los veh ículos modernos a incrementar la presión de inflado, la cual p u e d e i n fl u i r en el co m p o rt a m i e nto de l o s pavimentos.

Finalmente, en la tabla 5. 1 se presenta una relación de la información necesaria en el proceso de evaluación, para tener los datos necesarios para la apl icación de las diferentes técnicas de conservación , rehabi l i tación y refuerzo de los pavimentos de concreto.

h) Costos de conservación y de operación

Otros dos ind icadores que marcan la evolución del estado de los pavimentos son los relativos a los costos de conservación y de operaciónª .

Los primeros corresponden a los generados por el organismo para mantener la operación del pavimento en cond iciones razonables de seguridad y comod idad , constituyendo un factor que se incrementa con el tiempo (véase la figura 2 . 1 ). Su crecimiento se debe a que el pavimento con el tiempo se deteriora , aumentando la extensión y severidad de los daños y disminuyendo su ca lidad de rodamiento y la resistencia al desl izamiento, por lo que deben ser más frecuentes y extensas y por lo tanto más costosas, las acciones de conservación . El organismo deberá hacer erogaciones mayores con el tiempo, las que en determinado momento rebasarán sus n iveles de presupuesto , ind icando con e l lo q ue es necesario apl icar otro tipo de acciones.

Un caso similar ocurrirá con los costos de operación. Si bien éstos son asumidos por el usuario , el organismo tiene la obl igación de efectuar un seguimiento de su evolución


con el tiempo en beneficio de la economía del transporte , razón de ser de la infraestructura correspondiente .

En estos costos se incluirán los relativos a la operación de los veh ícu los, su deterioro , consumo de combustible, demoras y accidentes. Por otro lado, se deberán conocer las características y tendencias del tránsito, así como las condiciones del pavimento, principalmente su rugosidad y su influencia en la variación de la velocidad . Con estos elementos se podrá obtener la forma en que se incrementan los costos de operación en el tiempo, hasta l legar a una situación no redituable y que indique el momento de aplicar acciones que modifiquen esta condición.

5.2 DIAGNÓSTICO Y DEFIN IC IÓN DE ACCIONES CO

RRECTIVAS

Una vez reunida la información obtenida en el proceso de eva luación en sus d ife rentes etapas y aspectos, a continuación deberá l levarse a cabo el proceso de d iagnóst ico de l estado de l pavi mento para poder establecer la estrategia o estrategias de conservación o rehabi l itación del pavimento , necesarias para mejorar el nivel de servicio que se ofrecerá a l usuario y después de un anál isis técnico-económico, poder decid i r cuál será la estrateg ia que deba apl icarse.

Debe mencionarse que el proceso de diagnóstico, la determinación de las causas que condujeron a dicho estado y las medidas correctivas que deban aplicarse, no constituyen en general una tarea fácil para el ingeniero, siendo necesaria la aplicación de su buen juicio, su experiencia y la del organismo, así como la de otras instituciones.

A continuación se hará una descripción del proceso de análisis, d iagnóstico, evaluación de estrategias, estudio económico y selección de la mejor opción que debe aplicarse para iniciar un nuevo ciclo de vida de un pavimento.

5.2.1 Recopi lación de información

Como se ha mencionado, la fase in icial del proceso de evaluación consiste en recopi lar la información disponible en gabinete y campo, de tal manera que se facil ite la defin ición y comprensión del problema existente en torno al estado y comportamiento del pavimento.

Tal información procederá del propio organismo así como de las investigaciones l levadas a cabo en campo, laboratorio y gab inete. La información requerida en términos generales es la sigu iente :

O ubicación del tramo y entorno geográfico

Evaluación J

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN � 1mcyc

Tabla 5.1 Información necesaria para la apl icación de d iferentes técnicas de conservación, rehabi l itación y refuerzo (refs. 3 y 5)

Restitución Sellado de Reparación Reparación Relleno de Levanta- Juntas Recons-

Información de Tratamientos juntas y Fresado a espesor a espesor Subdrenaje huecos miento de relevadoras Sobrecarpetas trucción y

requerida transferencia superficiales grietas parcial total bajo losas losas de presión reciclado

de cargas

Proyecto de R R R R R R R R R R R R pavimento

Información del proyecto D D D D D D D D original

Antigüedad D D D D D D D

Propiedades de los D D R D D D R R materiales

Tipo de D R D D R R subrasante

Clima D D D D R D D

Características D R R R del tránsito R D D R R R

Deterioros R R R R R R R R R R R R

Pruebas no destructivas D R R D R D

Pruebas destructivas D R R D D R R

Rugosidad D D D

Perfiles transversal R R D y longitudinal

Drenaje R D R R D D R R

Conservación D previa D R D D D D D

Presión sobre estructuras R

Instalaciones subterráneas R D D D R R

Control de tránsito R R R R R R R R R R R R

Gálibos verticales D D

Geometría D R

Resistencia al derrapamiento D D D D

Accidentes D D D

R: REQUERIDO D: DESEABLE

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 1 0 1 Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIM IENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN ��-1mcyc

O clima y factores ambienta les; temperatura , régimen de l luvias, vientos

O información geotécnica de la zona, tipos de suelos, problemas de estabi l idad de laderas, erosión

O topog rafía ; e l evación , g ra d o de cu rvatu ra y pendiente

O edad del pavimento

O d i s e ñ o o r i g i n a l d e l p a v i m e n t o ; g e o m e tr í a , d imensiones y espesores d e losas, tipos d e juntas , tipo de acotamientos , número de carri les

O información de la construcción; informes de obra , l a b o rato rio y s u p e rv is ió n , m od ifi cac iones a l proyecto, informe de in icio de la operación

O ca racte r íst icas de la s u b rasan te , s u b base y concreto

O historia de acciones de conservación ; problemas especiales detectados

O drenaje y subdrenaje, estado y funcionamiento de las obras existentes , erosión

O g á l ibos de estructu ra s a d es n ive l , ba rreras , entronques, anchura de acotamientos,. derecho de vía

O presencia de instalaciones aéreas y subterráneas principalmente

O estadística y ubicación de accidentes en el tramo

O perfil del tránsito pasado y presente; composición, tasa de crecim iento; peso , número de ejes y d i mens iones d e l os ve h ícu l o s , compos ic ión transversal , información de la carga transportada , principalmente de su valor

O estado del pavimento , deterioros (agrietamientos, esca lonamientos , bombeo , etc . ) ; resistencia a l desl izamiento , textura y rugosidad , deflexiones obtenidas con pruebas no destructivas , condición de los acotamientos, perfi les y secciones topográficas

O costos de conservación

O opciones para el control del tránsito durante la ejecución de los trabajos y movimiento de los equipos

O b a n co s d e m a te r i a l e s y o t r a s fu e n t e s d e aprovisionamiento e n l a zona , ub icación , t ipo , d isponibi l idad de materiales y su costo

O d isponibi l idad de equipos de construcción y mano de obra

O experiencias del organismo en la zona

O restricciones impuestas por el organismo en la zona


El tipo y características de la información requerida dependerá en parte de las acciones de rehabi l itación que se deban rea l izar (tab la 5 . 1 ), deb iendo cada organismo fijar la metodolog ía q ue deberá seguirse en cada caso.

La extensión de la evaluación , su costo y el tiempo empleado estarán en función de la importancia de la carretera estudiada , el volumen de tránsito que la opera y la final idad misma de la eva luación , si es ún icamente una etapa de monitoreo o se trata de un estudio formal de rehabi l itación del pavimento.

5 .2 .2 A n á l is i s d e i nform a c i ó n y defi n i c i ó n de

un idades o tramos homogéneos

La siguiente fase del proceso consiste en anal izar la información obtenida, con objeto de zonificar el tramo o carretera en un idades homogéneas. Para e l lo será necesario d istinguir en primer lugar las características del pavimento en cuanto a su t ipo, estructura , h istoria de construcción y conservación, geometría , características d e s u b r a s a n t e , v o l u m e n d e t rá n s i t o , a s p e ctos geotécnicos y topográficos, buscando simi l itudes que permitan de l im itar las citadas u n idades, e laborando p l a nos adecuados a p oyados en los k i l ometrajes respectivos.

A conti nuac ión será necesario superponer a esta zonificación inicial los resu ltados del anál isis de los parámetros de comportamiento y respuesta obtenidos, ta les como d eflexi o n e s , í nd ices de fri cc ión y de rugosidad , deterioros, etc. , con el fin de efectuar una zonificación complementaria con tales factores. Los planos antes citados servirán para vaciar en el los los valores obtenidos en las evaluaciones real izadas, lo que permitirá definir los l ímites de unidades de comportamiento s imi lares. Esto puede rea l izarse en forma subjetiva visualmente , como el método más senci l lo y dibujar manualmente los valores, o bien util izando sistemas de a n á l is i s g ráf ico com pu ta rizad o y p ro ce d i m i en tos anal íticos, como el de d iferencias acumulativas, para del imitar las un idades (apéndice J de la ref. 3) .

De igual manera , los valores correspondientes a los parámetros considerados deberán ser sometidos en cada tramo homogéneo a un anál isis estadístico para definir los valores representativos o críticos para efectos de su interpretación. De acuerdo con el tipo de parámetro y de las recomendaciones del método ut i l izado para el proyecto de rehabi l itación que se adopte, se tomará el promedio, a lgún percentil o el valor medio más o menos algún múltiplo de la desviación estándar. Estos tramos

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN �� 1mcyc

estad ísticamente homogéneos deberán superponerse a los d eterminados p re l im inarmente , para obtener la zon ificación final del tramo en estudio.

E l s igu iente paso consisti rá en ana l izar los tramos homogéneos, identificando las simi l itudes que pudieran existir para defin i r fina lmente los casos que deban estud iarse como objeto de un proyecto individual .

Ten iendo e n cuenta la cant idad d e factores q u e intervienen , e s posib le q u e exista u n número importante de tramos cons iderados como homogéneos y que deberá n se r o bj eto d e un a n á l is i s pa rt icu lar ; s i n embargo , en la medida en que e l estudio de evaluación avance , será posible agruparlos por razones de orden práctico p ri ncipa lmente , por lo que su n úmero se reducirá . Es recomendable que la longitud m ín ima de un t ra m o h o m o g é n e o s e a d e l o rd e n d e 5 0 0 m , princ ipa lmente por razones p rácticas; s in embargo , debe imperar s iempre e l buen ju icio del ingeniero y su experiencia.

5.2.3 Determinación de las causas del estado del

pavimento y diagnóstico

Esta fase es quizás una de las más importantes en el proceso de evaluación de un pavimento , pues de el la dependerá defifli r las acciones correctivas que deban aplicarse a l pavimento para que siga prestando un servicio adecuado a l usuario , dentro de los niveles de servic io d efin idos y p resu p uesto d ispon ib le . S i el diagnóstico es erróneo, evidentemente las acciones reco m e n d a d a s no d a rá n el res u l t a d o d e s ea d o , obte n i é n d os e u n d efic i e n te co m po rta m ie nto d e l pavimento y un desperd icio de los recursos económicos. En esta fase es muy importante la experiencia, el buen juicio ingenieri l y la preparación teórica del ingeniero , debiendo tomarse en cuenta que la evaluación de los pavimentos es una combinación de arte y ciencia, ya que no existen ecuaciones,_gu ías o procedimientos definidos, lo cual constituye un complejo problema de ingeniería , en el que es muy importante / contar con información de la experiencia en el comportámiento de los pavimentos y de las acciones de conservación y rehabi l itación, así como la experiencia de otros organismos.

Para efectuar el diagnóstico del estado de un pavimento, es conveniente anal izar los sigu ientes aspectos:

a) Estado superficial y deterioros

Como se ha mencionado, los deterioros constituyen una información básica importante de la condición actual del pavimento , teniendo en cuenta además que cada t ipo de


deterioro es la consecuencia de una o más razones o causas, que una vez identificadas, proporcionarán las bases para definir el tipo de acción que deba aplicarse.

Los tipos de deterioros en sus diferentes niveles de severi dad , p ri n ci p a l m e nte m o d e ra d a y a l ta , q u e requeri rán a lgún tipo de acción , pueden ser identificados y cuantificados en los planos y g ráficas elaborados, referenciados al ki lometraje del camino.

Un anál isis de los deterioros identificados indicará las zonas más o menos afectadas, para efectos de su trata m ien to , s e ñ a l a n d o a d e m ás l a n eces idad de investigaciones adicionales.

Los deterioros servirán para defin ir los mecanismos que condujeron al estado del pavimento, relacionados o no con el tránsito , cl ima, materiales, subdrenaje, d iseño o construcción, lo cual será de g ran uti l idad para definir la acción por apl icar. Refiérase al capítulo 3 , en el que se hace una descripción de los deterioros más comunes que pueden ocurrir durante la construcción o durante la operación del pavimento, sus causas y sus probables efectos futuros en caso de no atenderlos. Debe tenerse presente la evolución progresiva con el tiempo y los efectos de interacción con otros deterioros.

b) Condición estructural

Es u n aspecto muy i m po rtante ya q u e d efi ne l a necesidad de reforzar o no e l pavimento , debiendo ind icar si e l pavimento será capaz de soportar el tránsito futuro en el periodo de anál isis. La identificación de d ete rio ros asoc iados con las cargas de l t ráns ito constituye el primer ind icio de que el pavimento tiene a l g ú n g ra d o de i n sufi c i en c ia estru ctu ra l ; en l as ca rrete ras d e carri l e s m ú l t i p l es l a d ife renc ia d e comportamiento de los carri les interiores y exteriores ind icará el efecto de l tráns ito pesado y los datos h istóricos de reposición de losas constitui rán otro ind icio de problemas estructurales.

Es conveniente también revisar las premisas del d iseño orig ina l , principalmente las relativas �I tránsito, para compararlas con el tránsito esperado en el futuro , así como verificar las características de los materiales existentes para efectos de revisión del d iseño original , ya que no es recomendable suponer que dichas características se han conservado en el tiempo. Finalmente , se hará uso de las mediciones de deflexiones determinadas con NDT, con las cua les se podrán d eterminar los módu los e lásticos del concreto , mód u l o de reacción de la subrasante, eficiencia de transferencia de cargas en las juntas y g rietas, presencia de cavidades y vida remanente

Evaluación

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estructural del pavimento. Se hace notar la importancia de conocer el perfil del tránsito futuro para estos anál isis.

e) Condición funciona/

Es conocido q u e las cond iciones fu nc iona les de l pavimento expresan la habi l idad con que éste sirve a l usuario, considerando que los principales ind icadores que manifiestan este aspecto son el í.nd ice de rugosidad , índ ice de fricción, ruido, apariencia y algunos otros como

el reg istro de accidentes . Se deben identificar las unidades homogéneas que manifiesten deficiencias en estos ind icadores para su tratamiento posterior.

El anál isis o evaluación global del pavimento deberá i n c l u i r l os a s p e ctos s e ñ a l ad o s e n l a ta b l a 5 . 2 , recomendada e n l a ref. 3 , que servirá como una l ista de verificación y resumen de la información .

Tabla 5.2 Resumen de la evaluación g lobal del pavimento y l ista de verificación

1 . EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Deterioros existentes asociados con cargas de tránsito

Pocos o nulos

Moderados

Importantes

o o o

Deficiencia estructural para soportar cargas

2. EVALUACIÓN FUNCIONAL

Rugosidad:

S í O

Muy buena__ Buena__ Regular __ Mala

Valor promedio __ _

Indice de servicio actual

Resistencia a la fricción:

Satisfactoria

3. VARIACIÓN DE LA CONDICIÓN DEL PAVIMENTO

Variación sistemática a lo largo del tramo

Variación sistemática entre carriles

Zonas muy dañadas aisladas

4. FACTORES AMBIENTALES

Tipo de clima ______ _

Lluvias todo el año

Lluvias estacionales

Lluvias escasas

Poco satisfactoria

Sí O

Sí O

Sí O

No O

No O

No O

Temperatura máxima __ media mínima __

Severidad de daños provocados por el agua

Baja

Mediana

Alta

Tipo de daño {bombeo, escalonamiento, etc. ) _____ _

Capacidad de subdrenaje y drenaje:

Observaciones:

Carpeta

Sub base

Subrasante


Satisfactoria

1 1 1 - 1 04

1 Regular

No O

Muy mala __

Insatisfactoria

! I naceptable

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN \� 1mcyc

Tabla 5.2 Resumen de la evaluación global del pavimento y l ista de verificación (cont.)

5. EVALUACIÓN DE LOS MATERIALES (observaciones, tipo, condición)

Carpeta -----------------

Subbase

6. EVALUACIÓN DE LA SUBRASANTE

Capacidad de soporte:

baja __ mediana alta

Afectación de resistencia por humedad:

baja __

Potencial de expansión:

7. CONSERVACIÓN PREVIA

Reducida

mediana

Influencia del nivel de conservación en el deterioro:

Observaciones:

SÍ

Normal

8. EVALUACIÓN DE LA RAPIDEZ DE DETERIORO

A largo plazo: baja __ normal

alta

alta

A corto plazo: baja normal alta

9. CONTROL DE TRÁNSITO DURANTE LA CONSTRUCCIÓN

Posibilidad de aplicar desviaciones:

Posibil idad de trabajar con tránsito:

sí __

sí __

Posibilidad de trabajar fuera de horas-pico: s í

1 0. GEOMETRiA Y CONDICIONES DE SEGURIDAD

Capacidad actual:

Capacidad futura:

adecuada __

adecuada __

Requerimiento de ampliaciones:

inadecuada __

inadecuada __

SÍ

Relación de sitios en que ocurren accidentes ---------

Problemas de gálibos con estructuras ------------

Problemas con obstrucciones laterales ___________ _

Problemas con instalaciones --------------

Problemas de empujes sobre puentes

1 1 . TRÁNSITO

TOPA (ambos sentidos) __________ _

Porcentaje de vehículos pesados -------

Número de ejes equivalentes acumulados

1 2. ACOTAMIENTOS

Tipo de pavimento ------------

Condición: Buena __ Regular __

Áreas dañadas localizadas:

sí no

Mala __

Finalmente , habiendo l levado a cabo la va loración de la información recabada y con apoyo en la experiencia del ingeniero , se podrá efectuar el d iagnóstico en cada tramo homogéneo. Con base en lo expuesto en el cap ítulo 3 , es importante en p rimer l ugar d efin i r si el pavimento presenta fundamentalmente problemas de tipo funcional o estructural . Si solamente se encuentran problemas de tipo funcional e inc lusive deterioros atribu idos a la

no

Importante __

sí_

no __

no __

no

no

no

construcción , se determinará que el pavimento requerirá de acciones que corrijan tales problemas, como pueden ser tratamientos superficiales y reparaciones locales.

Por otro lado, si el anál isis en los tramos detecta problemas de tipo estructural , basándose en las características de los deterioros y deflexiones, se concluirá que deberá acudirse a acciones de rehabil itación o refuerzo. Es posible que se presenten en estos casos adicionalmente problemas de


o EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIM IENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN

1mcyc

tipo funcional ; sin embargo, deberá tenerse en cuenta que es posible que las acciones de rehabi l itación o refuerzo que se propongan, corregirán adicionalmente tales problemas.

Un aspecto interesante se presentará cuando se detecten problemas relacionados con el subdrenaje , por las consecuencias que pueden tener en el comportamiento del pavimento en el futuro, por lo que es conven iente tener en cuenta q u e se req ueri rán acciones q u e representen l a solución d e tales problemas.

En cualquiera de los casos anteriores, es posible que en esta fase se detecte la necesidad de efectuar estudios adicionales, bien sea para confi rmar el diagnóstico o para complementar la información para fines de efectuar el proyecto de las obras de rehabi l itación , eva luar e l volumen o cantidad de obra por ejecutar, etc. , en cuyo caso, será conveniente l levar a cabo dichos estudios con un plan definido y específico

Como ayuda para el diagnóstico , en cuanto al estado del pavimento, se pueden util izar a manera de gu ía los criterios mostrados en las tablas 5.3 y 5.4, ésta ú ltima procedente de la Administración de Carreteras Federales de los Estados Unidos (FHWA, por sus siglas en inglés), expresando dicho estado en función de la magnitud , severidad y tipo de deterioro.

5.2.4 Proposición de acciones correctivas

La siguiente fase consiste en proponer las acciones correctivas que, a ju icio del ingeniero , deberán l levorse a cabo para mejorar las características y comportamiento del pavimento para un nuevo ciclo de vida .

Por tal motivo, e l ingeniero deberá conocer l as diferentes técnicas existentes para el lo , los requerimientos técnicos y prácticos para su apl icación , ventajas y desventajas, su costo y vida úti l . Además, es necesario por otra parte conocer las restricciones que el organismo y las propias condiciones del sitio o zona imponen, con lo cua l el número de acciones o técn icas posibles se reducen a únicamente las apl icables para cada caso, dentro de las cuales tendrá que elegirse la más adecuada.

Las técnicas o acciones planteadas deberán satisfacer los siguientes requisitos:

O Deberán tener en cuenta la causa o génesis del problema o deterioro

O Solucionarán el problema o deterioro

O Evitarán su recurrencia

O Habrán de satisfacer las restricciones existentes

O Les será favorable un anál isis costo/beneficio

O Deberán a largar la vida útil del pavimento

Tabla 5.3 Estado del pavimento según el tipo, severidad y extensión de los deterioros

Defectos

Fisuración

Evolución de la fisuración

Calidad del pavimento

Deflexión diferencial, o (medida en 1 0·2 mm)

Escalonamiento de juntas, D.

(medido en mm)

Buen estado

I nsignificante

< 1 %/año

Sin defectos

Sin bombeo de materiales finos

Junta con acotamiento en buen estado

8 � 20

D. ::; 2


Estado del eavimento Estado medio

Sin defectos Con defectos de importantes de construcción construcción

Comienzo Comienzo

< 1 %/año múltiple y < 1 %/año

Sin defectos de Espesores variables e construcción insuficientes importantes

Calidad de la base insuficiente

Juntas muy abiertas, etc.

20 < 8 ::; 40 20 < 8 ::; 40

2 < D. ::; 4 2 < D. ::; 4

1 1 1 - 1 06

Mal estado Muy mal estado

> 5% > 1 0%

> 1 %/año > 1 %/año y múltiple

de 5%

I nterfaz losa-subbase Cavidades en la erosionada, subbase de 2 mm,

escalonamientos afectando más del 1 0% de la superficie

del pavimento

Subespesores de 10 cm o más

o > 40

D. > 4 2% de D. > 5

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN o 1mcyc

Tabla 5.4 Grado de deterioro del o severidad extensión del deterioro

Tipo de deterioro Unidad de medida deterioro Descripción

A) A�rietamientos

Baio Desportillamientos en menos del 1 0% de la longitud de la grieta

Moderado Desportillamientos mayores del 1 0%; el escalonamiento, es menor de 1 3 mm v la esquina no está rota en dos o más partes

Grietas de esquina Número de grietas Desportillamientos severos en más del 1 0% de la longitud de la

Alto grieta, escalonamiento mayor que 1 3 mm y la esquina está rota en dos o más piezas

Baio Grietas cerradas, sin partes sueltas o reparaciones anteriores

Grietas tipo "D" Número de losas con grietas y Moderado Grietas bien definidas, con bastante material suelto

número de grietas por m2 Grietas bien defin idas con bastante material suelto, áreas Alto dislocadas de 0 .1 m2 o mayores

Bajo Ancho de grietas <3 mm, sin desportillamiento y/o escalonamiento, o arieta oropiamente sellada

Número de losas con grietas, Ancho de grieta entre 3 y 13 mm, con desportillamientos <75 mm

Grietas longitudinales ancho de la grieta y grado de Moderado vio escalonamientos <13 mm desportillamiento

Ancho de grieta >1 3 mm, con desportillamientos > 75 mm y/o Alto escalonamientos >1 3 mm

Bajo Ancho de grieta <3 mm, sin desportillamiento y/o escalonamiento, o arieta orooiamente sellada

Número de losas con grietas, Ancho de grieta entre 3 y 6 mm, con desportillamientos <75 mm y/o

Grietas transversales ancho de la grieta y grado de Moderado escalonamientos <6 mm desportillamiento

Ancho de grieta >6 mm, con desportillamientos > 75 mm y/o Alto escalonamientos >6 mm

B) Defectos en las juntas

Bajo Daño en menos del 1 0% de la longitud de la junta

Juntas transversales Número de juntas con sello en

Moderado Daño entre 1 O y 50% de la longitud de la junta estado deficiente

Alto Daño en más del 50% de la longitud de la junta

Bajo Daño en menos del 1 0% de la longitud de la junta

Juntas longitudinales N úmero de juntas con sello en

estado deficiente Moderado Daño entre 1 O y 50% de la longitud de la junta

Alto Daño en más del 50% de la longitud de la junta

Baio Desportillamientos <75 mm de ancho Desportillamientos en

Longitud de desportillamientos Moderado Desportillamientos entre 75 y 1 50 mm de ancho juntas longitudinales

Alto Desportillamientos mayores que 1 50 mm de ancho

C) Defectos varios

Bajo C u a n d o n o p resenta mo lest ia a usuarios y n o existen desprendimientos

Grietas tipo mapa Área afectada (m2) C u a n d o p re s e n ta m o l es t i a s u s u a ri o s y/o e x i s t e n

Alto a

desorendimientos

Descascaramiento Área afectada (m2) Se diferencia de los desportillamientos cuando el defecto presenta un desprendimiento menor de 1 3 mm

No existe definición del grado de severidad; sin embargo, es Agregado expuesto Área afectada (m2) importante anotar cuando hay una pérdida sign ificativa de

resistencia al derrapamiento

Pandeo y fractura Arca afectada (m2) y diferencia No existe definición del grado de severidad; sin embargo, es importante medir el diferencial en elevación en la zona de paso de

por dilatación en elevación vehículos (a unos 30 cm de la oril la de la losa)

Longitud y ancho de la No existe definición del grado de severidad; es importante anotar el Separación del acotamiento mater ia l de q u e está hecho el acotamiento y si existe

separación desplazamiento vertical entre el pavimento y el acotamiento


�� ________________ E_V_AL_U_A_C_IÓ_N_S_IS_T_E_M_A_Tl_ZA_DA_Y_S_E_G_U_IM_l_E_N_TO_. S_l_ST_E_M_A_S_D_E_A_D_M_IN_IS_T_R_A_C_IÓ_N 1mcyc

Tabla 5.4 Grado de deterioro del pavimento seQún tipo, severidad v extensión del deterioro (Cont.)

Bajo Bajo grado de desprendimiento (<1 0%), sin asentamientos perceptibles o siqnificativos ( <3mm)

Número de parches, área Moderado

Aparición de cualquier tipo de deterioro, con asentamientos entre Parches o reparaciones reparada y tipo de material 3 y 6 mm

usado en la reparación

Número de zonas afectadas Bombeo y longitud del pavimento

afectado

Las técnicas o acciones principales que se pueden apl icar son las siguientes:

O Sel lado de grietas y juntas

O Bacheo con mezcla asfáltica

O Reparación en espesor parcial

O Reparación en espesor total

O Desbastado y ranurado

O Tratamientos superficiales

O Restauración de transferencia de cargas en juntas

O Cosido de grietas

O Juntas relevadoras de esfuerzos

O I nyección de oquedades bajo las losas y elevación de éstas

O Sustitución del pavimento en un carri l

O Sobrelosa de concreto no adherida a pavimento rígido existente

O Sobrelosa de concreto adherida a pavimento rígido existente

O Losas de con creto sobre pav imento f lex i b l e existente

O Carpeta asfáltica sobre pavimento ríg ido existente

O Carpeta asfáltica sobre pavimento rígido existente fragmentado y rodi l lado

O Construcción de acotamientos de concreto o guarniciones proporcionando soporte lateral

O Construcción de ampliaciones y carri les adicionales

O Obras de subdrenaje

Debe menc ionarse q u e a d e más existen técn i cas complementarias, como pueden ser e l reciclado de pavimentos existentes, apertura rápida al tránsito (fast


Alto

1 1 1 - 1 08

Deterioros muy marcados y con asentamientos mayores de 6 m m . Desprendimientos en más del 1 0% de la superficie reparada

No existe definición del grado de severidad; sin embargo, es importante hacer notar si existe expulsión de agua al paso de vehículos

track) , etc. , que resolverán adicionalmente problemas prácticos o económicos.

El ingeniero deberá tener en cuenta que las técnicas citadas pueden considerarse suficientes individualmente tanto para reparar un deterioro como para evitar su recurrencia o bien pueden ser concurrentes, es decir, se requiere la apl icación de varias de el las para lograr el objetivo antes mencionado , e inc luso , pueden ser acciones preparatorias para apl icar otra técn ica.

Como ejemplo, e l desbastado y ranurado puede ser una técn ica individual para corregir un problema específico de falta de resistencia a la fricción ; las técnicas de inyección, sellado de juntas y construcción de obras de subdrenaje conjuntamente se util izarán para corregir un problema de bombeo y la reparación a espesor parcial o total , sel lado de juntas, etc. , serán técnicas previas a la construcción de una sobrelosa adherida a un pavimento rígido existente.

A manera de gu ía , en la tabla 5.5 se presentan los tratamientos o técnicas d e posib le ap l icación para corregir los deterioros críticos que puede presentar un pavimento. El ingeniero debe por lo tanto valorar el prob lema y d e acue rdo con su d iag nóstico , ju icio ingenieri l , creatividad y la práctica y experiencia del organismo, propondrá la técn ica o combinación de el las que integrará una estrateg ia de reparación del pavimento.

5 . 2 . 5 Descr i p c i ó n d e l a s técn i ca s y a c c i o nes

correctivas, ap l icaciones, vida úti l y costo

Es muy conveniente que el ingeniero conozca los detalles de las técnicas y acciones uti l izadas en la conservación, rehabi l itación y refuerzo de los pavimentos ríg idos, con el propósito de q u e d efin a sus á reas de ap l icación, requerimientos constructivos y de materiales, equipos, así como su vida útil y costo, para poder l levar a cabo los anál isis necesarios que le permitan elegir la estrategia recomendable en cada caso. Los detal les específicos de los procesos constructivos, equipos, materiales y control

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIM IENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN fi

Tabla 5.5 Deterioros criticas y tratamientos posibles

Deterioro

Bombeo

Esca l o n a m i e n to de juntas

Agrietamientos

Desportil lamientos en juntas

Grietas tipo "D"

Método de rehabil itación o tratamiento

Estabilización de losas Serrado y sellado de juntas Reparación de espesor total Restablecimiento de transferencia de cargas Subdrenes de orilla Acotamientos de concreto y pasajuntas

Desbastado Estabilización de losas Serrado y sellado de juntas Reparación de espesor total Restablecimiento de transferencia de cargas Subdrenes de orilla Acotamientos de concreto con pasajuntas Sobrelosa adherida Sobrelosa no adherida Sobrecarpeta asfáltica

Estabilización de losas Reparación de espesor total Cosido longitudinal Restablecimiento de transferencia de cargas Sustitución de un carril Sobrelosa adherida o no adherida Sobrecarpeta asfáltica

Serrado y sellado de juntas Reparación de espesor total o parcial

Reparación total o parcial Sobrelosa no adherida Reconstrucción

P u l i m e n to y/o Desbastado y ranurado desprendimientos Mortero de concreto, tratamiento superficial o Sobrelosa adherida descascaramientos Sobrecarpeta asfáltica

O e f i c i e n c i a Estabilización de losas estructural Reparación de espesor total

Restablecimiento de transferencia de cargas Acotamientos de concreto con pasajuntas Sustitución de un carril

Ruido excesivo

Apariencia

Sobrelosa adherida o no adherida Sobrecarpeta asfáltica Subdrenes de orilla

Ranurado Tratamiento superficial Sobrecarpetas

Desbastado Tratamientos superficiales

R e f 1 e c t a n c i a Desbastado y ranurado inadecuada Tratamientos superficiales


1mcyc

de su cal idad , se deberán consu ltar en la parte de Conservación de esta obra, si bien a continuación se hará una breve descripción de dichas técnicas (refs. 3 y 9 a 21 ).

5. 2.5. 1 Sellado de juntas y grietas

El se l lado de ju ntas y g rietas es una acc1on muy importante de la conservación y que a menudo no es suficientemente va lorada. El sel lado inadecuado en genera l reduce la v ida úti l del pavimento al permitir la entrada de agua y materiales incompresibles, sobre todo en pavimentos de a lto volumen de tránsito y cl ima l luvioso. En cl imas secos y bajo volumen de tránsito puede no ser una acción n ecesaria y j ustificab le econó micame nte . La i den t ificac ión d e d eterio ros relacionados con la presencia de agua es un ind icador de que debe atenderse este problema.

a) Tratamiento de juntas

La misión de los productos de sellado de las juntas es impedir la entrada de cuerpos duros en el las, que podrían asti l lar sus bordes por fenómenos de di latación térmica de las losas, y de polvo y lodo, que podrían acuñarlas y sobre todo, estos productos deben evitar la infi ltración de agua que reblandezca o erosione las capas situadas bajo l a losa o que produzca corrosión en el acero de pasajuntas produciéndose una importante pérd ida de capacidad de transmisión de (;argas entre losas.

Los materiales de sellado de juntas son muy variados, como puede verse en la tabla 4.37 de la parte de Proyecto, apl icándose tanto en frío como en caliente . Dado que envejecen más aprisa que el pavimento es normal que haya que resel lar las juntas más de una vez. Esta operación debe l levarse a cabo en primavera u otoño, con tiempo seco y caluroso ya que a temperaturas ambiente inferiores a 7°C, la mayoría de los productos no se adhiere a las paredes de la junta .

Los p r i nc i p a l e s p ro b l e m a s re lac ionados con los productos de sellado de juntas son el agrietamiento del material o su despegue de las paredes de la junta , producido por el envejecimiento del producto y favorecido por las bajas temperaturas del invierno, momento en que el material sel lante se hace quebradizo y la junta se abre , pud iéndose perder l a adherencia con e l concreto . Asimismo, cuando las dimensiones transversales de la junta son incorrectas, ha sido usado un producto de sellado inadecuado o defectuoso, o la junta ha sido rel lenada en exceso, e l calor del verano puede producir una exudación del producto cuando el pavimento se d i lata . En esta situación , el producto de sel lado es vulnerable al tránsito y puede perderse.

Evaluación

---------------------�==�- �- ===-=-=

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIM IENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN � �� 1mcyc

La reparación consiste en retirar el producto de sel lado antiguo, l impiar los bordes de la junta y sel lar con un producto nuevo.

Se comienza reti rando el antiguo producto de sel lado, readaptando mediante corte o fresado, las dimensiones del cajeado, si éstas fueran escasas.

A continuación se l impian enérgicamente los bordes mediante cepi l lo de alambre, chorro de arena y posterior soplado con aire a presión . Se coloca en el fondo de la junta un cordón de polipropi leno que evite la adhesión del producto de sellado a lo que no sean las paredes de la junta así como la pérd ida de un material muy caro por el fondo de la ranura y se procede a impregnar las paredes con un producto adecuado.

E l material sel lante puede apl icarse en frío o en caliente, seg ú n su natura l eza , de manera q u e no q ueden atrapadas burbujas, n i se derrame por fuera de los labios de la junta , quedando unos 5 mm por debajo de la superficie. Si ésta tuviera una fuerte incl inación y el material se apl icará por vertido en forma muy flu ida, podrían presentarse problemas de rebosamiento.

b) Tratamiento de grietas

Como ya se ha mencionado, la existencia de fisuras y grietas en un pavimento ríg ido puede ser un indicador de la existencia de un pos ib le defecto estructura l . La importancia de una fisura la marca su anchura , por la capacidad de transferencia de cargas del tránsito que puede producirse por efecto de la trabazón mecánica de los agregados. Esta transferencia es buena en g rietas de menos de 0.5 mm y se pierde completamente en grietas anchas de más de 1 .5 mm que se convierten en verdaderas juntas irregulares no previstas, en las que los efectos de borde, las intrusiones y las filtraciones pueden acelerar el deterioro.

La tipología de las grietas es muy variada con grietas longitudinales, transversales, d iagonales, de esquina, etc. , cuyas causas no siempre son fáciles de definir. En muchos casos se deben a circunstancias difíci les de con stata r , t a l es como c o n d i c i o n e s a m b i e n ta l es desfavorables durante e l colado con elevadas temperaturas (más de 30ºC), un curado defectuoso o inexistente o un serrado tard ío de las juntas. En otras ocasiones s í es posible indicar la posible causa por existir circunstancias aparentes: longitud excesiva de las losas, espesor insuficiente, mala cal idad de los agregados, falta de capacidad del soporte, excesiva adherencia a la subbase, bloqueo de juntas contiguas por mala colocación de pasajuntas, corros'ión de pasajuntas , movimientos del apoyo, erosión de la subbase con formación de huecos

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 1 1 0

bajo l a losa, d iscontinuidades n o bien resueltas , ángu los agudos e n l as esq u inas d e l as l osas , o fa l ta de correspondencia entre juntas transversales de carriles adyacentes.

b . 1 ) La existencia de grietas transversales se debe normalmente a :

O longitud excesiva de la losa, cuando la grieta se localiza en su tercio centra l ;

O serrado tard ío de las juntas transversales, cuando está cerca de una de el las;

O mala colocación de pasajuntas que impiden el l ibre movimiento de las losas;

O excesiva fricción con la capa subyacente por su gran irregularidad o por existir adherencia con el la ;

O fa lta de apoyo por deformación de éste o por formación de huecos bajo la losa por fenómenos de erosión .

Si la grieta presenta una abertura inferior a 0.5 mm no es necesario n ingún tratamiento, si bien conviene observarla periód icamente . S i es de espesor medio , con una abertura comprendida entre 0.5 y 1 .5 mm, es suficiente con sel larla , procediendo a cajearla previamente.

Si se hubiese producido un deterioro en los bordes de la grieta , es necesario reconstrui rlos a base de mortero de cemento o de resinas. Para el lo se cajea la grieta , en una profundidad mínima de 3 cm, evitando ángulos agudos y procurando que los bordes sean lo más rectos posibles. Es importante dejar una cimbra siguiendo la l ínea de la grieta , de manera que una vez reconstru idos los bordes, quede una nueva junta en la losa.

Cuando la grieta presente una abertura superior a 1 .5 mm no queda más remedio que real izar una reparación a espesor completo de la losa. El ancho m ínimo de la reparación debe ser de 1 .5 a 2 m y si está a menos de 2 m de una junta transversal , deberá abarcar hasta ésta .

b.2) Las causas más frecuentes del agrietamiento longitudinal son :

O dimensiones excesivas o desproporcionadas de la losa, con falta de junta longitudinal ;

O serrado tard ío o insuficiente profundidad en juntas . serradas;

O deformaciones especialmente sobre rel lenos junto a muros, o movimientos de terraplenes.

Si hay pasajuntas y la grieta longitud inal se sitúa sobre el tercio centra l de e l las , según su espesor, no sería necesaria n inguna actuación o se precisaría ún icamente

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN :1

su sel lado, previa preparación. En caso contrario, puede ser necesaria la reconstrucción en espesor completo, teniendo cuidado de que el borde longitudinal de la reparación no coincida con la zona de rodada. No debe impedirse la adherencia de las pasajuntas colocadas a través de la junta longitudinal , pues su misión en este caso es la de barras de u n ión y debe tomarse la precaución d e reconstru i r las j un tas transversa les afectadas por la reparación.

En el caso de que las g rietas no fueran anchas puede ser suficiente efectuar un cosido con g rapas. Para el lo se real iza un cajeado de la g rieta de forma similar a l descrito en e l a p a rtad o a n t e ri o r p a ra b o rd es d e g r i etas deteriorados, con una profundidad del orden de un tercio del espesor de la losa. A continuación se colocan , mediante ta ladro (40 mm de d iámetro y 50 mm de profundidad) , unas g rapas metál icas hechas con barras de sección circular de 20 mm, que cosan ambos lados de la losa fisurada y se procede a l rel leno del cajeado con un mortero de cemento o de resina, en la forma habitual .

b .3) Las causas más frecuentes de las fisuraciones de esquina son:

O falta de apoyo de la capa subyacente producida generalmente por fenómenos de bombeo de finos;

O pérdida de transferencia de cargas entre losas, por un mal funcionamiento de la junta producido por posición incorrecta de las pasajuntas;

o acuñamiento de la junta, producido por entrada de finos;

O formación de ángulos agudos en las esquinas.

La repara ción de este t ipo de fis u ras se traduce necesariamente en la reconstrucción a espesor completo de la losa , de una zona rectangular que rebase a la dañada a l menos 30 cm por cada lado, achaflanando las esquinas y sellando las juntas próximas a la reparación si n i lo estuvieran . Es necesario evitar que e l borde longitudina l de la reparación caiga dentro de la zona de rodadas y que el parche evite el movimiento de la losa principa l . Para evitar esto ú ltimo es necesario aislar la zona reparada , d isponiendo en su perímetro un rel leno compres ib le de 5 mm de espesor y sin introduci r pasajuntas transversales.

b.4) Otros posibles fenómenos de fisuración pueden p roduci rse po r contracció n p lást ica p rod ucida durante el colado. Esta fisuración al principio tiene poca importancia , pero , bajo la acción de sucesivos ciclos térmicos e h igroscópicos, puede l legar a abarcar toda la anchura y espesor de la losa ,


1mcyc

hac iendo necesaria su reparac ión a espesor completo.

La existencia de instalaciones tales como pozos de registro , etc. , en la proximidad de juntas o en zonas donde impidan el l ibre movimiento de las losas, produce una fisuración característica que nace en la discontinuidad y progresa hacia los bordes de las mismas. La solución de reparación dependerá del espesor e importancia de las fisuras, pero en cualquier caso será necesario aislar la d iscontinuidad mediante una junta compresible.

En otras ocasiones, la grieta se debe a una falta de conti n u idad de la j u nta transversal en tre carri l es contiguos, apareciendo por un fenómeno de simpatía . Su trata miento es s im i l a r a l d escrito para las fisuras transversales.

En la tabla 5.6 se presentan a manera de guía , algunas recomendaciones para el se l lado y reparación de grietas.

Las grietas, a d iferencia de las juntas , son irregulares en d imensión y extensión , lo que d ificu lta su sel lado . Generalmente las g rietas no experimentan movimientos como los de las juntas, por lo que los requisitos para su sel lado no son tan estrictos; sin embargo, en casos tales como pasajuntas corroídas que impiden el movimiento de la junta , se producen grietas que trabajan como juntas, o bien , las grietas por temperatura o cuando las grietas es tá n m u y s e p a ra d a s e n tre s í y p u e d e n te n e r movimientos importantes por variación d e l a temperatura , deben cons iderarse como j untas . En estos casos deberán cajearse, formando una caja como el necesario para una junta (ref. 9 e inciso 4.3 . 1 de la parte de Proyecto).

Para el lo existen máquinas cortadoras especiales que uti l izan sierras de 1 8 a 21 cm de diámetro, estando capacitadas para poder seguir la trayectoria de la grieta y efectuar la caja. Los procesos de preparació:i de ésta para a loja r el materia l de se l lo son igua les a los requeridos para las juntas.

5. 2. 5. 2 Bacheo con mezcla asfáltica

Puede apl icarse esta técnica en pavimentos ríg idos, aunque como una solución tempora l , entre tanto se procede a u n a so l uc ión d efi n i t iva . Se p rese ntan problemas debido a que la mezcla es un material de diferente comportamiento , dependiendo éste tanto de la cal idad de los materia les constitut ivos como de la con stru cció n , p ri n c i p a l m e n te en la co locac ión y compactación . Se puede uti l izar como un sustituto tempora l en casos en que se requiera un bacheo con concreto h idráu l ico, como en el caso de losas muy

Eva luación

·� ��E_V_A_LU_A_C_l_Ó_N_S_IS_T_E_M_A_T_IZA�D_A_Y�S_E_G_U_IM_l_E_NT_O�. S_l_ST_E_M_A_S�D_E_A_D_M_l_N_IS_T_R_A_C_IÓ_N 1mcyc

Tabla 5.6 Guía Qara sellado y_ reQaración de grietas {ref. 9}

Orientación TiEo DescriEción DesEortil lamiento Escalonamiento Ancho Recomendación

Contracción No afecta el espesor total No

Aleatoria Baja severidad No

Transversal Aleatoria Severidad media < 76 mm

Aleatoria Severidad media > 76 mm

Aleatoria Severidad alta > 76 mm

Contracción No afecta el espesor total No

Aleatoria Severidad baja No

Aleatoria Severidad baja < 76 mm

Longitudinal Aleatoria Severidad media < 1 52 mm

Aleatoria Severidad media > 1 52 mm

Aleatoria Severidad alta � 1 52 mm

agrietadas que es necesario sustitu ir, tratamiento de excavaciones para a lojar insta laciones, o como un elemento relevador de esfuerzos. Debe tenerse cuidado en la preparación de la superficie de apoyo de la mezcla asfá ltica as í como resolver cualquier otro problema asociado , para que tenga un buen comportamiento , debiendo sujetarse a una observación constante de su desempeño.

5. 2. 5.3 Reparación en espesor parcial

Es una técnica requerida para mejorar el n ivel de servicio, reparando algunos deterioros que no se extienden en el espesor total de las losas, que afectan únicamente unos cuantos centímetros de su parte superficial (figura 5.7). Estos deterioros pueden ser:

O desport i l l a d u ras por d efic ien te técn ica en l a introducción de insertos para formar u n a junta

O d esport i l l ad u ra s p o r i n t ru s i ó n d e p a rt ícu l a s incompresibles e n las juntas

O desporti l la lduras por pasajuntas mal al ineadas

O descascaraduras en áreas localizadas

O deter ioros asociados con etapas i n ic ia les de agrietamientos tipo "O" o de reactividad con álcal is.

Los desporti l lamientos pueden ocurri r también en los bordes de las grietas y con el t iempo pueden afectar seriamente la cal idad del rodamiento, por lo que deben atenderse con prontitud, para restaurar los bordes de las juntas y permitir su correcto sel lado y así evitar la entrada


No Fisura Ninguna

No Fisura Serrado y sellado

Reparación parcia l , serrado y < 6 mm ::; 1 2.7 mm sellado; restaurar transferencia

de carga

No ::; 1 2.7 mm Reparación parcia l , serrado y sellado

� 6 mm > 1 2.7 mm Reparación en espesor total

No Fisura Ninguna

No Fisura Cosido

No Fisura Cosido

< 1 2.7 mm ::; 1 2.7 mm Reparación parcia l , serrado y sellado

No ::; 1 2.7 mm Reparación parcial , serrado y sellado

� 1 2 .7 mm > 1 2.7 mm Restitución de losas y reparación en esQesor total

d e a g u a . Ta m bi é n se e m p l e a como u n a técn ica concurrente para prevenir el reflejo de grietas en caso de construi r una sobrecarpeta .

Debe tenerse en cuenta que la extensión afectada puede ser mayor que la porción visib le en la superficie, por lo que es conven iente defin i r la extensión del daño mediante alguna técnica sonora , bien sea usando algún dispositivo comercial especial o golpeando con a lgún marti l lo o barra metálica y d istingu iendo el sonido producido sobre una parte sana y otra afectada y en ocasiones confirmar la profundidad afectada obteniendo núcleos del concreto. Se recomienda que para efectos de valuar el volumen de obra, se rea l ice esta inspección 60 d ías antes de la ejecución de los trabajos.

Su aplicabi l idad está en relación con la importancia de los deterioros, pues si éstos son de severidad mayor, deberá procederse a la reparación e n e l espesor tota l (véase la tab la 5 .6 ) . Las á reas d e menos d e 1 5 cm de long i tud y 4 cm de ancho solamente se rel lenarán con material sel lante .

Una recomendación importante consiste en l levar la profundidad y extensión de la reparación hasta encontrar concreto sano, así como restaurar la junta que se viera afectada y no dañar el concreto de l área circundante al efectuar los cortes y remoción del concreto en el área por reparar. El piso de la excavación debe ser irregular para garantizar la adherencia con el nuevo concreto o lechada; también se deberán aplicar productos que incrementen d icha adherencia . Especial atención debe ponerse al

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enrasado y texturizado de la superficie, de manera que no afecte a la calidad de rodamiento, así como a l curado para evitar grietas de contracción que puedan provocar la fal la prematura de la reparación .

La aparición de descascaraduras superficiales puede deberse a d efectos de construcción , a efectos de reactividad con á lcalis y a insuficiencia de aire inclu ido. En ocasiones puede también producirse como consecuencia de accidentes de tránsito, i ncend ios de veh ícu los , derrame de productos agresivos por parte de camiones de transporte , etcétera .

Cuando las descascaraduras han rebasado un cierto l ímite , del orden de 1 O mm, es necesario reemplazar el concreto perdido y/o dañado. La solución más fre"cuente es el rel leno de la zona dañada con un material que permita su apl icación en capas delgadas. E l t ipo de materia l por emplear dependerá de la profundidad del tratamiento; hasta 30 mm se emplean morteros y para espesores superiores mezclas de g ranulometría fina con un tamaño máximo de agregados de 1 O mm.

Si es preciso abrir rápidamente el tramo al tránsito será necesario el empleo de cementantes a base de resinas epóxicas o de pol iéster. En estos casos el material debe fo rm u l a rse d e ta l m a n e ra q u e s u s p ro p ie d a d e s reológ icas , mód u lo d e e l asticidad y coefic iente de di latación térmica , sean lo más parecidas posibles a las del concreto a l que deben adheri rse, para evitar e l pel igro de despegue producido por las grandes tensiones de origen térmico , que pueden generarse en la i nterfaz de contacto de ambos materiales.

Pavimentos de concret� para carreteras 1 1 1 - 1 1 3

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Figura 5.7 Reparación en

espesor parcial .

5. 2. 5.4 Reparación en espesor total

Es una técnica costosa , por lo que en muchas ocasiones se omite permitiéndose que el pavimento se deteriore hasta que se justifique una acción de mayor envergadura , como una rehabi l itación formal o reconstrucción.

Para su apl icación se requiere del imitar lo más preciso posible la extensión y l ímites de las áreas por tratar, debiendo abarcar las zonas en que requiera repararse la capa de apoyo, siendo de g ran uti l idad la obtención de núcleos. El l ímite del tratamiento no debe ubicarse muy próximo a una junta o grieta transversal , pues el lo puede provocar deterioros severos en esta porción .

Un aspecto importante en este tipo de técnica es el d iseño de las juntas, necesario para lograr la transferencia de cargas entre la porción re�arada y las losas adyacentes (figura 5.8). De no ser así, ocurrirán severos desportillamientos, balanceo de la losa nueva, escalonamientos y fracturas en las esquinas. Las técnicas usuales para lograr la transferencia de cargas son las siguientes :

o Empleo de barras de sujeción o amarre , formadas por vari l las corrugadas embebidas en la losa adyacente para sujetar la nueva losa, impidiendo el movimiento entre ambas.

o Sobreexcavac ión de la subbase bajo la losa existente , rel lenándose el hueco con concreto, para formar una nueva losa de mayor espesor. Para que se desempeñe correctamente , deberá vig i larse la adecuada colocación del concreto bajo la losa existente y que la superficie de apoyo no sufra asentamientos.

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O Trabazón mecánica entre los agregados, que se desarrol lará si las caras en contacto de las losas nueva y existente son rugosas y la separación entre juntas es corta. No se recomienda en casos de tránsito pesado intenso.

Entre los diferentes tipos de deterioros que pueden requerir este tipo de tratamiento se encuentran las expansiones excesivas de losas que provocan agrietamientos y dislocamientos en las juntas transversales, fracturamiento en las esquinas, agrietamientos tipo "D" y deficiente transferencia de cargas entre losas. También se incluirán los casos de grietas intermedias transversales que al paso d e l t rá n s i t o p e s a d o s ufre n e s ca l o n a m i e n to s y desporti l laduras, pasajuntas l isas trabadas que provocan agrietamientos con pérdida de agregados bajo el efecto del tránsito, así como grietas activas que trabajan como juntas. En áreas severamente deterioradas es más práctico y económico apl icar esta técnica que efectuar reparaciones individuales, debiendo real izar en estos casos un anál isis de costos para elegir la acción más económica; si resu ltaran iguales es más confiable la reparación a espesor tota l , sustituyendo las áreas dañadas por nuevas losas. En carreteras de carriles múltiples generalmente el carri l exterior es el más dañado y por tanto es considerado ideal para este tipo de reparación .

Las reparaciones de espesor completo deben conectarse con las losas circundantes mediante pasajuntas en todo su perímetro . La zona por sustitui r debe tener forma c u a d ra d a o recta n g u l a r , con l a d o s p a r a l e l o s o perpendiculares a la junta con una dimensión mínima de


Figura 5.8 Reparación en espesor total .

1 .5 a 2 m , marcándose por serrado de a l menos 40 mm de profundidad. Asimismo, la reparación debe l levarse hasta una distancia de al menos 30 cm de la junta que se está reparando, sin superar el metro, si se quiere considerar como reparación de un desporti l lamiento y no como a lgo de más importancia . Si la reparación afectase de alguna forma a la j u nta l ong itud i na l , se d eben tomar las precauciones oportunas para repararla o restaurarla adecuamente.

Las caras de la zona de reparación deben quedar lo más l isas y verticales posibles; para ello es recomendable serrar el perímetro de reparación en todo su espesor, lo que permitirá remover g randes trozos de concreto.

Las pasajuntas y barras de amarre deben d isponerse a la mitad del espesor de la losa, en orificios horizontales, perfectamente a l ineados , p racticados con mart i l los perforadores montados sobre un bastidor adecuado. El diámetro de estos orificios debe ser superior al de las pasajuntas, con una profundidad igual a la mitad de la pasajunta y con una separación simi lar a la prescrita en proyectos nuevos, aunque en ocasiones esta separación p u e d e red uc i rse a 1 5 o 20 c m . Los pasadores , enfundados en· plástico o recubiertos con un tratamiento adecuado para evitar la adherencia con el concreto, se reciben con un mortero de resina. Para evitar que este ú ltimo se escape del orificio al introducir el pasador, es muy importante d isponer de un d isco separador que rea l i ce u n c ie rre adecuado m ientras la res ina se encuentra todavía flu ida.

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Antes de verter el concreto de rel leno deben repararse los posibles daños producidos en la capa de subbase y haberse dispuesto en el perímetro del parche cimbras o insertos para moldear las juntas. El concreto debe ser de una categoría simi lar a l existente y debe colocarse con un sobreespesor del 20%, compactándolo completamente por v ibración interna y superficia l , textu rizándolo y curándolo adecuadamente. Los plazos de apertura a l tránsito dependen del tipo de concreto , de la temperatura ambiente y del espesor de la reparación. El empleo de concretos superplastificados, con una relación a/c de l orden de 0.37, simpl ifica notablemente el colado ya que prácticamente no requieren compactación y endurecen con mucha mayor rapidez. Mucho debe insistirse en la compatib i l idad de la superficie del área reparada con la circundante.

5.2. 5. 5 Desbastado y ranurado

Esta técnica se emplea en genera l conjuntamente con otras más para rehabi litar un pavimento y acercarlo a las condiciones superficiales de un pavimento nuevo. Para el lo se emplea un d ispositivo que sostiene un conjunto de sierras de d isco muy juntas para desbastar la superficie del concreto endurecido , produciendo además una textura rugosa, el iminando escalonamientos , borrando imperfecciones superficiales, corrigiendo protuberancias producidas por alabeo y mejorando las condiciones de drenaje transversal ; s in embargo , no corrige las causas del deterioro, por lo que los efectos favorables de su apl icación tendrán una duración que dependerá de las otras técnicas que al respecto se apl iquen.

Dicha técnica se usará en los casos en que se observan importantes . problemas superficiales, por lo que será el resultado de un frecuente monitoreo de estas características.

Es muy importante que antes de apl icar esta técn ica se identifiquen las causas de los deterioros que han afectado la superficie del pavimento para corregirlas, apl icando acciones de reparación a espesor tota l , el iminación del bombeo, etc. , para evitar su recurrencia . Además, no debe apl icarse para corregir g randes irregu laridades por ser antieconómico, debiendo recurrirse a otras acciones para el lo.

Al ap l icar esta técnica es conveniente que abarque tramos largos para uniformizar la calidad de rodamiento , la cual debe verificarse después de apl icada.

Como se ha mencionado, los defectos de regu laridad superficial son defectos de forma orig inados durante la construcción por diversas razones, o bien durante la vida


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de serv1c10. En este ú lt imo caso puede tratarse de escalonamiento de juntas, o de hundimiento de losas.

La corrección de estas i rregu laridades superficiales consiste en eliminar salientes o en rel lenar depresiones mediante parchees.

Las paradas de la pavimentadora , debidas por ejemplo a un suministro inadecuado de concreto, el usar como camino de rodadura una superficie poco estable, o los comienzos de la jornada de trabajo, suelen traer consigo deficiencias en la regularidad superficial superiores a las especificadas. La corrección de estas irregularidades se traduce en la el iminación de puntos altos y en el rel lenado de depresiones.

P ara re b aj a r l a s p ro t u b e r a n c i a s se e m p l e a n fundamentalmente dos tipos d e equipos: los que constan de una batería de d iscos montados alrededor de un eje; y otros que uti l izan una o varias cabezas percutoras. Dentro de cada uno de el los hay toda una gama de potencias, elementos cortadores y rendimientos. Existen máqu inas m u lt id iscos equ ipadas con motores con potencias desde 14 H P hasta más de 400 HP. Los modelos más pequeños corresponden a equipos de desplazamiento manua l , para trabajos de extensión reducida y en los que no se requiere una gran precisión. Cuando las tolerancias son más reducidas, es conveniente utilizar máquinas con un bastidor suficientemente largo, de modo que se cree u n p lano de referencia. Un servomecanismo permite d isminuir o hacer desaparecer la i rregularidad , el iminando una serie de capas paralelas a la superfic ie de la ca lzada , cada una de e l l as generalmente con un espesor de l orden de unos 2 mm. C u a n d o se ut i l izan e q u i pos d otados de cabezas percutoras, los puntos altos se reducen el iminando una serie de capas para lelas a la superficie de la irregularidad. La precisión que se obtiene con este método es menor que en el caso anterior, y para obtener resu ltados satisfactorios es necesario del imitar adecuadamente la irregularidad que se va a el iminar, así como efectuar un control cuidadoso de la operación·.

Cuando se uti l izan equipos con batería de discos, es preciso enfriarlos durante las operaciones de corte. El agua necesaria para el lo se mezcla con el material arrancado del pavimento , formando un lodo que puede perjud icar los desagües y d renes. Para evitar este prob lema , a l gu nos equ ipos están provistos de u n succionador por vacío, que transporta este lodo a u n tanque i ntermedio, desde donde puede ser vertido, mediante una conducción más o menos larga, a una zona lateral suficientemente alejada del pavimento.

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La resistencia al pul imento de agregados y de la arena empleados en el concreto, es determinante en la mayor o menor duración de la textura del pavimento bajo la acción del tránsito.

La solución de este problema puede consistir en:

O la restitución de la textura superficial , actuando sobre la superficie pul imentada mediante métodos qu ímicos, tales como ácido, o mecánicos donde se incluirían los ranurados transversal y longitudinal , el fresado, el chorro de arena y el chorro de granal la ;

O la formación de una nueva textura a través de un t ra t a m i e n to s u p e rfi c i a l con a g re g a d o s n o pul imentables, fijados por u n l igante adecuado.

Para real izar el ranurado del pavimento se util izan los mismos equipos provistos de una batería de d iscos e m p l ea d os e n l a correcci ó n d e p rotu be ra n ci a s . Normalmente los discos tienen un diámetro d e 3 0 a 3 5 cm y suelen d isponerse entre 1 50 y 1 80 d iscos por metro l ineal de cabeza cortadora a fin de obtener una textura con estrías, con adecuadas cualidades antiderrapantes. Con agregados blandos puede util izarse una densidad de discos l igeramente inferior, de manera que las salientes entre los surcos tengan una superficie mayor y puedan a s í re s i st i r m á s al d es g a s te . Las d i m e n s i o n e s recomendadas por l a Federal Highway Administration son las siguientes:

- Profundidad de los surcos:

- Ancho de los surcos:

- Ancho entre surcos

Agregados duros:

(desgaste Los Ángeles superior a 50)

Agregados blandos:

(desgaste Los Ángeles inferior a 40)

1 .5 mm

2.5 a 4 mm

Media: 2 mm

Valor mínimo: 2 mm

Media: 2.5 mm

Valor mínimo: 2 mm

En GI caso de agregados de dureza intermedia se adoptarán igualmente valores intermedios del ancho entre surcos.

En el estado de Cal ifornia se util iza un esquema algo distinto , con una profundidad de 3 a 6 mm, que permite obtener una densidad de surcos por metro l ineal de un 50% o mayor de los indicados anteriormente.

Los rend im ientos dependen d e muchos factores. No obstante , puede considerarse como un valor med io 1 00 m2/hora .

El ranurado longitudinal se ha revelado como una práctica m u y efi caz t a n to p a ra m ej o ra r l a s c u a l i d a d e s antiderrapantes como para corregir defectos de regularidad superficial. Esta mejora se debe fundamentalmente a la


el iminación d e las i rregu laridades con longitudes de ondas cortas y medias, a las que es muy sensible el valor del IR I .

La mejoría de la regu laridad superficial t iene como resu ltado adicional la obtención de un pavimento poco ru idoso. El lo es debido a la el iminación de gran parte de la megatextura , que es uno de los factores que más influyen en la generación de ru ido de rodadura . La reducción del ruido l lanta-pavimento puede a lcanzar los 5-6 dB(A) (véanse las figuras 2.5 , 2 .6 y 2 .7 de esta parte).

En el caso de uti l izarse un ranurado transversal , por ejemplo en zonas con fuertes precipitaciones en las que se busque un drenaje ráp ido del agua de l luvia , los espacios entre surcos suelen tener una anchura mucho mayor que los usuales con ranurados de tipo longitud inal , porque el desgaste a l que se ven sometidas es también superior; los surcos son asimismo más profundos. Una precaución importante es la de disponer los surcos con un espaciamiento irregula r, puesto que en caso contrario se suele orig inar un s i lbido agudo que resulta muy molesto. En I nglaterra se prescribe la sigu iente serie de d istancias entre ejes de surcos (en mm); 37, 25, 3 1 , 43 , 50 , 37, 43 y 3 1 . El ancho de los surcos osci la entre 3 y 6 mm y su profundidad entre 2 y 3 mm. En a lgunos casos se han uti l izado sepa rac iones m ayores e ntre los su rcos, variando entre 200 y 250 mm, con surcos igualmente más anchos y/o profundos (por ejemplo, de 8 mm de ancho y 1 5 mm de profundidad) , a fin de obtener la misma sección transversal de surcos por un idad de longitud de pavimento.

El empleo de otros sistemas de tipo mecarnco para mejorar las características antiderrapantes, como por ejemplo el fresado, puede provocar deterioros en las juntas, por lo que solamente suelen emplearse para la preparación de la superficie del pavimento antes de extender encima un refuerzo, a fin de garantizar la adherencia entre ambas capas.

5. 2.5. 6 Tratamientos superficiales

Constituyen otro método para mejorar las características superficiales de los pavimentos y protegerlos superficialmente, incrementando su vida útil . Actualmente existen nuevas técnicas y materiales, que han ampliado su campo de apl icación, extendiéndose a los pavimentos rígidos esta técnica q ue tradicionalmente había sido apl icada a los pavimentos flexibles.

La colocación de una capa sobre el pavimento es otra pos i b le a l ternat iva p a ra m ejo ra r su res istenc ia a l deslizamiento. La técnica de la que se posee una mayor

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experiencia es la apl icación de un tratamiento superficial monocapa.

A fi n d e m i n i m iza r los r iesgos de d espegue d e l tratamiento se adoptan u n a serie de precauciones: precalentamiento de los agregados, remoción del polvo del pavimento existente, uti l ización de equipos de g ran precisión para la extensión del asfalto modificado con elastómeros y del agregado y paso de barredoras de succión sobre el tratamiento antes de volver a abrir al tránsito, a fin de el iminar las partícu las que hayan podido quedar sueltas. Debe procurarse además la circulación a baja ve loc idad pa ra evitar e l d esprend im iento de l agregado. Estas labores deben real izarse por empresas es p e c i a l i z a d a s , l o c u a l c o n s t i t u y e u n o d e l o s inconvenientes de estos tratamientos, junto a l incremento en el ru ido que puede desaconsejar su empleo en zonas urbanas. Por otra parte, esta técnica es muy susceptible a las condiciones atmosféricas por lo que hay que l imitar su peri o d o d e a p l i ca c i ó n a é p o c a s tem p l a d a s . E s recomendab le efectua rl o e n p rimavera , d o n d e es previsible que el tiempo sea bueno, y en horas en que la temperatura de la carretera sea alta.

Se ha podido observar que para TOPA del orden de 35 ,000 veh ícu los/d í a , l a d u rac ión de este t ipo d e tratamiento osci la entre 7 y 8 años. Se considera q u e hay que p rocede r a u na n u eva a p l icac ión cuando ! a profundidad d e textura , medida con e l círculo de arena, sea inferior a 2 mm.

Cuando por desgaste del tratamiento ha sido preciso regenerar de nuevo la macrorrugosidad de la superficie, se ha recurrido a la apl icación de un segundo tratamiento sobre el existente . En este caso se usa como cementante un asfalto modificado con pol ímeros.

El balance de estos tratamientos es muy positivo en lo que se refiere a la rehabi l itación de las características antiderrapantes . Se han reg istrado reducciones de l número total y de la gravedad de los accidentes de hasta un 65% sobre pavimentos. No obstante , presentan e l inconveniente de su elevado ruido de rodadura , que alcanza niveles muy superiores a los obtenidos sobre otros tipos de tratamientos , como los real izados con resinas epóxicas (véanse las figuras 2.6 y 2. 7).

Se han uti l izado tratamientos superficiales mezclando arena con res ina e póxica . Las a renas de 0.6 m m requieren menos resina , pero s e ha comprobado q u e son menos eficaces en cuanto a reducción de ru ido que las de O. 75 mm, lo que quizá se deba a una menor profundidad de textura . Dado que el espesor del tratamiento es de solamente 5 mm, las i rregularidades transversales y las


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depresiones entre los agregados gruesos del pavime.nto

existente no pueden ser corregidas completamente.

Si e l pavimento existente es muy irregular o rugoso, es preciso desbastar lo antes de ap l icar el tratamiento superficia l .

Los tratamientos superficiales con resina epóxica son muy buenos desde el punto de vista técnico, pero relativamente caros debido al costo de la resina. Como una alternativa se han desarrol lado tratamientos superficiales a base de cemento. Se debe añadir un pol ímero al mortero de cemento para mejorar su adherencia.

La superfic ie de l pavimento existente se l impia y humedece previamente med iante chorro de agua a presión y a continuación se apl ica el mortero de cemento modificado con polímero en un espesor de 1 .7 mm. Las arenas de 0.75 mm se distribuyen sobre el mortero y se incrustan con ayuda de un rodi l lo y finalmente se aplica un producto de curado. Es posible también una alternativa sin arenas: el mortero se aplica en un espesor de 0.6 mm y se le da textura con ayuda de un rodil lo revestido de hule.

5. 2. 5. 7 Restauración de la transferencia de cargas en juntas

Esta técnica es recomendable para reducir esfuerzos y deflexiones en juntas o grietas transversales y así evitar defectos tales como el deterioro en sus bordes, bombeo, escalonamiento, desporti l laduras y grietas de esquina. La habi l idad con que se transfiere la carga de uno a otro borde de una junta o grieta es un factor principal en el com porta m iento estru ctu ra l d e u n pavi me nto . La eficiencia con que se l leva a cabo la transferencia se determina midiendo las deflexiones en ambos lados de la junta o grieta , en condiciones de temperatura ambiente fría y así identificar los sitios en que deba mejorarse esta característica ; las med iciones deben rea l izarse en coincidencia con la trayectoria de las rodadas exteriores y los casos e n q u e l a s med i ci o n e s i n d i q u e n u n a transferencia d e O a 50% deberán ser sometidos a este tratamiento .

La técn ica consiste en efectuar unas ranuras en el pavimento , con las d imens iones necesar ias para acomodar a la profund idad adecuada las pasajuntas l isas necesarias para la transferencia de carga entre bordes de grietas o juntas. Dichas pasajuntas deberán ser de 45 cm de long itud ( 1 8") y 3 cm de diámetro ( 1 .25").

Para el éxito de este tratamiento se requ iere que el concreto circundante se encuentre sano; de no ser así deberá procederse a una reparación a espesor total . Si se detectan deflexiones importantes, deberá previamente

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aplicarse un tratamiento de rel leno con lechada bajo la losa, así como completar el tratamiento con reparación de d e s p o rt i l l a d u ra s y d es b a s ta d o p a ra e l i m i n a r e l escalonamiento, sel lado d e juntas y l a instalación de subdrenes.

En lo que se refiere a la colocación de pasajuntas , en España se recomienda5 disponerlas en menor n(1mero (3 a 5 bajo cada rodada , a 30 cm de separación) y con un diámetro mayor (40 mm) que en el caso de un pavimento nuevo. Se instalan en unos surcos perpendiculares a la junta , cuya anchura eSde unos 9 cm; la profundidad es algo superior a la mitad del espesor de la losa, a fin de permit ir que el concreto de l rel leno envuelva a la pasajunta ; la longitud es a lgo superior a la de la pasajunta (50 cm). Los costados de la ranura se forman por serrado y la excavación se efectúa ten iendo cuidado de no dañar al concreto c i rcu n d a nte . U n a vez co locadas l as pasajuntas así como e l material para moldear la junta transversal y en su caso, la longitudinal , se reviste el hueco con una lechada y se rel lena con concreto de alta resistencia in icia l .

Un sistema a lternativo consiste en la colocación de dispositivos (conectores) capaces de transmitir esfuerzos cortantes, instalados en orificios verticales circulares, uno de cuyos planos d iametra les es e l de la j unta . La ejecución de las perforaciones con un diámetro de unos 1 O a 1 5 cm es bastante más senci l la que en el método anterior. Los d ispositivos suelen ser de acero inoxidable, y se acomodan a los movimientos horizontales en las juntas, sin coartarlos . La capacidad de transferencia de carga se basa en la adherencia del dispositivo a las p a redes de l o ri fi c io ; p a ra aseg u ra rl a se u t i l izan pegamentos especiales a base de resinas, lo que se comb ina en a l gunos casos con la d i sposic ión de corrugaciones en la cara exterior de los conectores.

5.2.5. 8 Cosido de grietas

Las losas con a g rieta m i entos l ong i tud i na les q u e coinciden con l a trayectoria de las rodadas deberían ser sustituidas o repararse las grietas con la técn ica de cosido; de no hacerlo se acelerará su deterioro .

El cosido es un procedimiento utilizado para un i r los bordes de las grietas longitud inales, evitando su abertura y manteniendo la trabazón de agregados. La técn ica consiste en efectuar perforaciones en ambos lados de la grieta formando un ángulo de 35º con la horizonta l , de manera que crucen la grieta a la mitad del espesor de la losa y separados en forma a lternada 50 a 70 cm entre sí ; el primer valor se usa en pavimentos de tránsito pesado y el segundo para tránsito l igero o en carriles interiores. Las


vari l las q ue s e insertan deben ser de l número 6 y corrugadas , rel lenándose posteriormente la perforación con lechada .

Adicionalmente puede efectuarse esta técnica uti l izando vari l las en forma de g rapas, como se describió en el inciso (a) , de sel lado de juntas y g rietas.

5.2.5. 9 Juntas relevadoras de esfuerzos

L o s p a v i m e n t o s r í g i d o s p u e d e n e x p e r i m e n tar importantes expansiones, que se ven afectadas por la presencia de materiales incompresibles que rel lenan los espacios l ibres de las juntas, evitando la expansión de las losas en los periodos cálidos o húmedos del año y por lo tanto generando g randes esfuerzos de compresión en las losas, que dan lugar a desporti l laduras y levantamientos de las mismas, generando además empujes sobre las estructuras, como en el caso de puentes, por ejemplo.

Para al iviar estos esfuerzos se construyen juntas de expansión o relevadoras de esfuerzos, efectuando cortes en e l espesor total de la losa y creando una junta de 5 a 1 O cm de ancho. Estas juntas deben construirse a la mitad de la longitud de las losas para evitar interferencia con pasajuntas y áreas inestables en la subbase. Cuando se requieren se construyen con separaciones de 200 y 450 m entre s í , o bien próximas a las estructuras. Se deben rel lenar con materiales compresibles para evitar la entrada de partículas incompresibles.

En algunos casos se ha uti l izado un rel leno de concreto asfá ltico, con un ancho de 1 .2 m , pero su comportamiento puede ser inadecuado, ya que al expanderse las losas, se produce un bufamiento de la mezcla asfá ltica .

Antes de construir una junta de este tipo debe tenerse en cuenta que se rompe el efecto de transferencia de carga, pues al permitirse un mayor desplazamiento de las losas se alterará el sellado de las juntas y puede favorecerse la entrada de agua que afectará la capacidad de soporte de las losas.

Al construir las juntas, deberá elegirse la época de baja temperatura, entre 5º y 20ºC y preferentemente de noche o muy temprano en el d ía . Finalmente, debe tenerse cuidado de que no penetren materiales incompresibles en esta junta, debiendo instalarse subdrenes y resolver el problema que producen las excesivas expansiones; de lo contrario, las juntas serán solamente una solución temporal .

5.2. 5. 10 Inyección de oquedades bajo las losas y elevación de losas

Debajo d e las losas o d e la subbase , s i ésta es estabi l izada , pueden desarrol larse oquedades por el

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fenómeno de bombeo, produciéndose una reducción en la capacidad de soporte de las losas y un incremento en las d eflex iones y esfu e rzo s , con su secue la d e escalonamientos y agrietamientos.

El rel leno de los huecos se efectúa mediante inyecciones de mortero , a través de agujeros practicados en las losas; de esta forma se repone el apoyo de la losa sobre la capa subyacente.

No deben inyectarse más que las losas que presenten huecos bajo el las; la inyección de las que estén bien apoyadas, además de constitu i r un derroche , puede llegar a levantarlas de manera irregular, resu ltando así contraproducente.

Existen varios métodos para la detección de los huecos. El más sencillo es la inspección visual del pavimento. Los sigu ientes defectos pueden ind icar la presencia de huecos:

O hundimientos o baches en el borde del acotamiento adyacente al pavimento ;

O material fino de las capas inferiores bombeado por las juntas y depositado en el borde del acotamiento;

O movimientos verticales en las juntas y/o grietas;

O escalonamientos en las juntas y/o g rietas.

. En lo que se refiere a los procedimientos para detección de huecos pueden ser con ayuda de un deflectómetro de impacto (FWD) , o bien con los equipos de radar. Estas medidas deben l levarse a cabo entre la madrugada y las

. 1 O de la mañana, para el iminar los problemas causados por los gradientes de temperatura y las di lataciones de las losas.

E l materia l de i nyección debe reun i r una serie de cual idades: por una parte , atendiendo a la ejecución de la operación , debe tener una baja viscosidad , para poder distribuirse bien; una consistencia suficiente para poder

. desplazar el agua que pueda estar almacenada bajo las losas; un fraguado lento, para que se puedan efectuar las inyecciones sin que se bloqueen los d iferentes conductos y barrenos; y un endurecimiento rápido, para poder efectuar una pronta apertura al tráfico. Por otra parte, y pensando en su comportamiento en servicio, debe poseer una resistencia suficiente para proporcionar un

'. apoyo estable a las losas y resistencia contra la erosión . F ina lmente, debe ser económico dados los fuertes

· consumos de lechada ( 1 00-200 l itros/losa).

La fabricación del mortero o lechada para inyección debe real izarse en molinos coloidales de alta velocidad .


1mcyc

Para l levar a cabo la inyección se perforan unos barrenos de 30 a 70 mm de diámetro , situados según un esquema que suele ser fruto de la experiencia, aunque en genera l los agujeros no suelen estar a menos de 50 cm de d istancia de un borde , g rieta o junta . Los marti l los perforadores no deben ser demasiado pesados a fin de evitar que se produzca un deterioro excesivo en el fondo de los barrenos. Genera lmente éstos se perforan en menos de un minuto.

La profund idad de los barrenos puede variar de acuerdo con los materiales de las d istintas capas del pavimento y debe a lcanzar como m ínimo la parte inferior de las losas de concreto . S i n e m barg o , en el caso de bases estabi l izadas con cemento , suele taladrarse también a través de el las pues se ha encontrado que en ocasiones existen h uecos bajo la capa de subbase , que es conveniente rel lenar.

El tiempo que debe mantenerse cerrada al tránsito una losa inyectada depende de la profundidad de los huecos por debajo de la losaque se vayan a rel lenar; hasta unos 3 cm suele bastar con unas dos horas, pero con mayores espesores de mortero pueden ser necesarios plazos de hasta 24 horas para permitir su endurecimiento. Por el contrario, con lechadas a base de resinas, la reparación puede abri rse al tránsito casi inmediatamente.

La eficacia de la inyección sólo puede determinarse a posteriori. La mejor forma de controlarla es volver a medir las def/exiones de las losas después de ser inyectadas y determinar si se han reducido hasta un nivel aceptable.

Uno de los problemas que presenta esta operación es e l hecho de que los drenes latera les , en caso de que exista n , a s í como otros se rv ic ios , pueden verse obstruidos por la lechada, lo que puede traducirse en una situación peor que la existente inicialmente. Por el lo, en caso de que se vaya a insta lar o renovar el drenaje, esta última operación debe efectuars.e con posterioridad a la inyección.

Sin embargo, tampoco debe dejarse transcurrir un plazo excesivo entre ambas, porque con el lo se corre el peligro de que se vuelvan a producir movimientos verticales en las losas que podrían l legar a anular el efecto de la reparación.

Como ya se ha mencionado, dependiendo de la mayor o menor presión de la inyección puede conseguirse rel lenar los huecos bajo las losas, o incluso levantar éstas en el caso de que se hayan detectado hundimientos como consecuencia por ejemplo de la erosión de la capa de base o de un asentamiento de la terracería. En otras condiciones, en vez de recurrir a las inyecciones se han

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGU IM IENTO . S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN � ��..;.;;;;..;;........;.........;..;....;......;.._=.;.;,;........;.��----...;.._--=�___;;...;....;....��-'-1 m c y c

levantado las losas por medio de gatos hidrául icos. En los dos casos se trata de operaciones del icadas, que deben ser l levadas a cabo por personal especial izado, a cuyo criterio suele dejarse tanto la localización de los orificios para anclar los gatos o efectuar las inyecciones de lechada , como la presión a la que deben rea l izarse éstas, si se adopta d icha alternativa.

Para controlar la posición final a la que deben quedar las losas, suele recurri rse a la colocación de h i los de n ivelación a unos pocos centímetros por encima de el las, anclados a una distancia de unos 3 m de los extremos de la depresión para el iminar. Una serie de pequeños bloques colocados bajo los hi los y apoyados en el pavimento ind ica el progreso de la elevación . Su altura puede ser constante en el caso de tramos de pendiente uniforme, o bien variable, si se trata de corregir zonas situadas en una curva vertical . A medida que los bloques se van aproximando al hi lo, e l ritmo al que se real iza la operación se va reduciendo, deteniéndose cuando los bloques tocan el hi lo.

En general debe evitarse real izar las operaciones de elevación con altas temperaturas cuando las losas están d i latadas y las j untas comprimidas. Por e l lo suelen hacerse por la mañana, dejando para la tarde las labores de preparación . Sin embargo, cuando se trata de corregir una depresión de gran longitud , como las provocadas por hundimientos del terraplén, puede ser más conveniente efectuar la elevación cuando las losas están comprimidas y las juntas cerradas, de manera que pueda levantarse un iformemente un tramo lo más l a rgo posib le de pavimento hundido.

Las o p e rac iones de e l eva c ión d e b e n co m e nz a r normalmente e n e l punto m á s bajo de la depresión y progresar hacia los bordes en ambas direcciones.

S i se recurre a l método de inyección de lechada , la e levación debe real izarse por incrementos del orden de 5 mm, con frecuentes cambios del orificio de inyección para reducir a l mínimo las tensiones de las losas y evitar su fisuración. Los ritmos de inyección de lechada deben ser uniformes y lo más lentos que permita la economía del proceso; son normales gastos entre 1 5 y 60 l itros por minuto .

A medida que la elevación progresa se incrementan los gastos, para volver a reducirlos conforme los bloques se van aproximando a los h ilos de contro l .

En ocasiones, una vez levantadas las losas hay que volver a inyectar para rel lenar nuevos huecos que se hubieran podido formar.


Como ya se ha ind icado, la elevación de las losas también puede real izarse mediante gatos mecánicos, unidos por un pórtico o bastidor de reacción sobre la losa por levantar. El proceso es más controlable que en el caso de recurri r a las inyecciones de lechada, aunque también presenta a lgunos inconvenientes, como la necesidad en ocasiones de ocupar con los apoyos del bastidor parte de los carri les adyacentes. Al igual que en el método por inyección, la elevación debe rea l izarse por incrementos de unos cuantos mi l ímetros, y las sucesivas posiciones de las losas deben controlarse mediante un hi lo de referencia. Los huecos que se orig inan bajo la losa al ser levantada deben rel lenarse mediante inyecciones de lechada . En caso de q ue haya que elevar un tramo largo, puede ser necesario insta lar pasajuntas en la junta longitudinal para impedir que se abra.

5. 2.5. 1 1 Sustitución del pavimento en un carril

Es una técnica que permite reemplazar uno o varios carri les de circu lación muy deteriorados de un pavimento ríg ido o flex ib le , o b ien sustitu i r una estructura de pavimento débi l por una de mayor capacidad estructural e n u n c a r r i l d e a l t a o c u p a c i ó n , s i n a l t e rar sig nificativamente la rasante del carri l afectado, de m a n e ra q u e n o s e p rese n ta n l os p ro b l e m a s de modificación geométrica derivados de la construcción de una sobrecarpeta 1 7 . La reconstrucción puede efectuarse en uno o varios carri les en espesor total o parcial, sustituyendo el pavimento en carri les muy deteriorados estructuralmente, como suelen ser los carri les exteriores o de baja velocidad , que e n genera l muestran un comportam i e nto d ife rente res pe cto a los ca rri les interiores o de a lta velocidad. También puede emplearse esta técnica para corregir deficiencias funcionales en un carril mediante la sustitución parcial de la losa. En el caso de sustitución a espesor tota l , e l espesor puede ser simi lar al que se reemplaza o diferente , de acuerdo con las necesidades del proyecto (figura 5.9) , pudiéndose utilizar los materiales reciclados del pavimento existente. No modificar los n ive les de la superficie del pavimento significa muchas ventajas, ya que se pueden conservar bordi l los, guarn iciones, medianas, señales, etc . , además de no afectar los gál ibos de estructuras, lo que representa importantes ahorros , que deben considerarse en los anál isis económicos.

Los aspectos fundamentales que deben gobernar la apl icación de esta solución son las restricciones de orden geométrico, las condiciones estructurales del pavimento actual y las características de los materiales de apoyo.

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN o

Pavimento asf611ico existente Carril Interior Carril exterior Acotamiento

Sustituci6n de un carril Carril inferior Carril exterior Acofamiento

Acotaciones, en m

3.5 3.5

Suslituci6n de un carril con acotamiento Carril inferior Carril exterior Acotamiento

3.5 3.5

Figura 5 .9 Sustitución del pavimento asfáltico en un

carri l .

Como se mencionó a nter iormente, a l efectua r una evaluación del pavimento con carriles múltiples, puede concluirse que las losas muestran condiciones de deterioro y d e respuesta estructura l muy d iferentes entre s í , principalmente en e l caso de los carriles de baja velocidad, manifestándose la necesidad de reconstru irlos, teniendo en cuenta además que pueden man ifestar i nsuficiencia estructu ral para soportar e l tránsito futuro, haciendo innecesario efectuar alguna acción correctiva en los carriles restantes. Por otra parte, se considera ventajoso no alterar los niveles de rasante ni las pendientes transversales, por lo que esta solución resultará atractiva. Finalmente, deberá investigarse la estructura y materiales del pavimento existente, para defin i r la compatibi l idad con el nuevo pavimento, así como las características de las capas de apoyo para el d iseño de éste, considerando que se pueden manejar en este caso d iferentes espesores y resistencias del concreto, para lograr una estructura compatible con el pavimento adyacente. Se podrá así mismo anal izar la conveniencia de construir acotamientos de concreto en caso de no existir, para lograr un mejor comportamiento del pavimento, así como disponer de un sistema de subdrenaje, en caso que no se tenga, o de mejorar el existente.

Los estud ios del pavimento actual se l levarán a cabo de acuerdo con los procedimientos descritos en el cap ítu lo 3 de esta parte y en este mismo q:ip ítu lo , as í como siguiendo los métodos de d iseño descritos en la parte de Proyecto de esta publicación.

1mcyc

Con respecto al anál isis estructural de l a sección actual y a l d iseño d e la nueva estructu ra de l pavimento se recomienda tomar en cuenta lo establecido en los incisos 5 . 1 . 6 (f) y 5 .2 .3 (b ) de este cap ítu l o , d eb iéndose considerar además los siguientes aspectos:

O D isponibi l idad de fondos

O Control de tránsito durante la ejecución de los trabajos

O Disponibi l idad de materia les y equ ipos

O Problemas constructivos

O Condiciones del subdrenaje existente

O Anál isis del tránsito futu ro en el ciclo de d iseño

O Condiciones de los acotamientos

O Módulo de reacción k efectivo

O Niveles y pendientes del pavimento actual

En el d iseño deberá tenerse en cuenta la junta longitudinal de construcción entre los pavimentos nuevo y existente, así como la necesidad de constru ir acotamientos de concreto para lograr un mejor comportamiento del nuevo pavimento. Debe reconocerse que en el caso de un nuevo carril de concreto h idráu l ico se producirán a ltos esfuerzos y deflexiones en sus dos bordes, lo cual puede ser motivo d e u n i nadecuado com portam ie nto, de no tomarse a l g u n a s med idas p revent ivas , como por ejem p lo , i ncrementar el ancho de l nuevo carri l en u nos 50 cm y constru i r a cota m ie ntos d e concreto , l i g ados con pasajuntas corrugadas a l nuevo carri l , l i ga que debe establecerse también con el pavimento existente, en caso de que sea de concreto h idráu l ico.

En el caso de que el pavimento existente sea de tipo flexible, se requiere efectuar un corte recto y vertical , que s e rv i rá de c i m b ra p a ra e l c o l a d o d e l c o n creto . Adicionalmente, deberá considerarse la construcción de una caja qu� permita la colocación de un material de sello, que sea compatible con los dos ti pos de materiales, concreto asfáltico e hidrául ico; generalmente los productos a base de si l icón y de bajo módulo han resu ltado efectivos (véase la tabla 4:37 de la parte de Proyecto). Por lo que respecta a los acotamientos, se recomienda ver lo indicado en los incisos 4 .3 .5 y 4.3 .3 (e), para la junta longitudinal de construcción, de la citada parte .

Es im portante además considerar la construcción de juntas de contracción transversales, debiéndose apl icar l as recomendaciones establecidas en el inciso 4 .3 .3 (a) de Proyecto. Cuando el pavimento existente sea también

Pavimentos de concreto para carreteras 1 1 1 - 1 2 1 Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN � ��.=.;.;�;.;...;.;;��=-..;..=.;.;;..;.;..;=-.:.:;;.:...;.�;,;:.;:: ��=..:....:�.:..=.:.:..::....:.::...=.;=-:....:=.!::.::..::.;::..:....:. �� 1mcyc

las recomendaciones establecidas en el inciso 4.3 .3 (a) de Proyecto. Cuando el pavimento existente sea también de tipo ríg ido, deberá cuidarse que las nuevas juntas de contracción coincidan con las existentes, para evitar la generación de grietas de simpatía.

5.2.5. 1 2 Construcción de sobrecarpetas

A continuación se tratarán las técnicas de rehabil itación consistentes en la construcción de sobrecarpetas ríg idas o flexibles sobre pavimentos existentes también rígidos o flexibles, presentándose tres casos de sobrecarpetas rígidas y dos de tipo flexible. Al respecto, se considera conveniente tener en mente los siguientes aspectos.

Es muy importante tener presente que las sobrecarpetas p u e d e n s e r e m p l e a d a s p a ra re m ed i a r a s p e ctos fu nc ion a l es as í como estructu ra l e s , d eb i endo e l proyectista considerar el tipo de problema que debe corregirse para proyectar la sobrecarpeta apropiada.

Como se ha mencionado anteriormente, los problemas funcionales que pueden resolverse por medio de una sobreca rpeta están re lacionados con d efic ienc ias supe rf ic ia l es , como fricc ión i nsuf ic ie nte , textu ra , h i d ro p l a n e o , d escascara d u ra s , esca l o n a m ie ntos , asentamientos, etc. Los problemas relacionados con d ef i c i e n c i a s es t r uct u r a l e s p u e d e n s e r e s p e s o r inadecuado, d istorsiones, escalonamientos, bombeo, agrietamientos, etcétera.

Por lo tanto, se requiere que la evaluación real izada identifique las deficiencias funcionales o estructurales, ayude a seleccionar las acciones concurrentes o previas a la construcción de la sobrecarpeta , indique la necesidad de considerar tratamientos para evitar la reflexión de grietas y determine los elementos necesarios para el diseño de la sobrecarpeta.

Por ejemplo, los problemas de fricción e hidroplaneo por inadecuada micro y macrotextura genera lmente se resuelven con sobrecarpetas delgadas, los problemas de rugos idad por dep res iones y p rotubera n cias q u e producen distorsiones d e longitudes de onda amplias, se solucionarán con sobrecarpetas de renivelación y los problemas de desporti l lamientos y escalonamiento de juntas, se resolverán con sobrecarpetas más gruesas, teniendo además como acción concurrente la adecuación del subdrenaje.

Una '{ez definida la necesidad de construir una sobrecarpeta, es necesario tomar en cuenta los siguientes aspectos para su correcto diseño:


O Acciones previas a la colocación de la sobrecarpeta , en función de los deterioros visibles y no visibles del pavimento existente . El tipo de sobrecarpeta está relacionado con las condiciones del pavimento y por consigu iente con la magn itud de las acciones previas necesarias y su costo .

O Control de grietas de reflexión , debiendo considerarse los procedimientos que deban apl icarse para ello.

O Necesidad de mejorar o complementar el sistema de subdrenaje para conseguir un mejor desempeño del pavimento .

O Materiales d isponibles, nuevos o reciclados.

O Condición de los acotamientos , tanto estructural como topográfica.

O Necesidad de ampliaciones.

O Gálibos de las estructuras.

a) Sobre/osa de concreto no adherida al pavimento rígido existente

Const i tu ye u n a técn ica d e re h a b i l i t ac ión d e l os pavimentos rígidos para prácticamente cualesquiera que sean las condiciones en que éstos se encuentren , siendo más efectiva económicamente mientras más deteriorado se encuentre el pavimento , debido a que se requieren pocas obras de preparación para su construcción. No es aconsejable cuando los agrietamientos y desporti l laduras son de poca importancia , o cuando el gál ibo de los p u e n tes se v e a a fe ct a d o p o r e l e s p e s o r d e l a sobreca rpeta , e n cuyo caso es más conven iente reconstru i r e l pavimento bajo e l puente o e levar la estructura . Por otra parte deberá considerarse que será necesario reubicar señales, g uarniciones, medianas, etc. , así como hacer ajustes de n ivel con acotamientos, taludes y bocas de reg istro (figura 5 . 1 O) .

Como es de suponer, la sobrecarpeta no adherida mejora l a capacid a d es t ruc tu ra l d e l pav i m e n to , s i b i en adiciona lmente significará mejoría de l as características superficiales, incluyendo la pendiente transversal .

E l espesor requerido de sobrecarpeta no adherida depende de la capacidad estructural necesaria para enfrentar los requerimientos del tránsito futuro, así como de la capacidad estructural del pavimento existente y se determina de acuerdo con la sigu iente expresión :

Ose = �D/ -De/ donde:

Dsc espesor requerido de sobrecarpeta no adherida, cm

Evaluación


Figura 5 .1 O Sobrecarpeta

de concreto h idráu l ico

no adherida.

Dt espesor de losa requerido para soportar el tránsito futuro , cm

Det espesor efectivo de la losa existente , cm

Los espesores que normalmente se han constru ido con esta técnica varían entre 1 3 y 30 cm, siendo los más comunes de 1 8 a 25 cm.

El espesor de sobrecarpeta se determinará de acuerdo a l siguiente proceso:

O Determinar el espesor de la losa existente , tipo de transferencia de carga y t ipo· de acotamiento. Efectuar el anál isis de tránsito a futuro .

O Conocer el estado del pavimento, principalmente en cuanto a los sigu ientes deterioros:

• N ú mero de g rietas y j u n tas tra n sversa les deterioradas por ki lómetro

• N ú m e ro d e j u n t a s d e e x p a n s 1 o n excepcionalmente anchas (más d e 2.5 cm de ancho), o baches tratados con concreto asfáltico en todo el ancho y todo el espesor del carri l , por ki lómetro

• Ex is te n c i a d e p ro b l e m a s d e d u ra b i l i d a d , agrietamientos t ipo " D" o de reactividad de agregado, ind icando su g rado de severidad

• Evidencia de escalonamiento , bombeo, o agua en juntas y g rietas

O Determinación del módulo de reacción estático, k, mediante pruebas no destructivas , midiendo las deflexiones producidas por una carga de 41 kN (9000 lb) con sensores colocados a O , 30, 60 y 90 cm de d istancia del punto de impacto (O, 1 2 , 24 y 36 p u l g . ) . P a ra e l l o s e rá n eces a ri o ca l cu l a r e l

Pavimentos d e concreto para carreteras 1 1 1 - 1 23

1mcyc

parámetro AREA en cada punto de medición de acuerdo con la sigu iente expresión :

AREA = 1 50 ( 1 + 2 d 1/do+2 d2/do + d3/do)

donde:

AREA área normalizada, mm

d0 deflexión a l centro de la placa de carga, mm

d 1 ,2,3 deflexiones a 300, 600 y 900 mm del centro de la placa de carga, mm.

Este parámetro normalmente se encuentra entre 7 40 y 8 1 0 mm para concreto sano.

A continuación se entra en la figura 5. 1 1 con los valores de AREA y de la deflexión d0, para encontrar el módulo de reacción dinámico k, el cual d ividido entre 2, corresponde a l módulo de reacción estático k, deseado. Puede ser necesario corregir este \'alar por efectos estacionales, como se indica en el inciso 4.2 . 1 de la parte de Proyecto.

O Determinación del espesor requerido, Dt. Se hará siguiendo el proceso ind icado en el inciso 4.2 . 1 de la parte de Proyecto, antes citado.

O Determinación del espesor efectivo, Det· Se util izará la expresión siguiente:

Det = F¡cu * D

donde:

D espesor existente , en cm , con un valor máximo de 25 cm, aun cuando sea mayor en la real idad

F¡cu factor de ajuste , determinado en la figura 5 . 1 2 , que toma en cuenta la degradación que puede c a u s a r l a re f l e x i ó n d e g r i e t a s p o r discontinu idad e n las losas existentes

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN o 1mcyc

cii :5 c.. M b x ro E ·x ·ro E e

•O ·x Q) t;:: Q) o

26

24

22

20

1 8

1 6

1 4

1 2

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8

6

4

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2 .7€ ( 1 00) k=' .38 kg/ 'm3 " (5( lb/pulg 3 ) 1\ Car :]a aplica �a P = 41 90 kg (9 000 libra ,) � �a die de la sur erficie

de ::ontacto a = 15 cm (5.9 r ulq.)

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0.65

0 .60

0 .55

0.50

0.45

0 .40

0.35

0.30

0 .25

0 .20

0 . 1 5

0 . 1 0

0 .05

o 58.4 63.5 68.6 73.6 78.7 83.8 88.9

o (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31 ) (32)

AREA de la cuenca de deflexión, cm (pulg.) (33) (34) (35) (36)

Figura 5.1 1 Determinación del módulo k dinámico efectivo, a partir de d0 y de AREA.

E E

La colocación del concreto hidráu l ico , el texturizado, e l curado y la formación de juntas deberán efectuarse como se ind ica en las partes de Proyecto y de Construcción. Se recomienda que la separación en metros entre juntas transversales sea como máximo 0.21 3 veces el espesor de la losa, en cm. Las juntas no tienen que coincidir con las existentes.

Adicionalmente debe tenerse en cuenta la necesidad de efectuar a lgunas obras concurrentes o previas a la construcción de la sobrecarpeta, como las indicadas en la tabla 5 .7 (ref. 3) , según el t ipo de deterioro existente .

Figura 5 .1 2 Factor de ajuste Fjc

para sobrecarpetas no adheri

das.

�c

1 .00 -------

0.95

0.90

0 .85

0 .80 o 1 2 25 37 50 62 75 87 1 00 1 1 2 1 25

Número de juntas y grietas transversales deterioradas por ki lómetru


EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN v

Tabla 5.7 Trabajos previos a la construcción de una sobrecarpeta no adherida

Tipo de deterioro Trabajos previos Grietas activas No requiere

Juntas desporti lladas No requiere

Bombeo Subdrenes de ori l la

Depresiones Renivelación con mezcla asfáltica

Transferencia de carga deficiente

No requ iere, pero s i existen abundantes g rietas y juntas en este estado, deberá considera rse una capa separadora más g ruesa

Por lo que respecta a la capa separadora, genera lmente se construye con mezcla asfáltica, cuyo espesor está de acue rd o con e l t i p o d e d eteri o ro existente e n e l pavimento , com o se indica en la tabla 5.8 (ref. 1 3) . Podrán emplearse además geotextiles y georredes colocados sobre juntas y g rietas existentes, para control de grietas de reflexión .

b) Sobre/osa de concreto adherida al pavimento rígido existente

Constituye una técnica de refuerzo de pavimentos rígidos aplicable cuando éstos se encuentran en condiciones que no req u i e re n i m p o rtan tes t ra b ajos p revio s o con problemas serios de durabi l idad . También presentan

1mcyc

problemas con gál ibos de estructuras y se requiere ubicar señales, guarniciones, etcétera .

La sobrecarpeta adherida mejora la capacidad estructural del pavimento existente, constituyendo un elemento monol ítico, por lo que su adherencia debe ser efectiva , mejorándose de paso las características superficiales (figura 5 . 1 3) .

El espesor requerido de sobrecarpeta adherida depende de la capacidad estructural necesaria para enfrentar los requerim ientos del tránsito futuro , así como de la capacidad estructura l del pavi mento existente; se determina de acuerdo con la sigu iente expresión :

Ose = Or - Oer donde:

Ose espesor requerido de sobrecarpeta adherida, cm

Or espesor de losa requerido para soportar el tránsito futuro , cm

Oer espesor efectivo de losa existente, cm

Los espesores que normalmente han sido construidos con esta técnica varían entre 5 y 1 5 cm, siendo típicos espesores de 8 a 1 O cm.

Tabla 5.8 Trabajos previos para la apl icación de sobrecarpetas con capa separadora y reniveladora

Condición genera l del pavimento

Losas severamente fracturadas

Alto nivel de deflexiones, bombeo

Losas inestables

Escalonamiento < 0.6 cm

> 0.6 cm

Superficie desportillada

Agrietamientos en "D" extensos

Agregados reactivos

Juntas deterioradas y desportil ladas

* Capa delgada <1 .25 cm * Capa g ruesa >1 .25 cm ** En especial para tránsito pesado

Trabajos previos

Sustitución a espesor total

Sustitución a espesor total

Asentamiento de losas con rodillo

Inyecciones de lechada

Asentamiento de losas con rodillo

Ninguno

Desbastado

Ninguno

Rellenar con mezcla en frío

Ninguno

Ninguno

Rellenar con mezcla en frío

Ninguno


Mínimo espesor de capa de Otros factores por considerar

renivelación *

Delgada Reparar la subrasante. Subdrenaje

Delgada Reparar la subrasante. Subdrenaje

Gruesa Drenaje. Pasajuntas en la sobrecarpeta**

Delgada D r e n aj e . Esca l o n a m ie n t o . P a s aj u n ta s e n sobrecarpeta**

Gruesa Drenaje. Pasajuntas en la sobrecarpeta**

Delgada Reparar oquedades. Drenaje

Delgada Reparar oquedades. Drenaje

Gruesa Reparar oquedades. Drenaje

Delgada Juntas no coincidentes

Gruesa Juntas no coincidentes

Delgada Drenaje

Delgada Juntas no coincidentes

Gruesa Juntas no coincidentes

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN :; �� 1mcyc

Figura 5.1 3 Sobrecarpeta de concreto h idráu l ico adherida.

El espesor de sobrecarpeta se determinará de acuerdo a l siguiente proceso:

O Determinar el espesor de la losa existente, tipo de transferencia de carga y tipo de acotamiento. Efectuar el análisis de tránsito futuro.

O Conocer el estado del pavimento, principalmente en cuanto a los sigu ientes deterioros:

• N ú mero de g rietas y j un tas transversa les deterioradas por km

• N ú m e ro d e j u n t a s d e e x p a n s i ó n excepcionalmente anchas (más d e 2.5 cm de a n ch o ) , o baches trata d os con concreto asfáltico, en todo el espesor, por km

• Ex isten ci a de p ro b l e m a s de d u ra b i l i d a d , agrietamientos tipo "D" o de reactividad de agregados, indicando su grado de severidad

• Evidencia de escalonamientos, bombeo, o agua en juntas y g rietas

O Determinación del módulo de reacción estático, k, mediante pruebas no destructivas. Se efectuará de acuerdo a lo ind icado en el inciso (a) anterior, para sobrecarpetas no adheridas y util izando la figura 5 . 1 1 , para determ inar e l va lo r de l módu lo de reacción dinámico k, que d ividido entre 2 , es e l módulo de reacción estático.

O Determ inación de l espesor req uerido , Dt. Se procederá de acuerdo con lo indicado en el inciso 4.2 . 1 de la parte de Proyecto, aunque debiendo tener en cuenta que las propiedades de la losa existente, como módulo e lástico de l concreto , mód u lo d e ruptura y t ra nsfe rencia d e carg a , gobernará e l comportamiento de la sobre losa


adherida , por lo que es necesario valuar estos parámetros para util izarlos en la determinación de Dt.

• Módulo elástico del concreto de la losa existente (E ) , med iante la g ráfica de la figu ra 5 . 1 4 . Entrando con el valor de AREA y el valor del módulo dinámico, k, se determina el valor ED3, en donde D es el espesor de la losa existente, por lo que puede conocerse el valor de E, parámetro que puede variar entre 2 . 1 y 5.6x1 05kg/cm2 (3 a 8x1 05 lb/pulg .2) , advirtiéndose que si el valor obtenido está fuera de este rango, debe existir a lgún error en la determinación del espesor de la losa, la deflexión puede haber sido medida sobre una g rieta o el pavimento existente se encuentra muy deteriorado.

• Transfe renci a de carga e n las j u ntas . Se determinarán las deflexiones a ambos lados de l a s j u n tas , c u id a n d o q u e l a te m pe ra tu ra ambiente sea menor de 26ºC y se calculará la transferencia según la sigu iente fórmula:

LiL T = 1 00 (du/dL) B

donde:

LiL T transferencia de carga, %

du deflexión de la losa en el lado sin carga

dL deflexión de la losa en el lado cargado

8 factor de corrección , igual a d0/d30, con valores típicos entre 1 .05 y 1 . 1 5

d 0 deflexión máxima

d30 deflexión a 30 cm de la placa de carga

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN �

1 01 1

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68.6 73.6

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78.7 88.9

1mcyc

63 .5 (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31 )

83.8 (32) (33) (34) (35) (36)

AREA de la cuenca de deflexión, cm (pulg. )

Figura 5. 1 4 Determinación del módulo elástico del concreto a partir de k, AREA y espesor de la losa (D)

De esta manera podrá calcularse el valor del coeficiente J de transferencia de carga según la siguiente tabla:

�LT, % J

> 70 3.2

50 - 70 3.5

< 50 4.0

• Módulo de ruptura del concreto existente , S 'c

S'c = 4.35 ( E/1 05) + 34.2

donde:

S'c módulo de ruptura , kg/cm2

E módulo de elasticidad, kg/cm2

O Determinación del espesor efectivo Def, de acuerdo con la sigu iente expresión:

donde:


D espesor del pavimento existente

Fic factor de ajuste por grietas y juntas no reparadas que puedan ocasionar grietas de reflexión , va luado por medio de la figura 5 . 1 5

Fdur factor d e ajuste por p rob lemas d e durabi l idad , tales como agrietamientos t ipo " D" o d eter ioros por ag regados react ivos , va l u ad o seg ú n e l cr i te r io siguiente:

Nivel de deterioro Nulo

A g ri e ta m i e n t o s s i n desportilladuras

A g ri e t a m i e n t o s y desportilladuras. No se recomienda sobrecarpeta adherida

1 .00

0.96 - 0.99

0.80 - 0.95

Ftat factor de ajuste por fatiga producida al pavimento en e l pasado, obtenido de la tabla sigu iente :

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN ,:¡ -------------------------------------------1mcyc

F i gu ra 5 . 1 5 Factor de ajuste Fjc·

1 .00

0.95 � ��

� 0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

0.65

0.60

0.55

0.50

0.45

0.40 o 1 2 25

�� ........_

37 50 62

� ............ ..............

� ..........

� �

75 87 1 00 1 1 2 125

Número de juntas y grietas transversales deterioradas, por kilómetro Nivel de deterioro

Pocas grietas transversales, n inguna debida a problemas de durabilidad, en menos de 5% de las losas

Agrietamientos en el 5 al 1 5% de las losas, n inguno debido a problemas de durabil idad

Más del 1 5% de las losas presentan agrietamientos, no debidos a problemas de durabilidad

Ftat

0.97 - 1 .00

0.94 - 0.96

0.90 - 0.93

Con anticipación a la construcción de una sobrecarpeta adherida es necesario efectuar algunos trabajos previos, como los ind icados en la tabla 5.9 (ref. 2 1 ) , así como la preparación de la superficie existente.

La preparación de la superficie y los trabajos previos en el pavimento existente son fundamentales para el correcto desempeño de la sobrecarpeta adherida , puesto que ésta y las losas existentes deben constituir una estructura monol ítica. Por lo tanto , la superficie existente debe ser l impiada y sometida a un proceso de desbastado por medios mecánicos que permitan el iminar una delgada capa de concreto , aunque s in dañar la superfic ie , provocando microfisuras, por ejemplo. La apl icación de chorros a presión de aire , agua, arena y granal la , así como e l desbastado o corte en frío , son técn icas empleadas para preparar la superficie. Con chorros de arena y granal la puede eliminarse una capa de unos 3 mm de espesor, mientras que con el desbastado pueden el iminarse de 6 a 25 mm, si bien en este caso deberá vigi larse que no se produzcan microfisuras en el concreto, debiendo apl icarse chorros de g ranal la para el iminar !os fragmentos desprend idos . La l im p ieza fi na l de l a

Pavimentos d e concreto para carreteras 1 1 1 - 1 28

superficie se efectuará con chorros de agua y a ire para el iminar el polvo generado por las técnicas previas, cuidando que no se afecten los reg istros o duetos por el lodo y el polvo, además de cumpl ir con reg lamentos ecológicos vigentes21 ·

Otro aspecto que debe tenerse en cuenta es la colocación de una lechada para facil itar la adherencia entre el concreto existente y el nuevo. Genera lmente se emplean m o rte ro s d e a g u a-ce m e n to-a re n a , l e c h a d a s de agua-cemento y resinas epóxicas de baja viscosidad, extendidas en una capa muy delgada, cuyo frente de avance se encuentre a unos tres metros por delante de la pavimentadora y vig i lando que no se endurezca antes de colocar el concreto. La superficie debe estar l impia, seca y áspera para conseguir una buena adherencia ; en a l g u nos casos se h a p resc i nd i do d e la lechada , obten iénd ose res u l tados sat isfactor ios , u t i l izando avanzada tecnología en la preparación y adecuación de la superficie y en la vibración del concreto fresco.

La coiocación del concreto h idráu l ico, e l texturizado, el curado y la formación de juntas deberá efectuarse como se indica en las partes de Proyecto y de Construcción, si bien en el caso de las juntas, deberán tomarse todas las precauciones pos ib les para que las nuevas juntas coincidan exactamente con las existentes en ubicación y t i p o , t e n i e n d o e n c u e n ta a d e m á s l a s i g u i e n te recomendación en cuanto a la profundidad del corte:

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN � 1mcyc

Tabla 5.9 Trabajos previos y beneficios derivados de la construcción de una carpeta de concreto adherida, para diferentes tipos de deterioros

Tipo de deterioro

Bombeo

Escalonamiento

Grietas en esquina

Causa probable

Pérdida de transferencia de carga, deficiencia estructural

Pé rd ida de a poyo, pérdida de t r a n s fe r e n c i a d ef i c i e n c i a estructural

Pé rd ida de apoyo, defic iencia estructural

Desporti l laduras en juntas J u ntas sin se l lo , esfuerzos de compresión. Efectos de tránsito

Agrietamientos tipo "D" Agregados inadecuados

Agrietamientos transversales Deficiencia estructura l , factores ambientales

Agrietamientos longitudinales Construcción deficiente

Descascarad u ras

Tipo de junta

Transversal de

contracción

Longitudinal

Expansión

Construcción deficiente

Profundidad de corte Espesor de la nueva losa

� 10 cm > 10 cm

Espesor nominal 1 /3 del espesor

+ 1 .25 cm nominal

Y:z del espesor 1 /3 del espesor

nominal nominal

Espesor nominal Espesor nominal

+ 1 .25 cm + 1 .25 cm

c) Losas de concreto sobre pavimento flexible existente (whitetopping)

Esta técnica permite incrementar la capacidad estructural de pavimentos flexib les mediante la construcción directa de una losa de concreto h idráu l ico, con un m ínimo de obras concurrentes o prel iminares de preparación .

Los espesores de las losas de concreto así construidas varían generalmente entre 1 3 y 30 cm, si bien los valores más frecuentes se encuentran entre 1 8 y 25 cm. Su aplicación se encuentra en casos de pavimentos flexibles antiguos y deteriorados, que deben soportar un tránsito pesa d o e i n tenso y con pocas pos i b i l i dades d e

Pavimentos d e concreto para carreteras

Nivel de severidad Trabajos previos Beneficios de la

sobrecarpeta adherida

Bajo

Medio

Bajo

Estabilización de las losas Reducción de deflexiones y del potencial de bombeo

Estab i l ización de las losas. Reducción de deflexiones y del Reparación de espesor tota l potencial de bombeo i n c l uy e n d o c o l o c a c i ó n d e pasa juntas

Estabi l ización de las losas. Reducción de esfue rzos de Reparación de espesor total t e n s i ó n y r e d u c c i ó n de i n c l u ye n d o c o l o c a c i ó n de deflexiones en las esquinas pasajuntas

Medio Reparación a espesor parcial o J u ntas n u evas y s e l l a d a s , total s i está afectado todo e l reducción de i nfi ltración d e espesor agua

Medio Reparación a espesor parcial o Concreto de calidad adecuada total si el deterioro cubre todo el en las nuevas losas espesor

Medio Reparación a espesor tota l , Juntas nuevas y adecuadas, i n c l uye n d o c o l o ca c i ó n de red ucc ión de ve loc idad d e pasajuntas, control d e reflexión deterioro de grietas

Medio Reparación a espesor tota l . Juntas nuevas y adecuadas, Control de reflexión de grietas red u cc ión de ve loc idad d e

deterioro

Medio Eliminarlas en la l impieza de la Nueva superficie de rodamiento superficie

1 1 1 - 1 29

conservación con materiales asfálticos por su vida útil m e n o r y po r l as a l te ra ciones a l t rá ns i to . No es aconsejable cuando el grado de deterioro es severo y otras técn icas pudieran resultar más económicas , cuando hay problemas de gál ibos vertica les con estructuras a desn ive l y cuando e l pavimento existente pueda experimentar asentamientos y expansiones importantes, (figura 5. 1 6) .

El espesor requerido de sobrecarpeta de concreto para soportar el tránsito futuro se determina de acuerdo con la siguiente expresión:

Dsc = Dr

donde:

Dsc espesor requerido de sobrecarpeta de concreto, cm

Dr espesor requerido de pavimento de concreto para soportar el tránsito futuro , cm

El espesor de sobrecarpeta se determinará de acuerdo con el siguiente proceso:

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN � �� 1mcyc

Figura 5.1 6 Sobrecarpeta de concreto sobre pavimento flexible existente.

O Determinar la estructura del pavimento existente , espesores de sus capas y materiales existentes. Efectuar el anál isis del tránsito futuro.

O Conocer el estado del pavimento , principalmente en cuanto a los siguientes deterioros:

• expansiones y asentamientos

• evidencias de desprendimiento de asfa lto , que pueda ag ravarse con la p resenc ia de l a sobrecarpeta

• grandes g rietas transversales que pudieran reflejarse

• bombeo

O Determinación del módulo de reacción estático , mediante pruebas no destructivas. Para el lo será necesario determinar el módulo de resi l iencia de la subrasante , Mr y el módulo efectivo de todas las capas del pavimento existentes sobre la subrasante , E P . Conoc ida l a cuenca d e d eflex iones , se determinará el módulo Mr con la siguiente expresión :

donde:

0 .24 p M = --r dr r

Mr módulo de resi l iencia de la subrasante, kg/cm2

P c a rg a a p l i c a d a p a ra p ro d u c i r l a s deflexiones, kg

dr deflexión a la distancia r del centro de la carga, cm

r d is ta n c i a a l ce n t ro d e l a c a rg a , l o suficientemente grande para el iminar el efecto de las capas existentes arriba de la subrasante , cm


Conocido el módulo Mr, se determinará el módulo efectivo del pavimento, Ep, por medio de la figura 5. 1 7, a partir del espesor total del pavimento existente, D, del módulo Mr, de la carga apl icada , P , y de la deflexión máxima, d0, obte n iéndose la re l ac ión Ep/Mr , de la cua l podrá despejarse el valor de Ep. A continuación , mediante la figura 4.4 de la parte de Proyecto , se podrá determinar el valor del módulo d inámico , k, que d ividido entre 2, proporcionará el valor del módulo estático, necesario para determinar el espesor de la losa de concreto , usando la figura 4 . 1 del citado capítu lo .

El espesor así obtenido debe ser considerado como el m ínimo requerido al tomar en cuenta las irregu laridades de la superficie en que se apoyará la sobrecarpeta . Es recomendable efectuar un levantamiento topográfico de las secciones transversales del pavimento existente para proyectar la rasante y las secciones de construcción de la sobrecarpeta .

De acuerdo con l a im portancia d e la v ia l idad , los espesores m ínimos considerados serán los siguientes 14=

Tipo de vial idad

C a rr e t e r a s p r i n c i p a l e s , red p r i m a r i a interestatal

Carreteras secundarias, con bajo volumen de tránsito

Estacionamientos

Espesor mín imo cm

1 5

1 0

1 0

Las j u ntas tra n sve rsa l e s y l o n g i tu d i n a l es d e ben diseñarse como se ind icó en el inciso 4.3 . 1 de la parte de Proyecto, con una separación máxima en metros en el caso de las juntas transversales de 0.245 x espesor de la losa , en centímetros. El serrado deberá profundizarse no menos de 1 /3 del espesor de la losa en ambos tipos de juntas, debiendo considerar el caso de espesores de losa mayores por d istors iones de l pavimento de apoyo, cuando estas deformaciones son del orden de 5 cm,

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN 1n-Mrd/P (Mr en l b/pula . • da en milésimas de pulg . , P en l b) 1mcyc

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(O) (5) 25

( 1 0) ( 1 5) 50 (20) (25)

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75 (30) (35)

1 00 (40)

- 50 r--_ 1 00

1 25 (45) (50) (55) (60)

Espesor total del pavimento D, cm (pulg.)

Figura 5.1 7 Determinación de la relación Ep/Mr.

efectuando el serrado a la profundidad necesaria para satisfacer la recomendación anterior.

Para el caso de trá nsito pesado e intenso deberá considerarse la colocación de pasajuntas en las juntas transversales, de acuerdo con la sigu iente tabla 14=

Espesor Características de las gasajuntas

de losa, cm Diámetro, Longitud, Separación, cm cm cm

1 0 - 1 8 N o s e requieren

20 3.2 38 30

23 3.2 38 30

25 3 .8 40 30

28 3 .8 40 30

30 3.8 40 30

La colocación del concreto hidráu l ico, el texturizado, el curado, la formación de juntas y su sel lado, deberán efectuarse como se ind ica en las partes de Proyecto y de Construcción.

Adicionalmente debe tenerse en cuenta la necesidad de efectuar a lgunas obras concurrentes o previas a la


construcción de la sobrecarpeta , como las ind icadas en la tabla 5. 1 014· Debe considerarse además la apl icación de una lechada de ca l y a g u a c u a n d o se construya n capas d e renivelación con mezcla asfá ltica y cuando l a temperatura del pavimento existente sea mayor de 43ºC, lo cual puede ocurrir en los meses de verano, cuando la temperatura ambiente está arriba de 32ºC. La lechada reducirá la temperatura de la superficie, evitando problemas de agrietamientos por contracción en la sobrecarpeta , siendo necesario apl icar riegos adicionales cuando la temperatura del pavimento se mantenga en el orden de 43ºC, cuidando en este caso de no contaminar a las pasajuntas d ispuestas en sil letas ni afectar el rodamiento de la pavimentadora .

d ) Carpeta asfáltica sobre pavimento rígido

Cons t i t uye u n a a l t e rnat iva d e re h a b i l i tac ión d e pavimentos ríg idos cuando por razones d e operación de la vial idad , no es posible cerrarla a l tránsito en tanto se construye una sobrecarpeta de concreto hidrául ico y solamente es posible contar con turnos de trabajo muy cortos, debiendo abrirse a l tránsito de inmediato, o bien que sólo se cuenta con los medios necesarios para

Evaluación

� ��-E_VA_L_U_A_C_IÓ_N�S_IS_T_E_M_A_Tl_ZA�DA___.;.Y�S_E�G_U_I M_l_E�N�TO�. S�l�ST_E�M=A�S�D�E�A_D_M�IN�IS�T�R�A�C�IÓ.;...;..;.N 1mcyc

Tabla 5.1 O Trabajos previos a la construcción de la sobrecarpeta

Tipo de deterioro Roderas, '."'lenores que 5 cm

Roderas, mayores que 5 cm

Protuberancias

Baches

Fallas por debilidad de la subrasante

Grietas piel de cocodrilo

Agrietamientos tipo mapa

Grietas transverales


Llorado (exudación)

Desprendimientos

Trabajos previos N i n g u n o ; c o n s i d e r a r l a profundidad del serrado

Corte en frío o renivelación con mezcla asfáltica

Corte en frío

Re l l enar con g rava tr it u rada ; mezclas asfálticas en frío o en caliente

Sustituir por material adecuado

Ninguno

Ninguno

N inguno

Ninguno

Ninguno

Ninguno

constru ir una sobrecarpeta asfáltica . No es aconsejable c u a n d o el p a v i m e n to e x i s te n te se e n c u e n t re severamente dañado y es conveniente su remoción tota l , cuando existen severos deterioros de durabi l idad o s i hay problemas con los gál ibos verticales de estructuras a desnivel . Por otro lado, deberá considerarse la necesidad de reubicar señales, guarniciones , etcétera .

El espesor necesario de la sobrecarpeta asfá l t ica depende de la capacidad estructural necesaria para enfrentar los requerimientos del tránsito futuro , así como de la capacidad estructural del pavimento existente y se determina de acuerdo con la sigu iente expresión :

Dsc = A (Dt - Det)

2.4

2 .3

2.2

2 . 1

2.0 .............. 1 .9

............... ¡-.....__

1 .8 -............. ....___

<l:: o 1 .7 ü

---... ¡-.....___ ----

ro 1 .6 LL 1 .5

1 .4

1 .3

1 .2

1 .1

1 .0

-

donde:

Dsc espesor requerido de sobrecarpeta asfáltica , cm

Dt espesor de losa requerido para soportar el tránsito futuro , cm

Det espesor efectivo de la losa existente, cm

A factor de conversión de l espesor de l concreto hidráu l ico faltante . Se determina por medio de la figura 5 . 1 8

El proceso para determinar el espesor de sobrecarpeta requeridc, Dt, será el indicado en el inciso (b) anterior, para el caso de sobrelosa de concreto adherida .

La determinación del espesor efectivo, Det. se efectuará siguiendo lo ind icado en el mismo inciso (b ) , uti l izando la expresión :

Det = Fjc Fdur Ftat D en la cual las l iterales tienen el mismo significado definido con anterioridad , solamente modificándose la tabla que indica los valores que pueden asignarse a l factor de ajuste Fdur. en la sigu iente forma:

N ivel de deterioro Nulo

Ag r i e ta m i e n t o s , desporti l lamientos

p e ro s i n

Agrietamientos importantes y algunas desportil laduras

Ag r i e t a m i e n t o s e x t e n s o s y desporti l lamientos severos

1 .00

0.96 - 0.99

0.88 - 0.95

0.80 - 0.88

5.0 1 0.0 15.0 20.0

Figura 5.1 8 Factor A para convertir el espesor de la losa de concreto en espesor de sobrecarpeta de concreto asfáltico. (1 .0) ( 1 .5) (2.0) (2.5) (3.0) (3.5) (4.0) (4.5) (5.0) (5.5) (6.0) (6.5) (7.0) (7.5) (8.0)

Espesor faltante de concreto h idráu l ico, cm (pu lg . )


EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN o

Tabla 5.1 1 Trabajos previos a la construcción de una sobrecarpeta asfáltica

Tipo de deterioro Grietas activas

Juntas desporti l ladas

Reparaciones deterioradas

Bombeo, escalonamiento

Asentamientos, expansiones

Trabajos previos Reparación a espesor tota l o sustitución de losa

Reparación a espesor total o parcial

Reparación a espesor total

Drenes de orilla

R e n iv e l a c i ó n c o n m e z c l a asfá l tica , e levación d e losas, reconstrucción local

Previamente a la construcción de la sobrecarpeta asfáltica es necesario efectuar a lgunos trabajos, como los indicados en la tabla 5 . 1 1 3·

Las reparaciones a espesor total deben real izarse con concreto h idráu l ico, como se indica en los subincisos 5.2.5.3 y 5.2.5.4.

Por otra parte, deben considerarse medidas para evitar la reflexión de grietas , además del tratamiento específico de juntas y g rietas (subincisos 5.2 .5 . 1 y 5.2 .5. 7 a 5.2.5. 1 O), así como las siguientes medidas adicionales:

O Serrado y sel lado de juntas en la sobrecarpeta asfá ltica, en coincidencia con las juntas de las losas de concreto22, efectuando los cortes como se indica en la figura 5. 1 9 y uti l izando como material de sel lo un asfa l to a h u lado , ap l icado en ca l iente , que satisfaga con la especificación ASTM D 3405, cumpl iendo con las recomendaciones en cuanto al proceso de calentamiento para su apl icación.

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Acotaclonu, 1n cm

�Capa d1 ,..nlv1lacl6n

1mcyc

O I nc re m e nta r e l espesor d e l a sobrecarpeta ; genera lmente espesores mayores que 7.5 cm son más efectivos para evitar la reflexión de grietas.

O Co l oca r u n a capa i nte rmed ia de m ate ri a l es g ranulares estabi l izados con asfalto (figura 5.20), que genera lmente se construye con un espesor de 9 cm según la experiencia disponible, que sumado al espesor de sobreca rpeta asfá lt ica req uerido , pueden obtenerse espesores totales típicos de 18 a 23 cm.

Como se trata de una capa de granulometría abierta es muy importante tomar las medidas necesarias para el contro l del agua que l legara a penetrar. Las especificaciones t ípicas para esta capa son las siguientes:

Malla, Porcentaje que pasa, en peso mm 1 2 3

76 1 00

64 95- 100 1 00

50 1 00

38.1 30-70 75-90 35-70

1 9 3-20 50-70 5-20

9.52 0-5

4.75 8-20

2.36 0.5

0. 1 50 0-5

0.075 0-3

Contenido aproximado de cemento asfáltico: 1 .5 - 3 .0 por ciento en peso de la mezcla.

@ corte 1f1ctuado cuando 1 1 upesor d e la sobr1carp1ta sea mayor que 1 1 .5 cm

Figura 5.1 9 Detalle de la junta transversal de la sobrecarpeta asfáltica.


EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN � ��-1mcyc

Figura 5.20 Capa intermedia para evitar la reflexión de grietas.

Sobrecarpeta asf61tlca

Capa intermedia pera evitar la reflexión de grietas

Pavimento de concreto existente

O Colocar una capa intermed ia de geosintéticos debajo o dentro de la sobrecarpeta asfá ltica , del tipo de geotextiles impregnados de asfalto o geomal las adhesivas, cuya efectividad no siempre es evidente.

O Fracturamiento y compactación de las losas, antes de la construcción de la sobrecarpeta (véase el siguiente inciso).

e) Carpeta asfáltica sobre el pa vimento rígido existente, fragmentado y rodil/ado

Esta técnica es conveniente cuando el pavimento rígido se encuentra muy deteriorado, de manera que resu lte más económico fracturar las losas en piezas pequeñas, que efectuar los trabajos de reparación requeridos para construir una sobrecarpeta . Sin embargo, es necesario efectuar un tratamiento de las áreas débiles que pudieran con el tiempo ser motivo de asentamientos del pavimento, así como colocar capas de renivelación con mezcla asfáltica previamente a la construcción de la sobrecarpeta.

Existen dos variantes de esta técnica (refs. 3, 24 , 25 y 26), de acuerdo con el tamaño de los fragmentos obtenidos a l fracturar las losas de concreto , pudiendo ser piezas menores de 30 cm, o bien con tamaños entre 30 y 1 00 cm, procediendo a continuación a pasar un rod i l lo pesado para asentar las p iezas en la su bbase, formando p ráct icamente una su bbase d e a l ta res istenc ia y semirríg ida. El fracturamiento de las losas debe ser total , cuidando que las grietas abarquen todo el espesor de las losas, ut i l izando marti l los neumáticos , p i loteadoras modificadas, dispositivos de a lta frecuencia, etc. Para asentar los fragmentos de concreto en genera l se requieren de dos a cinco pasadas, utilizándose rodi l los neumáticos de 40,000 kg de peso y presión de inflado de l lantas de 7 kg/cm2•

El espesor de la sobrecarpeta asfáltica requerido se determina de acuerdo con la siguiente expresión3:


SNsc = SNt - Snet = ase * Dsc

donde:

SNsc número estructura l de la sobrecarpeta requerida

SNt número estructura l requerido para soportar el tránsito futuro

S Nef n ú mero estructu ra l efectivo de l pavimento existente, después del fracturamiento

ase coeficiente estructural de la sobrecarpeta asfáltica

Dsc espesor requerido de sobrecarpeta , cm

Se requiere co!locer las características del pavimento existente, as í como el módu lo de resi l iencia de la subrasante, Mr, y el módulo efectivo del pavimento, Ep, por med io de la f igu ra 5 . 1 7 . Así m ismo, deberán conocerse las características del tránsito futuro y el estado del pavimento , en este caso solamente para anal izar otras opciones de rehabi l itación.

El módulo de resi l iencia de la subrasante se determina de la siguiente expresión : (0.24 PJ 0.06 P

Mr = 0 .25 -- = --dr r dr r

El número estructura l Snt se determinará de acuerdo con el procedimiento descrito en la ref. 3, para el caso de pavimentos flexibles.

Para determinar el número estructural efectivo , se usará la sigu iente expresión:

donde:

02 , 03 espesores de las losas fracturadas y de la subbase, respectivamente

m2, m3 coeficientes de drenaje de las capas anteriores

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN v

a2 , a3 coefi c ien tes estru ctu ra l e s d e l as capas anteriores, según la siguiente tabla :

Capa Condición de la losa Coeficiente a1

Losas Piezas de 30 a 1 00 cm 0.20 - 0.35

Losas Piezas menores de 30 cm 0 . 14 - 0.30

Sub base Sin evidencia de intrusión de granular y finos o degradación 0. 1 0 - 0 . 14

estabi l izada Evide nc ias de i ntrus ión d e finos o degradación O.DO - 0.1 0

Debido a l a falta d e información acerca d e las condiciones de drenaje de las capas del pavimento existente, se recomienda adoptar para los coeficientes m2 y m3 un valor de 1 .0 .

De esta m a n era , e l espesor d e sobreca rpeta se determinará con la siguiente expresión:

SNse (SNf - SNef ) ose = -- = ----

ªse ase

El valor del coeficiente ase será el de una nueva carpeta asfáltica de buena calidad .

Con respecto a l control de grietas de reflexión debe mencionarse que no se req ueri rá , s iempre q ue el fracturado sea uniforme y que el asentamiento de las losas mediante rod i l lado sea efectivo , quedando los fragmentos firmemente apoyados en la subbase.

5.2. 5. 13 Construcción de acotamientos de concreto

La construcción de acotamientos de concreto unidos al pavimento mediante barras de sujeción se ha revelado muy eficaz en la reducción de deflexiones. Dichas barras deben ser corrugadas , con d iámetro 1 2 o 1 6 mm, recibidas con lechada con una longitud de empotramiento m í n i m a d e 2 0 o 2 5 c m res p e ct i v a m e nte y con sepa rac io nes d es d e 3 0 c m , cerca d e l a s j u ntas transversa les, hasta 60 cm en la parte intermedia de las losas. Existen a lgunos equipos que pueden perforar simultáneamente varios orificios para la instalación de las barras . El acota m i e nto de concreto no req u i e re pasajuntas ni sel lado en sus juntas transversales, pero s í que éstas coincidan con las del pavimento. Su espesor junto a l pavimento debe ser igual al de éste, si bien puede disminuirse en e l borde exterior, a fin de reducir su costo , pero en n ingún caso d icho espesor debe ser i nferior a 1 5 cm. Es conveniente además sel lar la junta longitud inal resu ltante entre el pavimento y el acotamiento, que es una de las mayores fuentes de infi ltración de agua (véase el inciso 4.3 .5 de la parte de Proyecto).


1mcyc

En a lgunos casos , en l ugar de un acotamiento de concreto se ha dispuesto una guarnición, bien sea un simple bordi l lo de 30 cm de anchura y con espesor igual al del pavimento, o bien , para aumentar la rigidez, un elemento con ancho mínimo de 60 cm y espesor no inferior al de la losa contigua , o superior a él en 15 cm. Con el lo se consigue al menos detener o amortiguar la migración de finos del acotamiento y poder efectuar el sel lado de la junta de borde. Sin embargo, la instalación de acotamientos de concreto es una práctica mucho más eficaz y por ello más extendida.

Previamente deberá efectuarse la adecuación de las capas de apoyo de las losas del acotamiento, como capa subrasante y subbase, teniendo cuidado de no dañar las insta lac iones de subd renaje existentes o b ien , de construir las necesarias, como se indica en los incisos 2 . 1 .7 y 4.3 .6 de la parte de Proyecto (figura 5.21 ).

5. 2. 5. 1 4 Construcción de ampliaciones y carriles adicionales

Como consecuencia de los estudios del tránsito futuro, se p u e d e d e s p re n d e r l a n e c e s i d a d d e c o n s t ru i r ampliaciones a l pavimento existente , bien sea ampliando un carril o construyendo carriles adicionales. Para las ampl iaciones proyectadas se necesita por lo tanto considerar las condiciones del pavimento existente y los requerimientos del tránsito futuro , debiendo tener en cuenta los refuerzos necesarios, niveles de rasante, insta laciones subterráneas , especificaciones de la subrasante , etc. (figura 5.22).

Deberá tenerse en cuenta por lo tanto la compatibi l idad estructura l entre ambos pavimentos, debiendo cuidar además la· coincidencia de juntas, de materiales , etc. , así como la colocación de barras de sujeción al pavimento existente y vig i lar la correcta construcción de la junta long itudinal . El dimensionamiento del espesor requerido en la ampl iación deberá efectuarse como se indica en el capítulo 4 de la parte de Proyecto y su construcción , incluyendo texturizado, se l levará a cabo de acuerdo a lo establecido en la parte de Construcción.

5. 2.5. 15 Instalación de subdrenaje

Se ha mencionado insistentemente que la condición del subdrenaje tiene mucho que ver con el comportamiento de los pavimentos , de tal manera que en un proyecto de rehab i l itación deberá ser considerada la mejoría o adecuación del sistema existente de subdrenaje o bien la instalación de un sistema adecuado, en caso de no existir. Desalojar el agua de la sección del pavimento reducirá la posibi l idad de erosión e incrementará la resistencia de la

Evaluación

� 1mcyc �Guarnición de concreto

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EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN

Detalle A

Acotamiento de concreto

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12:1 -20 cm mín.

Punto teórico de contacto o cmr

lat11d e . / 'Xtsfent 20 e

----.J_ Ctr¡ tnín.

Figura 5.21 Construcción de acotamiento y guarnición de concreto.

Espesor de sobrecarpeta / 3.5 m 1 •Nuevo carril •

o.o CJ •:t:;t

.9.. ·:....:. + - - - - - - - - - - - - - ,

Pavimento antiguo

Barra de sujeción empotrada en et pavimento existente

Sobrecarpeta

Barra de sujeción empotrada en una perforación

Barra de sujeción

/ 3.5 m I 1'íuevo carril ..

empotrada en una perforación

Figura 5.22 Ejemplos de ampl iaciones considerando sobrecarpeta de refuerzo.


EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN i')

instalación de un sistema adecuado, en caso de no existir. Desalojar e l agua de la sección del pavimento reducirá la posibi l idad de erosión e incrementará la resistencia de la subrasante y de la subbase, lo que a su vez reducirá la magn i tud de l a s d eflex iones q u e experi m ente e l pavimento a l paso de las cargas. E l agrietamiento tipo "D" del concreto tamb ién se verá red ucido g racias al subdrenaje.

Sin embargo, hay ocasiones en que la instalación de un sistema de subdrenaje en un pavimento en operación no es aconsejable27, observándose que con el lo se produce una aceleración de l proceso de degradación , como resultado del arrastre y evacuación de finos acumulados en el contacto losa-subbase. En tales condiciones, se aconseja no instalar subdrenes cuando el pavimento se encuentra en un proceso de degradación avanzado, sugiriéndose los l ímites siguientes para su instalación:

O porcentaje menor que 1 0% de losas fisuradas por causa de erosión

O escalonamiento medio de las juntas menor de 3 mm

O puntos de eyección de finos para bombeo, uno a cada 200 m como máximo

La presencia de subbases erosionables es también una l imitante, así como la presencia de capas subrasantes susceptibles de desprender grandes cantidades de finos.

Así mismo, si se ha decidido instalar un sistema de subdrenaje, deberá cuidarse de no afectar el funcionamiento mecánico del pavimento, en lo referente a la capacidad de transmisión de las cargas. Las soluciones adoptadas podrán ser simi lares a las mencionadas en el inciso 2 . 1 . 7 de Proyecto, para drenes long itudinales de ori l la .

Finalmente , deben mencionarse algunas técniéas de carácter com p l e m e n ta ri o , u t i l izadas para reso lver problemas de índo le práctica o económica, a saber:

O Reciclado . Se p retende uti l izar e l materia l de l pavimento como material de construcción del nuevo pav i m e nto o d e a l g u nos d e s u s e l e m e ntos , constituyendo un ahorro importante a l el iminar la adquisición de nuevos materiales y sus ae;arreos, incluyendo en estos ú ltimos los relativos al material no uti l izado. E l proceso se ha simpl ificado por la uti l ización de equipos especiales para fracturar y triturar el pavimento existente , y para remover el acero de refuerzo existente. La técnica constituye u na atractiva opc ión económica con ventajas ecológ icas y de t ipo práctico , ya que los agregados obtenidos pueden uti l izarse en la construcción del n u evo pavi m e nto , en s u b bases g ra n u la res o tratadas, concreto pobre , rel lenos para subdrenes ,


!mcyc

acotamientos, etc. Las posibi l idades de uso deberán ser investigadas mediante pruebas de laboratorio, siendo una de las principales la investigación de los agregados reactivos 1 6·

O Concreto de apertura rápida (fast track) . Constituye una respuesta al problema de la apertura rápida a l tránsito, principalmente en trabajos de conservación y rehabi l itación, pudiendo obtenerse plazos de seis a 24 horas18. La resistencia rápida del concreto es controlada por la relación agua-cemento, contenido y t i p o d e c e m e n t o , f i n u ra d e l c e m e n t o y g ra n u l o m et r í a e m p l e a d a . Ad e m á s , d e b e rá cons idera rse e l a i re i nc l u i do , l a temperatura ambiente y la del agua, el curado, así como de aditivos tales como cenizas volantes, inclusores de aire , reductores de agua y acelerantes.

Actualmente se puede disponer de cementos especiales que permiten a lcanzar a ltas resistencias en plazos cercanos a 24 horas.

Un aspecto importante de esta técnica lo constituye la organización de los trabajos y el curado del concreto, que permita retener la humedad y el ca lor, recomendándose el uso de mantas aislantes para tal objeto, al menos durante las primeras 24 h para mantener una temperatura uniforme, favoreciendo el desarrol lo de la resistencia .

Se requiere el apoyo del laboratorio para defin i r la dosificación correcta de los ingredientes, incluyendo los aditivos. Véase el inciso 5.8 de la parte de Proyecto para la programación de la apertura al tránsito.

5.2.6 Preparación de anteproyectos

Una vez rea l izado el d iagnóst ico de l p rob lema y conociendo l as d ife re ntes técn icas q u e pud ieran apl icarse para su solución , se procederá a preparar los anteproyectos de las diferentes acciones que podrían. l levarse a cabo. Para el lo es necesario determinar la técn ica o técn icas·que" remedien el problema y que eviten su recu rrenci a , as í como e l conju nto de trabajos concurrentes o previos a la apl icación de la o las técnicas necesarias.

a) Oportunidad de la aplicación de las estrategias de conservación y rehabilitación

La oportunidad con que se tome la decisión de efectuar los trabajos de conservación y de rehabil itación de un pavimento es de fundamental importancia, teniendo en cuenta que el proceso de deterioro de un pavimento es cada vez más acelerado a medida que transcurre el tiempo y por lo tanto las estrategias de conservación más adecuadas en cada etapa de la vida del pavimento son

Evaluación

�� 1mcyc

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN

SeDado de juntas

Rehabl6tad6n

Sobrelosa adherida

Sobrecarpeta asfáltica

losa de concre1o sobre pavimento asfáltioo (whitet�)

Sobrelosa no adherida

Sustitución parcial de pavimento flexible por rígido (!níay)

Reconstrucción

Tiempo o tránsito

Figura 5.23 Oportunidad de aplicación de d iferentes estrateg ias de conservación y rehabil itación en el ciclo de vida de un pavimento de concreto (ref. 28).

diferentes, tanto en su tipo, como en su magnitud y consecuentemente en su costo.

En la figura 5.23 se muestra que cada estrateg ia tiene un lapso de apl icación en determinada parte del ciclo de vida de un pavimento , en el cual su efecto es determinante para su buen comportamiento, teniendo en cuenta además el apropiado d iseño y la correcta construcción28·

A medida que un pavimento se deteriora en el transcurso del tiempo, el tipo de acción correctiva más conveniente es diferente.

Por otra parte , siempre existe la posibi l idad de un anál isis económico entre dos criterios. Uno de el los es actuar en el momento oportuno y el otro es esperar a que el pavimento se deteriore aún más; el primer criterio proporcionará una opción económica de conservación , extendiendo la vida del pavimento con un n ive l bajo de deterioro. La segunda opción difiere los gastos in iciales pero éstos serán de un nivel superior en el futuro .

Debe considerarse por otro lado, que e l concepto de índice de servicio no debe ser el ún ico indicador para


defi n i r el momento e n q u e deba p roced erse a la ap l icación de a lguna med ida de conservación o de rehabi l itación . En su lugar, a lgunos organismos uti l izan el concepto de "ventana de oportunidad", el cual define cuándo es apropiada una estrategia, en función de la magnitud y severidad de los deterioros considerados como d ete rm i n a n tes d e l b u e n desempeño d e un pavimento. El concepto mencionado incluye la definición de los valores in iciales de la magnitud del deterioro considerado, a partir de los cuales es aconsejable in iciar una acción correctiva ; as í m ismo, define el valor terminal, es decir cuando la magnitud del deterioro es tal , que una acción correctiva de cierto tipo ya no es suficiente y debe apl icarse una acción de un mayor nive l .

En la tabla 5 . 1 2 se presentan las ventanas de oportun idad para acciones de conservación y rehabi l itación, para pavimentos de concreto con juntas separadas hasta 6 m. Los va lores l ím ite consignados corresponden a los v a l o re s i n i c i a l e s p a ra e m p re n d e r a cc i o n e s de reconstrucción o refuerzo, acción que no tiene valor terminal , puesto que éste coincide con el fin de la vida útil del pavimento .

Es evidente que la decisión de reconstru ir o reforzar un pavimento se tomará cuando se alcance alguno de los valores terminales ind icados y que la apl icación temprana d e a c c i o n e s d e c o n s e rv a c i ó n s e a a c o n s ej a b l e económicamente para ampl iar la vida útil del pavimento. Sin embargo, la decisión final debe obtenerse mediante un aná l is is económico, que considere e l escenario integral en que se encuentre el caso considerado .

b) Determinación de conceptos de obra

Es importante a continuación determinar los conceptos de obra y va luar sus volú menes para finalmente obtener los antepresupuestos correspondientes, que posteriormente servirán para la evaluación técn ico-económica de los anteproyectos.

Para determinar los volúmenes de obra será necesario efectu a r a l g u n a s m e d i c i o n e s y l ev a n ta m i e n tos topográficos a fin de recabar la información geomémca necesaria para la cuantificación volumétrica de la obra.

c) Determinación de costos

El siguiente paso consiste en determinar los costos de cada una de las técn icas propuestas, para lo cual el organismo deberá formar su propio catálogo de precios unitarios, teniendo en cuenta las condiciones locales. A manera de ejemplo, en la tabla 5 . 1 3 se presentan los precios unitarios para d iferentes conceptos usuales de conservación y rehabi litación28·

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN � 1mcyc

Tabla 5. 1 2 Valores in iciales y terminales (1 ) para efectuar acciones de conservación y rehabilitación en pavimentos de concreto, con juntas separadas hasta 6 m

Deterioro

Ag r ieta m i e nto con seve r id a d baj a a a l ta (grietas/km)

Juntas deterioradas (núm./km)

Escalonamiento (cm, promedio) (3)

Grietas en esquina (núm./km)

Grietas en "D" (severidad)

Indice de perfil, determinado con el perfilógrafo tipo California (cm/km)

NOTAS:

1. Los valores indicados deben ajustarse según la experiencia local

Valor inicial

3

3

0.25

2

32

2. Los valores terminales, en cada caso, son los iniciales para reconstrucción o refuerzo 3. Valor promedio en la longitud analizada

Valor terminal (2)

1 2

31

1 .9

1 6

Media-Alta

1 1 0

Tabla 5.1 3 Precios unitarios de trabajos de conservación y rehabil itación de pavimentos (año 2000) Concepto

Pavimento nuevo o sobrelosa Pavimentación, cimbra, suministro y colocación de concreto hidráulico

Juntas con pasajuntas @ 6 m

Concreto asfáltico, 6% de cemento asfáltico

Base asfáltica, 6% de cemento asfáltico

Base de agregados triturados

Base tratada con asfalto

Econocreto

Espesor total

Espesor parcial

Fresado, desbastado

Restitución de la transferencia de carga

Serrado y sellado de juntas

Serrado y sellado de grietas

Estabilización de losas por inyectado

Bacheo con concreto asfáltico

Mortero asfáltico

Carpetas de un riego

Sellado de grietas

Riegos de impregnación y liga

Desbastado (corte en frío)

Reciclado de concreto hidráulico, demolición y triturado

Remoción de concreto asfáltico

Agregados para rehabilitación de acotamientos


Reparación de pavimento rigido

Reparación de pavimento flexible

1 1 1 - 1 39

Precio unitario

$6.70-8.60/m2/cm $ 1 5 .00-1 8.00/m2 $245.00-355 .00/t $245.00-265 .00/t $65 .00-1 00.00/t

$ 1 75.00/t $4.80-5 .80/m2/cm

$780.00 /m2 $ 1 , 775 .00 /m2

$27.00/m2 $650.00/pieza

$33.00/m $25.00/m

$ 1 5 .00/m2

$840.00/t $ 1 2 .00-35 .00/m2 $ 1 2.00-35 .00/m2 $25.00-40.00/m

$2 . 1 0/litro $ 1 8.00/m2

$35 .00-60.00/m2 $ 1 5 .00-25.00/m2 $95.00-1 00.00/t

Evaluación

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d) Determinación de la vida útil P o r otra p a rte , p a ra p o d e r rea l iza r l os a n á l i s i s técnico-económicos es necesario conocer l a vida úti l de cada una de las acciones propuestas . La vida út i l dependerá del t ipo de acción y de la calidad de materiales y de la construcción , teniendo una gran importancia el cuidado con que se l leve a cabo la supervisión y el control de calidad .

A este respecto , es también muy importante que el organismo obtenga información basada en su propia experiencia, teniendo en cuenta las condiciones locales que prevalecen en cada región. La vida útil dependerá de condiciones locales, como cl ima, tránsito, capacidad de s o p o rte de l a s t e r ra ce r í a s y s u b d re n aj e , e tc . , constituyendo una serie de factores que deben ser tomados en cuenta por el organismo para tratar de mejorar los plazos de v ida út i l y prolongar el periodo de util ización del pavimento. A manera de ejemplo, en la tabla 5 .4 (ref. 28) se proporcionan los plazos típicos de vida úti l para diferentes acciones de conservación y rehabi l itación .

e) Análisis de anteproyectos

A cont in uac ión debe h acerse u n a n á l is i s d e los anteproyectos, en función de los aspectos de carácter restrictivo sobre los cuales se estima la factibi l idad de cada una de las acciones consideradas para cada caso en particular.

Estos factores son los siguientes:

O d isponibi l idad de fondos por parte del organismo

O control y manejo del tránsito durante la ejecución de los trabajos

O mínima vida útil establecida para las acciones de conservación y rehabi l itación

O aspectos geométricos de l d i seño , gá l i bos d e estructuras existentes , restricciones geométricas por instalaciones o estructuras adyacentes

O condiciones del derecho de v ía

O d i s p o n i b i l i d ad d e l o s m a te ri a l e s y e q u i pos necesarios para ejecutar las acciones propuestas

O disponibi l idad de contratistas y de mano de obra con experiencia

O pol íticas del organismo.

A continuación se comentan brevemente estos factores.

O Disponibi l idad de fondos. Constituye uno de los factores l im itantes de m ayor i m portanci a . La experiencia ind ica que en genera l los recursos


Tabla 5. 1 4 Vida úti l aproximada para d iferentes acciones de conservación y rehabil itación

Acción Desbastado y texturizado

Reparación a espesor total

Reparación a espesor parcial

Estabilización de losas

Restauración de transferencia de carga

Subdrenes de borde de pavimento

Reposición de sello en juntas

Sellado de grietas

Sobrecarpetas: Losas de concreto adheridas Losas de concreto no adheridas Concreto asfáltico, dependiendo del n ivel de tránsito

Reconstrucción

Mortero asfáltico (slurry sea/)

Carpetas de riegos

Sellado de g rietas

Bacheo

Vida útil , años

10 - 1 5

1 0 - 1 5

1 0 - 1 5

Indefinido

8 - 1 0

Indefinido

5 - 1 5

1 0

1 5 - 25

30 mínimo

8 - 1 2

(alto volumen de tránsito)

1 0 - 1 5

(tránsito a nivel medio)

1 0 - 20

{bajo volumen de tránsito)

30 mínimo

3 - 6

3 - 6

3 - 5

5 - 7

d isponibles para la conservación de los pavimentos son l im itados y deben d istribuirse además en toda la red .

O Problemas de control de tránsito . Es otro factor importante por cons ide ra r. E l trá ns i to p uede manejarse cerrando un carril para la ejecución de las obras y permitir la ci rculación por el siguiente carri l , o bien manejarse por cuerpos en la misma forma. Adicionalmente pueden util izarse los acotamientos o constru i r desviaciones; s in embargo , esto no siempre es posible y deberán escogerse las horas de menor afluencia de tránsito , generalmente de noche. Los requerimientos de apertura rápida al tránsito pueden conducir a la necesidad de uti l izar la técnica fast track, o cambiar el método , uti l izando sobrecarpetas asfál ti cas en l ugar de concreto hidrául ico , por ejemplo.

O Mínima vida út i l de la rehabi l itación. Por razones económicas y operativas , pueden fijarse plazos mínimos de vida úti l entre acciones de conservación o rehabi l itación, debiendo descartarse las acciones que no satisfagan este requisito .

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN ·�

O Problemas geométricos con estructuras existentes , g á l i b o s , e t c . A l g u n a s a cc i o n e s , c o m o l a s sobrecarpetas, generan problemas geométricos a l elevar l a rasante, afectando gál ibos, insta laciones adyacentes, etc. , por lo que es importante tener en cuenta los trabajos ad iciona les que deban ser ejecutados para su apl icación.

O Derecho de vía . Es otro factor por considerar, teniendo en cuenta su uti l ización como camino de s e rv i c i o , d e s v i a c i o n e s , a fec ta c i ó n p a ra ampl iaciones, etc. , que pueden afectar en forma importante la decisión que deba tomarse.

O Disponibi l idad de materiales y equipos. Como se ha mencionado en los párrafos anteriores , las técnicas de conservación y de rehabi l itación requieren de materiales y equipo especial izados, que no pueden ser improvisados ni sustituidos.

O Contratista y mano de obra experimentados. La razón anterior es igualmente válida en este caso. Algunas técnicas requieren de a lta especial ización para su ejecución , además de que en algunos casos deberán emplearse varias de el las, como técnicas concurrentes o previas para la apl icación de la técnica principal .

O Pol íticas del organismo. Constituye también otro aspecto importante , ya que impl ica sujetarse a los l ineamientos que e l organismo haya definido, como prioridades, tipo o nivel de actuaciones, etc. Por ejemplo, e l organismo deberá señalar qué es lo más conveniente en función de la operación de toda la red , o b ien defin i r cuales son los tramos más importantes, en función del volumen de tránsito , valor de la carga que se transporta , niveles de rechazo, etcétera .

f) Análisis beneficio-costo

Después de anal izar las estrategias propuestas desde los puntos de vista de ventanas de oportunidades y de factores restrictivos y de el iminar las estrategias que no cumplan con los req uisitos impuestos, deberán ser sometidas a un anál isis beneficio-costo , como se ind ica en el siguiente inciso.

5.2.7 Análisis económicos

La real ización de anál isis económicos en la ingeniería de pavimentos ha recibido g ran atención en años recientes, debido a que constituye un elemento fundamental para la toma de decisiones. Dichos anál isis pueden efectuarse para un proyecto en particular o para toda una red , extendiéndose su ap l icación tanto a l campo de los


1mcyc

pavimentos nuevos como en casos de su conservación , rehabi l itación y refuerzoª·

Recientemente se ha determinado que en los análisis económicos no es suficiente considerar los costos propios del organismo, re lativos a la construcción inicia l , conservación y rehabi l itación . Se hace necesario además considerar los costos relacionados con el n ivel de servicio proporcionado al públ ico , en términos de sobrecostos de operación debidos a las i rregu laridades del pavimento, demoras al tránsito ocasionadas por la ejecución de trabajos de conservación o rehabi l itación , accidentes , etcétera.

De esta manera , es importante determinar la forma de proporcionar al usuario un servicio adecuado, dentro de las l imitaciones impuestas al organismo. Dicho servicio debe estar acorde con las necesidades actuales y futuras de una comunidad , enfrentándose generalmente con l imitaciones de presupuesto.

Una acción que generalmente se adopta es la de reducir e l p re s u pu esto de conse rvaci ó n , a ce pta ndo l a s consecuencias adversas en los costos d e operación de los usuarios, lo cual no siempre significará actuar a favor de los intereses de la comunidad , situación que puede determinarse mediante un anál is is económico que incluya todos los factores relevantes.

En estos factores se encuentran relacionados aspectos d e seg uridad y d e n ivel d e servicio y de costos , requiriéndose de una metodología especial para l levar a cabo u n aná l is is confiab le y con un a lto nivel de aceptación por parte de los grupos participantes.

Los pavimentos no fal lan catastróficamente, sino que son sometidos a un proceso de degradación gradual de sus características, como cal idad de rodamiento , seguridad , capacidad estructura l y en su integridad genera l , al paso del tránsito y del tiempo. La rapidez con que se l leva a cabo este proceso depende, entre otras cosas, de lo adecuado del proyecto , de la calidad de la construcción , de las características de los materiales, de la influencia de los factores ambientales, etc. , así como del nivel de conservación que se apl ique a l pavimento.

Para determinar la pol ítica más adecuada que deberá seg u i rse en cua nto a l d i seño y construcción de pavimentos nuevos, as í como de las acciones de conservación y de rehabi l itación convenientes para obtener la máxima eficiencia de un pavimento, es necesario anal izar un gran número de alternativas o estrategias de d iseño, conservación y rehabil itación , las cuales deben satisfacer el mismo objetivo dentro de un periodo considerado . En dicho análisis deben intervenir

Evaluación

� EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN

1mcyc

los costos relativos al organismo y al usuario, de tal manera que la estrategia que alcance el menor costo total será la más económica.

5. 2. 7. 1 Costos por considerar

Los costos que deben intervenir en un anál isis económico son los siguientes:

O costo inicial

O costo de la conservación anual

O costo de rehabil itación y de refuerzo

O costo de demoras del tránsito durante las obras de conservación , rehabil itación o refuerzo

O costo de operación , incluyendo demoras por mal estado del pavimento y accidentes

O costo de rescate del pavimento al final del periodo de anál isis.

Debe señalarse que los costos anteriores corresponden exclusivamente al pavimento.

a) Costo inicial

Corresponde al costo del proyecto como pavimento nuevo para cada una de las estrategias propuestas de conservación, rehabil itación o refuerzo, cubriendo todo el espectro de posib les soluciones para un problema, debiendo considerar todos los tipos de pavimentos, materiales, espesores, técnicas, etc. d isponibles según la tecnolog ía del momento. Debe calcularse el costo de cada una de las estrategias consideradas, lo que impl ica conocer los volúmenes de materiales que intervienen o el tipo de técnica apl icada y por otro lado, el precio un itario correspondiente. De esta manera , e l organismo debe contar con información relativa a las estrategias que puede apl icar, su costo y además la vida út i l de cada una de el las, d isponiendo propiamente de un ampl io catálogo de soluciones, con su correspondiente costo y vida úti l , debiendo tener en cuenta que para la apl icación de un cierto tipo de solución será necesario efectuar algunos t rabajos com p lementa rios , q u e en cad a caso se requeri rán y cuyo costo deberá sumarse al costo inicial de la estrategia principa l .

b) Costo de la conservación anual

En el análisis deberán incluirse los costos de las acciones necesarias para mantener a l pavimento en un nivel establecido de servicio o con una velocidad de deterioro definido, lo que propiamente consiste en determinar el n ivel de conservación que deba apl icarse.


Debe tenerse en cuenta que el t ipo de estructura orig ina lmente adoptada , su desempeño, el n ivel de conservación y el n ivel de servicio proporcionado al u s u a r i o , s o n c o n ce p t o s q u e s e e n c u e n t ra n interrelacionados , d e tal manera que una alteración en

. a lguno de e l los genera mod ificaciones en los otros conceptos. El comportamiento es una función del n ivel de conservación , de tal manera que si éste se incrementa se extiende la vida úti l del pavimento; sin embargo, existe un l ímite en el cual no resulta económico incrementar el nivel de conservación , resu ltando muy costosa la ampliación de la vida úti l .

1 1 1 - 1 42

En el costo de conservación deben intervenir exclusivamente los relacionados directamente con el pavimento y su co m po rta m i e n to , c o m o es e l caso d e l d re n aj e , acotamientos, etc . , además de los relativos a reparación y sel lado de juntas y grietas, etcétera.

Es responsabil idad de cada organismo obtener estos costos, de acuerdo con su experiencia, condiciones locales, materiales, prácticas constructivas, etc. , con objeto de que los anál isis e9onómicos sean real istas. En general debe tenerse en cuenta que los costos de conservación son e levados con respecto a los de construcción , debido a que los trabajos en general se encuentran d ispersos, no deben afectar a l tránsito, requieren equipos especial izados, los rendimientos son bajos, en ocasiones tienen que efectuarse de noche y deben estab lecerse d ispositivos de seg uridad muy eficientes, para proteger tanto a los trabajadores como a los usuarios.

Por lo anterior, e l organismo debe estrechar su vig i lancia en estos costos buscando su reducción, aumentando la eficiencia en los trabajos, empleando mejores técnicas, materiales y equipos y capacitando a su personal , así como por la mejor elección de los contratistas.

A manera de ejemplo, en la tabla 5 . 1 3 se presentó una re lac ión d e los costos d e d ife rentes tra bajos de conservación , rehabi l itación y refuerzo, que de ninguna manera deben considerarse como una guía , puesto que como se ha mencionado anteriormente , deben ser obtenidos para las condiciones locales de cada caso.

c) Costo de rehabilitación, refuerzo y reconstrucción

Estos costos se refieren a los trabajos requeridos para mejorar las características de operación y estructurales de un pavimento , hé;tsta a lcanzar un nivel deseable. En el inciso 5.2.4 se presenta una relación de los trabajos o acciones típicas de este concepto , aclarándose que en varias ocasiones es necesario apl icar simultáneamente varios de el los para corregir un estado de deterioro, o

Evaluación J


como acciones previas para la apl icación de una acción principal , como por ejemplo, los trabajos que previamente es necesario efectuar antes de construir una sobrecarpeta adherida.

Como se mencionó anteriormente, para valuar los costos de rehabi l itación, refuerzo o reconstrucción, es necesario inclu ir los costos de todos los trabajos necesarios para la apl icación de la técnica o estrategia por adoptar. Por ejemplo, se tomarán en cuenta los costos de los trabajos previos a la construcción de sobre losas adheridas o no adheridas que casi siempre es necesario ejecutar para garantizar el buen comportamiento de las sobrelosas, trata ndo de a l ca nzar u n a cond i ción u n iforme de l pavimento existente y teniendo en cuenta que mientras mayor sea la cantidad de trabajos previos , se podrán obtener menores espesores de sobrelosas. En general las sobreca rpetas no a d he ridas req u ieren menor cantidad de trabajos previos que las adheridas, pero a cambio de el lo se requiere constru i r una capa separadora y mayor espesor de sobrecarpeta . Las sobrecarpetas de concreto para reforzar pavimentos flexib les casi no requieren trabajos previos y en cambio las sobrecarpetas de concreto adheridas a pavimentos rígidos antiguos pueden requerir costosos trabajos previos, como el tratamiento a espesor completo de losas fracturadas.

Por lo anterior, debe tenerse en cuenta que los costos de los trabajos previos constituyen un factor importante a l comparar diferentes estrategias.

d ) Costo de demoras del tránsito durante las obras de conservación, rehabilitación o refuerzo

Las obras efectuadas para rehabi l itar un pavimento en ope rac ión g e n e ra lmente a ltera n e l fl ujo veh icu la r provocando fluctuaciones en su velocidad de ci rculación hasta nul ificarla con tiempos de espera para permitir el paso de v e h ícu l os en s e n t i d o co nt ra ri o , con l a consecuente pérd ida d e t iempo , constituyendo u n sobrecosto adicional cuyas proporciones, e n función del volumen de tránsito esperado y el t iempo total de las demoras, obl igan a que sea tomado en cuenta en los anál isis económicos; se deberán considerar además diferentes opciones para el manejo del tránsito durante la ejecución de las obras y el tiempo empleado en el las, considerando así mismo las técnicas de apertura rápida o reducción del tiempo de ejecución de algunos procesos. Al respecto , es conveniente analizar cada una de las opciones propuestas para el manejo del tránsito con un esquema del rég imen de velocidad correspondiente , así como los tiempos de espera en caso de requerirse y conociendo los costos de operación asociados, valuar el costo total para el volumen de tránsito esperado. En la


1mcyc

figura 5 .24 se muestran ejemplos de manejo del tránsito para diferentes cond iciones geométricas29. El organismo deberá investigar los costos de estas demoras por fluctuaciones de velocidad , para util izarlas en los análisis.

e) Costo de operación, incluyendo demoras por mal estado del pavimento y accidentes

Seguramente es el factor económico más importante en u n a n á l i s i s e co n ó m ico d e a l te rnat iva s , esta ndo relacionado d irectamente con e l estadG superficial del pavimento y con la velocidad de los vehícu los (véase la figura 1 .2 y las referencias 8 , 30 y 31 ) .

Los cuatro principales tipos de costos asignados a los usuarios, o costos de operación , son los siguientesª:

O Costos de operación de los veh ícu los :

• Consumo de combustibles

• Desgaste de l lantas

• Mantenimiento del vehículo

¡��>=::··'. - - - -�- - - -

---+

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� � Tramo en reparación

Figura 5.24 Ejemplos de manejo de tránsito en un tramo en reparación, para diferentes condiciones geométricas.

Evaluación

--------- -·---- ---- - _- _-_- _- �-------=---=--====----------=-==

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN ·\í �� 1mcyc

• Consumo de lubricante

• Depreciación del veh ículo

• Refacciones

O Costo del tiempo de recorrido del usuario

O Costo de accidentes:

• Accidentes fatales

• Accidentes no fatales

• Daños a propiedades, incluyendo a l pavimento.

Los costos de operación deben ser investigados por el organismo, presentándose como ejemplo, en las refs. 30 y 3 1 , los propuestos por e l I nstituto Mexicano del Transporte , determinados para los veh ículos típicos que circu lan por las carreteras del país y teniendo en cuenta el estado del pavimento , la velocidad de operación y el tipo de terreno. Estos costos deben ser actualizados por la variación que sufren los insumos y las innovaciones de la industria automotriz.

Para valorar estos costos será necesario conocer el espectro actual del tránsito y su proyección en el periodo de aná l is is , la p red icc ión de l comportamiento de l pavimento, en términos de su rugosidad , la determinación de los perfi les de velocidad con el tiempo, los tiempos de recorrido y los costos de accidentes . La velocidad dependerá tamb ién d e l cong esti onam ien to de l a carretera con e l tiempo, d e donde debe desprenderse la necesidad de efectuar amp l iac iones , por ejemp lo . Finalmente, considerando el costo unitario por vehículo tipo, deberá calcularse el número de éstos que circularán por el pavimento en el periodo de anál isis, para obtener e l costo tota l , año tras año . Evidentemente las acciones de rehabi l itación apl icadas a l pavimento modificarán los costos de operación al mejora rse l as condic iones superficiales del pavimento.

f) Costo de rescate al final del periodo de análisis

Depende del tipo de materia l que constituye cada una de las capas del pavimento y de su posible reuti l ización en el proyecto de rehabi l itación . Genera lmente se considera como un porcentaje del costo orig inal del materia l , por ejemplo 40% para carpetas , 20% para base y 1 0% para subbase de pavimentos flexibles. Este costo evidentemente tiene signo negativo.

5. 2. 7. 2 Técnicas de análisis económico

Con la evaluación económica de los pavimentos nuevos o rehab i l itados , se pueden p retender dos obj et ivos diferentes. El primero consiste en la definición, para una


sección determ inada, de cuáles son, en el caso concreto de que se trate, los costos de construcción y los de conservación que se van a producir en el futuro dentro del periodo de anál isis. El segundo objetivo de la evaluación económica se puede enmarcar en las acciones de planeación a cargo de un organismo, efectuando la comparación de d iferentes soluciones de manera que se puedan establecer d i rectrices de carácter general que, en cualquier caso, deberán ser revisadas al materia l izarlas en un proyecto concreto.

Los objetivos que se pers ig uen con la eva luación económica pueden ser los siguientes:

O evaluar un proyecto con fines de su aceptación o rechazo

O establecer un orden de importancia en un conjunto de proyectos independientes

O elegir la a lternativa más conveniente entre varios proyectos excluyentes entre s í

Los criterios de evaluación económica que genera lmente se uti l izan son los siguientes (refs. 8, 29 y 32):

O costo anual

O valor actua l izado neto

O tasa interna de retorno

O relación beneficio-costo

a) Costo anual

Combina todos los costos in iciales y todos los gastos futu ros en pagos anua les ig uales en el periodo de anál isis, para cada a lternativa propuesta . Se calcu la con la expresión :

donde:

CA costo anual para la alternativa considerada

FR factor de recuperación del capital = i ( 1 +it/[( 1 +it-1 1

C1 costo inicial de construcción

C2 costo promed io anual de conservación

C3 costo promedio anual de operación

C4 costo de rescate

Este método tiene la ventaja de su simpl icidad , si bien no incluye el concepto de los beneficios alcanzados en las acciones apl icadas. Los beneficios se atribuyen al ahorro en tiempo de recorrido, menores costos de operación y reducción de accidentes, entre otros, pero no se toman en cuenta c u a n d o se efect ú a l a comparac ión entre

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN ·fi

alternativas solamente con base en la magnitud del costo anual , el cual debe ser el más bajo.

b) Valor actualizado neto (VAN)

Expresa la d iferencia entre la suma de beneficios actual izados netos y la suma de los costos netos. Es uno de los índices de sign ificado más claro en la evaluación económica de proyectos, resu ltando el más atractivo aquél en que el VAN sea mayor.

VAN = L FAB - [ C 1 +l:FA (C2+C3-C4)]

donde:

VAN valor actual izado neto

B beneficio

FA factor de actual ización = (1 +i)"n

C1 costo inicial de construcción

C2 costo de conservación

C3 costo de operación

C4 costo de rescate

En este caso los beneficios se determinan al comparar los costos de operación entre dos alternativas , una de las cuales es la anal izada y la otra es una alternativa de referencia , o alternativa cero , que puede ser la de solamente sujetar e l pav imento a l a conservación rutinaria .

c) Tasa interna de retomo (TIR)

El procedimiento consiste en determinar la tasa para la cual los costos y los beneficios son iguales, considerando valores actual izados para costos y beneficios, por lo tanto:

C1 + l:F A (C2+C3-C4) = LFA B

en donde los l itera les tienen el significado expresado en el inc iso (b) a nter ior . La tasa se ca l cu l a med ian te aproximaciones sucesivas para d istintos valores de i , hasta que se obtenga la igualdad. Un valor elevado de l a TIR supone un proyecto deseable para el conjunto de l a sociedad

d) Relación beneficio-costo

Seguramente es el método más extendido en el ámbito de análisis de proyectos carreteros . Los beneficios y costos se obtienen por compa:-ación entre dos a lternativas:

. donde:

l: FABi - l: FAB o RBC =

[C1 ¡ + l: FAC2¡ ] - [C10 + l: FAC2o l

RBC relación beneficio-costo


1mcyc

IF ABi valor actual izado neto de beneficios para la alternativa " i"

IFABo valor actual izado neto de beneficios para la alternativa "o"

Cé LFAC2¡ valor actualizado neto de los costos para la alternativa "i"

C10+LFAC20 valor actual izado neto de los costos para la alternativa "o"

La opción más deseable es aquél la que resu lta con el mayor valor de la RBC.

En la apl icación de los métodos brevemente descritos , debe tenerse en cuenta que los análisis económicos deben extenderse al periodo o vida útil considerada , generalmente entre 20 y 30 años, siendo el mismo periodo para todas las alternativas planteadas.

Por otro lado, debe tenerse presente que la tasa de actual ización se considerará constante a lo largo de dicho periodo, cuyo valor es la diferencia entre la tasa de interés bancario y la tasa de inflación, fluctuando entre 4 y 1 5%, siendo frecuente tomar un valor en torno al 6%.

En la figura 5 .25 muestra gráficamente la evaluación económica de dos estrategias propuestas ª·

5.3 FORMULACIÓN DEL PROYECTO

Una vez d iagnosticado el problema, planteadas las acciones factibles para su solución desde el punto de vista de las restricciones impuestas y efectuados los a n á l i s i s eco n ó m i cos respect ivo s , se ten d rán los e lementos n ecesa rios pa ra. defi n i r l a acción más conveniente y efectuar el proyectos respectivo.

Si e l problema está centrado en un tramo carretero, se e l e g i rá a q u e l l a a cc ión q u e sea v i ab l e técn ica y económicamente . Si el caso se refiere a una red , e n tonces d e be rá a n a l izarse ésta i n teg ra l men te , definiendo los proyectos individuales en función d e lo que mejor convenga a la red en su conjunto, para lo cual deberá considerarse e l papel que desempeñan los diferentes tramos que la componen, las pol íticas de p laneación o de operación de l organismo, etc. Por ejemplo, podrá considerarse la conveniencia de integrar rutas largas, o apl icar los recursos a los tramos de mayor volumen de tránsito o por los que se transporte la carga de mayor valor, y en fin , podrá efectuarse una jerarquización o programación de la ejecución de las acciones, según la importancia de los tramos considerados, dentro del contexto general de la red .

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN "; �� 1mcyc

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5.0

2.5 o 5 Nivel para rehabilitación

a) Comportamiento de cada estrategia

500

Costo de rehabilitación

400

300

200

Estrategia 1 Costo anual de

Costo total

.___ Fin del periodo de análisis

1 00-4-��-.-��--"T��-r-��-.-��---r��--¡��

o ""O o -� o ::s ü o o :§ {; o u

o 10 1 5 20 25 30 Tiempo, afias

b) Evaluación económica de cada estrategia

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Costo /

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_ _ _ C=:J -- Costo de rescate rescate .,,,,. / �Cos

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- - - - -- Cos -

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...... ...... -

to tota l to de operaci6n

to por demoras de tránsito to de manten imiento

to de sobreca rpetas

-- Co sto in ic ia l

EST. 1 EST. 2

c) Componentes de l os costos y costo tota l por estrateg ia

Figura 5.25 Análisis económico de las estrategias.


EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN �

A continuación se hará una breve descripción de los elementos que deberá comprender como m ín imo el proyecto, sugiriéndose además consu ltar e l capítu lo 5 , de la parte de Proyecto.

a) Planos de construcción. Deberán inclu ir la planta y detal les de los trabajos por ejecutar, requiriéndose a l igua l que en e l caso de sobrecarpetas de concreto, la e l a b o rac ión de p l a n o s p a ra un p royecto d e pavi m e nto n u evo , i nd ica n d o t i pos d e j u ntas , d isposición de pasajuntas , etc. (véase la cláusula 5.2 de Proyecto).

b) Especificaciones. Se requeri rá indicar los requisitos que deban satisfacer los m ateria les y equ ipos necesarios para la ejecución de las obras, pudiendo te n e rs e c o m o m o d e l o l a s e s pec i f i ca c i o n e s contenidas en la cláusula 5 . 3 de Proyecto. E n e l caso de m ateria les comp lementarios , com o resinas epóxicas, etc . , será conveniente consu ltar con los proveedores.

c) Bancos de materiales. Se indicarán los bancos de materiales conocidos en la zona , para proporcionar los agregados y el agua para el concreto. En su caso se tendrán en cuenta los bancos propiedad de los proveedores de concreto, cuando no se justifique la uti l ización de bancos independientes. Se tomará nota además de las instalaciones con que cuente el banco, d istancia a la obra , estado de los caminos, etcétera .

d) Lineamientos constructivos. Se tendrá en cuenta lo señalado en la cláusula 5 .5 de Proyecto, así como lo indicado en la parte de Conservación. Este aspecto es muy importante ya que se trata de trabajos especial izados, cuya ejecución requ iere l levar a cabo acciones prel iminares y concurrentes, que deben rea l izarse cuidadosamente, con equipos y dispositivos especiales. La l impieza, preparación y determinación de las zonas de trabajo son acciones importantes, así como el uso de herram ientas adecuadas para cortes , demo l ic iones , etc . Es importante indicar los l ineamientos de acabado de la superficie , en cuanto a su uniformidad , textura y coincidencia con las áreas circundantes, de manera que las áreas reparadas no constituyan un defecto adicional del pavimento. Los aspectos de acabado, texturizado , curado , d esci mbrado , formación y sel lado de juntas , serán básicamente los señalados en la cláusula 5.5 antes citada.

e) Control d e ca l idad y supervisión . Constituyen aspectos clave para la ejecución de los trabajos de conservación y de rehabi l itación. Debe tenerse muy en cuenta que estos trabajos pueden ser muy d iferentes de los correspondientes a un pavimento nuevo. Son obras d ispersas, en ciertos casos de


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poca extensión, que deben ejecutarse en horas de la noche o en plazos cortos, etc. , en las cuales la supervisión d i recta es muy importante . En ocasiones la supervisión deberá vigi lar el proceso constructivo con gran atención y el control de calidad tendrá fundamenta lmente un carácter preventivo , como cal ificando el funcionamiento de los equipos, a los operadores, etc. Por lo tanto , en las especificaciones deberán señalarse claramente las acciones que la supervisión y el control de cal idad deberán ejecutar para la correcta real ización de los trabajos. Es muy importante tener en cuenta que las reparaciones mal ejecutadas pueden ser m otivo de prob lemas mayores que los que se trataron de corregir.

f) Limitaciones en la ejecución de los trabajos. Se tendrá igualmente en cuenta en el proyecto las l im i tac iones seña ladas en la c láusu la 5. 7 de Proyecto, en cua nto a la tem peratu ra , l l uv ia , deficiencias en e l fu ncionamiento de equ ipos , etcétera.

g ) Control y apertura al tránsito. Constituye sin duda u no de los a s pectos más i m portantes de l a conservación , teniendo en cuenta que en general no se debe suspender la circu lación de veh ícu los durante la ejecución de los trabajos. En el proyecto d e b e n e s t a b l e c e rs e m u y c l a ra m e n te l o s procedimientos para e l contro l , manejo y apertura al tránsito , considerando ante todo la seguridad del personal y de los usuarios en todo momento . Deberá integrarse un documento de seguridad y control , con esquemas de los d ispositivos empleados, que cumplan con las disposiciones oficiales33· Deberán además considerarse los tipos de estrategias para el manejo de l tráns ito (véase la figu ra 5 .24 ) , de a c u e rd o c o n l a s c o n d i c i o n e s g e o m ét r i c a s e x i s te n t e s , i n c l u y e n d o l a c o n s t r u c c i ó n d e desviaciones. Debe tomarse en cuenta además el manejo del tránsito de construcción, la ubicación de a lmacenes, campamentos, etc. y la necesidad de que el frente de trabajo debe ir avanzando. Así mismo, se tomarán en cuenta las condiciones para apertura al tránsito , ind icando las condiciones del tramo para ello, en cuanto a resistencia del concreto, señalamiento horizonta l , l impieza , etcétera .

h) Estrategia de mantenimiento. Es importante que el proyecto incluya la estrategia de mantenimiento a que debe someterse el tramo después de los trabajos rea l izados, con objeto de mantener al pavimento en el n ivel operativo deseado y prolongar su vida úti l .

F ina lmente, es muy importante que al terminar los trabajos se l leve a cabo la evaluación correspondiente a l a forma e n q u e ha q uedado e l t ramo reparado , incluyendo un plano y los valores de los parámetros

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EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN � �� 1mcyc

principales necesarios para el posterior seguimiento del comportamiento del pavimento y así poder juzgar la efectividad de las acciones ejecutadas, a fin de integrar esta información a la experiencia del organismo. Se deberá además incluir el costo de los trabajos, materiales, rendimiento de equipos y cuadri l las, etc . , con el mismo fin , sobre todo si se está integrando un banco de datos para un Sistema de Administración de Pavimentos.

5.4 SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DE PAVIMEN

TOS (SAP)

5.4.1 General idades

A lo largo de esta parte, dedicada a la evaluación de los pav i m e n to s , m u c h o se h a m e n ci o n a d o la g ra n importancia d e los sistemas carreteros e n e l desarrol lo de los países, haciendo énfasis en que el comportamiento de los pavimento a lo largo de su ciclo de vida t iene fuertes repercusiones económicas en el medio de transporte seguramente más importante de cualquier país. Así mismo, se ha comentado que el buen comportamiento de un pavimento no depende exclusivamente de su diseño, sino que en gran medida es función del n ivel en que se desarrollen los aspectos de su construcción, conservación y rehabil itación, estos dos últimos apl icados durante la vida operativa del pavimento, para prolongarla en forma tal que se proporcione al usuario y en genera l a l país , una red carretera con un alto nivel de eficiencia, entendiendo como tal , que se cumpla con los requerimientos del transporte moderno en cuanto a seguridad, comodidad y economía.

Los aspectos anteriores establecen la necesidad de to m a r d e c i s i o n e s b a s a d a s en c o n s i d e ra c i o n e s racionales, que comprendan tanto conceptos técnicos como económicos, manejar situaciones a futuro, efectuar a n á l i s i s d e sens i b i l i dad y una g ra n cant idad de i n fo r m a c i ó n p ro ce d e n te de la ev a l u a c i ó n d e l comportamiento d e los pavimentos , bajo d iferentes condiciones de materiales, de cl ima, de construcción y de tránsito, así como de los efectos de los trabajos de conservación.

Consecuentemente , muchos organismos han reconocido la necesidad de efectuar una liga entre las actividades de planeación, d iseño, construcción y c_onservación de los pavimentos, de manera que puedan "manejarse" o "ad min istrarse'' los conceptos tecnológ icos de los pavimentos sobre una base racional34·

Estas ideas surg idas a finales de la década de los años sesenta permitieron el desarrol lo de la tecnología de los


sistemas d e adm i n istrac ión d e pavimentos (SAP), basada e nt re otras cosas en l os conceptos del comportamiento de los pavimentos, derivados de la prueba AASHO y de estudios real izados en Canadá, sin los cuales sería difíci l d istinguir las diferencias entre una "estrategia" y otra , concepto este ú ltimo que ha superado al de diseño de un pavimento, considerando que aquél la es la optim ización d e u n d iseño , a l i ncorpora r no solamente la mejor sección estructura l , sino también la mejor combinación de materiales, procesos constructivos y pol íticas de conservación y de rehabi l itación.

En genera l la tecnolog ía del d iseño, construcción y conservación de los pavimentos se ha enriquecido considerablemente en años recientes a través de la investigación de las características fundamentales de los materia les y d e su comportamiento bajo d iferentes condiciones de tránsito y de clima. Otro aspecto muy relevante en el desarrollo de la tecnología de los pavimentos es el empleo _ _ de las computadoras, que ha facilitado el procesamiento de grandes volúmenes de información así como la ejecución de cálculos extensos y complejos para determinar la respuesta de los pavimentos modelados como estructuras multicapa o como una losa trabajando bajo diferentes condiciones de apoyo y de cargas.

Así mismo, ha sido posib le considerar la presencia de los pavimentos bajo d iferentes escenarios económicos, teniendo en cuenta d iferentes pol íticas en cuanto a la apl icación de los recursos económicos a la construcción y conservación y rehabi l itación de los pavimentos y el impacto económico que el lo significa en el transporte, ejecutando anál isis de sensibi l idad.

Finalmente , debe mencionarse la gran importancia que en la implementación , cal ibración y desarrol lo de un SAP tiene la aplicación de técnicas de evaluación y seguimiento del comportamiento de los pavimentos, así como la influencia de los procesos constructivos, materiales, clima, etc. Mediante la medición sistematizada de los parámetros que definen dicho comportamiento y del procesamiento y análisis de dicha información, ha sido posible establecer los modelos de comportamiento a futuro y predecir el tipo de fal la que puede ocurrir- y el tiempo en que esto puede suceder, lo cual es de gran importancia para definir las pol íticas de conservación y rehabi l itación que deban aplicarse y su oportuna programación.

5.4.2 Características de un S istema de Administración de Pavimentos

Un Sistema de Admin istración de Pavimentos {SAP) es un proceso para organizar, coordinar y controlar todas las

Evaluación

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activ idades que afectan e l costo y la v ida de los pavimentos.

Es un p roced imiento sistemático y constante para programar el manten imiento y rehabi l itación de los pavimentos, basado en un enfoque que maximice los beneficios y minimice los costos. Su misión básica es proporcionar a l públ ico un sistema carretero seguro y eficiente , incluyendo la construcción y la conservación perpetua de dicho sistema, para obtener la mayor calidad al menor costo.

El reto del SAP rad ica en cuantificar y acumular la información necesaria para establecer recomendaciones específicas , q u e traduc idas en acc iones , perm itan mantener una red en condiciones de servicio aceptables, dentro de las posibi l idades presupuestales.

La solución de este desafío requ iere no sólo de la p re p a ra c i ó n y e x p e ri e n c i a de l os i n g e n i e ro s d e pavimentos sino también del concurso d e expertos en estad ística , teoría de probabi l idades, modelación e investigación de operaciones.

Un inventario de d atos q u e resuma el estado de l pavimento de los d iversos caminos no es en sí un SAP. Éste representa un concepto innovador que supera los p roced im ientos v ici ados , en l os cua les se toman decisiones para conservar y rehabil itar e l pavimento con base en su aspecto y en evaluaciones de carácter subjetivo. Más recientemente las decisiones se han apoyado en evaluaciones de carácter estructura l para determinar los requerimientos de sobrecarpetas y/o re co n st ru cc i o n e s , aj u s t a d a s a l a s l i m i t a c i o n e s presupuesta les ; s i n embargo , estos procedimientos tienen l imitaciones severas , como las siguientes:

O Tienden a considerar las necesidades de proyectos individuales y no de la red tota l .

O Son a ltamente susceptibles a las preferencias del personal y a experiencias l imitadas de quienes toman las decisiones.

O El número de a lternativas consideradas es l imitado.

O Los diseños se l imitan genera lmente a un periodo fijo.

O El costo de operación no se considera.

O Debido a su inconsistencia , las pol íticas se pueden afectar con el cambio de personal .

O El mantenimiento preventivo es de evaluación difíci l .

O Las i n ce rt id u m b re s de co m p o rt a m i e n to son ignoradas.


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Por lo tanto, un SAP debe tener capacidad para responder a la interrogante de qué medidas de conservación deben real izarse, cuándo y dónde, considerando la disposición de un determinado presupuesto. Deberá contarse para el lo con una relación de soluciones de conservación y rehab i l i tación , q u e perm itan obtener los mayores beneficios para toda una red y definir su apl icación con base en la mejor información d isponib le sobre las condiciones actuales de la red . De esta manera el SAP deberá proporcionar información sobre el n ivel de servicio fu tu ro q u e p res ta rá n los pav imen tos de la re d , dependiendo del presupuesto disponible y definiendo qué estrategias de conservación y rehabi l itación producirán las mayores tasas de retorno a las inversiones apl icadas en la preservación de los pavimentos de la red .

En esta forma un SAP será capaz de ayudar a la toma de decisiones, constituyendo una val iosa herramienta en todos los niveles , desde el ingeniero responsable de la conservación, hasta el responsable de la asignación de re c u rsos e co n ó m i c o s p a ra l a s a ct i v i d a d e s d e conservación , l o cual es muy importante cuando existen severas restricciones presupuestales para conservar y rehabi l itar los pavimentos y además existe una red extensa con un porcentaje importante de carreteras antiguas y con fuerte demanda de servicio.

Los componentes básicos de un SAP son los siguientes:

O Planeación

O Diseño

O Construcción

O Conservación

O Evaluación

O I nvestigación

Todas estas actividades o subsistemas que se definen a continuación están d irectamente relacionadas entre sí y cualquiera de el las puede en un momento dado, adquirir una importancia relevante.

Planeación

Comprende una apreciación de las deficiencias o mejoras requeridas por una red , el establecimiento de prioridades para el iminar o reducir estas deficiencias y el desarrol lo de presupuestos y programas para real izar los trabajos necesarios.

Evaluación

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Diseño

Consiste en la adquisición o sumin istro de una variada información, la generación de d iferentes estrateg ias de alternativas de diseño, los anál isis de estas alternativas, su eva l u ac ión e co n ó m i ca y la o p t i m a c i ó n p a ra seleccionar la mejor.

Construcción

La construcción convierte una recomendación de diseño en una realidad física; su principal componente incluye el detalle de las especificaciones y documentos contractuales, programas, operaciones de construcción y sus respectivos costos, control de cal idad y la adquisición y procesamiento de datos para canalizarlos al banco de datos.

Conservación

Esta fase incluye el establecimiento de un programa y el l istado d e las a cc iones de reparac ión , como las operaciones de sellado de grietas, bacheo, corrección de irregularidades en las características superficiales, etc. , así como la adquisición y procesamiento de datos para a l imentar el respectivo banco de datos.

Evaluación

Corresponde a una de las fases que últimamente ha recibido considerable atención e incluye el establecimiento de secciones de contro l , mediciones periódicas del comportamiento real en cuanto a deterioros, capacidad estructura l , ca l idad de roda miento y resistencia a l d errapamiento , as í como l a transm is ión de d icha información a l banco de datos.

La información adquirida tiene apl icación en:

O la verificación de la eficiencia con que el pavimento cumple con su función ;

O l a p laneación y p rog ra mación d e las futu ras rehabil itaciones requeridas; y

O la introducción de mejoras tecnológ icas de diseño, construcción y conservación.

La evaluación proporciona información tanto al n ivel de planeación para estimar deficiencias de la red en su conjunto, como a nivel d iseño en el desarrol lo de los anál isis detal lados.

Todas las áreas del SAP deben estar interesadas en los parámetros deducidos de la evaluación de un pavimento, a efecto de:

O obtener datos que permitan verificar las predicciones del d iseño y ajustarlas de ser necesario;


O p r o g ra m a r l a s m e d i d a s d e c o n s e rv a c 1 o n y rehabi l itación previstas a n ivel d iseño;

O proporcionar información para mejorar los modelos de diseño y de comportamiento ;

O proporcionar información para mejorar técn icas de construcción y conservación ; y

O proporc io n a r i n fo rm ac ión pa ra a ctua l izar los programas al nivel de la red .

Por consiguiente, se convierte en una de las partes "clave" del SAP.

Investigación

Surge de las propias necesidades y usualmente uti l iza en forma extensiva la información derivada de la evaluación.

El banco de datos es una parte fundamental del SAP; supone bás ica me nte l a co lecc ión d e la s ig u iente información :

Ficha d e diseño y construcción

Ficha de conservación

Ficha de las condiciones del pavimento

Resume y pone al d ía la información pertinente concerniente a los parámetros originales de diseño, ta les como tránsito, condiciones superficiales, materiales, espesores y costos de construcción.

Proporciona la historia de la conservación y de la rehab i l i tac ión , inc luyendo los costos d e cada actividad; se deben considerar además los costos del usuario y el valor de rescate.

Condiciones físicas del pavimento, incluyendo tipo, severidad y extensión de los deterioros. Capacidad estructura l , usua lmente a part ir de mediciones no destructivas. Calidad de rodamiento, subjetiva o con medidas con equipos de a lto rendimiento. Resistencia a l derrapamiento.

Conducir y poner al d ía este acervo suele ser lo más costoso del sistema y para el manejo y procesamiento de l a i n fo rm a c i ó n d e b e n u t i l i z a rs e p roced i m i e ntos computarizados.

En genera l un SAP consta de varios módulos operativos, siendo el primero de el los el encargado de la recolección de información sobre el estado de los pavimentos en cuanto a los deterioros que manifiesta , la rugosidad y resistencia al derrapamiento y la capacidad estructural. Esta información es preferentemente obtenida por medio de equipos automatizados de a lto rendimiento , para representar la información en forma tabular y gráfica. Otro concepto importante que debe considerarse es el relativo al tránsito , principalmente en cuanto a su composición y tendencias a futuro.

Otro módulo es e l que maneja los aspectos relativos a la predicción de l comportamiento de l pavimento , para diferentes estrateg ias de conservación o rehabi l itación,

Evdluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN t� 1mcyc

incluyendo la re l ativa a l a ejecución d e obras de conservación rutinaria (estrategia cero). En este módulo es de g ran importancia contar con información histórica confiable del banco de datos, puesto que deberá permitir establecer el ciclo de vida de cada una de las acciones propuestas (vida residual o remanente) . Para cada una de las estrategias planteadas se estimará la condición futura del pavimento uti l izando a lgún método de tipo mecan ístico-empírico.

El módulo económico permitirá defin ir la combinación óptima de las medidas de conservación y de rehabil itación propuestas, mediante análisis de beneficio-costo de cada una de el las, considerando generalmente los beneficios como la red ucción de los costos de los usuarios correspondiente a cada una de las estrategias planteadas y comparándolas con una estrategia base, que puede ser la estrategia cero. Por lo tanto, es muy importante conocer los costos y vida útil de cada estrategia, principalmente los de operación y su variación con el tiempo, a medida que se degradan las condiciones del pavimento.

5.4.3 Requerim ientos para la implantación de un S istema de Administración de Pavimentos

Para esta b lecer un S istema de Adm in istración de Pavimentos es necesario proceder a la apl icación de va r i a s e ta p a s , en l a s c u a l e s d e b e i m p e ra r

. fundamenta lmente l a firme decisión del organismo de contar con un sistema operante, d inámico y de hecho perpetuo.

Las principales etapas son las sigu ientes:

1 ) Decisión de implantar el S istema, apoyando las medidas conducentes para el lo , entre las cuales debe considerarse la creación de una organización técnica y administrativa adecuada.

2) Constitu i r un grupo de trabajo, encargado de revisar la situación existente , en cuanto a organización y funcionamiento, que identifique necesidades y formule recomendaciones para su mejoramiento.

3) Efectuar el inventario de las prácticas apl icadas para la conservación de los pavimentos.

4) I d entificar l as d efic ienc ias específicas de las prácticas existentes, principalmente en términos de los procedimientos admin istrativos (coordinación de las d iferentes áreas como proyecto, conservación, etc. ; toma de d ecis iones , etc . ) , así como los procedimientos técnicos(capacitación de persona l , equ ipos, materiales, etc. ) .

5) Formular recomendaciones detal ladas relativas a la i m p l a n t a c i ó n d e l s i s te m a , e n c u a n t o a l a


organización técnica y admin istrativa necesaria para la creación del banco de datos, capacitación del p e rso n a l , a d q u i s i c i ón d e l e q u i po necesari o , definición de los temas de investigación, etcétera .

6) Apl icación del sistema acorde con un programa específico, establecimiento de las prácticas de evaluación periódica y sistemática , determinación de los costos de conservación , evaluación de l tránsito, etc . , así como la introducción de medidas de m ej o ra m i e n t o d e l s i s te m a . As í m i s m o , s e estab lecerán los programa de capacitación y actual ización del personal y de investigación , como en el caso de nuevas técnicas de conservación , conocimiento del comportamiento de materiales y n u ev o s p ro d u ct o s , n u e v a s t é c n i ca s d e investigación, aspectos económicos, etcétera.

Finalmente debe tenerse muy en cuenta que el éxito en la apl icación del sistema dependerá de la forma en que se real icen las acciones de coordinación, comunicación , cooperación , información y retroalimentación .

5.4.4 Operación de un Sistema de Administración de Pavimentos

Como s� ha mencionado anteriormente , el objetivo del s i ste m a es i dent ifi ca r, a pa rt i r de la i nformación disponible, la acción de conservación que permita al pavim·e�to funcionar por encima de un valor de índice de servicio especificado, durante un periodo de diseño definido, con un presupuesto establecido y con la máxima relación beneficio/costo.

Para obtener lo anterior se recomienda defin i r con claridad el tipo de información que debe a l imentar a l sistema para evitar capturar información innecesaria, d istinguiendo claramente si se trata del manejo de toda una red o de un tramo en particu lar y formar un banco de datos con dicha información .

La información necesaria para el manejo de una red norma lmente comprende parámetros como t ipo de pavimento , estructuras , características de l tráns ito , l istado de posib les a lternativas de conservación o rehabi l itación, etc. , así como los parámetros de tipo económico, como magnitud del presupuesto d isponible, el costo de l a s a l te rna t i vas de conservac ión o rehabi l itación, los costos de operación para los diferentes tipos de veh ículos, tasa de actual ización , etcétera.

Es necesario además considerar la información relativa a las condiciones del pavimento, como los datos relativos a la respuesta estructura l obtenida mediante pruebas de t ipo no destructivo (NDT}, util izando un deflectómetro de

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN ,� ��---��---�---��..;....;_.;._.;._.;._.;.____.;.��...;;....;.�___.;;� 1mcyc

caída l ibre (FWD), así como información relativa a los a s p e ctos fu nc i o n a l e s , como l a s i r reg u l a ri d a d es superfic ia les ( rugosidad ) , d eterioros observados y resistencia al derrapamiento , información que puede ser obten ida med iante equ ipos automáticos y de a lto rendimiento.

La información anterior es transferida y a lmacenada en un equipo electrónico para los procesos de anál isis y de optimación . Mediante e l proceso de aná l is is de la información será posible zonificar la red , d ividiéndola en t ra m o s h o m o g é n e o s , s e g ú n s u s co n d i c i o n e s estructurales y funcionales.

A continuación el sistema considerará las diferentes estrategias posibles de conservación y rehabi l itación , las cuales serán sometidas a un anál isis económico a través de un cálculo de los beneficios y costos para cada tramo homogéneo. Los costos corresponderán a los necesarios para implantar cada estrategia considerada más los que se generen por concepto de la conservación rutinaria en el periodo de anál isis.

Los beneficios se definen en función de la reducción del costo de operación de los usuarios, como consecuencia de la apl icación de cada estrategia. Estos costos pueden ser producto de la experiencia propia o los sugeridos por instituciones como el Banco Mundial , por ejemplo.

En el proceso de optimación, los programas del sistema pueden encontrar la estrategia que, dentro del presupuesto considerado, ofrezca la relación beneficio-costo más elevada.

La información del sistema se obtiene en forma gráfica y ta bu l a r, p resentando u n l istado o rdenado d e l as estrategias propuestas, según la magnitud de la relación b e n efi c i o /costo , p a ra c a d a u n o d e l o s t ra m os homogéneos considerados. Es importante que estos resu ltados sean eval uados por los i ng en ieros de l organismo, para asegurarse que no estén en desacuerdo con las l imitantes impuestas ni con la experiencia local ; de lo contrario deberán efectuarse los ajustes necesarios.

Los sistemas genera lmente están capacitados para proporcionar información de tipo estad ístico de diferentes tipos y en forma gráfica , para ayudar en el proceso de toma de decisiones.

A continuación el sistema entrará en una fase interesante de eva luación del comportamiento futuro de la red estructural y funcionalmente , calculando la relación beneficio/costo a través del t iempo, lo cual permite al usuario evaluar las consecuencias de apl icar diferentes niveles de presupuesto o de diferentes estrategias de


conservación y considerar su efecto en la total idad de la red . Así mismo, podrá defin irse el monto del presupuesto necesario para preservar la inversión real izada en la red. La relación beneficio/costo de la red puede ser util izada para determinar la pol ítica óptima de conservación.

En la figura 5.26 se presenta un formato general de un Sistema de Admin istración de Pavimentos y en la figura 5.27 se muestra un ejemplo de anál isis de sensibi l idad, considerando el efecto de incrementar o disminuir el monto de los recursos, sobre los parámetros de vida residual , n ivel de servicio y relación beneficio/costo. En esta ú ltima figura se observa que invertir un 25% más sobre el presupuesto base puede ser más rentable que apl icar un 63% adicional sobre la misma base, juzgado esto en términos económicos y de comportamiento.

5.4.5 Algunos s istemas de a d m i n istrac ión para

pavimentos ríg idos

1 ) Sistema JCP-1

Fue desarro l lado para la Admin istración Federa l de Carreteras de Estados Unidos (FHWA) por la Universidad

Sistema de lnformac16n

del SAP

lnvestlgacl6n

Dalos lnlclales

-Trtínsilo Edad -Materiales Historia -Ublcacl6n Comportamiento -Medio ambiente Estado ffslco

Modelos de estructuras de pavimentos y pr6ctlcas de conservac16n y de rehablll tac16n

Conjunto d1 restricciones

Tr6nsllo

Conflabllldad

Costo del flnlclal on¡anlsmo 1conservacl6n y usuarios

Dlsponlbllldad de fondos

Figura 5.26 Formato general de un s istema de admi

nistración de pavimentos.

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN v

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1 996 1 998 Años

2000

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3.0

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2.0

1 .5

1 5

.... ,.-

• -20"

20 25 30 35

lnversi6n anual , MDD

Figura 5.27 Comparación de ventajas y benefic ios

bajo diferentes montos de inversión.

de l l l inois , proporciona datos de serviciabi l idad para uti l izar en el d iseño de pavimentos de concreto hidráu l ico con "cero mantenimiento", lo que se refiere a la capacidad estructural del pavimento y su acotamiento , de manera que no requeri rán actividades de conservación durante su v i da ú t i l . E l d is e ñ o est ru ctu ra l basado . e n l a servic iab i l i dad cons idera d iversos t ipos d e fa l las , suponiendo que el índice de servicio es función de l a rugosidad y de los deterioros. Los deterioros que se tom a n en con s i d e rac ión son d es n ive l en j u n tas , agrietamientos, desporti l lamiento de juntas y asentamiento diferencial de las losas. Los datos de entrada requeridos para los anál isis se refieren principalmente a datos de propiedades de la losa, del tráns ito del terreno de cimentación y ambientales.35

2) S istema USER

Desarrol la anál isis de ciclo de v ida de los costos de l organismo así como los costos y beneficios de los usuarios. E l programa util iza modelos de predicción de deterioro del NCHRP (National Co-operative Highway Research Program) para pavi mentos d e concreto hidráu l ico y en cuanto a los modelos para costos de


1mcyc

operación de los veh ículos, util iza los desarrol lados por la Admin istración Federal de Carreteras de Estados Unidos (FHWA). El programa es capaz de planear inversiones de construcción y conservación para proyectos carreteros tanto nuevos como en servicio; se puede determinar el impacto de los retrasos en acciones de conservación en la condición del pavimento y en los costos al usuario y así mismo determinar programas de trabajo de conservación y s u p r i o r i z a c i ó n p a ra d i fe r e n t e s a l t e r n a t i v a s presupuestarias. 36·

3) Sistema EXPEAR

Fue desarrol lado por la Universidad de l l l inois para la Admin istración de Carreteras Federales de Estados Unidos (FHWA). Este sistema trabaja como un sistema experto donde se s imu la una consul toría entre un ingeniero y un experto en pavimentos de concreto; con el fin de desarrol lar a lternativas factibles de rehabil itación se apl ica de acuerdo a los siguientes pasos37:

• Recolección de datos del proyecto

• Extrapolación de las condiciones globales del proyecto

• Evaluación de las condiciones presentes

• P red icc ión d e l as cond ic iones futuras s in rehabi l itación

• Recomendaciones para los muestreos físicos

• Selección del enfoque principal de rehabil itación

• D e s a rro l l o d e e st rate g i a s de ta l l a d as d e rehabi l itación

• Predicción del desempeño de estrategias de rehabHitación

• Análisis de costos

• Selección de la estrate�ia de rehabi l itación conveniente

4) Sistema I LLI NET

Ha sido desarrol lado por el Departamento de Transporte de l l l inois para la gestión y administración de la red de autopistas interestatales de este estado38·

El sistema cuenta con un modelo de predicción de fal la para cada uno d e los cuatro t ipos de pavimento cons iderados (pav imentos d e concreto s imp le , d e concreto armado con y sin juntas , y con armado continuo) y refuerzos con mezcla asfá ltica de cada uno de el los y un sistema de elección de alternativas de actuación. Las actuaciones previstas son las. sigu ientes:

Evaluación

,� EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN

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O conservación preventiva

O rehabi l itación

O refuerzo con capas de mezcla asfáltica de 8 a 1 3 cm de espesor

O reconstrucción con pavimento de concreto con armado continuo, de 25 cm de espesor

El sistema de elección de cualquiera de estas a lternativas puede rea l izarse a través de tres vías d iferentes:

O Un árbol de decisión basado en criterios técnicos sobre el estado del pavimento en función de su mayor o menor índice de deterioro.

O Un aná l is is de costos que se lecciona aque l la alternativa de actuación que proporciona el menor costo anual de conservación. Este costo se define como e l cociente de d iv id i r e l costo tota l de conservación entre la vida úti l o de servicio del pavimento rehabi l itado (número de años que el pavimento , sobre e l que se ha efectuado la conservación , permanecerá en condiciones de servicio aceptables).

O Una actuación predeteminada por el usuario del sistema para todas las secciones.

Este programa presenta tres niveles de gestión:

a ) Gestión total , en la que se determinan todas aquel las secciones de la red que necesitan algún tipo de actuación . En este caso se considera que no existe l imitación presupuestaria alguna.

b) Gestión anual , en la que se seleccionan las zonas de actuación en función de dos criterios: la obtención de un nivel de servicio de la red determinado, o la d isponibi l idad de un presupuesto l imitado.

c) Gestión a largo plazo, en la que se genera una estrategia de actuación a 1 O años, que proporciona e l m á x i m o b e n ef i c i o p a ra u n p re s u p u e s to determinado. El programa se apoya en una base de datos que recoge la información relativa a:

• Identificación de la sección (denominación de la autopista , sentido).

• Parámetros de diseño (tipo de pavimento, edad, capas que lo constituyen , espesor, diámetro y separación de vari l las, etc.) .

• Datos del tránsito soportado.

• Clima ( rég imen de precipitaciones anua les, índ ice de heladas, etc.) .


• Deterioros presentados (fisuración, existencia de problemas de d renaje , pérdida de material sel lante en las juntas, roderas, bacheas, etc.).

Las salidas que proporciona el programa tienen tres n iveles de presentación : resumen genera l de toda la red donde se presenta la situación de ésta en un horizonte de 1 O años, mostrando su comportam iento y las actuaciones l levadas a cabo cada año ; resumen d e proyectos real izados donde se amp l ía la información de cada a ctuac ión rea l i za d a ; p o r ú l t i m o , pe rm i te o btener información detal lada sobre cada una de las actuaciones l levadas a cabo sobre una determinada sección de la red.

Como resumen se puede decir que el sistema l l l inet ha sido desarrol lado para :

O Proporcionar una g ran variedad de estrateg ias de rehabi l itación para cada tipo de pavimento que constituye la red , en un periodo de hasta 1 O años.

O Prever d istintos n iveles de g estión .

O Establecer una pol ítica de conservación para un presupuesto asignado o determinar la inversión que es necesario rea l izar para mantener el conjunto de la red con un nivel de servicio dado.

O Proporcionar respuestas a un conjunto de preguntas que deben ser formu ladas como paso previo a la definición de una pol ítica de conservación o a la e laboración de los presupuestos respectivos.

5) Sistema COPES

Este programa (Concrete Pavement Evaluation System), puesto a punto por la Un iversidad de l l l inois , es un sistema capaz de desarrol lar modelos de previsión y leyes de evolución de l estado de un pavimento de concreto, por lo que constituye una herramienta básica para cualquier sistema de gestión, permitiendo mejorar el d iseño, la construcción y la conservación de este t ipo de pavimentos38·

Es un programa capaz de determinar cuáles son las variab les q ue más afectan e n l a aparic ión d e un determinado tipo de degradación , pudiendo estimar el efecto que las d istintas soluciones técnicas l levadas a cabo sobre un determinado pavimento (aumento de espesor de las losas, empleo de bases tratadas, drenaje de la interfaz losa-base-acotamientos, etc. ) , puede tener sobre su comportamiento.

El programa COPES , aun s iendo muy completo y exhaustivo , no prevé todos los casos posib les que pueden presentarse en la tipología de los pavimentos, condiciones cl imáticas y sol icitaciones del tránsito como para poder tener una apl icación internacional .

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMIN ISTRACIÓN ::;

Sin embargo, debido a las numerosas posibi l idades y aplicaciones que presenta el programa, la comunidad cie n t íf i ca i n t e rn a ci o n a l se ha i n t e resa d o p o r l a aplicabi l idad de este sistema a nivel mundial . Como muestra de esta preocupación se está l levando a cabo una colaboración muy estrecha entre Estados Unidos y Europa, propiciada por la AI PCR, para completar el sistema , amp l iando su ap l icación a las especia les circunstancias de los pavimentos europeos.

Como resu ltado de estos trabajos el programa COPES tiene ya en cuenta aspectos tales como:

O Existencia de dos espesores nominales para definir losas de sección trapezoidal .

O Posibi l idad de emplear dos capas de materiales tratados bajo la losa: concreto pobre y concreto poroso.

O Acotamientos d renantes.

O Factores de d istribución de cargas más elevados, como -consecuencia de la existencia de tránsito pesado más perjud icia l , con ejes legales de 1 3 toneladas.

Los trabajos que se están l levando a cabo en estos momentos siguen en la etapa in icial de elaboración de una base de datos por parte de los países europeos (Bélgica, España, Francia , Ita l ia , Alemania, Reino Unido y Suiza) integrados en este g rupo de trabajo y en fecha próxima se espera tener resu ltados de los anál is is efectuados en la Un iversidad de l l l inois.

6) Sistema PAVEMENT EVALUATOR

Desde 1 998 está d isponib le el Pavement Evaluator (PE) que es un paquete de cómputo que util iza el software H DM-4 , vers ión para el estud io de pavimentos de concreto, como una continuación de l H DM-1 1 1 apl icable para la estrategia de mantenimiento y rehabi l itación de pavimentos flexibles. La g ran ventaja del PE es que puede evaluar estrategias de mantenimiento en ambas opciones , esto es , en pavi mentos asfá lt icos y en pavimentos de concreto hidráu l ico39·

El PE util iza los modelos existentes a la fecha del H DM- 1 1 1 , más modelos de deterioros de l concreto h idráu l ico estudiados en los años noventa . El programa PE será actual izado una vez que se validen en el estudio ISOHDN los costos de operación vehiculares y los efectos de conservación y deterioro de caminos (VOV y RDME, por sus siglas en ing lés).

Este programa tiene dos aspectos principales: uno trata con anál isis para el sector privado y el otro con el aspecto social de los caminos. En el primero los beneficios se


1mcyc

toman en cuenta como los ingresos que por concepto de peaje pagan los usuarios, mientras que en el segundo los beneficios se cuantifican basándose en los ahorros en los costos de operación para los usuarios del camino en estudio. En el desarrol lo de este trabajo se estudiaron los modelos más apropiados para predecir el deterioro de los pavimentos de concreto y se anal izaron y plantearon estrateg ias de conservación vál idas para pavimentos de concreto.

En el caso de pavimentos sometidos a acciones de conservación y de rehabi l itación , se estudiaron sus modelos probables de deterioro.

Se defin ieron criterios de intervención para las diferentes acciones de conservación o de rehabi l itación. Se incluyen pavimentos de concreto simple con juntas, reforzados con juntas y continuamente reforzados. Dentro de los a lcances de este programa se incluye la posibi l idad de ca l ibrar los modelos de deterioro a las condiciones reg iona les en donde se rea l i ce la eva l uac ión d e estrategias de mantenimiento.

El programa consta de cuatro módulos: un administrador de proyectos, un administrador del tránsito vehicular, estrategias de conservación y finalmente , un módulo sobre costos de operación .

Lo interesante de este programa es que permite que e l usuario modele muy aproximadamente el tránsito con caracter íst icas y geometr ía de veh ícu los loca les . Además, permite que el usuario defina los estándares de manten imiento ap l icables a cada sector en que se subdivide cada tramo en cuestión , que son los elementos discretos más pequeños en los que se dividen los tramos en estudio.

5.5 INVESTIGACIÓN (TENDENCIAS Y PRÁCTICAS)

Es un hecho evidente que en la genera l idad de los países el principal modo de transporte es mediante veh ículos motorizados (automóvi les , camiones y autobuses), circu lando por extensas redes de carreteras , y por vialidades urbanas pavimentadas o no, transportándose por este medio la mayor parte de bienes y personas, más que en los otros medios de transporte juntos. En México, el transporte carretero movil izó en 1 995 el 81 % de la carga y el 99% de los pasajeros. Por otra parte , se estima q u e es ta s i t u a c i ó n p e rm a n e c e rá en el fu t u ro , convirtiéndose además e n u n importante factor de desarrol lo económico y social .

Lo anterior explica la g ran importancia que las naciones conceden a este medio de transporte, extendiendo su

Evaluación

� EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN

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preocupación a modernizar y ampl iar sus redes viales, a conservarlas en buen estado, a reducir los costos de operación y a aumentar la seguridad para los usuarios.

A este respecto, es importante señalar algunos de los problemas que son motivo de estudio y de investigación , así como las tendencias y prácticas q u e s e perciben e n l a actual idad, como ú ltimo tema de este capítu lo.

Posteriormente a la Segunda Guerra Mundial , se observó en la red carretera de los Estados Unidos una gran can t idad de p ro b l e m a s g e n e ra d os por el fu e rte incremento del tránsito, lo que motivó la real ización de una importante investigación apoyada en la construcción de tramos de prueba , como los denominados Arlington Road Test, Bates Road Test, Pittsburg Road Test, Road Test One-Maryland y finalmente la AASHO Road Test 40·

con inversiones de varios mil lones de dólares, además de los invertidos en evaluación de pavimentos en uso y de las investigaciones real izadas en laboratorios e institutos. De todas estas investigaciones se ha obtenido una serie de recomend ac iones p rá ct icas p a ra el d i seño y construcción de los pavimentos, como por ejemplo mejorar la transferencia de cargas entre losas contiguas con el empleo de pasajuntas, construi r losas cortas con separación de juntas transversales entre 4.5 y 6.0 m , la construcción de acotamientos de concreto l igados con barras de sujeción a la losas adyacentes , etc . , así como proveer adecuados sistemas de subdrenaje.41 ·

Así mismo, se han captado tendencias a nivel mundial muy importantes38, entre el las la de proyectar estruéturas más duraderas, con periodos de vida úti l de 30 años o más , tanto estructu ra l como fu nciona l mente , con espesores mayores, inserción automática de pasajuntas y de barras de sujeción , etc. , y abandonando prácticas como losas a rm ad a s con j u n tas , m e n o r uso d e pavimentadoras con cimbra fija , etc. , con clara tendencia hac ia la obtenc ión de pavimentos cada vez más funcionales, mejor adaptados a las necesidades de seguridad y comodidad de los usuarios, y menos l isos y ruidosos.

Por otra parte , es también notable la preocupación por d e s a r ro l l a r s i s t e m a s d e a d m i n i s t ra c i ó n d e l a conservación, e n e l entendido de que una acción apl icada a tiempo puede a largar apreciablemente la vida útil del pavimento. Este aspecto se inicia desde el proceso de evaluación de los pavimentos, con e l desarrol lo de técnicas no destructivas y equipo de alta densidad de medidas, hasta la apl icación de métodos de evaluación económica, para efectuar un anál isis costo-beneficio de las acciones de conservación, rehabi l itación y refuerzo, teniendo muy en cuenta los costos de operación .


Por lo que respecta a la conservación , su importancia cobra cada vez mayor relevancia en todos los países, d e b ido a q u e e l vo l u m e n d e t rá ns i to pesado ha aumentado considerablemente en los años recientes, lo q u e s u pone q u e l a s acc iones de co n s e rvac ión , rehabi l itación y refuerzo de los pavimentos adquieran una importante repercusión económica en los costos de operación, produciéndose además un importante cambio e n l a s técn i cas u t i l i za d a s , evo l u c i o n a n d o h acia soluciones más complejas, de mayor rendimiento, menos contaminantes, menos molestas para el usuario, aunque con la exigencia de ser cada vez más económicas y de prolongar la vida útil del pavimento lo más posible, a p rovecha n d o a l m á x i m o l a s ca ra cter ís t icas del pavimento existente .

Entre estas técnicas de rehabi l itación pueden señalarse las siguientes:

O Conectores tipo LCPC Freyssynet, para restablecer la transferencia de cargas entre losas contiguas, insta lados mediante una máquina que coloca cuatro a la vez, permitiendo la apertura al tránsito en unas dos horas.

O Reposición de losas mediante el empleo de losas precoladas, provistas de pasajuntas especiales para transferir las cargas a las losas vecinas.

O Técnica de apertura rápida (fast track) , que permite alcanzar en 48 ho�as una resistencia de 3 MPa, uti l izando fibras metálicas para evitar el riesgo de fisuración por contracción.

O Regeneración de la textura superficial mediante ranurado o lanzamiento de granal la , o bien por la apl icación de tratamientos superficiales a base de productos asfá lt icos mod ificados y ag regados pétreos de alta resistencia a la abrasión .

O Aplicación de geosintéticos para reducir e l problema de reflexión de g rietas y en la construcción de sistemas de subdrenaje .

O Refuerzos de capas delgadas y u ltradelgadas de concreto , en capas de 1 O cm o de menor espesor, uti l izando fibras metál icas .

O Uti l ización de materiales reciclados y marginales.

Adicionalmente se han apl icado técnicas de manejo y control de tránsito , trabajando en horas de bajo volumen incluyendo hora rios nocturnos, etc . , con objeto de interferir lo menos posible con el flujo �el tránsito . Destaca la importancia que se concede a la seguridad vial , desarrol lándose acciones tendientes a reducir el número de accidentes , considerando entre otros aspectos , que una buena pol ítica de conservación contribuirá a alcanzar

Evaluación

EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN ':i

tal objetivo, si b ien obl igando a normas de conservación más estrictas y costosas.

Otro aspecto más que es motivo de preocupación e investigación , es el relativo a la energía consumida necesar ia para obtener l os materia les y productos terminados para pavimentación , debido a que en algunos casos, el consumo de energía es más importante que el costo monetario, efectuando a lgunos países anál isis de este ti po (refs . 29 y 42), de la misma manera en que se rea liza un anál isis económico.

En la tabla 5 . 1 5 (ref. 42) se presentan algunas cifras de la energ ía requer ida para producir a lgu nos e lementos utilizados en los pavimentos. D ichas cifras no deberán considerarse definitivas, ya que dependerán de los avances tecnológicos, y de las mejoras en la eficiencia y en los métodos de producción que constantemente se realizan.

E l control de cal idad de l a conservación es otro aspecto de i nterés, te n iendo en cuenta l as cara cteríst icas pecul iares de la conservación en comparación con la construcción de un pavimento nuevo. En este ú lt imo caso, debe tenerse en cuenta que se trata de un proceso prácticamente industrial , susceptib le de ser sometido a

Tabla 5 . 1 5 Energía consumida necesaria para obtener d iferentes productos y servicios de

pavimentación (ref. 42)

Concepto Cemento asfáltico

Emulsión asfáltica

Asfalto rebajado

Cemento portland

Cal

Roca triturada

Grava parcialmente triturada

Grava cribada

Acarreo

Carpeta de concreto asfáltico

Losa de concreto hidráulico

Base estabil izada con emulsión

Base de roca triturada

Carpeta de un riego con emulsión

Riego con asfalto rebajado

Riego con emulsión

Pasa juntas

Barras de sujeción

J - joules


Energía consumida

680 kJ/kg

725 kJ/kg

1 4 500 kJ/kg

8 250 kJ/kg

8 700 kJ/kg

65 kJ/kg

45 kJ/kg

1 5 kJ/kg

3.5 kJ/kg-km

1 4 kJ/m2-cm

32 kJ/m2-cm

8 kJ/m2-cm

5 kJ/m2-cm

4 kJ/m2

1 5 kJ/m2

2 kJ/m2

27 kJ/m2

4 kJ/m2

1mcyc

p roc 13 d i m i e ntos s i ste m at iza d o s , como e l co ntro l estadístico. En e l caso de la conservación las obras se encuentran d ispersas, son de poca magnitud , no son susceptib les de un control estad ístico. requ i riéndose sin embargo de un control y vig i lancia intensivos, lo que repercute en el costo del contro l de ca l idad.

Como se ha mencionado anteriormente, en el proyecto deben señalarse los aspectos que deberán estar sujetos a u n p l an de control de ca l i dad , i n d icándose l os procedim ientos que deban seguirse para verificar que los trabajos sean correctamente efectuados, corrig iendo el problema y evitando su recurrencia . En el caso de la conservación, investigaciones a l respecto han i ndicado que las deficiencias en los trabajos de conservación, obedecen a factores como los siguientes38:

O Ejecución de los trabajos con malas condiciones meteorológ icas

O Premura de tiempo para la ejecución

O Apertura al tránsito antes del t iempo requerido

O Mala cal idad de los materiales, sobre todo en obras pequeñas

O Carencia del equipo y herramientas apropiadas para la ejecución de los trabajos

O Falta de cuidado en la ejecución de los trabajos

O Precios no remunerativos

Estos factores se presenta n pri nci pa lmente en los trabajos de pequeña magn itud , aunque globalmente su presupuesto es muy importante, y el lo es debido a la falta de su pervisión y control de cal idad , practicadas por personal capacitado.

1 1 1 - 1 57

Por otra parte, l a conservació n ha adqu i rido otras modalidades para su ejecución, recurriéndose a compañías especial izadas y al concepto de concesionamiento, con lo cual estas empresas se verán cada vez más impl icadas y de una manera más rigu rosa en los resu ltados fina les de la obra, ejerciendo prácticas más estrictas de autocontro l .

A este respecto, deben mencionarse l os esfuerzos constantes por mejorar la cal idad de las obras, centrados casi siempre en el uso de especificaciones tradicionales or ientadas hac ia l os p roced im ientos ; en l os a ños recientes se ha empezado a introducir el concepto de especificaciones orientadas hacia resu ltados finales y a l comportamiento. En este concepto está vigente la idea de que el control de cal idad depende del contratista y por lo tanto debe constru i r con la cal idad deseada, debiendo existir un incentivo adecuado para el lo , el cual deberá

Evaluación

«• EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. S ISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN ,

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formar parte de las especificaciones, las que a su vez d e b e rá n to m a r e n c u e n ta l a v a r i a b i l i d a d d e l a construcción y las medidas que deban adoptarse cuando la obra no cumpla con las especificaciones.

El hecho de colocar el control de calidad en manos del contratista y los ensayes de aceptación en manos de la supervisión , conduce a que ambos trabajen por alcanzar un objetivo común, es decir, que la obra cumpla con la cal idad requerida. El incentivo para el contratista consiste en un ajuste económico establecido en las m ismas especificaciones (incisos 5.6.8 y 5.6 . 1 2 de la parte de Proyecto) , en donde se indica que si e l contratista iguala o rebasa un nivel establecido se le paga el precio íntegro más una bonificación , mientras que de no cumplir se le pagará un precio reducido proporcional a la calidad entregada. Estas acciones pueden constitui r una fuerte motivación en el contratista para a lcanzar y mejorar la cal idad de las obras de conservación ya que es de sobra conocida la importancia de la conservación eficaz de los pavimentos.

Para esto debe tenerse presente la necesidad de que los fondos destinados a la conservación estén asegurados en forma continua y sistemática , ya que de lo contrario no se darán las cond iciones favorables para mantener adecuadamente las inversiones efectuadas en las redes carreteras. Se tiene conocimiento de que actualmente el B a nco M u n d ia l ex ig e un p l an de a cc ión pa ra la conservación antes de financiar la construcción de nuevas carreteras.

Otros aspectos más que son motivo de investigación son los siguientes :

O Desarrol lo de métodos de diseño que permitan alcanzar mayores ciclos vida

/

O D e s a rro l l o d e n u evos t i pos d e pav i m e n tos , considerando innovaciones que les permitan mejor comportamiento

O N u evos m ate r i a l e s , c o n i g u a l e s o m ej o re s propiedades estructurales y más económicos desde el punto de vista de la energía consumida

O M etod o l o g í a s p a ra d ete rm i n a r la i d o n e i d ad estructural y funcional de los pavimentos, así como el momento óptimo para su reparación

O Desarrol lo de materiales, metodología y equipos para la conservación y rehabi l itación, teniendo en cuenta los costos

O Desarro l lo de sistemas de admin istración con carácter predictivo, que tomen en cuenta d iferentes ciclos de vida y los cambios en las características de


los veh ículos, como tamaño, peso, configuración, velocidad , etcétera.

Los esfuerzos por alcanzar estas metas y otras más son muy intensos en los países desarrol lados , creándose programas especiales, como el real izado en 1 992 bajo los auspicios del A IPCR en España y Bélgica , con objeto de armonizar los métodos de medición de la fricción y de la textura , definiéndose el Índ ice de Fricción I nternacional ( IF I ) , y e l Programa Estratégico de I nvestigación de Carreteras (SHRP) , este ú lt imo desarro l lado en los Estados Un idos de América en 1 987. Entre otras áreas de investigación d e este p rog rama , se encuentran el concreto hidráu l ico , la conservación de pavimentos y su comportamiento a largo plazo. En el caso del concreto, l as a ct iv i dades está n e n ca m i n a d a s a mej ora r la tecnología de materiales, producción del concreto y técn icas de construcción, para obtener concretos de mayor duración en pavimentos43• Por lo que concierne a la conservación , se eva lúa la práctica actual de las acc iones com u n e s d e co nservac ión con carácter preventivo , las condiciones estructurales y superficiales, d ispositivos de seguridad para control de tránsito durante las a cciones d e conservac ión y seg uridad de los trabajadores , etc . , desarro l l ando a l g u nos equ ipos robotizados para se l lado de g rietas y bacheo, por ejemplo44• En cuanto al comportamiento a largo plazo, su importancia se ubica en los altos costos de rehabil itación y refuerzo de los pavimentos, para lo cual se investiga la forma de incrementar la vida útil de los pavimentos conociendo el comportamiento de d iferentes secciones estructu ra les , materia les , cargas , medio ambiente, terreno de c imentación , así como las acciones de conservación y rehabi litación45• Para ello se parte de la evaluación de los métodos de d iseño existentes , métodos de d iseño para la rehabi l itación , métodos de d iseño específicos para mejora r el comportamiento de los pavi mentos , etc . E l l o ha imp l i cado un i m portante programa de evaluación de tramos experimenta les, con lo cual se está generando la integración de una amplia base de datos.

La l ista de necesidades de investigación es extensa, requiriéndose métodos confiab les de predicción del tránsito, mejores métodos de caracterización de las propiedades de los materiales, mejor-es correlaciones entre tránsito-estado superficial-costos de operación, etc. Ante todo , d e b e n estab lecerse p rio ri dades e n la investigación, con apoyo de sistemas de administración que permitan proyectar, constru i r y conservar las redes viales requeridas, dentro de los márgenes económicos y de recursos d isponibles.

Evaluación

. EVALUACIÓN SISTEMATIZADA Y SEGUIMIENTO. SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN o ,

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1 1 1 - 1 59 Evaluación

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Evaluación

Parte IV CON S ERVAC I ÓN

CAPÍTULO 1

ASPECTOS GENERALES DE LA CONSERVACIÓN EN CARRETERAS

Dentro del contexto general de cualquier infraestructura · del transporte terrestre , la conservación de las via l idades, y en especia l de los pavi mentos , juega un pape l importante desde el punto de vista económico . La acción

· de conservar trae cons igo como obj etivo pr imario preservar un bien, en este caso una carretera , para que

· funcione de manera segura y económica , pero también . p a ra q u e d u ra n te la ej e c u c i ó n de l o s t ra baj o s correspondientes brinde seguridad a los usuarios. En

; esta parte de la obra se tratará exclus ivamente la conservación de pavimentos rígidos en carreteras .

. El concepto más genera l de conservación de carreteras engloba criterios tanto técnicos como económicos. Una

' carretera en buen estado no sólo preserva la inversión · realizada necesaria para su construcción , sino que su beneficio se extiende al usuario, a l reducir de manera

. sign ificativa los costos de transporte de bienes y de operación de los veh ículos que la transitan .

· En alguna época e l manten imiento se hacía de una · manera intu itiva , recayendo la toma de decisiones en · gente encargada del manten i miento ruti na rio y en personal técnico con un bajo perfi l de formación en vías

: terrestres. Esto provocaba que en ocasiones la toma de decisiones no fuera la más adecuada n i la más oportuna;

· de igua l forma , conforme la red por conservar iba ' expansionándose, la asignación de los recursos era cada vez menos eficiente .

Poco a poco se ha ido reconociendo que los cuadros directivos y el personal a cargo de estos menesteres debe

· esta r deb idamente preparado ; as í , los tra bajos de . conservación demandan cuadros técnicos cada vez más competentes, debido a la evolución de las técn icas de

: reparación y de reconstrucción .

: Por otro lado, la evolución cambiante de las necesidades de conservación hace i nevitab le que se vuelvan a p l a n t e a r d e m a n e ra p e r i ó d i c a l a s p o l í t i c a s d e

Pavimentos d e concreto para carreteras IV - 1

co nservación , ate n d i e n d o a l as var ia ntes d e los requerimientos de centros de población , del intercambio de b ienes y s e rv ic ios , y espec íf ica me nte de l as re d i s t r i b u c i o n e s de l t ra n s p o rte d e carga y sus impl icaciones económicas. S i a l o anterior se agregan los re c u rs o s e co n ó m i c o s n e c e s a r i o s , a t r avés d e p re s u p u e s t o s a n u a l e s , q u e e n o c a s i o n e s s o n insuficientes para dar cabal cumpl imiento dentro de niveles aceptables a la conservación de carreteras , entonces se tiene un cuadro completo de factores que i n c i d e n en la a d o p c i ó n de l a s e s t ra teg i a s d e mantenimiento más adecuadas. Es por el lo que e n los ú l t imos años se han venido uti l izando sistemas de admin istración de este ú ltimo rubro, con objeto de hacer más eficientes y oportunos los trabajos de conservación.

Por tener una acepción simi lar desde el punto de vista de lenguaje, en esta parte del trabajo se hace referencia a los términos conservación y mantenimiento como sinónimos, ya que definen la acción y efecto de conservar o preservar un bien o servicio ; en este sentido, tal y como más a d e l a n te se d ef i n e n l o s d i fe re n t e s g ra d o s d e conservación, esta actividad se debe entender como un conjunto de acciones necesarias para asegurar que todos los componentes de una carretera , en particu lar su pavimento , estén en cond iciones físicas aceptab les respecto a su transitabi l idad, seguridad y confort. Estos aspectos son de primera importancia, por los cada vez más exigentes niveles de servicio requeridos. El otro objetivo , igua lmente im portante de los trabajos de conservación, es evitar que progresen los deterioros que ocurren de manera anticipada en la infraestructura y procurar que se prolongue lo más posible su vida de servicio. Este aspecto está re lacionado con los ahorros económicos l igados a una menor necesidad de actuar con medidas correctivas más costosas.

Los procedimientos de conservación rutinaria se tratan en el capítulo 2 y los de conservación preventiva y correctiva

Conservación

en el capítulo 3. Se ha buscado en el tratamiento de ·estos temas un enfoque de detal le para cada una de las técn icas, haciendo énfasis en la necesidad frecuente de hacer concu rri r varias de e l las para soluc ionar un problema dado. En todo momento se da por sentado que e l i ngen ie ro en cargado d e la conservac ión t iene información confiable y sistematizada de l origen de los problemas o deterioros presentes en los pavimentos (según lo establecido en la parte 1 1 1 correspondiente a Evaluación, de esta obra) . A lo largo del desarrol lo de la parte precedente , y en alguna medida en la presente , se hace mención de la necesidad de conocer a profundidad e identificar con el mejor juicio las causas que originan los problemas en el pavimento, con objeto de no sólo atender el problema en la superficie, sino más bien solucionarlo de manera integra l . Es en este sentido que en el texto siguiente se describen algunos de los deterioros típicos, sus causas probables , y las metodolog ías de corrección .

En el capítu lo 4 se exponen criterios de apl icación de las técn icas de reparación de daños que se discutieron en los capítulos 2 y 3 . En su parte final , y por ser de gran i m p o rta n c i a , se t r a t a n a l g u n o s d e t e r i o ro s correspond ientes a partes del pavimento que se pueden considerar accesorias, como son los sistemas de drenaje, y las estructu ras adyacentes que coexisten con las superficies de rodamiento y su prevención : ta ludes naturales o artificiales, banquetas , guarniciones , derecho de vía , etc. Finalmente , en el último capítu lo se presentan a lgunos l i neamientos sobre la Ad min istración de la Conservación de Pavimentos, enfocados principalmente a pavimentos rígidos, si bien la metodología general tiene que ver con cualquier tipo de pavimento .

A conti nuación se definen los d ife rentes ti pos de conservación, para luego comentar brevemente su objetivo.

1 . 1 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

Los trabajos de conservación pueden d ivid i rse de acuerdo a tres criterios d iferentes, atendiendo a los objetivos que se persiguen 1 : en función de los recursos económicos, en términos de la modalidad de ejecución y, f i n a l m e n te , b a s á n d o s e e n co n s i d e ra c i o n e s técnico-operativas.

1 . 1 . 1 En función de los recursos económicos

a) Conservación menor

Genéricamente se le puede denominar menor a aquel t ipo de conservación que engloba acciones ordinarias, que se pueden real izar con poca cuantía de recursos. Se

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 2

apl ica para que las carreteras sean transitables de manera cómoda y segura .

Este tipo de conservación , cuando se rea l iza s istemática y opo rtu n a m e nte , e n m u chos casos p rev i e n e la ·

ocurrencia de daños mayores y cuantiosos a la carretera. ·

Como se ind ica en los capítu los 2 y 3, el conjunto de actividades de un mantenimiento menor, como son por ejemplo e l iminación de defectos superficia les y de partes déb i les de la superfic ie de l pavimento , l imp ieza y resel lado de juntas , desazolve de s istemas de drenaje, : etc. , t iende a extender la vida del pavimento .

·

b) Conservación mayor

Comparada con la conservación menor, la magnitud, preparaciones y actividades colaterales que impl ica este rubro , requiere de mayores recursos para mantener a la :

carretera dentro de l ímites de cal idad satisfactorios desde los puntos de vista estructural y de servicio.

Como se puede ver, las anter iores defin iciones no ·

encierran en sí mismas sus alcances, ya que en el las no '. se menc ionan l ím ites en los recu rsos económicos ·

ap l i cab les a cada caso por ser esta c las if icación •

i ntrínsecamente de carácter convencional . As í , en . algunas partes o regiones de un país , la extensión y los

;

montos manejados pueden hacer que un tipo de obra se real ice de manera tan habitual que l legue a considerarse como menor, sin serlo, en tanto que en otros organismos ¡ admin istradores q ue h istóricamente ma nejen poco : presupuesto , ciertas tareas de monto relativamente :

mayor o apreciable, respecto al promedio manejado, ·

podrán considerarse dentro de la conservación mayor. Sin embargo, cada entidad responsable de ejecutarlas las podrá encuadrar, atendiendo a su experiencia, en el manejo de montos ejercidos , para el tipo de conservación de que se trata en cada caso o proyecto particular.

En párrafos subsecuentes se proporcionan definiciones ·

d e t ipos d e co nse rvac ión d e acue rd o a cr i te r ios . administrativos y técn icos. En estas definiciones se •

deta l lan con mayor precis ión los a lcances de cada modal idad .

1 . 1 .2 En función de la modal idad de ejecución

a) Conservación por administración

Esta modal idad puede apl icarse cuando el contratante posee la capacidad técn ica y los elementos necesarios (maquinaria , equipo de construcción y personal técn ico) que se requ ieran para el desarrol lo de los trabajos.

Conservación


La Ley de Obras Públ icas y Servicios Relacionados con las M ismas (LOPYSR) permite bajo esta modalidad:

O Util izar mano de obra loca l ,

O Alqui lar e l equipo y maquinaria de construcción complementario,

O Uti l izar preferentemente materiales de la región , y

O U t l i l i za r l os s e rv i c i o s d e f l e tes y a c a r re o s compl�mentarios q u e s e requieran .

No se permite bajo esta modal idad la participación de terceros como contratistas :

b) Conservación por contrato

En este caso el contratante l iquida los trabajos a la empresa contrat ista de acuerdo a las s i g u ie ntes modal idades:

O Contrato a precios unitarios. Los montos se cubren por unidad de concepto de t_rabajo terminado.

O Contrato a precio a lzado. Los montos que paga el contratante al enca rgado de la ejecución de l mantenimiento se refieren a obra terminada en un plazo previamente establecido y cumpl iendo con c iertas normas de ca l idad . En este caso los importes y plazos no pueden modificarse.

c) Conservación por contrato mixto

Recientemente (enero de 2000) la Ley de Obras Públ icas y Servicios Relacionados con las M ismas incluyó este tipo de contrato. Como su nombre lo indica , el contrato mixto contiene una parte de los trabajos sobre la base de precios un itarios, y otra , a precio alzado.

1 .1 .3 En función de consideraciones técnico-operativas

a) Conservación rutinaria

Es e l conjunto de acciones que se real izan de manera habitual para que eÍ pavimento de una carretera esté siempre en condiciones de ofrecer un tránsito fluido y seguro.

D e s p u é s de re a l iz a r i n s p e cc i o n � s v i s u a l es , , e l levantamiento físico d e daños y trabajos d e evaluación, la con s e rvac ión ru t i n a ri a i n c l uye a ct iv i dades como ca l afate a r g ri e t a s , re p a ra r d es p o rt i l l a m i e ntos y desconchamientos, bachear, ren ivelar á reas sujetas a hund imientos d iferencia les, reponer se l lo de j untas, restitu i r y retocar seña lamientos , l imp ia r cunetas , contracunetas y lavaderos, retirar caídos eventuales, desazolvar, · reparar cunetas, contracunetas, bordi l los,


� 1mcyc

lavaderos, zampeados y elementos de subdrenaje, etc. Algunas acciones son de tipo cotidiano y otras sólo se real izan al surg i r la necesidad.

b) Conservación preventiva

E s e l c o nj u n to d e a c ci o n e s p ro g ra m a d a s p a ra pro longar lo más posib le la v ida de l pavimento y mantenerlo en buenas cond iciones estructurales y de servic io. Con e l lo se debe antic ipar l a ejecución de las labores que se tendrán que rea l izar. para _ prevenir la aparic ión o la · ráp ida evo lución de fal las , a fin de ·

m i n i m izar tanto l os costos de l usua rio como los i nherentes a l p rop io pavi mento . Típ icamente las

·acc iones d e conservación ·preventiva i ncl uyen 1.as s igu ientes: . conservar en buen estado el sistema de d renaj e y s u b d re n aj e , tratam ientos s u per.fi c ia l,es , rebajado, ranurado, fresado e n frío , construcción de sobrecarpetas de concreto adheridas para incrementar la capacidad estructu ra l , etc. La ejecución de una sobrecarpeta con fines preventivos se adopta cuando, después de tomar en cuenta criterios económicos y de proyección de tránsito, resu lta más atractivo anticipa r esta erogación s i e l aná l is is de a lternativas en el ciclo de vida arroja como resu ltado que e l costo fina l es menor en comparación con la opción de retrasar los trabajos de conservación preventiva y emplear más tarde otras técn icas de carácter correctivo .

c) Conservación correctiva

La conservación rutinaria , la preventiva y la correctiva no abarcan los casos de acciones correspondientes a "modernizaciones" o "ampl iaciones" de pavimentos, ni a una reconstrucción.

En la reconstrucción se aprovechan los accesos, trazo y parte de los materiales; s in embargo, desde el momento en que se decide reconstru i r una carretera se establece que su pavimento p rácticamente ya no t iene vida res idua l y que, en consecuencia , u n programa de rehabi l itación carece de sentido. En este caso se tiene que hacer acopio de materia les nuevos y, de ser el caso, de materia les recic lados para la reconstrucción , y rea l izar un proyecto nuevo, empleando para el lo las especificaciones n uevas q u e sean ap l icables. La selección , manejo y especificación de materiales , así como e l d iseño de las vi� l idades por constru i r se ubicarán entonces dentro de lo que se puede denominar proyecto nuevo. En este caso apl ica lo descrito en las p a rtes de Proyecto y de Construcción , de esta publ icación.

Conservación

ASPECTOS GENERALES DE LA CONSERVACIÓN EN CARRETERAS �· ��_:_�=..::..:...;:..;::....;;;�=...;;...;;;;.;;;;,;;._;---'-�...;.....;.. ��--,..�� 1mcyc

1 .2 IMPORTANCIA DE LA CONSERVACIÓN

La infraestructura del transporte ter ��stre constituye una parte importante para el desarrol lo social y económico de -un país , ya que a l rededor de e l la se d esarro l l an actividades de todo tipo y se movil izan bienes y servicios. Es dentro de este contexto que la conservación de la infraestructura vial debe ser entendida como una parte esencial del desarrol lo cuyo objetivo es mantener las carreteras dentro de niveles aceptables de servicio, al mismo tiempo que se prolonga su vida útil y se conserva el valor de la inversión orig inal . Una conservación eficaz mantiene los niveles de servicio adecuados, facil ita el tránsito vehicular y lo hace más seguro. De esta manera , además de preservar la inversión orig ina l se hace extensivo el beneficio al usuario a través del ahorro en costos de operación del equipo y en tiempos de recorrido.

En años recientes se ha acentuado en e l ámbito internacional la preocupación de cómo programar los trabajos requeridos para conservar los patrimonios viales en circunstancias de estrechez de recursos económicos u optimizar los recurso� cuando no hay escasez� El lo está aunado a la demanda, cada vez mayor, de cal idad en el servicio , de seguridad y de ahorros en costos de transporte. Las tendencias en muchos países han apuntado en el sentido de una reorganización efectiva de los sistemas de administración de l mantenimiento de carreteras , con objeto d e ident ificar y atender l as necesidades cada vez más complejas producto de la evolución del transporte . Para e l lo se han ideado sistemas novedosos de conservación, como se describe en la c l áusu la 4 .4 . Estos s i stemas ordenan l as actividades de mantenimiento, procurando conci l iar los requerimientos de recursos de d ichas actividades con los fondos d isponibles , de manera que su asignación atienda de la mejor manera posible los deterioros y sus causas.

Para dar una idea de la importancia de la infraestructura carretera se proporcionan a lgunos indicadores de 1 999 en México2. Para el año de referencia se transportó por carretera cerca del 58% de la carga total y el 84% del transporte terrestre. El total de personas que se movi l izó por este medio representó el 98%. El volumen vehicular e n l a s c a r re te r a s s e h a i d o i n c re m e n t a n d o paulatinamente ya que e n 1 989 e n e l 60% d e los caminos e l rango de aforo era de 1 a 3000 TOPA y en sólo el 34% de los caminos el rango del TOPA era de 3001 a 1 0 ,000; para 1 999 estos porcentajes eran de cerca del 50% y de más del 40% para cada t ipo de aforo, respectivamente.

En g e n e ra l , los ac ie rtos y ye rros e n e l b i nom io p roye cto/co n st ru cc i ó n a fe cta n d i rec ta m e n te e l desempeño de l pavimento y consecuentemente su


·conservación . Los errores y om1s1ones de proyecto inciden en el comportamiento a largo plazo del pavimento y otro tanto se puede dec i r a ce rca d e p rácticas constructivas deficientes, mal manejo y producción de materia les, mezclas , terminados y perfi lados finales defectuosos o fuera de las tolerancias, etc. Todo ello incide directamente en el comportamiento a mediano y largo p lazo del pavimento . Se puede decir que la necesidad de conservación y su evolución dependen de qué tan bien se apl icaron las variables de d iseño, cómo se ejecutó la construcción , así como también de cómo i n c i d e n l o s a g e n te s e xt e r n o s a d ve rs o s a s u . comportamiento. Tal como se d iscute en el capítulo 2, la o p o rt u n i d a d c o n q u e s e e fect ú e l a a cc i ó n de mantenimiento, que está a su vez condicionada a la disponibi l idad de los recursos económicos, determinará en g ran med ida e l n ive l d e servic io d e cua lq u ier pavimento; en c�so de que no se rea l icen estas labores y se permita la evolución de la fal la se tendrá que recurrir a trabajos de rehabi l itación , o bien de refuerzo, y en el ú ltimo de los casos l legar a la reconstrucción, siendo cada una más costosa que la a lternativa previa.

A lo largo de este trabajo se hace énfasis en la necesidad ·

de identificar y evaluar oportunamente las causas que dieron origen a los problemas en el pavimento. El lo permitirá corregirlos de manera oportuna y, como se menciona en el párrafo anterior, reducir los costos de conservación y de rehabi l itación .

Las actividades de conservación están ínt imamente l igadas con el diseño origina l del pavimento, y lo que es más importante , con la condición en que se entregó al término de la construcción. Es por el lo que se requiere que el personal no sólo conozca de primera mano la s ituación y evaluación final del pavimento cuando éste se recibió para su operación , sino que el personal encargado de la conservación tenga un contacto estrecho con el personal encargado del proyecto. De esta manera, la entidad responsable del proyecto proporcionará a l de conservación un programa de mantenimiento, previsto en e l p ro y e ct o , a s í c o m o l a s e x p e ct a t i v a s d e comportamiento y d u rab i l idad de cada u no d e los componentes que integran la estructura del · pavimento. La información escrita entre el personal de ambas · entidades debe estar complementada preferentemente con comunicación verbal . Se pueden preparar formatos de común acuerdo entre ambas entidades, manteniendo de esta manera un proceso de retroal imentación en el que es posible que los parámetros y consideraciones de diseño ayuden a l personal de conservación a la toma de decisiones oportunas en cuanto a los programas de mantenimiento en sus d iferentes niveles. · 1

Conservación


Tradicionalmente , la cuantificación del mantenimiento ejecutado o por ejecutar se hace estimando el costo de conservación por carril/año. S in embargo, es difícil contar con información específica para cada carretera que conforme una red via l , y aún más, por cada sección y/o sector que la componga. Es costumbre estimar los costos de c o n s e rvac ión a te n d i e n d o a n ive les d e carga vehiculares y a la edad de los pavimentos. Idealmente, l a un idad de medida o cuantificación de conservación requerida por vial idad debería estar tanto en función de la importancia de la vial idad , como de mediciones de la frecuencia , extensión y ca l idad e intensidad de las labores real izadas y su efecto acumulado para cada carretera , para así cotejarlas con los n iveles de servicio y desempeños esperados. Esta manera de medir los requerimientos de conservación entraña la d ificultad de va lo ra r las var ia b les en cuanto a las actividades rea l izad a s , sus p ro ce d i m i e n tos y l os mate ria l es empleados.

Como se sabe, en la planeación de los proyectos como obra nueva , es importante considerar los costos totales durante la vida úti l : de construcción , conservación , rehabi l itación y operación . En genera l se reconoce que en un umbra l de largo plazo, los costos de los diferentes mantenimientos resultan sensiblemente mayores a los costos in iciales de construcción . En este sentido cobra i m p o rtanc i a l a n eces i dad d e p l a n te a r p royectos correctamente diseñados y construidos, pues malas decisiones en estos rubros pueden hacer muy onerosa la conservación .

L a seguridad durante e l proceso de ejecución d e los trabajos de conservación es otro aspecto que merece atención especia l , sobre todo en lo concern iente a programas y plazos de real ización . Cada estrategia de man te n i m i e n to , re p a ra c i ó n y re h a b i l i tac i ó n l l eva intrínseca un costo d irecto , y otros costos asociados con la operación (costos de los usuarios) entre los que se encu entra n l os retrasos q u e se ocas ionan por l a ejecución misma de los trabajos. Así , l a selección d e la estrateg i a de p reven ción o de correcc ión imp l ica forzosamente la necesidad de una log ística apropiada a cada caso particu lar. Esta ú ltima necesariamente incluye acciones de seguridad tanto para usuarios como para trabajadores, así como de manejo de tránsito.

A lg u n os d e l o s e q u i pos q u e s e u t i l izan p a ra l a con se rvac ión son m uy especia l izados y d e len ta


� 1mcyc

maniobra (por ejemplo, y como se verá en los capítulos 3 y 4, el levantamiento e inyección de losas, la restitución de losas , etc . ) . Por otro l ado , a l g u n as técn icas d e mantenimiento preventivo y de reparación son también lentas , y deben real izarse con cuidado y con estricto apego a un programa preestablecido. El lo conl leva problemas de logística , pues la seguridad de los recursos humanos y del equ ipo se debe garantizar en todo momento. Para el lo resu lta imprescindible que desde la etapa de evaluación de cada una de las estrategias de conservación se tome en cuenta el aspecto de seguridad, tanto de usuarios como de cuadri l las de trabajadores . Se deben programar y estudia;- las d iferentes alternativas de forma tal que se seleccione la que menos impacto tenga en el manejo del tránsito , sobre todo durante el horario nocturno. En esta etapa se valorará , al margen de escalonar posibles cierres de carri les, la creación de accesos, carri les tempora les o rutas alternas cuando las técnicas de reparación , por lo laborioso de su secuencia constructiva , así lo requieran . Siempre se debe tener la capacidad de real izar los trabajos de emergencia sin i m p o rta r l a s cond i c i ones d e l t i e m p o , no a s í los convencionales. Éstos se deben ajustar a los horarios adecuados para no afectar demasiado al tránsito. En la programación de los trabajos convencionales se deben considerar los factores cl imatológicos .

En años recientes han aparecido equipos inteligentes y robotizados. El los, junto con la evol.ución de las técnicas de reparación cada vez más eficientes, y materiales mejorados, hacen que la conservación se facilite para casos muy críticos, pero por otro lado, obligan a los técn icos a estar famil iarizados y actual izados con dichas técn icas y materiales.

Referencias

1 . "Algunos criterios relativos a la conceptual ización de la conservación de autopistas y puentes de cuota en M éx ico" , Roci a rte Lazo , F ra n cisco , V R e u n i ó n H ispano-Mexicana de Técnicos e n Vías Terrestres, Taxco, Guerrero, abri l de 1 999.

2 . " Ex p e ri e n c i a m ex ica n a en la conservac ión de carreteras" , Escalante Sauri , Cedric , XI I I Reun ión Nac iona l de V ías Terrestres , Memoria , tomo 1 , Oaxtepec, Morelos, agosto de 1 998.

Conservación

CAPÍTULO 2

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN RUTINARIA

Los pavimentos d e concreto son e lementos de la . i n fra e s t ru ct u ra v ia l de muy bajo m a n te n i m i e n to

comparado con otros tipos de pavimentos o con otros elementos de la carretera ; sin embargo, a fin de que l leguen al final de su vida úti l en la mejor condición posible

· requ ieren de un nivel de conservación que si bien es mín imo, no deja de ser muy importante . La correcta programación y seguimiento de estas tareas evita , dentro de lo posible, caer en otro tipo de acciones más onerosas. Al mismo tiempo, e l mantenimiento rutinario representa una buena oportunidad para verificar que no ocurran degradaciones tempranas en a lgún punto de la estructura y en caso de identifica rse a l guna fa l l a p rematura atenderla con oportunidad para evitar su avance. En este capítulo se tratan las técn icas que se apl ican para dar este t ipo de conservación rutinaria.

2.1 SELLADO DE J UNTAS Y GRIETAS

La conservación de pavimentos de carreteras es una tecnología internaciona lmente en auge, debido a la gran long itud y cal idad de las redes actuales y a l costo que representa el reemplazo de cualquier pavimento.

Una losa de concreto fisurada y agrietada permite el acceso del agua a sus capas inferiores, haciendo posible su saturación y favoreciendo su degradación ; por el lo, es necesario reparar fisuras y grietas que se desarrol len en su superfic ie . E l objeto de rese l lar las g rietas es impermeabi l izar aquél las que no sean producto de la fatiga de la estructura . El sel lado de grietas y juntas evita que durante la vida útil del pavimento se infi ltre por el las agua o partículas sól idas incompresibles, amenazando el buen comportamiento del pavimento en su conjunto ; e l resel lado minimiza en a lgunos casos el fenómeno de bombeo, así como también la posible erosión de la capa de subbase. Al evitar e l paso del agua por las juntas y grietas en ambientes marinos se disminuye la posibi l idad de corrosión del acero de refuerzo. En el caso de que las


grietas sean el producto de la fatiga, se debe evaluar la reposición de la losa ya que estas grietas señalan el final de la vida de servicio y seguirán prol iferando.

Como una técnica aislada o ind ividual el resel lado de j u n tas p u d i e ra c l a s i fi c a rs e como un t ra b aj o d e mantenimiento rutinario; s in embargo, cuando s e real iza de manera conjunta con otras técn icas de reparación, en tonces forma parte i n te g ra l d e u n p roceso de restauración o rehabi l itación , es decir, de un conjunto de actividades concurrentes de mantenimiento.

Al disminuir con el resel lado el ingreso de materiales incompresibles dentro de la junta , se reduce también la posibi l idad de desporti l lamientos de los bordes, y de levantamientos por compresión en zonas de juntas. Esta técnica de conservación también . ayuda a mantener un idos, por la cohesión proporcionada por el sel lo , pequeños desprendimientos en zonas de juntas, que si no fuera por el resel lado de estas ú ltimas evolucionarían en daños mayores.

Como reg la genera l , las g rietas y fisuras objeto de tratamiento mediante técnicas de sel lado son las que no presentan movimientos verticales. En caso de existir ta les movimientos, es necesario acudir a otras técn icas de conservación como pudiera ser el engrapado o la reconstrucción parcia l .

Las grietas en los pavimentos de concreto se pueden clasificar con base en la descripción general de su orientación y por su abertura . Según su orientación y s i t u a c i ó n s e d i s t i n g u e n c i n co g ru p os b á s i co s : transversales, longitud inales, d iagonales, de esquina y erráticas.

Según su abertura , medida sobre la superficie del pavimento en las zonas sin desprendimientos, las grietas se pueden agrupar en:

O Finas, si son de menos de 0 .5 mm de ancho

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN RUTINARIA � ��-'--'-��___;;...;.__�.;._____;;...;.__;__.;..;.__ � 1mcyc

I nductor Desporti l lamiento

r--

F igura 2 . 1 Desporti l lamiento ocas ionado por el

desplazamiento del inductor de junta.

O Medianas , si están comprendidas entre 0 .5 y 1 .5 mm

O Gruesas, si son mayores de 1 .5 mm

En genera l , el sel lado de las g rietas comprende las grietas medianas (de 0.5 a 1 .5 mm de ancho) y las grietas g ruesas de hasta 2.5 mm de abertura. Para aberturas mayores, es imprescindible determinar su causa a fin de q u e e l s e l l o de la j u nta cu m p l a u n a fu nc ión d e mantenimiento y n o sirva sólo para d isfrazar u n a fal la en progreso.

Con referencia a orígenes de deterioros estructurales en j u n ta s , e n l a s f i g u ra s 2 . 1 a 2 . 3 se p re s e n t a n esquemáticamente algunas causas de tipo constructivo. Además, una de las zonas a las que mayor atención se le debe prestar es a la junta longitudinal que forman los acotamientos con los bordes de las losas de los carri les de circu lación . En muchos proyectos se ha observado que por este t i po de j u ntas el agua penetra más fáci lmente.

2.1 . 1 Resel lado de juntas

En el proceso de resel lado típico de juntas intervienen las siguientes actividades:

Preparación de las juntas

La l impieza de juntas deterioradas se debe real izar de preferencia cuando el clima es más frío (o templado) durante el año; de esta manera las aberturas en las juntas son más pronunciadas. El proceso de l impieza incluye la remoción del sello existente o viejo (figura 2 .4 ).

Inductor de junta

Agrietamiento debido a desplazamientos del inductor de junta.

PLANTA Agrietamiento debido a pasajuntas mal a lineadas

Figura 2.2 Defectos en juntas por construcción.

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 8 Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN RUTINARIA � 1mcyc

Desporti l lam iento subsecuente

Grieta y Porosidad en concreto desportil lam iento mal compactado subsecuente

Presión ejercida por los detritus en la junta

Compactación deficiente del concreto

Desporti l lam iento inducido al retirar la cimbra

Manipulación inadecuada de las cimbras

Detritus introducidos en la junta

Figura 2 .3 Algunas causas de desportil lamientos profundos en juntas.

Preparación del factor de forma (caja de sel lo)

Al igual que en el caso de pavimentos nuevos, se debe procurar que la ranura que se ejecute para alojar a l materia l de se l lo tenga un factor de forma (relación profund idad/ancho del sel lo dentro de la junta) acorde con el tipo de sel lo que se va a emplear. En la figura 2 .4 se ilustra esta operación.

Limpieza de la caja de sel lo

A menos que se real ice una remoción completa del antiguo material sel lante y una l impieza general del fondo y paredes de las juntas o grietas, no se podrá conseguir una adherencia satisfactoria entre el sel lo nuevo y el

Figura 2.4 Equipo para dar e l nuevo factor de forma a la caja de sel lo.


pavimento existente. La remoción puede resultar adecuada si se ejecuta de alguna de las siguientes cuatro maneras:

a) Retiro manual , sobre todo en los sel los del tipo de compres ión o p reformados ; se pueden logra r buenos resu ltados, pues si se hace con cuidado no se dejan residuos en las paredes de la caja de sello. Esta alternativa es mejor durante las horas más frías del d ía .

b) Serrado. Esta alternativa es la más usual y ha resu ltado muy exitosa. En el la se util izan discos d iamantados (figura 2.5) . En ocasiones estos cortes pueden conservar el factor de forma ya existente, o bien se ejecuta uno nuevo con las dimensiones correctas . Sin embargo, en materiales sel lantes muy

Figura 2.5 Equipo para ensanchar los bordes de la junta o grieta.

Conservación

pegaj osos , ta les como a l g u n os basados e n a l q u i t rá n , p u e d e n a d h e r i rs e a l o s d i e n tes d iamantados de los d iscos y provocar su ma l funcionamiento.

c) También se pueden uti l izar ranuradores como herramientas de remoción (figura 2 .6) , sólo que el operador debe evitar puntas acuñadas, pues estas piezas tienden a desporti l lar los bordes superiores de la caja de sel lo. Da mejor resultado emplear ranuradores rectangulares.

d ) Una cuarta forma de el iminar el sel lo viejo es med iante el empleo de un cuchi l lo . Para ello se rea l izan cortes en las caras de la junta , y atrás viene otro trabajador levantando el se l lo de manera manual .

Algunas prácticas recomiendan que, una vez removido el sello viejo -deteriorado-, se efectúe en la primera pasada de disco un corte ad icional de 6.3 mm de profund idad en el fondo original de la junta . El propósito es remover todo tipo de residuos que se hayan acumulado en el fondo de la ranura de la junta.

Caja de sello

En muchos casos las pasadas con disco diamantado, aparte de remover residuos del sel lo viejo, dejan el factor de forma satisfactorio para el nuevo sel lo. Sin embargo, en a lgunas ocasiones puede presentarse un l igero desporti l lamiento de los bordes de las juntas . En estos casos se deben definir muy bien los criterios en cuanto a los l ímites máximos aceptables de los desprendimientos ,_ con objeto de hacer caso omiso de los pequeños, y sólo reparar los de tamaño mediano o g rande. Este trabajo de reparación en los bordes de las juntas se debe real izar en

Figura 2.6 Ranurador.

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 1 0

su total idad antes de proceder a la l impieza y colocación del sel lo nuevo subsecuente .

Para obtener el factor de forma adecuado se puede acudir a un serrado mediante una o dos pasadas. La definición de dicho factor está incluido en la figu ra 4.26 de la parte de Proyecto. Cuando se forma con dos pasadas se pueden usar dos discos diamantados con separadores para lograr el ancho especificado (en algunas especificaciones este ancho puede a lcanzar hasta 1 9 mm). Para lograr el factor de forma en algunas juntas incluso se pueden moldear usando ranuradores (routers).

El uso de solventes no siempre resu lta en una med ida acertada para remover materia l de sel lo existente , ya que pueden contener sustancias que pueden reaccionar con el concreto de las paredes de la caja de sel lo; es por esta razón que su uso resu lta prácticamente inaceptable.

Limpieza

Al igual que en el caso de pavimentos nuevos , la l impieza de las cajas receptoras del sel lador juega un papel muy importante en el desempeño de las juntas recién tratadas. · El polvo y cualquier residuo de material sel lante existente que no sea compatib le con el nuevo debe ser removido. La faci l idad con que se el iminen partícu las y residuos indeseables depende en g ran medida del ancho de la caja . Los anchos superiores a 9 mm permiten un fácil sopleteado y remoción de residuos de corte, mientras que juntas de anchos entre 3 y 6 mm son más d ifíciles de l impiar. Una secuencia típica es como sigue:

a) Después de ejecutar los serrados, se procede a aplicar agua a p resión, en una sola d irección para evita r contam inaciones de res iduos en ambos bordes de las juntas (figura 2 .7) .

Figura 2.7 L impieza de las juntas/grietas med iante agua a presión.

Conservación


Figura 2.8 Apl icación de chorros de arena para

l impieza y texturizado de paredes.

b) U n a vez q u e l a s s u p e rfi c i e s e stá n s e c a s , preferentemente se deberá apl icar l impieza y textura i n te rio r med ia nte chorro de a rena a p res ión , cuidando de no dirig ir la presión d irectamente sobre el fondo de la caja receptora , sino sólo a las pareaes. El lo se consigue dando una pequeña incl inación a la boqui l la de apl icación , l igeramente por encima de la superficie , de manera de apl icar sólo abrasión en los 2.5 cm superiores de las paredes. Esta actividad promoverá una mejor adhesión entre las paredes y el sel lador (figura 2.8) .

c) Como paso final se apl ica aire a presión para retirar e l polvo y posibles residuos de la apl icación de los chorros de a rena . Se debe asegu ra r que las boqui l las no suelten gotas de agua o de aceite , de manera que no se inhiba la buena adherencia entre el sel lador y las paredes. La presión mínima a la sal ida de a i re debe ser de 0.63 MPa (6.4 kg/cm2) (figura 2.9) .

Alternativamente a l paso (b) se podrá uti l izar chorro de agua a presión (caso de vial idades urbanas, en donde el control de polvo es crítico) .

Como etapa final se debe l impiar todo el corte o ranura con aire a presión , como se menciona en el paso (c).

Instalación de la tira de respaldo

Después de que las cajas de material sel lante están tota lmente l impias y secas, entonces se procede a insertar la tira de respaldo, la cual debe tener un espesor del orden de 25% mayor que el ancho nominal de la caja de sel lo. La herramienta que se uti l ice para insertarla debe forzar suavemente a la tira dentro de la ranura , sin provocar tirones ni pinchazos. Normalmente consiste en


� 1mcyc

Figura 2.9 Sopleteado con aire a presión.

un rodi l lo sin fi lamentos, plano, que se hace circu lar sobre la superficie de la junta. Los detal les de esta actividad pueden consu ltarse con mayor precisión en las partes de Proyecto y de Construcción de esta publ icación .

Colocación del sel lador

Esta ú ltima parte del resel lado debe in iciarse tan pronto como el supervisor acepte la l impieza satisfactoria de la caja de sello. Sin embargo, atendiendo al tipo de sellador, las temperaturas óptimas y las cond iciones ambientales en genera l , la apl icación estará en función del tipo de material por emplear, esto es, si se coloca preformado o l íqu ido, si se debe calentar para colocarlo o se puede colocar a temperatura ambiente . Algunos fabricantes reco m ie n d a n t ie m p o s m í n i mos de cu rado y, e n consecuencia , d e apertura a l tránsito .

A continuación se presentan algunos criterios sobre su apl icación atendiendo a l tipo de sel lador.

Sel ladores l íquidos

Siempre que sea posible se deben util izar boqui l las de ancho simi lar al de las ranuras o cajas de sello que se pretendan tratar. El objeto es insertar la boqui l la de inyección lo más bajo posible sin empujarla hacia el fondo para que el l lenado de las ranuras sea uniforme, y que al t iempo de formar el pequeño cordón de sel lador en el fondo de la caja , también se evite la generación de oquedades o burbujas de aire dentro del material sel lante. Se pueden crear zonas discontinuas si e l operador empuja la boqui l la hacia el fondo.

Al in icio de actividades se debe poner atención a la te m p e ra t u ra a m b i e n te , a s í c o m o t a m b i é n a l a c:::msistencia y temperatura con que e l sel lador sale d e la boqui l la eyectora . Es posible que los primeros volúmenes

Conservación

�· ��T�ÉC�N�l�C�A�S�D�E�C�O�N_S�E�R�V�A�C_lo�· N,.;....;....;R�U�Tl�N�A�R�IA 1mcyc \ de sel lo no se apl iquen debido al alto contenido de aceites propios de la boqui l la o de las mangueras del equipo de inyección. El sel lador se debe apl icar una vez que éste tenga una consistencia , a pa riencia y temperatu ra uniforme.

Las paredes deben esta r tota l mente secas ; este requerimiento es crítico para los casos en que se util icen sel ladores apl icados en cal iente, pues al contacto con el agua puede producir evaporaciones que eventualmente p rovoca rá n b u rbujas en el materi a l q u e se está colocando.

En el caso de si l icones de bajo módulo se requiere formar una pequeña depresión en su superficie, dentro de la caja receptora del sel lo. Para el lo, se puede uti l izar una herramienta de sección curva, o alternativamente se puede emplear una tira de respaldo presionándola contra el sello recién colocado. Esta operación se debe hacer dentro de los primeros 1 O minutos después de colocarlo, pues de otra manera se puede formar una costra en la superficie del sel lo. En todo momento se deben seguir las ind icaciones del fabr icante . En la fig u ra 2 . 1 O se esquematiza el proceso de sellado en frío de las cajas de sel lo previamente preparadas.

Cuando se uti l icen sel ladores de si l icón y sel ladores apl icados en cal iente para resel lar juntas transversales y longitudinales, respectivamente, se deben in iciar los trabajos con los primeros, para asegurar que no haya contaminaciones por desvío hacia las cajas de sello de

Dirección de aplicación

Sellado escaso Sellado excesivo

las juntas transversales, en caso de empezar con los apl icados en caliente en las longitudina les.

Para probar la bondad en su desempeño futuro , el curado de los materia les a base de si l icón puede ensayarse en campo después de un cierto tiempo de su colocación (típicamente entre 1 4 y 21 d ías) de manera sencilla med iante la inserción de una espátu la , observando la faci l idad para su penetración , así como la faci l idad con que se le puede dar un g iro dentro del depósito de se l l ador . La em presa supervisora puede ensayar fragmentos previamente colocados del orden de 5 cm de long itud , proceder a estirarlos unos 2 .5 cm (50% de a largamiento) , manteniéndolos esti rados du rante 1 0 seg undos y después observar cómo recu peran su longitud; si lo hacen de manera re lativamente rápida y uniforme, entonces se considera que el sel lo se comporta satisfactoriamente; s i lo hacen lentamente , con alabeo, esto es ind icio de que la parte superior (curado más rápido) se retrae más rápido que la porción inferior y entonces se dice que el cu rado ha sido deficiente. Es muy importante restitu ir las zonas en donde se retiró el sello, preferentemente apl icando la misma marca , para que haya compatibi l idad en cuanto a adherencia.

Sel los a compresión (preformados)

La inserción de sel los a compresión se hace por medios mecánicos dentro de la caja ya preparada. Para el lo se uti l izan aditivos adherentes, que a la vez funcionan como lubricantes durante la colocación del sel lo. Estos aditivos

Sellado correcto

Tira de respaldo (inserto o espuma de poliuretano)

Pistola

Figura 2.1 O Posición de sellador y pistola cuando se emplea sel lador en frío.

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 1 2 Conservación


se apl ican a las paredes de la caja y a los lados de los sel los.

Estos materiales no permiten alargamientos mayores al 3%, por lo que siempre se recomienda que antes de instalarlos se presenten afuera y en toda la longitud de la junta , para luego recortar e l segmento de sel lo a la long itud exacta . Un alargamiento excesivo durante la i n s ta l a c i ó n se t ra d u c i rá en p a rtes de s e l l a d o r sobresal iendo d e l a caja d e sel lo cuando e l pavimento se abre a l tráfico. La med ición del sel lador que sobresalga de la j u nta es un buen ind icio de la cant idad de a l a rg a m i e n to a p l icad o , en po rcentaj e , d u rante la insta lación de este tipo de sel lo; en consecuencia , se pueden tomar las medidas correctivas pertinentes .

Los fabricantes de estos sellos también ofrecen equipo especial para su inserción . El equipo es autopropulsado, e inserta los sellos a la profundidad indicada . Además, el equipo cuenta con dispositivos que apl ican el l íquido lubricante a los lados de los insertos . Otra ventaja de estos equipos es que el iminan el torcimiento y alargamiento que frecuentemente acompaña a inserciones manuales.

Ocasionalmente las rebabas de los cortes con disco pueden dificu ltar la instalación correcta de este tipo de sel lo. Si éste es el caso, se deben dar pasadas con ranuradores a lo largo de los cortes, para que de esta manera se remuevan las rebabas e incluso las aristas vivas en los cortes. Otra opción es usar también cepil los de alambre para la remoción de rebabas de corte . Estas operaciones pueden contaminar las cajas previamente l impias , por lo que de observarse la existencia de residuos de corte en los bordes , éstos deben ser removidos antes de proceder con la l impieza general de la caja receptora .

Es conveniente recortar los sel los de compresión a la long itud de la junta transversal ; no se recomienda hacer muchos empalmes, pues se puede dar el caso que algunos de el los, a l presentar d iscontinuidades en el sel lo , presenten oquedades por donde pueda entrar agua y partículas incompresibles. Para pavimentos de hasta 7 .6 m de ancho es preferible colocar un solo cordón sin empalmes. Para anchos mayores es aceptable hacer un solo empalme.

2.1 .2 Sellado de grietas

La principal manifestación de problemas estructurales en un pavimento es la presencia de grietas , aunque éstas no siempre sean debidas a esos problemas . Las grietas p u e d e n s e r d e d i fe ren tes t i p o s : l o n g i tu d i n a l e s ,

Pavimentos d e concreto para carreteras IV - 1 3

� 1mcyc

transversales, de esquina, etc . , y cada uno de estos tipos tiene su origen en causas d iferentes.

En lo que sigue se presentan los t ipos de agrietamiento más comunes y sus probables causas. Estas últimas pueden obedecer a problemas en las capas de apoyo, a la construcción deficiente del pavimento, o senci l lamente a los efectos de las cargas de tránsito. En el croquis mostrado en la figura 2 . 1 1 se esquematizan algunos de los agrietamientos frecuentes .

En la parte sobre Evaluación de esta publ icación se dan l ineamientos con cierto detal le para la inspección física de las g rietas y su levantamiento en el campo. Ah í se proponen metodologías sugeridas para su identificación ,

Grieta 1 longitudina

�

/

PLANTA

Juntas longitudinales

/

Grieta transversal

Grieta diagonal

Grietas en esqu ina

/ Juntas

Fallas por 1 compresión (dilatancia) (blow-up)

Figura 2.1 1 Esquema de algunos deterioros en pavimentos ríg idos.

Conservación

ií) 1mcyc


medición, causas probables y reg istro . Sin embargo, se considera oportuno hacer un repaso de las posibles causas asociadas a los problemas de agrietamientos (tabla 2 . 1 ) .

tratamiento y corte de ranuras con su factor de forma -véase la parte sobre Proyecto- es más expedito en pavimentos nuevos, se debe tratar que su ejecución en grietas existentes sea lo más un iforme posible.

Secuencia general de Ja preparación de grietas para su sellado

Una vez que se formó la ranura o caja que alojará al m ate r i a l s e l l a n te , se d e b e rá n s e g u i r l o s pasos convencionales que se establecen en e l tratamiento de juntas en pavimentos nuevos: l impieza y colocación de sello, incluyendo la tira de respaldo.

El trabajo preparatorio para el sel lado y tratamiento de grietas impl ica crear una "caja" o ranura para recibir el sel lo . Esto se debe ejecutar preferentemente con discos especiales de diámetros comprendidos entre 1 8 y 21 cm. Con estos diámetros reducidos se puede seguir mejor el caprichoso recorrido de las g rietas.

A continuación se resume la secuencia para sel lar g rietas:

1 ) Remoción del se l lador en la grieta si ya existía alguno dentro de la misma.

El equipo común para estas labores va soportado por tres ruedas, y típicamente es de menores dimensiones que las máquinas cortadoras para la formación de juntas en pavimentos recién constru idos. Una l lanta pequeña situada en la parte delantera actúa como rueda pivote , que sigue la configuración de la g rieta . Si bien el

2) Ranurado (con router) hasta la profundidad y ancho adecuados pa ra ensanchar l a parte superior de la g rieta .

3 ) L imp ia r l a g ri eta usando cua lqu ie ra d e los siguientes métodos: brocha metál ica mecan izada ,

Tabla 2.1 Tipos comunes de agrietamientos y causas probables

Tipo de grieta \ Transversales

Longitudinales

Grietas d iagonales y de esquina

Grietas por d iscontinuidades estructurales del pavimento

Esca l o n a m i e ntos en j u n tas y grietas por movimientos verticales de las losas

Causas probables - Separación excesiva de juntas (relación excesiva largo-ancho de la losa) - Espesor insuficiente de losa (problemas de contracción y alabeo) - Resistencia insuficiente del concreto hidráulico - Calidad deficiente de agregados - Capas de apoyo de mala calidad - Adherencia excesiva entre la losa y la capa de apoyo - Retraso en el corte de las losas (en juntas serradas) o profundidad insuficiente del serrado - Bloqueo de juntas contiguas, debido a una mala instalación de las pasajuntas - Construcción de pavimentos en climas calientes (temperatura superior a 30°C) - Corrosión de pasajuntas - Paso diario de vehículos muy pesados - Fatiga - Transferencia de carga deficiente entre losas - Movimiento de las capas inferiores (asentamientos, suelos expansivos, etc.) - Erosión

- Profundidad insuficiente del serrado o ejecución retrasada del mismo - Mala colocación del inductor de juntas (caso de elementos prefabricados) - Construcción del pavimento en climas calientes (temperatura arriba de 30ºC) - Movimiento de las capas inferiores de la losa - Fatiga - Camiones muy pesados

- Asentamientos de las capas de apoyo - Transferencia pobre de carga - Pasajuntas mal al ineadas - Ángulos agudos en esquinas de losas, o cuando éstas son muy alargadas - Apoyo no uniforme en la capa de subbase

'

Por discontinuidades atribuibles al d iseño de la vialidad: registros de servicios, aproximaciones a puentes, pozos de visita y alcantari l las, etc. - Incorrecta posición del elemento respecto a la junta más próxima - Restricción de los movimientos de la losa en dirección horizontal, por la presencia de dichos elementos - Concentraciones de esfuerzos en las esquinas

Desniveles en juntas y grietas por problemas de bombeo (pumping). En este caso por expulsión, a través de juntas y grietas, de mezcla de finos y agua por el paso de vehículos pesados. El arrastre de finos se genera por la acumulación de agua entre el apoyo y la losa. El paso del agua puede ser a través de juntas, juntas de acotamientos o bordes del pavimento. Véase la parte sobre Evaluación, cláusu las 3 .2 y 3 .3


TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN RUTINARIA v

1mcyc

c h o rro d e a re n a , a g u a a p re s i ó n , o a i re comprimido.

La caja se hace con d imensiones mrn rmas de por lo menos 15 mm de ancho por 25 mm de profund idad , a lo largo del eje de la g rieta ; la relación entre la anchura y la profundidad del producto de sellado estará comprendida entre 1 : 1 y 1 :2 según lo marque el fabricante del producto. La long itud ae la caj� excederá en 2 mm a la long itud de la grieta; donde sea posible se deberá empezar el ranurado un metro antes del in icio de la g rieta y final izarlo un metro después del fin de la misma.

4) Secado de la g rieta para retirar la humedad .

5) Colocación de la tira de respaldo en el fondo de la g rieta ya preparada, con el propósito de controlar la profundidad del sel lador.

6 ) Colocación de l se l lador en la caja de se l lo , asegurándose de no sobrel lenar esta ú ltima .

En la tabla 2.2 se resumen las técnicas usadas para el resel lado de grietas y juntas.

Tabla 2.2 Técnicas y_ eguigos gara el resel lado de juntas/grietas Pavimentos rígidos Grietas en

Equipo o técnica Función o descripción Transversales Junta de pavimento Juntas Grietas acotamiento flexible

Discos de corte Para cortar juntas existentes a nuevas geometrías , incluyendo X X juntas escalonadas

Discos montados en Disco montado en retroexcavadora, propulsado a lo largo de las X retroexcavadora juntas gara remover material sellante

Gancho de l impieza Gancho operado manualmente para remover material sellante X Ranurador (router) Para remover material suelto y agrandar y dar forma a grietas y X X X X untas

Rueda para corte en Disco adosado a una motoconformadora para dar forma y X motoconformadora agrandar la junta entre gavimento rígido y acotamiento flexible

Cepillo de acero Para l impiar residuos en juntas antes de resellar X X hidroneumático

Brochas de cerdas Igual que las brochas neumáticas X X metálicas

Chorro de arena Para contribuir a la l impieza de juntas X Compresor de aire Para ayudar a remover residuos fuera de juntas y grietas X X X X Tanque de aire a presión Cargado por un operador para sopletear aire X X X X Agua a alta presión Ayuda a remover pel ícula o residuos en juntas y grietas X X X X Secador Para remover humedad de las juntas y grietas para lograr una X X X X mejor adherencia

Limpieza con calor Secado de grietas y juntas con soplete X X X X Recogedor Para recoger y barrer residuos adentro y alrededor de las grietas X X X X untas

Distribuidor Para transportar, guardar y distribuir sel ladores de asfalto l íquido X X X X gara juntas y_ grietas

Recipiente de mezclado Para derretir y calentar materiales sellantes sólidos o semisólidos X X X X Boquil las de apl icación de Sujetado a las mangueras para permitir la apl icación del sellador se l lador (del d istribu idor , directamente dentro de las g rietas/juntas X X X X olla de mezclado, etc.}

Balde, ol la o recipiente Recipiente pequeño y manual con un surtidor para aplicar el X X X X material sellante directamente dentro de las juntas y_ grietas

Escobil la mecánica Escobil la que se opera en forma mecánica para forzar a penetrar al sellador dentro de las grietas/juntas, y dejar una superficie bien X X X X terminada

Escobil la manual Igual que la anterior, pero operada manualmente X X X X Depósito o cacerola Para d istribuir la arena o para aplicar chorro de arena sobre X X X X _wra arena selladores gue tiendan a sangrar

I nsta lador de selladores Para instalar sel ladores preformados en las juntas, previamente X _Qreformados gregaradas

Tira de respaldo, o cinta I nstalada en el fondo de las ranuras preparadas (cajas de sello) X X adhesiva gara dar la grofundidad del sello ya terminado


En los incisos 4. 1 .5 y 4 . 1 .6 se describen las labores apropiadas para e l tratamiento de los diferentes tipos de grietas, atendiendo a la clasificación que se presenta en la tabla 2 . 1 .

2.2 BACHEO Y REPARACIONES MENORES

Cuando se manifiestan desprendimientos en los bordes de j u n t a s o g r i e t a s ( d e s p o r t i l l a d u ra s o desconchamientos), estas anomalías comúnmente se solucionan mediante el empleo de mortero como material de reparación , el cual podrá ser de cemento o de resinas.

Como primera operación se real izan cortes superficiales, con profundidad mínima de 3 a 5 cm, cubriendo el ancho de los deterioros , para formar una caja regu lar de esquinas rectas , tratando de evitar ángulos agudos u obtusos entre las paredes del corte y el fondo del área por reparar. El corte debe abarcar un área mayor situándose al menos 20 cm más a l lá de la zona deteriorada. Posteriormente se e l im ina e l concreto antig uo con rotomarti l los l igeros , tratando de dejar muy l impio el fondo de la caja. En esta operación se deberá dejar inserta una franja de espuma de pol iestireno o de cartón asfaltado entre el concreto nuevo y la losa adyacente , siguiendo la ·configuración de la junta existente, de manera que una vez terminados los nuevos bordes queden formadas las nuevas juntas. El objetivo es minimizar el efecto de las fuerzas de compresión entre la zona reparada y la losa adyacente , toda vez que las diferentes secciones se d i latan principalmente por aumento de temperatura . Algunos detal les se presentan en las figuras 2. 1 2 y 2. 1 3 .

La colocación del nuevo mortero o concreto , así como su curado respectivo, se pueden real izar según las prácticas rutinarias.

Las fotografías de la figura 2. 1 2 corresponden a aspectos de una reparación de la superficie para correg ir deterioros q u e p u e d e n d e b e rs e a d e s p re n d i m i e n to s (desporti l l a m ientos ) , o a des i nteg rac ión loca l de l concreto. Algunas ideas generales se exponen también en los incisos 4 . 1 . 1 , 4 . 1 .2 y 4 . 1 .3 .

Los trabajos para corregir desport i l lamientos en los bordes de grietas activas transversales o longitudinales son muy similares a los de las juntas (véase el inciso 4 . 1 .3) . Sólo en la parte inicial del procedimiento se deben hacer las siguientes preparaciones adicionales. Primero se debe acanalar la grieta con ranurador router, hasta una profundidad simi lar a la de las juntas existentes; luego se sigue con la demarcación de los l ímites de ta reparación , con cortes de discos diamantados. La remoción de material deterioraao superficial y la l impieza de fondo y


(a)

(b)

(e) Figura 2. 1 2 Aspectos de una reparac1on de la

superficie (o a sección parcial) : a) Corte con disco

para aislar la zona por reparar; b) remoción del material dañado; c) colocación del material de sel lo.

Conservación


a)

b)

e)

Material de relleno

. y ··� ·:. :.•.:" . · . • • , • >,;• ' ... :.· .·. ••·· 4

Área dañada

Junta existente

I nserto de junta para restaurarla y evitar que el material de reparación se infiltre por la misma

. ... .

.· ' • .. 4 _.�·: . •.:.

F i g u ra 2 . 1 3 D e ta l l e s c o n st r u ct ivos d e u n a reparación a sección parcial .

paredes de los cortes se hace enteramente igual que en el caso de las juntas; posteriormente se coloca un inserto deformable y compresible siguiendo la configuración de la g rieta , la cua l , una vez acanalada, l impia y seca , deberá contar con una forma más o menos recta , para que se facil iten los trabajos de reparación . El inserto, ta l como se muestra en la figura 2 . 1 3 (c), deberá proporcionar el


v 1mcyc

nuevo factor de forma para el material de sel lo que se colocará al fina l . E l inserto , por otro lado, evitará que la parte fina del material de reparación fluya hacia el interior de la g rieta . Al igual que en el caso de juntas , el material compresible se remueve una vez que el concreto ha fraguado, y el espacio se rel lena con la tira de respaldo y con el material sel lante , en esa secuencia. Antes de hacer esto último la ranura deberá someterse a una l impieza con aire comprimido •. o con chorros de arena de ser necesario , con objeto de garantizar una buena preparación de la caja receptora de sel lo.

El material de reparación puede ser una mezcla con cemento tipo 1 1 1 , y como agente de adhesión entre la superficie expuesta y la reparación se pueden usar lechadas de cemento po rt l and . En este caso la re p a ra c i ó n se d e b e p ro te g e r d u ra n te l a p s o s comprendidos entre 24 y 7 2 horas. Para cuando se requ ieran a pertu ras más ráp idas , se deben uti l izar agentes de adhesión compuestos por resinas epóxicas, sobre todo cuando se demanden tiempos de apertura al tránsito de entre cuatro y seis horas.

Si se emplean materia les de reparación patentados, su m a n ej o , m ezc l a d o , co l ocac ión y co n s o l i d a c i ó n , terminado y curado debe sujetarse a las indicaciones del fabricante .

Bibl iografía recomendada

"Joint and Crack Sea l i ng and Repa i r for Concrete Pavements", Concrete Paving Technology, American Concrete Pavement Association, boletín TB-01 2.0 , 1 993.

"Gu idel ines for Partial-Depth Repair", Concrete Paving T e c h n o l o g y , A m e r i c a n C o n c re te P a v e m e n t Association , boletín TB-003.0 CPR, 1 989.

"Conservación de Firmes Rígidos (Aspectos Técnicos)" , Francisco Ruiz de la Torre y José Ramón Graciani , Técnicas de Conservación de Carreteras, Santander, noviembre de 1 987 , A IPCR - PIARC.

"Conservación de carreteras", Sellado de grietas de pavimentos, Cancela , M .O . y Yáñez, M .A. , España, mayo de 1 995.

Conservación

CAPÍTULO 3

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA

, Dentro de las actividades que se tienen que real izar como consecuencia natural de la evolución y decaimiento lento

. pero progresivo de la cal idad de servicio de pavimento de · concreto , se encuentran las labores de conservación de · carácter tanto preventivo como correctivo.

· La conservación preventiva está enfocada principalmente a vigi lar la real ización de las actividades que permitan que . todas las partes de la estructura del pavimento como son : drenaje, subdrenaje, perfil del camino y d istribución de esfu e rzos e ntre los es t ra to s de a poyo , t ra baj e n adecuadamente dentro d e las tolerancias para q u e n o se : desarrol len mecanismos que los afecten a éstas o a otras partes de la estructura , d i rigiendo los esfuerzos a evitar que se degraden los índ ices de servicio a n iveles

· inaceptables antes de tiempo o que partes de la vialidad . fal len de una manera prematura .

Por otro lado, el mantenimiento correctivo se enfoca a la re s t a u ra c i ó n , a n t e s d e l p l a z o e s p e r a d o , d e l funcionamiento d e una o d e varias d e las partes d e la estructu ra de l pavi m e nto ; e sto puede deberse a omisiones, escasez o falta de previsión en el proyecto o · durante la ejecución de la obra , falta de una adecuada ; supervisión , mal d iagnóstico o insuficiente atención a los síntomas de degradación en la estructura del pavimento , fenómenos meteoro lóg icos s i n g u l a res fu era de la cobertu ra de cálcu lo de l proyecto , etcétera .

: En este capítu lo se describen las técnicas de mayor empleo en nuestro continente para la real ización de estos ' tipos de conservación .

i 3 . 1 REBAJADO Y RAN U RADO CON RODI LLOS DE

DISCOS DIAMANTADOS

Por defin ición , e l rebajado o desbastado con d iscos diamantados es una técnica que se util iza para restaurar y mejorar las condiciones superficiales del pavimento , desde el punto de vista de seguridad, prolongación de la


vida operativa y confort. Buena parte de esta técnica fue ya d escrita e n e l i nc iso 3 . 7 . 5 d e la parte sobre Construcción Nde esta publ icación .

E n g e n e ra l , u n a resta u rac ión d e la s u pe rfic ie a condiciones aceptables extiende la vida del pavimento ríg ido, pues cuando la superficie de rodamiento es basta nte rugosa , p rovoca rebotes o brincos de la suspensión de los vehículos pesados, resultando en acciones d i nám icas verti ca les . Estas cargas son mayores que las estáticas , por lo que la vida del pavimento se verá reducida. Es en este sentido que una actuación oportuna con desbastado reduce también los costos de conservación . Otra ventaja del desbastado es que no a ltera la rasante existente , por lo que las características de d renaje superficial no se afectan sustancialmente.

Esta técn ica sirve para resolver los siguientes problemas:

a ) a labeo y esca lonamiento de losas, con o s in reparación,

b ) d renaje superfi cia l defic iente , su bsanado en particular mediante el ranurado transversal , y

c) corrección del pul ido excesivo de la superficie.

En las fig u ras 3 . 1 a a 3 . 1 d se i l u stran d ife rentes m e c a n i s m o s q u e o r i g i n a n el p ro b l e m a d e esca lonam ie nto , tanto e n losas q ue cuentan con reparación a sección completa -todo el espesor- como e n a q u é l l a s d o n d e n o s e h a n efect u a d o t a l e s reparaciones (veáse l a cláusula 3 . 5 d e esta parte) . La final idad del desbastado es justamente lograr el iminar las i rregularidades superficia les, tal como se esquematiza en la figura 3 .2 .

La figu ra 3 . 1 b se refiere a pos ib les desarro l los de escalonamiento en reparaciones a sección completa que, por a n o m a l í a s c o n s t r u ct i va s , s e h a y a n d ej a d o sobreelevadas (o sobrel lenadas). E n este caso, durante

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA ltÍ �� 1mcyc

Dirección del tránsito Juntas s in pasajuntas

1 . Sin carga

e

Movi miento lento del agua l ibre

2 . Carga de la losa de entrada

Movimiento rápido de agua y sólidos

3. Carga de la losa de sal ida

, ,,

Escalonamiento progresivo

�

4 . Esca lonamiento

Figura 3.1 a Desarrol lo posible del escalonamiento

en juntas transversales.


la construcción se deja lo que se conoce como un escalonamiento negativo en la losa de entrada (losa de salida más a lta que la de entrada) y un escalonamiento positivo de la junta de saí ida (losa de sal ida más baja que la de salida) . S i se acepta que tienen lugar en ambas juntas de la reparación los mecanismos de desarrol lo de bombeo y de escalonamiento mostrados en la figura 3 . 1 d, la losa de entrada tenderá a levantarse respecto a la losa de salida en ambas juntas, dando como resu ltado, por la evolución del fenómeno, que se presente una reducción en magnitud del escalonamiento en la losa de entrada hasta que eventualmente cam bie de negativo a positivo .

El desarrollo del escalonamiento que se esquematiza en la figura 3 . 1 c, se relaciona con la acción de balanceo y desplazamiento hacia atrás que sufre una reparación. El movimiento es opuesto a la dirección del tránsito. Ello se visualiza por la acción del par de torsión (torque) que se genera por el paso del tránsito ; este fenómeno se facil ita por la acción transitoria de "flotación" que sufre la reparación , sobre todo en apoyos no competentes (suelos saturados) al impacto del tránsito sobre la reparación . Este movimiento tiende a separar a las losas de salida respecto a la reparación. Por lo mismo, tiende a mejorar la transferencia de carga en la junta de aproximación. Dado que los esfuerzos en las pasajuntas son función del ancho o abertura de las juntas, la junta de salida experimentará mayores esfuerzos en las pasajuntas, en caso de que existan entre la reparación y las losas existentes .

La decisión de util izar la técnica de rebajado debe ser ante todo bien fundamentada. Es indispensable contar con la mejor información posib le sobre el diseño y el desempeño del pavimento por corregir. Por el lo , no debe considerarse esta restauración como sustitutiva de otras técn icas d e rep a rac ión p a ra re m e d i a r d eter ioros estructurales debidos a otras causas. En otras palabras, bien pudiera la técn ica de desbastado ser la parte final de toda una serie de medidas correctivas.

Pudiera decirse que las reparaciones a sección completa o en todo el espesor, la restitución de la iransferencia de carga, la ad ición de drenaje lateral y la estabil ización de losas , todas el las tratadas en los siguientes incisos, son actividades tendientes a restaurar la integridad estructural de un pavimento. Una reparación a espesor parcial restaura la comodidad y la calidad de servicio cor la el iminación de fracturas y desprendimientos en los bordes de juntas y grietas. El rebajado lo que hace es incorporar las reparaciones al pavimento existente, a fin de ofrecer una superficie uniforme y de calidad ; así pues, si t.:en no contribuye a la integridad estructura l , el desbastado incrementa los niveles de servicio de una vial idad.

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � 1mcyc

Pavimento original Fs F9

_! .--------T-rá

_n_s_ito

_______ _ !_

Pavimento original

i ) Reparación sobreelevada inmediatamente después de la reconstrucción

ii) Reparación sobreelevada después del escalonamiento

Fs = Escalonamiento producto de una sobreelevación dejada en la reparación. FL = Escalonamiento desarrol lado en la junta de salida. FA = Escalonamiento desarrol lado en la junta de entrada o de aproximación.

Figu ra 3.1 b Esquema del posib le desarrol lo del escalonamiento en reparaciones que quedaron sobreelevadas.

Losa orig inal

Losa restituida (reparación)

*Se cierra por la tendencia al movimiento de la losa reparada (provocado por el impulso de rotación de la rueda en la dirección de las maneci l las del reloj ) .

**La losa reparada tiende a separarse de la losa existente por su movimiento hacia atrás.

Junta abierta** Losa orig inal

Exceso de material deformable por humedad y presencia de material fino

Figura 3.1 c Posible mecanismo de carga y escalonamiento en una reparación a sección completa.

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 21 ConscíVación

"'� TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA 1mcyc

Reparación Pavimento original

'------- Exceso de agua

a) La mezcla suelo-agua se expulsa hacia adelante por la carga de la l lanta que se aproxima

Pavimento original Reparación Pavimento original

�----- Exceso de agua

b) La l lanta cruza la junta reparada , y la reparación se balancea l igeramente , permitiendo que parte del agua se expulse hacia atrás (causando un escalonamiento en la junta de aproximación) pero forzando la mayor parte del agua a fluir hacia adelante

Pavimento original Pavimento original

c) La l lanta se aproxima a la junta de sal ida de la reparación , ejerciendo presión del agua hacia adelante

r------------1 .------__ _ (± _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Pavimento original Reparación ¡ Pavimento original

0;"-)%"-)%"-)%"-)%".�".�"-)%".� , %"-�"-)%">% )% % / . v /, v /, V /,V/,V�V/,"'l;'Y '<«-'<«-'</..'<«.'</..'<«.'<«.'<«-'<<��»-/.Y�" ''" ''" {«é«é«é«é«é-0,," ''" {�,' �' ' �,«<«<«<«<«<«<«<�'<

d) La l lanta cruza la junta de sal ida; luego la mayor cantidad de agua se expulsa hacia atrás, arrastrando material de apoyo erosionado y causando así el escalonamiento de la junta de salida

Figura 3.1 d Esquema del mecanismo posible de escalonamiento de una reparación donde el escalonamiento de la junta de salida excede al correspondiente de la entrada.



l��t��t�� A /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, . 1 . Estado in icial de una junta con escalonamiento

��&��t��I{��] A / , /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, /, . 3 . Junta s in escalonamiento después del desbastado

F i g u ra 3 . 2 S e c u e n c i a d e re p a ra c i ó n d e

escalonamientos por rebajado.

TÉCNICA DE REPARACIÓN

, ,

1 Reparación a sección completa 1 1 Reparación a espesor parcial 1

' ,

Desbastado con d iscos Retextu rizado diamantados

mecánico

- 1 Sellado de grietas y juntas ..

., 1mcyc

Trabajo concurrente

Aparte de los trabajos previos que posiblemente se tengan que ejecutar antes del rebajado, se deben atender las causas que originan el bombeo (pumping) . Este problema se describe con detal le en la parte sobre Evaluación, y se tratan algunas soluciones en el inciso 4 . 1 .6 de la presente parte .

Para que se presente el problema de escalonamiento se requiere que haya una falta de apoyo bajo la esquina de las juntas transversales en las losas de sal ida. Este problema se puede verificar mediante la medición de deflexiones. Si el lo se confirma, debe procederse a colocar un re lleno o sello bajo las losas con anomal ías (proceso de estabi l ización), tal como se describe en la cláusula 3 .3 .

Una secuencia tentativa de los trabajos de reparación se puede resumir en el d iagrama presentado en la figura 3 .3 . En e l la se puede ver el lugar que ocupa el rebajado o desbastado con d iscos· diamantados.

Ind icadores

Existen algunos indicadores de n iveles de servicio y de deterioro que pueden servir para poder determinar cuándo es oportu no rea l iza r u n desbastad o para restaurar las condiciones superficiales.

- Estabi l ización de la losa 1 � 1

H Reemplazo o adición de drenes en ori l las r--..._ �

Restauración de pasajuntas

Tratamiento de grietas �

por engrapado ...

!-+- Acotamientos sujetados al pavimento �

Nota: Los procedimientos más comunes está

, , señalados con doble caja n

Figura 3 .3 Secuencia típica de reparación de un pavimento ríg ido.


TÉCN ICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA \:; ��;_:;_;;�,;;_;;_;..:.;;..;;;;..;....;.�::.;..;;;..;..;....;....:..:..;::;..:..::;.:..;....:..:....:..:. ��..:.:..:=..;:�� 1mcyc

a) Nive les de servicio. En algunos estados de la Unión Americana 1 se fijan valores del Indice de Servicio Actual ( I SA) en un ra ngo de 3 . 5 a 4 . 0 como i n d i cado res d e l a n e ce s i d ad de u n a acc ión restauradora de desbastado, entre otras técnicas de reparaci243n preventiva. Es evidente que cuanto más elevado sea este índice más oportuna será la acción de desbastado, ya que la probabi l idad de que haya deterioro estructural es más baja. Las acciones específicas se definen después de efectuar una eva luación cuando la superfic ie de l pavimento p re s e n te n i v e l e s d e s e rv i c i o co m o l o s ya mencionados. Es evidente que los volúmenes de reparació n , su manejo y su costo serán más red uc i dos cu a n d o e l pav i m e n to cuen te con relativamente buena calidad en comparación con e l caso en que no la tiene o cuando se deja degradar a n iveles inaceptab les . En este ú lt imo caso los trabajos co rrect ivos resu l tan más d i fíc i l es y costosos , y pudieran contraponerse con la cal idad d e s e rv i c i o y c o n l a o p e ra c i ó n d e t ra m o s pertenecientes a l a misma red carretera , l o cual hace más d ifíci l su conservación . De esta manera , las acciones de desbastado con discos diamantados tienen un impacto benéfico en la ampl iación de la vida de servicio de una carretera cuando todavía presenta poco daño estructural y funcional .

b) I nd ice de escalonamiento. Un escalonamiento excesivo evidencia la necesidad que se tiene para restaurar la calidad de rodamiento de una vial idad, e n espec ia l con u n a acc ión de des basta d o . Típicamente s e siente l a incomodidad e n e l veh ículo para cuando el escalonamiento se acerca a 6.5 mm; l u e g o e n to n c e s la e n t i d a d e n ca rg a d a d e l manten imiento debe considerar seriamente las act iv i dades d e des bastado p a ra cuando los escalonamientos máximos en juntas se aproximan a esta magnitud .

El índice de escalonamiento toma en cuenta el grado de escalonamiento e ind ica la necesidad de desbastado antes de que se sienta una falta de comod idad durante la operación del veh ículo. Cada cinco unidades en este í nd ice re p rese nta n 0 . 80 m m d e esca l o n a m i e n to promedio. Por ejemplo, 2.4 mm representan un índice de escalonamiento de 1 5 . En la tabla 3 . 1 2 se presentan e s t o s í n d i c e s p a ra d i fe r e n t e s m a g n i t u d e s d e escalonamiento .

P a ra es ta b l e c e r e s te í n d i ce se req u i e íe t e n e r consistencia e n cuanto a l número representativo d e losas con problemas de escalonamiento, con el fin de que el valor establecido sea más o menos confiable. La tabla 3 .2 , tomada de la misma referencia que la anterior, da una idea de este criterio .


Tabla 3 . 1 Índice de esca lonam iento

Escalonamiento Índice de Comentarios eromedio, mm escalonamiento

0.8 5 Sin rugosidad

1 .6 1 0 Escalonamiento menor

2.4 1 5 Marcar como candidato a desbastado

3.2 20 Realizar desbastado a la brevedad

4.0 25

4.8 30 Empieza la falta de confort

5.6 35

6.4 S e req u i e re a t e n c i ó n

40 inmediata

Cuando el índice de escalonamiento alcanza del orden de 1 5 , a lgunos de los escalonamientos máximos pueden llegar hasta 7 mm.

3.1 . 1 Aspectos de d iseño

Evaluaciones previas

Se requiere una evaluación sistemática para establecer un p rogra m a d e resta u rac ión de l as cond ic iones superficiales de un pavimento med iante rebajado o desbastado, tendiente a mejorar su cal idad de servicio. Estas actividades de monitoreo de daños permitirán una identificación adecuada de deterioros , así como una clasificación coherente de los grados de severidad. Con estas actividades tam bién se podrá contar con registros de evolución de grietas y de deterioros en lo genera l . De esta información se debe partir al momento de hacer el anál isis para decid ir la actividad o conjunto de actividades concurrentes requeridas para solucionar un deterioro específi co particu lar, as í como para estab lecer de

Tabla 3.2 Número necesario recomendable de mediciones de escalonamientos

Separación No. de ¿Se miden I ntervalo de mediciones de entre juntas, grietas? medición escalonamientos m {eor carril/km)

< 3.60 No Cada 9 juntas 31

3.60 - 4.60 No Cada 7 juntas 3 1 - 39

4.60 - 6.00 No Cada 5 juntas 33 - 44

6.00 - 9.00 Sí Cada 4 juntas 28 - 4 1 *

> 9.00 Sí Cada 4 juntas No menos de 1 9*

* I ncluir grietas transversales con escalonamientos .

Conservación


ma n e ra o p o rt u n a u n o o v a r i o s p ro g ra m a s d e rehabi l itación.

Factibi l idad técnico-económica

Desde el punto de vista de costo durante el ciclo de vida , e l re b aj a d o con d iscos d ia m a ntados es fa ct i b l e dep e n d i e n d o d e l a eva l uac ión d e l as s i gu i entes condicionantes del pavimento:

O Estado del drenaje y subbase susceptib le a la erosión cuando se observan efectos de bombeo (por ejemplo presencia de finos en los acotamientos , oqued ades e n j u ntas , etc . ) , y evi dencias d e escalonamientos med ios entre juntas mayores de 3.8 mm, lo cual significa que existe un problema serio de drenaje y erosión. El lo es ind icativo de que la sección requiere ser reparada con una o con varias técnicas para reducir e l bombeo a futuro del pavimento.

Los modelos de deterioro que uti l izan algunas herramientas de cómputo orientadas a la evaluación de estrategias de conservación , ta les como el HDM-IV, que se bosqueja más adelante , permiten pronosticar la magnitud del escalonamiento que se puede presentar en el pavimento una vez que éste ha sido desbastado.

O Estado estructural del pavimento. Es posi b le estab lecer la rapidez de desarro l lo de problemas de tipo estructu ra l en un pavimento , partiendo de eva luaciones periód icas de a lgunos deterioros, ta l e s c o m o f ra ct u ra m i e n t o s d e e s q u i n a y agrietamientos · transversales , en cua lqu iera de sus t ipos. A part ir de esta eval uación y d iagnóstico se estará en condiciones de defin i r si la sección por restaurar tendrá capacidad estructu ra l en el futuro .

O Dureza de los agregados. La dureza que presenten los agregados representa un papel muy importante en la adopci243n de l d esbastado con d iscos diamantados como forma de restauración de la superficie ya que, dependiendo de la naturaleza de los agregados, esta ú lt ima actividad podrá ser factible en términos económicos.

O Durabil idad de la losa: La técnica de desbastado con d i s cos d i a m a n tados n o d e b e e m p l e a rse e n pavimentos que muestren problemas d e reactividad álcal i-agregado, o del tipo de agrietamiento en "D" (O-cracking) . Una vez más, con programas de cómputo que simulen el desempeño por la aplicación de esta estrategia, en términos de agrietamiento, escalonamiento , deterioro de juntas, e índice de servicio presente, es posible determinar su costo a n u a l . As í , s e p o d rá c o n o c e r l a re l a c i ó n


G 1mcyc

costo/beneficio con respecto a otras alternativas de reparación.

Preparación de planos y de especificaciones

Para los contratos y presupuestos se requiere contar con la información siguiente:

O Año de construcción del pavimento

O C a l i d a d d e l o s a g re g a d o s g ru e sos y fi n o s em p leados e n l a losa . Seña la r su dureza y abrasividad

O Promedio de espesor por remover

O Índ ice de perfi l

O Número de reparaciones superficiales (bacheas) , incluyendo su local ización

O Separación entre juntas transversales y tipo de material sel lante

O Depresiones en zonas de paso de l lanta sobre el carril (en caso de que las depresiones sean mayores de 1 .6 mm)

O Tipo de concreto : s imple con juntas, continuamente reforzado , etc . ; posición del acero de refuerzo respecto a la superficie, en caso de existir

O T i p o d e s e ñ a l a m i e nto p a ra el trá ns i to . E l presupuesto d e rebajado debe prever señalamiento temporal y/o permanente

O Perfil topográfico de la superficie del pavimento

En los planos se debe marcar el área que se va a rebajar, y se deben mostrar las l íneas l ímite y de transición en rampas de acceso y en puentes.

También se deben incluir en los planos las pruebas de campo necesarias para la aceptación de las superficies ya rebajadas, a fin de que cumplan con la planicidad y el coeficiente de fricción requeridos una vez hecho el trabajo . Asimismo, en las especificaciones deberá establecerse quién real izará los ensayes y cuándo.

Además, deberán defin irse las l imitaciones de ruido en los equipos. Típicamente se aceptan niveles de 95 dB a 1 5 m de distancia (aunque es común lograr 86 dB a dicha lejan ía).

Ocasionalmente se detectan áreas bajas aisladas por deficiencias de la construcción original. En estos casos conviene proceder a establecer una cobertura del 95% de una franja con un área de prueba de 1 m x 30 m. Cuando se proceda a utilizar la cabeza de corte del equipo para cubrir las áreas deprimidas referidas, no se requiere texturizar los puntos bajos aislados de áreas menores de 0.2 m2.

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��__;;_�_;;_;� 1mcyc

Perfil del pavimento

Es de primordial importancia contar con los perfi logramas actual izados del pavimento al momento de anal izar el desbastado como alternativa de restauración . Esta información se puede obtener de manera confiable mediante registros obtenidos de mediciones con equipos ta l e s c o m o p e rf i l ó g rafos t i p o C a l i fo r n i a . L a Admin istración d e Carreteras d e Estados Unidos (FHWA por sus s ig las e n i ng lés) recomienda tamb ién e l perfilómetro K .L . Law 690 como equipo alternativo. Otro método, quizás de menor rendimiento, es el que se basa en mediciones topográficas.

Para eva luaciones más rápidas puede recu rri rse a la ú l t ima generación de perfi lómetros tipo láser, los cua les se describen más deta l ladamente en e l inciso 4 . 3 .2 de la parte de Eval uac ión . Las ventajas de estos equ ipos son su a lta productividad y precis ión , además de ser confiab les y senci l los de usar . E l Índ ice de Rugosidad I nternacional ( I R I ) se ca lcu la tal como se descri be en e l s u b i n ciso 4 . 3 . 2 . 2 d e l a pa rte de Evaluación .

Tal como se menciona en el inciso 5 . 1 0.3 de la parte sobre Construcción de esta publ icación, la medición con p e rf i l ó g rafo s o p e rfi l ó m e t ros p ro p o rc i o n a l a s d esv iac iones vert ica les d e l a supe rfi c ie rea l de l pavimento mediante e l l ibre movimiento vertica l de su ru e d a cen t ra l . D a d o q u e son pos i b l e s l i g e ra s desviaciones e n e l perfil transversal e n l a zona del paso de l lantas de los carri les, se requiere también conocer perfi les en planos ortogonales al eje de trazo. Con esta información la empresa contratista tiene valores más confiables para estimar las cantidades que van a ser rebajadas.

Los rugosímetros que miden la rugosidad long itudinal , del tipo de respuesta , como el equipo Mays, registran los desplazamientos relativos entre el centro del eje trasero y el correspondiente al vehículo que aloja a la consola de medición. Por ser un equipo que mide desplazamientos , es muy sensible al tipo y presión de l lantas, sistema de suspensión en el veh ículo, velocidad del vehículo y todos los factores que inciden en su respuesta . Es por estas razo nes q u e los equ i pos M ays d e ben ca l i b ra rse constantemente , para obtener resultados consistentes en las mediciones. Sin embargo, la principal ventaja de estos equipos es su a lto rendim iento y bajo costo , pudiendo med ir la rugosidad a velocidades comunes de 80 km/hora. Esta característica los hace muy atractivos, sobre todo para medición de la rugosidad en carreteras que ya se encuentran en servicio.


Resistencia a la fricción

Si bien en las especificaciones casi nunca se prevén n iveles de fricción en la superfic ie , varios estudios demuestran que la textura log rada por e l rebajado produce valores de fricción aceptables3. El rebajado superficia l , al crear crestas superficiales por el ranurado múltiple que dejan los discos d iamantados, hace que se aumente la macrotextura y las ranuras contribuyen a desalojar el agua bajo las l lantas4 • A estos trabajos se les denomina "ranurado" y su objetivo es sólo mejorar la resistencia al derrapamiento (eficacia de frenado). Sin embargo, también se ha observado5 que bajo tránsito pesado, la textu ra producida por el rebajado puede desaparecer o perder su efectividad muy rápidamente cuando los materiales son blandos, como es el caso de algunas cal izas. Es por el lo que se debe aumentar en estos materiales la separación entre las ranuras. El ancho de la superficie de contacto con las l lantas se cons ig ue a u mentando l a separac ión entre d iscos diamantados. El número de estrías o ranuras se consigna en la tabla 3 . 1 de la parte de Construcción (también en el subinciso 5.3 .2 . 1 O de la de Proyecto) . El uso de pruebas que uti l izan l lantas l isas o con dibujo (normas ASTM E 501 y 524) proporciona información sobre la fricción lograda después del rebajado o del ranurado.

3 .1 .2 Aspectos de ejecución

Construcción

Los procedimientos constructivos para el rebajado fueron ya descritos en el i nc iso 3 . 7 .5 de la parte sobre Construcción de esta pub l icación . · Tal como se ha . comentado en diferentes oportunidades, la separación entre discos controla las características de fricción en la ·

superficie después del ranurado. En agregados más · susceptibles a pul irse se debe dejar más espacio entre los discos para obtener mayor área de contacto entre las ranuras.

La opción de rebajado o desbastado ha venido resultando · más efectiva en térm inos económicos, por la gran variedad de escalonamientos y niveles de rugosidad que : ya pueden manejar los equ ipos cada vez más complejos. · Desde hace 1 O años se vienen manejando cabezas de corte con anchos hasta de 1 .80 m , con diferentes tipos de segmentos de cabezales de corte . Por otro lado, se siguen mejorando los árboles con discos diamantados.

Para dar una idea sobre la productividad de estos equipos, la Administración de Carreteras Federales de los Estados U nidos6 (FHWA) , ha est imado valores

Conservación


promedio en este rubro , reportando producciones medias en diferentes proyectos de 31 horas/máquina para un kilómetro-carri l . Este orden de magnitud , sin embargo, puede variar de manera importante , dependiendo de la dureza de los agregados y de la rugosidad del pavimento . La abertura en la parte más gruesa de las ranuras en e l concreto una vez cortado, no debe ser menor de 2 .03 mm y debe tener un promedio de 2.5 mm. Para agregados más duros, con poca susceptibi l idad de ser pul imentados, la separación mínima entre las marcas de corte debe ser de 1 .64 mm y en promedio de 2.03 mi l ímetros.

Costos del rebajado

Los costos de rebajado con d isco d iamantado son evidentemente función de la dureza del agregado del concreto h idrául ico, así como de las cantidades de materia l que se deben remover. En México se han reportado costos promedio en 1 996 de $6/m2 (dólares americanos), m ientras que en Estados Unidos se han re portado costos p ro m e d i o en ra ngos va ri a b l e s atendiendo a l tipo d e agregados d e entre $3.4 y $ 5 en ag regados b landos , entre $5 y $8 .5 en agregados med ianamente duros, y entre $ 1 0 y $ 1 6 en agregados muy duros. El costo se ve influido también por el tamaño del proyecto , n ivel de los salarios, regulaciones para el control del tránsito, y el g rado de plan icidad que se pretende en la superficie.

En la ú l t ima refe renc ia citada ( FHWA) se seña la , basándose en estudios de tramos rebajados. que la evolución del problema de escalonamiento en juntas o grietas siempre será mayor después de un proceso de rebajado, comparado con el ritmo de desarrol lo del problema en un pavimento nuevo, considerando que en ambos casos no se hagan trabajos de rehabi l itación complementarios. Es decir, e l rebajado o desbastado por sí solo no mejora deterioros estructurales del pavimento , sino que deberán ser acompañados de otras técnicas de re p a ra c i ó n co n cu rre n tes q u e s o l u c i o n e n d i ch os deterioros . Se puede concluir entonces que el rebajado co adyuva ú n i c a m e n te a c o r re g i r la c a l i d a d d e l rodamiento . Los estudios muestran q u e para mitigar el problema de escalonamiento se deben conocer las sigu ientes condicionantes:

O Tránsito futuro . En las etapas primarias después de la restauración con rebajado o desbastado tiene gran influencia el número de ejes equivalentes de peso normal izado a 8.2 t . E l escalonamiento p r i m e ro c rece a c e l e ra d a m e n te , y l u e g o se estabi l iza , siguiendo un patrón simi lar al de un pavimento nuevo.


o 1mcyc

O Diseño del pavimento existente . Conforme mejor estructurado esté el pavimento (base estabi lizada , mayor espesor, etc. ) menor será el escalonamiento que se presente en el futuro .

O Drenaje . La presencia de subbases granulares reduce el escalonamiento y será mejor si se cuenta con d re n es l atera l es ya q u e se m i n i m iza e l escalonamiento posterior a l desbastado.

O Clima . El escalonamiento tenderá a aumentar conforme más frío sea el ambiente en donde se localiza el pavimento .

O Acota m i e ntos l i g a d o s a l pav imen to . Estos elementos reducirán el escalonamiento posterior al desbastado.

O Restau ración de transferencia de cargas. La inserción o reemplazo de pasajuntas mal colocadas , en grietas y juntas transversales, también tenderá a d isminu i r el esca lonamiento una vez hecho el desbastado.

O Mode los de p red i cc ió n . Se pueden esti mar evo l u c iones de l esca l o n a m ie nto para var ios escenarios de desbastado: con y s in reparaciones o elementos adicionales (restauración de pasajuntas , drenes laterales, acotamientos l igados, etc.) . Esta predicción de la acción de desbastado contribuirá a la toma de decisiones desde el punto de vista técnico-económico sobre su viabi l idad.

3.2 TÉCNICAS DE REHABILITACION SUPERFICIAL

DE PAVIMENTOS RÍG IDOS MEDIANTE CARPE

TAS ASFÁLTICAS (PARA CORRECCIÓN DE FA

LLAS FUNCIONALES)

Los pavimentos de concreto experimentan durante su vida útil deterioros superficiales y de tipo estructural d eb idos a la acc ión de l trán sito y a los agentes atmosféricos . Dentro del primer tipo de deterioro se pueden incluir los debidos a fatiga , desprendimientos en grietas superficia les, e irregu laridades en la superficie del tipo de protuberancias a distancias cortas (megatextura) o r i g i n a d a s p o r p ro b l e m a s i n i c i a l e s d u ra n te l a construcción del pavimento. También las irregularidades tienen que ver con aberturas excesivas en juntas, con el consecuente deterioro paulatino de estas últimas y con escalonamientos no muy pronunciados que afectan el n ive l de ru ido, la transitabi l idad, etc. Para tener una l ista exhaustiva de este tipo de problemas se recomienda ver el capítulo 3 de la parte de Evaluación , asi como la tabla 3.1 del mismo capítu lo en la que se resumen estos deterioros .

Conservación

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E n este se nt id o re s u l ta e n ocas iones a t ract ivo rejuvenecer, o mejor dicho poner a punto las condiciones s u p e rfi c i a l es d e u n pav i me nto q u e , s i b i e n s u s condiciones estructurales son todavía buenas, l a cal idad de rodamiento que presta resulta deficiente.

Si se trata de colocar una sobrecarpeta a un pavimento estructuralmente sano, se debe pensar en carpetas de rodamiento capaces de soportar las tensiones inducidas por el tránsito pesado. Es por ello que, si se decide colocar una carpeta de concreto asfá ltico sobre un pavimento de concreto existente , tal decisi@243n deberá justificarse sólo cuando la carpeta referida presente características especiales en cuanto a su reolog ía , durabi l idad y rig idez. Por e l lo , deberá verificarse o mejorarse con ad iciones la mezcla asfá ltica convencional a fin de alcanzar este grado de calidad . De no ser éste el caso, es decir, que la calidad de la sobrecarpeta asfáltica no l legue a ser la adecuada, será preferible optar por otras soluciones, como pudiera ser el fresado general de la superficie , para restituir la ca l idad de rodamiento en la superficie del pavimento .

En lo que s igue se presentan a lgunas a lternativas adicionales a la mezcla asfática convencional , ya que sobre esta ú ltima existe un conocimiento amplio y no es objeto del presente documento . Las alternativas que se presentan se describen brevemente para ofrecer un panorama más amplio de un tipo de solución que se pudiese denominar compuesta : mezclas asfálticas sobre pav im en tos r íg i dos estru ctu ra l m e nte sanos con problemas de irregularidad superficia l .

3 .2.1 Carpetas de textura abierta

Esta técnica se ha venido uti l izando sobre todo en los ú ltimos 20 años. Su estructura superficial abierta y la alta presencia de huecos en la mezcla (a lta capacidad d renante) l im ita el encharcamiento de agua en la superficie y ofrece muy buenas características de fricción con las l lantas . La colocación comúnmente denominada de capa delgada (o también conocida como open graded) es la que más se uti l iza en nuestro medio.

El sistema consiste en una mezcla con cemento asfáltico norma l o mod i fi cad o , de estructu ra a b ie rta , q u e normalmente s e proyecta para ser extendida a manera de revestimiento en carreteras de alta sol icitación . Está formada por agregados pétreos y cemento asfáltico ; este ú ltimo en ocasiones es asfalto modificado con polímeros. Para mejorar su reolog ía, aparte del cemento modificado se util izan agregados de granulometría muy bien definida, lo que aumenta la durabi l idad de la mezcla .


Por otro lado, en a lgunos países, como España, se han uti l izado con relativo éxito mezclas en frío, en las que el material pétreo de granu lometría controlada se combina con emulsiones asfá lticas enriquecidas con polímeros. Este tipo de mezclas tiene la ventaja de no necesitar los costos asociados a la movil ización de plantas asfálticas a los proyectos.

En genera l se ut i l izan pol ímeros para mod ificar las propiedades del cementante , si b ien otras prácticas incluyen la rig idización del asfalto con el empleo de re l l e n o m i n e ra l ( fi//er) .Ta l mod ifi cac ión se puede determinar en el laboratorio a una mezcla dada tomando el residuo de la emulsión o cemento asfáltico empleado, obtenido a su vez mediante la adición de un rel leno (filler) de granu lometría controlada, y l levando el conjunto a la fa l la ; de esta manera se obtiene una pasta a la cual se le determinan en el laboratorio a lgunas características, ta les como la penetración, punto de reblandecimiento, índ ice de penetración , etc . , que pueden confirmar el grado de mejora logrado por los pol ímeros respecto a cementantes no modificados.

El cementante empleado para tránsito l igero a med iano es generalmente una emulsión catiónica de rompimiento medio, formulada con asfalto modificado por polímeros y con un contenido adecuado de emulsificantes para ayudar a la mezcla en su trabajabi l idad in icia l , y al logro de una cohesión satisfactori a . En tránsito pesado el cementante puede ser cemento asfá ltico modificado.

Estas superficies ofrecen varias ventajas:

1 ) a l ser drenantes y porosas, minimizan salpicaduras y efectos de hidroplaneo;

2) mejoran la resistencia al deslizamiento, especialmente durante l l uvias, a l ofrecer una superficie más friccionante; y

3) disminuyen el n ive l de ruido , comparado con una superficie más cerrada ; además, cuentan con mejores propiedades reflejantes, comparadas con otras carpetas asfálticas.

Existen dos enfoques básicos para el d iseño de carpetas de textura abierta (open graded) ; el primero intenta una estructura francamente a bierta , con poca presencia de finos actuando como fillers, de manera que son muy drenantes , pero su estabi l idad descansa en el rozamiento entre las part ícu las g ruesas , por lo que son poco sensibles a cambios de temperatura, pero presentan el prob lema de du rab i l idad . Esto ú l t imo se resuelve uti l izando pol ímeros que mod ifican al cementante . Ello

Conservación


c o n tr i b u ye a l o g ra r m ej o r d e s e m p e ñ o y m a y o r durabi l idad.

La otra opción es la más convencional , y consiste en l o g ra r u n a c u rv a g ra n u l o m é t r i c a p re v i a m e n t e establecida , pero que garantice una cierta cantidad de huecos, aun con contenidos de partícu las finas (fillers)

para darle cierta estabi l idad y consistencia a la mezcla.

En términos generales, a l igual que las carpetas de concreto asfá ltico , se estudian a lgunas propiedades físicas de los agregados de la mezcla por emplear, tales co m o g ra n u l o m e t r í a , a d h e re n c i a con e l a sfa l to mod ificado , forma de part ícu las , sanidad y dureza , equivalente de arena y absorción . Todas el las están e n ca m i n a d a s a q u e los m ateria les pétreos sean compatibles con el asfa lto modificado , conteniendo pocos finos plásticos y de dureza satisfactoria . Al igual que en las carpetas asfá l t icas t íp icas , en estas capas de estructura abierta se busca que las partícu las sólidas permanezcan recubiertas de asfalto el mayor tiempo posible durante el servicio del pavimento.

A continuación se presentan algunas especificaciones sugeridas7 en cuanto a los agregados para mezclas en cal iente (tabla 3 .3) .

Tabla 3 .3 Cal idad de los agregados

Característica Desgaste en la máquina Los Ángeles, máximo, %

Equivalente de arena, mín imo, %

Forma de la partícu la (angulosidad): - Contenido de lajas, máximo, % - Contenido de partículas alargadas, máximo, % - Caras nuevas por fracturamiento, mín imo, %

Adherencia con el asfalto modificado

lntemperismo acelerad�. máximo, %

30

70

30

30

30

Buena

1 2

Las mezclas pueden prepararse e n cal iente y en frío. E n e l primer caso s e pueden uti l izar tamaños máximos d e 9 . 5 mm (3/8") , 1 2 .7 mm ( 1 /2") , y 1 5.87 mm (5/8") para es p e s o re s d e c a p a d e 2 c m , 2 . 5 c m y 3 c m , respectivamente . En todos los casos el rango de finos (mate ria l q u e pasa la m a l l a No . 200) debe estar comprendido entre O y 3%.

En el caso de mezclas en frío8 la mezcla se extiende y compacta a temperatura ambiente. Este sistema se emplea en carreteras en donde se eviten traslados de mezclas de una planta de producción normalmente más complejas.


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En este caso se uti l izan agregados pétreos gruesos retenidos hasta la mal la No. 1 O (2 mm). La abrasividad medida en la máquina Los Ángeles debe ser menor de 25%, el índice de lajas inferior a 30%, y ante resistencia al desplazamiento con ebul l ición de agua la adhesividad superior a 95%. Tanto los agregados gruesos como los finos deberán provenir de trituración de roca sana . El equiva lente de arena de la mezcla de los materiales gruesos , finos y rel leno (filler) deberá ser superior a 50%. El coeficiente de emulsibi l idad del rel leno (filler) debe ser inferior a 0.60.

En las emulsiones para elaborar las mezclas se pide que su conten ido de agua sea inferior a 32% con una viscosidad in icial mayor de 1 00 segundos/Saybolt Fu rol a 50°C.

El contenido de elastómero medido en el asfalto residual debe ser mayor de 2.5%. Por otro lado, atendiendo a su espesor, la granulometría propuesta es como se ind ica en la tabla 3.4.

Tabla 3.4 Granulometrías típicas en carpetas abiertas (open graded)

Denominación de la malla, mm Tipo 1 , % que pasa Tipo 11 , % que pasa {eulgadas}

1 9 . 1 (3/4") 1 00

1 2 .7 ( 1 /2") 65 - 90 1 00

9.5 (3/8") 70 - 1 00

4.69 (No. 4) 20 - 40 20 - 40

2 .38 (No. 8) 5 - 20 5 - 20

0.07 4 {No. 200} 1 - 3 1 - 3

El contenido del cementante residual en ambos casos debe estar en el rango de 4 a 5% en peso de los agregados. En caso de que estos ú ltimos tengan a bso rc ión a p rec ia b l e , e n tonces el co n ten ido se mod ificará de manera correspondiente .

Antes de colocar la carpeta se debe apl icar un riego de l iga; los espesores de capa mínimos son de dos veces el tamaño máximo del agregado.

Por tratarse de una capa restauradora , se deben corregir todas las irregularidades de tipo estructural y funcional , así como grietas y demás defectos importantes , del pavimento ríg ido que la recibe. Es muy importante im permeab i l izar l a superfic ie de apoyo , as í como corregir cualquier problema del perfi l transversal del pavimento .

Conservación

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Durante la producción de las mezclas se debe verificar que la emulsión cuente con la viscosidad correcta y que su velocidad de rompimiento sea la adecuada, a fin de garantizar que los agregados queden efectivamente recubiertos, y no haya segregación de cementante ni partículas descubiertas .

Dentro de las desventajas de las carpetas de estructu ra abierta o drenantes (open graded) se puede mencionar su relativamente baja durabi l idad y el comportamiento mecánico a largo plazo. En cuanto a la primera se puede decir que debido a la alta presencia de huecos es posible promover la acción oxida nte y de envejec imie nto ocasionada por los agentes atmosféricos . A favor se t i e n e q u e , al s e r co n d i c i ó n q u e l o s a g re g a d o s permanezcan recubiertos por el cementante, con espesor de pel7cula considerable, se inhiben los efectos adversos antes mencionados. El alto contenido de huecos propicia que haya desprendimiento del cementante por la acción del agua. El lo es más marcado en el caso de que no haya adhesión satisfactoria entre agregados y cementante.

En este tipo de carpetas es común la aparición de grietas de reflexión ocasionadas por las juntas y grietas del pavimento en el que están apoyadas.

Otra l i m i tan te q u e se ha o bservado en a l g u n as apl icaciones prácticas es que ante tránsito pesado estas capas eventualmente se disgregan . Tal parece que en algunos casos la cohesión de la mezcla puede ser insuficiente para resistir esfuerzos de tensión inducidos por el tránsito . En otros términos, en las mezclas se debe garantizar una l iga adecuada.

Transporte de la mezcla

Se cuidará que durante su transporte no haya pérdida de ca lor. Es por ello aconsejable que durante su traslado al sitio de obra , la mezcla sea cubierta con lonas en la parte superior de los camiones. Además, con objeto de reducir al máximo la migración de cemento asfá ltico hacia la parte inferior de la mezcla, es importante reducir los tiempos de transporte de esta última. Por otro lado, siempre se buscará que la temperatura ambiente al colocar las mezclas esté en el rango de 1 5° a 35°C , con objeto de que la mezcla no se enfríe abruptamente , pero tampoco que la temperatura esté tan ca l iente que permita el escurrimiento del asfa lto .

Colocación

El extendido debe ser de tal forma que no se interrumpa la a l imentación de mezcla a. la extendedora , tratando siempre que la velocidad de avance sea lo más uniforme posible. El lo permitirá que los espesores sean un iformes,



con poca interrupción de los extendidos, dando lugar a superficies menos rugosas, y por otro lado, l ibres de las irregularidades ocasionadas por avances demasiado rápidos que inducen vibraciones pronunciadas en los equipos de extendido.

A d iferencia de mezclas convenciona les de espesor mayor, este tipo de mezclas, de poco espesor, requ iere menos pasadas para su acomodo y compactación . Se necesita sólo un par de pasadas con rodi l los l isos de peso mediano, y al final una o dos pasadas de acomodo con rod il los neumáticos para evitar el desprendimiento de partícu las.

Apertura al tránsito

D e b i d o a su poco es pesor , la mezc la se e nfría ráp idamente, por lo que no se requ ieren periodos excesivos de fraguado del asfa lto.

3.2.2 Carpeta con asfalto modificado con polímeros

Cuando el pavimento ríg ido presente sólo irregularidades superficiales, pero esté l ibre de problemas estructurales, podrá corregirse la cal idad de servicio mediante carpetas con asfa l to mod if i cado -o e m u ls i ones asfá l t i cas modificadas. Cabe aclarar q ue su uso se restringe a los casos en que no hayan daños estructu rales de severidad media a alta , ya que junto con condicionantes adversas (tránsito pesado, cl imas extremosos , etc. ) los pavimentos ríg idos pud ieran no cumpl ir las expectativas concebidas en el proyecto .

Conceptualmente , una sobrecarpeta asfáltica apl icada a un pavimento ríg ido necesariamente deberá contar con una capa separadora en la interfaz, esto es, entre el pavimento nuevo y el existente . La idea que subyace a este razonamiento es evitar que las d iscontinu idades que sufran movi m iento e n e l pav i mento de apoyo se manifiesten en la sobrecarpeta . Las anomal ías más frecuentes son la reflexión de grietas activas y de juntas que experimenten movimiento de l pavimento ríg ido (veáse lo relativo a capas separadoras en sobrecarpetas de concreto sobre pavimentos asfá lti cos , sub inciso 3 .9 . 1 .2) .

Tradicionalmente , y para condiciones medias de tránsito, el cemento asfá ltico cumple la función de l igante de los agregados que, mezclados y compactados en conjunto bajo ciertos estándares de cal idad , pueden producir carpetas de cal idad. Sin embargo , en circunstancias de tránsito pesado e intenso , y en condiciones climáticas adversas, los pavimentos asfálticos comunes pueden deteriorarse muy rápidamente. Las manifestaciones más

Conservación


comu nes son las corrugaciones , grietas por fatiga , roderas, d isgregaciones, etc. Es por el lo que se requiere , s o b re t o d o p a ra t ra b aj o s de re h a b i l i t a c i 2 4 3 n , even tu a l m e nte d ota r a las mezcl as asfá l t icas d e mod ificadores q u e puedan mejorar sus características reológicas, de resistencia y de durabi l idad .

Pudiera pensarse, por ejemplo, que la resistencia de una mezcla asfáltica se puede incrementar aumentando su conten ido de ag regados g ruesos , d isminuyendo el contenido de cemento asfáltico, y aumentando la dureza de éste . Sin embargo, al aumentar la resistencia de esta m a n e ra se p u e d e n a fe cta r a d v e rs a m e nte ot ras propiedades, por ejemplo su flexib i l idad . Los cementos asfálticos modificados aumentan la resistencia a la fatiga y a la deformación permanente o plástica en las mezclas en donde se uti l izan . Cuando no sea posible cambiar formulaciones en algunas de estas ú lt imas, por no ser posible conciliar a lgunas de sus características, se puede recu rr i r a cemen tan tes mod i fi ca d os q u e posean propiedades mecánicas y reológicas aceptables dentro del rango de temperaturas a que estará sometido el asfalto durante su vida de servicio. Para los cementos mod ificados se uti l izan agentes modificadores o aditivos que entre otras propiedades pueden afectar la adhesión entre el cemento y los agregados , el aumento de la cohesión del cemento y la d ism inución de efectos térmicos . Las mezclas pueden inc lu i r ad itivos que mejoran la resistencia a la tensión y a la flexión (fibras naturales y sintéticas) , los que mejoran las propiedades mecánicas y reológ icas (pol ímeros) , etcétera .

En el caso de asfaltos modificados con pol ímeros, lo que se b usca es que las mo lécu las d e estos ú l t imos interactúen con los componentes de los primeros. Un po l í m e ro es u n a s u s ta n c i a m a c ro m o l ecu l a r con propiedades viscoelásticas. A l presentarse los cambios ya citados el proceso degenerará en un cambio coloidal de la estructura interna del cemento asfá ltico , alterando entonces sus prop iedades . Esta mod ificac ión de propiedades es función de:

O Composición y estructura molecu lar del polímero u t i l i z a d o ( m a s a m o l e c u l a r , t e m p e ra tu ra d e transición vítrea, polaridad , etc . )

O Com posición qu ím ica y estructura colo ida l de l cemento asfáltico

O Proporcionamiento de l cemento asfá ltico y de l pol ímero

O P roceso d e mezc lado (modo d e fa b ri cac ión , temperatura , tiempo de mezclado, etc . )


�:; 1mcyc

Un pol ímero consiste en un conjunto de moléculas grandes compuestas por varias un idades de molécu las pequeñas de igual identidad. Las masas molares de los pol ímeros van desde 1 0 ,000 hasta 1 O mi l lones.

Aunque existe una gran variedad de pol ímeros, con propiedades y composición qu ímica diferentes, no todos s o n co m p a t i b l e s c o n e l c e m e n to a sfá l t i c o , y consecuentemente el abanico de posibi l idades se reduce fu ndam enta l m e nte a dos c l ases : a ) los de l t i po elastomérico (derivados de l butad ieno ) : termoplásticos de butad ieno-esti reno (SBS , o ahu lados) y b) los plastómeros (derivados del eti leno) : copol ímeros de eti leno-acetato de vini lo (EVA, t ipo plástico) .

Para que los asfa ltos mod ificados sean estables y homogéneos , es ind ispensable efectuar la preparación y el mezclado correctamente .

El manejo de los pol ímeros está en función de su p resentac ió n ; a s í , s i es só l i do se debe mezc la r ínt imamente con el asfa lto antes de su emu ls ificación . Si el pol ímero es t ipo látex, puede ser considerado como una emuls ión , por lo que su tratamiento será compatib le con esta ú l tima : un látex catiónico se debe emplear con una emu lsión asfá l tica catión ica . También se deben hacer las consid eraciones de pH en la selección de emu ls ificantes para usarlos con el látex.

Los pol ímeros más usados para mod ificar los asfaltos son los elastoméricos , dentro de los cuales se pueden mencionar los látex SBR, látex de neopreno, látex natura l , copolímeros (SBS) y neumáticos reciclados. Dentro de los plásticos están los po l ímeros de acetato , como el EMA

- y el EVA. Las propiedades físico-mecánicas de los asfaltos modificados se controlan básicamente con los mismos métodos de ensaye que los de cemento asfáltico convenciona l . Sin embargo, dado que de algún modo se tiene que estimar la estabi l idad y compatibi l idad de las mezclas, es necesario determinar algunas características de manera adicional , como pueden ser la elasticidad y otras características mecánicas. Las propiedades que se deben obtener son :

IV - 31

O Penetración

O Punto de reblandecimiento

O Índice de penetración

O Punto de fragi l idad Fraas

O Viscosidad (viscosímetro rotacional)

O Adherencia

O Ductil idad a 5°C

Conservación

O Envejec im iento med ia nte e nsaye de pe l í cu la delgada

O I ntervalo de p lasticidad

O Estabi l idad al a lmacenamiento

O Elasticidad ante torsión

O Prueba a tensión

Las ú ltimas tres pruebas consisten en lo siguiente:

Estabi l idad al a lmacenamiento

E n e s t a p r u e b a s e c o m p a r a n l o s p u n t o s d e reblandecimiento entre las partes superior e inferior de una mezcla asfa l to-po l ímero que prev iamente se m a n tuvo al menos c i n co d ía s en estufa , a u n a temperatura d e 1 65°C.

Elasticidad ante torsión

En esta modalidad se mide la recuperación elástica del asfalto modificado mediante la inserción de un ci l indro en la mezcla . El ci l indro util izado es de peso y dimensiones conocidas. Una vez ahogado, de manera parcia l , se le apl ica una rotación de 1 80° ; después de 30 minutos se mide el ángulo de recuperación del ci l indro . Este ángulo representará un porcentaje de la recuperación elástica .

Prueba a tensión

En esta prueba la mezcla de asfalto modificado se estira a · velocidad constante hasta su fal la , midiéndose en esta

propiedad mecánica la fuerza necesaria y la evolución de las deformaciones correspondientes .

La apl icación de los agentes modificadores se hace atractiva cuando las con d ic iones de trabajo sean adversas, e impongan solicitaciones adicionales a la carpeta de rodamiento (por ejemplo de tránsito, o temperaturas extremas, agentes atmosféricos variables, etc . ) . Es en estas condiciones cuando este tipo de sobrecarpetas como opción de rehabi l i tación puede considerarse de mayor interés.

Las capas asfálticas con polímeros se pueden util izar en trabajos de rehabi l itación como sobrecarpetas, pues constituyen mezclas resistentes y se puede lograr buena macrotextura , en caso de diseñarse con granulometrías especi a l es de a g reg ado . Su em p leo puede ser considerado por ejemplo como capas delgadas en carreteras en las que la presencia de pasos inferiores veh i cu l a res i m po n g a co n d ic ion a n tes por g á l i bos efectivos , e� decir, en donde una sobrecarpeta asfáltica o de concreto convencional no es conveniente porque su espesor reduce la altura l ibre por debajo del valor m ínimo aceptable.


La resistencia de estas carpetas se obtiene también con el empleo de agregados de buena calidad , con más alto contenido de agregado fino (filler) , de 8 a 1 0% . La textura superficial se logra con una granu lometría discontinua de los agregados (d iscontinuidad , 2-6 mm) . La d istribución granu lométrica que más se util iza es simi lar a la mostrada en la tabla 3 .5 .

Tabla 3.5 Distribución granulométrica tipo. Carpetas con cemento mod ificado con polímeros

Denominación de la malla, mm (pulgadas)

9.5 (3/8")

4.69 (No. 4)

2 .38 (No. 8)

1 . 1 9 (No. 1 6)

0 .59 (No. 30)

0 . 149 (No. 1 00)

0 .074 (No. 200)

% que pasa

95 - 1 00

30 - 40

25 - 35

8 - 1 2

L a calidad de los agregados puede ser la misma que la consignada en la tabla 3 .3 , relativa a carpetas de textura abierta (inciso 3 .2 . 1 ) .

Para el logro de texturas superficiales de buena ca lidad se pueden util izar morteros de granulometría d iscontinua (d iscontinuidad de tamaños en el rango de 2 a 4 mm). En el las , e l cementante está constitu ido por emu lsiones mod ificadas con pol ímeros. Los morteros deben tener buena cohesión para mantener juntos a los agregados.

Una rehabi l itación de pavimento rígido con sobrecarpeta asfáltica siempre l levará impl ícito el riesgo de que los problemas de tipo estructural del pavimento existente se transmitan o se reflejen en la nueva sobrecarpeta . Por ejemp lo , están los a g rietam ientos transversa les o longitudinales que todavía experimenten movimiento . Otro tanto se puede decir de las ju ntas sujetas a movi m i e ntos por te m pe ra tu ra . Por este t ipo de consideraciones es importante restaurar irregularidades que puedan amenazar la in tegridad estructu ra l del pavimento ya reforzado con la sobrecarpeta (veánse los trabajos preparatorios en el caso de sobrecarpetas de concreto adheridas y no adheridas, en el inciso 3 .9 . 1 de este capítu lo) .

Una práctica a lterna o comp lementaria consiste en colocar una capa que prevenga la reflexión de estas fal las. Como capa separadora del pavimento existente se pueden usar d iferentes materiales ; a continuación se describen algunas posibi l idades:

Conservación


O La separación de la sobrecarpeta se puede lograr con membranas que tomen esfuerzos de tensión. La función de estas membranas es la de retrasar en lo posible la reflexión de grietas por problemas en el pavimento existente. Esta capa debe ser flexible y muy resi l iente , de a lta resistencia mecánica, capaz de res ist i r l a s tens iones p ro d u cidas por los movimientos de l pavimento existente. Esta capa se forma con un riego en caliente de asfalto o emulsión as fá l t i ca m o d i f i ca d a s o b re la s u p e rfi c i e , y posteriormente queda conformada con un segundo riego de lechada asfá ltica con asfalto modificado y fibras.

O Otra manera de separar a los pavimentos nuevos de los existentes es med iante mezclas asfá lticas convencionales, si es que no hay restricciones en cuanto a espesores fina les de los trabajos de rehabi l itación (caso de gál ibos en puentes). Los espesores comunes están en el rango de 5 a 8 cm .

O También se pueden uti l izar geotexti les, georredes y geomallas.

Colocada la capa de separación se procede al tendido de la mezcla asfá ltica modificada.

Se d e b e n te n e r e n c u e nta a l g u n a s co n d i c i ones superficiales y topográficas antes de proceder a l a ejecución de l mejoramiento superficial con carpetas

, asfálticas modificadas con pol ímeros.

Los daños estructurales tales como reblandecimiento de las capas de apoyo, socavación de las capas de subbases, movimiento de losas, agrietamientos excesivos, juntas

, deterioradas, etc . , deben ser corregidos. El tratamiento de las grietas será función, en cada caso, de la magnitud de

: su tamaño.

Las pendientes deben ser las adecuadas, para el rápido desalojo del agua pluvia l .

Cuando se uti l icen durante la construcción asfa ltos ahu lados mezclados en cal iente , se deberá tener en cuenta que el tipo de asfa lto , y en especial su viscosidad , darán la pauta para la temperatura de mezclado, la cual comúnmente estará entre 1 07° y 1 2 1 ºC.

3.2.3 Microcarpetas

En a lgunas circunstancias, cuando sólo se requiere mejorar la cal idad de rodamiento de un pavimento de concreto , se puede optar por colocar una carpeta asfáltica delgada . Esta carpeta desde luego no tendría una función estructural , sino que está orientada a solucionar fal las de tipo funcional , o más estrictamente hablando, de


v 1mcyc

irregularidades superficiales. Antes de continuar, es importante tener un diagnóstico correcto de la condición general del pavimento (véase la parte sobre Evaluación

de este trabajo) para justificar este tipo de solución. Esta ú l t i m a s e d e b e a d o p t a r b a j o l a s s i g u i e n t e s consideraciones:

O Estado del pavimento (características funcionales y estructurales). Si se demuestra que en el pavimento la severidad de daños es de media a alta, esta opción de rehabi l itación no se recomienda.

O J u s t i f i ca c i ó n e co n ó m i c a . Es i n d i s p e n s a b l e considerar varios umbrales d e solución, haciendo anál isis de costo a corto y a largo plazo (ciclo de vida del pavimento rehabi l itado con varias técnicas). En estos anál isis se debe tomar en cuenta el costo inicial y a mediano plazo, béneficios económicos y ahorros de operatividad vehicular para cada opción de rehabi l itación, s iempre l igándolas con los niveles de servicio resu ltantes.

O Oportunidad probable de disposición de recursos en el caso de pretender construcciones o mejoras por etapas, y su impacto económico.

O Tiempos de ejecución, d isponibi l idad de recursos m a t e r i a l e s y s u s CO?tos co rres p o n d i e n te s , comparados con otras alternativas.

O Medidas de prevención y planeación para el control del tránsito durante el desarrol lo de los trabajos.

El advenimiento en años recientes de cargas de tránsito cada vez mayores , aunadas a posibles cond iciones de apoyo irregulares, hace que para el empleo de carpetas asfálticas delgadas ( l lamadas también microcarpetas) se tengan en cuenta ciertas consideraciones especiales. En lo que s igue se presentan a lgunas defin iciones y p roced i m ientos d e d i seño y co locac ión d e estos materiales.

El primer paso consiste en apl icar un riego de l iga con emulsión modificada con polímeros.El proporcionamiento debe ser del orden de hasta dos veces el que le correspondería a un riego de emulsión normal . Este riego grueso permite evitar futuros corrimientos de la superficie. Sin embargo, hay qLJe evitar una sobredosificación , ya que un exceso podría servir de lubricante y faci l itar los corrimientos; además, esta capa representa una pel ícula impermeable de buena calidad que inhibe la infiltración de agua.

Un segundo paso lo constituye la colocación de una mezcla asfáltica en capa delgada. Esta ú ltima debe tener las siguientes características:

O Granulometría discontinua

Conservación

O Contenido alto de filler

O Cementante modificado en proporcionamiento alto

Lo que se busca con estas características es una macrotextura rugosa de la superficie ya terminada y una resi stenc ia a l ta a l a fatiga con baja d eformación permanente . Visto así , resulta entonces una carpeta asfáltica u ltradelgada para restitu i r las características superficiales de un pavimento.

Una opción interesante es efectuar el extendido con una máqu ina pavimentadora que sea capaz de tender simu ltáneamente el riego de l iga (o de adherencia) y la capa de mezcla asfáltica en cal iente .

L a v e n t aj a d e co l o c a r l a s d o s c a p a s c a s i simultáneamente es e l ocultamiento, y protección , del riego de l iga. Se sabe que las orugas de la extendedora , o e l paso d e camiones q u e sum in istran la mezc la ocasionan desprendimientos en la capa de l iga . La emu lsión es de alta concentración (del orden de 65% de ceme ntante res i d u a l ) , fa br i cada con cementan te mod ificado con elastómeros cuyo valor de índice de penetración sea > 1 . El riego debe ser del orden de 0.3 a 0 .6 kg/m2 en pavimentos asfálticos recientes , y de 0.8 a 1 .0 .kg/m2 en pavimentos ya fisurados.

La mezcla en ca l ien te se recomienda que te nga g ranu lometría discontinua , extendida a razón de 30 a 40 kg/m2. La g ranu lometría se presenta en la tabla 3 .6 .

Tabla 3 .6 Granulometría en microcarpetas

Abertura de la malla, mm (pulgadas)

1 2 .7 (1h") 9.5 (3/8")

4 .69 (No. 4)

2.38 (No. 8)

0.59 (No. 30)

0.074 (No. 200)

% que pasa

1 00

70 - 1 00

25 - 35

20 - 30

12 - 20

6 - 1 0

E l cementante modificado d e l a mezcla e n ca liente se proporciona entre 5 y 6% en peso de los agregados, dependiendo del tipo de agregados. E l cementante es un asfa l to mod ifi cado con ad it ivos tensoactivos q u e aumentan l a adhesión agregado-cemento. Los aditivos que comúnmente se emplean , según se ha mencionado en diferentes párrafos, son los polímeros y en alguna medida las fibras .

La extendedora por emplear es del tipo autopropulsado , capaz de tender emulsiones mod ificadas o normales, en


rangos entre 0 .2 y 1 .3 kg/m2 con precisión de ± 1 0% en anchos comprendidos entre 2.5 y 6 m. Este tipo de extendedora ta m b ién co loca capas asfá l t icas con espesores de entre 1 y 25 cm .

La tubería que suministra la emulsión va en la parte delantera de la extendedora, y antecede a la regla de enrase o de extendido. A ésta la al imentan unos tornil los sin fin que atraen de la tolva la mezcla , depositada por los camiones.

La extendedora cuenta además con un depósito para a lmacenar a las emulsiones (hasta 5 t) , sistema para su calentamiento, y dispositivos de descarga de la emulsión, que se pueden ajustar a las características geométricas de la carretera. La tubería de riego normalmente util iza 12 boqui l las de aspers ión , con sistema de precisión e interruptor de suministro de riego, incluyendo dispositivos de protección y l impieza.

Al igual que en el caso de pavimentadoras de concreto, existen extendedoras de m icrocarpetas capaces de colocar carpetas con bastante precisión en cuanto a espesor, control de rasante y pendientes. Finalmente, para la compactación se usa un par de rodi l los l isos del tipo convencional .

La macrotextura superficial que se consigue con estos equipos puede ser regular. Frecuentemente se obtienen valores de entre 1 .5 y 2 mm con la prueba de la mancha (o círculo) de arena.

Uno de los principales inconvenientes de este tipo de carpetas es que requiere de un equipo de extendido especia l . A cambio, presenta varias ventajas: a) se minimiza el desprendimiento de gravas pequeñas , b) se puede aplicar en cualquier época del año, c) puede soportar incluso tránsito pesado, y d) mejora las características superficiales, e incluso el drenaje superficial .

Se hace hincapié en que este tipo de sobrecarpeta es apl icable en los casos en que el pavimento rígido presente únicamente· daños estructurales marginales, y en donde se traten de corregir problemas de tipo superficia l .

3.3 ESTABILIZACIÓN Y N IVELACIÓN DE LOSAS POR

MEDIO DE SU LEVANTAMIENTO

En la primera parte de esta cláusula se deta l la la técnica de estabi l ización de losas , y en una segunda se describe brevemente la correspondiente a n ivelación de losas mediante su levantamiento a presión.

E l propósito de una estabi l ización es restablecer las condiciones de apoyo de las losas cuando se han presentado oquedades pequeñas en zonas de juntas,

Conservación


grietas y bordes del pavimento. Los vacíos que se tratan deben ser pequeños , del orden de 3 mm, y se desarrol lan ya sea donde incurren todas las condicionantes que inducen el bombeo (pumping), o bien por reacomodo de la capa del terreno de apoyo debido a deflexiones excesivas de las losas en sus bordes. Otra fuente de problemas son los huecos que se presentan debajo de las losas en rampas de acceso en puentes , por asentamiento de los rel lenos. Si no se corrigen estas anomal ías el pavimento puede sufri r grietas de esqu ina , esca lonamiento , y agrietamientos en la vecindad de las esquinas.

Cuando se hace de manera correcta , esta técnica puede resu ltar muy efectiva , económica y consume menos tiempo q u e otras , por ejemp lo compa rada con e l reemplazo total de las losas. En la figura 3 .4 se presenta una secuencia del desarrol lo de oquedades bajo las losas.

Esta técn ica d e re parac ión , denom inada ta m b ién s u b s e l l o , o e s t a b i l i za c i ó n d e l p a v i m e n to co n suelo-cemento flu ido ( lodos cementados) , normalmente es acompañada por otras técn icas de rehabi l itación , t ípicamente con bacheo y desbastado. La manera correcta de apl icarse dependerá de varios factores:

1 ) determinación del t iempo óptimo para estabi l izar las losas ,

2) detección lo más aproximada posible de los vacíos,

3) selección adecuada de los materiales por uti l izar,

Carril de { ba·a velocidad

Borde de entrada

Etapa 1 . Se in icia el bombeo

Acotamiento del tránsito { Dirección

��!

\ / Manchas pequeñas en el acotamiento

Etapa 3. Desarrollo de vacíos

"i 1mcyc

4) estimación adecuada de las cantidades de material por emplear, y finalmente ,

5) proced imientos constructivos adecuados.

3.3 .1 Técnica de estabi l ización de losas

El p roced i m i en to pa ra la esta b i l iza c ión cons iste básicamente en la inyección , a través de barrenos p rev iamente ej ecutados , de lechadas (grouts) de cemento portland o bien de mezclas de pol iuretano. Estas mezclas re l lenan pequeñas oquedades, que se pueden genera r en la i n terfaz losa-subbase , con espesores típicos comprendidos entre 0 . 1 25 y 6.35 mm. Este sel lo inferior ayuda a mantener el agua fuera de los vacíos , y contribuye a la estabi l idad integral del conjunto . En algunas ocasiones se uti l izan también productos asfálticos apl icados en cal iente haciendo las funciones de subsello o de estabi l ización .

E l proced imiento de estabi l ización de una losa mediante morteros o lodos estabi l izados 110 debe confundirse con el de levantamiento de losas mediante la inyección a presión de d ichos e lementos estab i l izadores ; en la técn ica de levantamiento se apl ica una presión a los citados e lementos , necesaria para dar e levaciones corregidas a las losas. La técn ica de levantamiento, de no hacerse de manera cu idadosa , puede originar problemas de desajuste entre losas contiguas.

Etapa 2. Desarrollo de vacíos pequeños

Etapa 4. Fracturamiento de losas

Figu ra 3.4 Secuencia del desarrol lo de la pérdida de soporte.


TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��.;...;..;;...;..;....;....;.=;_,,;;��;_;_�;..;.;_;,;�� 1mcyc

3.3. 1. 1 Consideraciones preliminares

Cuando en un proyecto de rehabi l itación concurren técnicas tales como reemplazo de losas o reparación de losas a sección com pleta, es necesario rea l izar el subsello de estabi l ización después de las otras técnicas citadas. En cambio, cuando la reparación es a sección parcial , o cuando se trata de restauraciones superficiales, éstas deben ejecutarse una vez que se haya estabi l izado el conjunto de losas. A manera de verificar la efectividad del tratamiento estabi l izador, en algunas losas se puede inyectar el rel leno antes de proceder a una reparación a sección completa; de esta manera , al levantar las secciones de losa se estaría en posibi l idad de d ictaminar si e l proceso estabi l izador está cumpl iendo con su cometido.

La colocación de subdrenes debe ga rantiza r q ue realmente se el imine el agua que entra principalmente por la superficie , y no colabore a la pérd ida de soporte de las losas, principalmente por su contribución a l posib le arrastre de finos; la empresa contratista debe extremar sus cuidados para evitar e l paso de los materiales estabi l izadores hacia los drenes.

Cuando se demuestre que la eficiencia en juntas es menor de 50%, se puede proceder, como complemento al proceso de estabi l ización, a colocar barras de sujeción en acotamientos, y pasajuntas en las juntas transversales (inciso 3 .7 .2) ; el lo contribuirá a reducir sensiblemente las deflexiones.

Es importante destacar, como l imitante de esta técnica , q u e e l l a no corri ge p ro b lemas d e rugos idad por depresiones, sino más bien restablece las condiciones estructu ra les de l pavi mento , al dotar lo de mayor capacidad de soporte . Así , la técnica se apl ica en grietas o juntas en donde se presente falta de soporte .

3. 3. 1 . 2 Detección de vacíos

Existen varios métodos para detectar vacíos en e l pavimento , los cuales van desde los más trad icionales hasta los más modernos y automatizados.

a) Métodos trad icionales de detección

O I nspección visual . El más sencil lo es mediante una inspección visual de detal le. Por medio de el la es pos i b l e d etecta r de m a n e ra senci l l a l a prese ncia de ag uje ros y depres iones en la vecindad de las juntas longitud inales; también será un ind icativo la presencia de material granular en la vecindad de juntas transversales que de manera obvia presenten movimiento al paso de vehículos (bombeo). La fa l la de algunas juntas es


evidencia tam b ién de acumu lación de agua, migración y acumulación de finos y finalmente el mov i m i e n to v e rt i c a l re l a t ivo e nt re l as dos secciones de losa.

O Vehículo cargado. Ésta es una manera estática para determinar vacíos. Util iza el paso de un camión cargado, cuyo eje pese normalmente 80 kN (8 t), completado con micrómetros de 0 .025 mm de precisión. Se uti l izan dos micrómetros, uno para cada esquina de las losas que forman la junta, situados en un plano perpendicular a esta última, en la vecindad del acotamiento. Adicionalmente se puede colocar un micrómetro de referencia que se sitúe de preferencia sobre el acotamiento. Cuando l a s l o s a s c o n t i g u a s n o t i e n e n c a rg a , l os micrómetros se ajustan a cero y se preparan y fijan para la prueba . Luego el camión se sitúa cerca de la junta , de manera que el centro de su eje cargado esté 30 cm detrás de la junta, y la rueda exterior a 30 cm de la orilla del pavimento. Se toma la lectura en los micrómetros directamente instalados sobre las losas. Posteriormente se mueve el camión a la losa contigua, con su eje y rueda exterior exactamente en la misma posición que en la losa recién cargada; se vuelven a leer los micrómetros y se registran los movimientos verticales. Este procedimiento se repite en cada una de las juntas que van a ser estud iadas.

O La viga Benkelman puede también ser uti l izada. -Cuando éste sea el caso, la viga debe formar un ángulo del orden de 45° respecto a la ori l la del pavimento .

De hecho, cualquier d ispositivo con suficiente a p roxi mac ión p u e d e e m p l e a rse para medir movimientos verticales entre las losas a l paso de los veh ículos, siempre que al menos un dispositivo de medición se sitúe en las inmediaciones de una esquina, cerca del borde.

Muchas especificaciones l imitan el movimiento registrado a rangos comprendidos entre 0.5 y 0.6 mm.

O Medición en condición d inámica . Para la medición de movimientos verticales entre losas se pueden emplear equipos tales como el deflectómetro de i m p a c t o s , p o r e j e m p l o e l Dyn a test y deflectómetros de carga pesada, los cuales miden la respuesta del pavimento a cargas dinámicas. Las cargas, sean de impacto o de tipo oscilante , se ap l i can al pav ime nto y sus res pu estas son rec i b i das por t ra n s d u ctores q u e m iden las d efl ex iones asoc iad a s a ca rg a s d i n á m icas mediante una consola de registro , la que a su vez las envía a una computadora para su almacenaje y

Conservación


proces a m i e nto . De ntro d e sus p ri n c ipa les ventajas se pueden consignar las siguientes : ·

• Se pueden apl icar rangos de carga rea l istas

• Se pueden d eterm i n a r l as defl ex iones inducidas en intervalos g randes, hasta de 1 .8 m , respecto al punto de apl icación de las cargas

• Miden las deflexiones directamente bajo el punto de apl icación de las cargas

• Pueden med i r las deflexiones en losas a l rededor de juntas y g rietas de manera simultánea

Los ensayes por lo general se deben real izar cuando las losas están lo más abiertas posible, es decir, durante las horas más frías. En a lgunos puntos será conveniente real izar mediciones a diferentes horas del d ía , con objeto de acotar las posibles variaciones en los movimientos .

Pasos para la detección de vacíos

Los métodos más sencil los de medición o detección de vacíos no toman en cuenta la contri bución de la transferencia de carga para la generación del movimiento; en genera l , comprenden los siguientes tres pasos:

Paso 1 : Se coloca el mecanismo de carga cerca de una de las esquinas de la losa que se vaya a medir, fijando un dispositivo de medición de deflexiones a ambos lados de la junta. La carga se debe aplicar en tres niveles, pero cubriendo un nivel del orden de 40 kN. Así, por ejemplo, se pueden aplicar cargas de 26, 40 y 53 kN . Con objeto de tener consistencia en las mediciones, sobre todo por variaciones impuestas por alabeo y contracción , ambas por temperatura , es recomendable que la detección se haga en horarios fijos, entre la medianoche y las 1 0 :00 horas , o en rangos de temperatura comprendidos entre 1 0° y 2 1 ºC .

Paso 2 : Una vez que se registran las lectu ras, éstas pueden graficarse, relacionando las deflexiones en mi l ímetros con las cargas por impacto -caso de deflectómetro de impactos- (figura 3.5 10 ) . Una vez graficados los puntos, se traza una l ínea que una a los tres puntos. Después se traza una segunda l ínea por correlación que corresponde a la l ínea ajustada e nt re los tres p u ntos ob ten i dos . Si ex isten d iferencias muy pronunciadas entre estas dos l íneas , el lo será ind icativo de la presencia de vacíos .

Paso 3 : Cuando las l íneas ajustadas guardan buena apariencia respecto a los puntos registrados o de medición , prolónguese hasta que crucen los ejes h o r i z o n t a l e s ( a b s c i s a s ) , y a n o te e l v a l o r


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Área con pérd ida de soporte, m2

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1 .9 1 .7

0.25 0.50 0.75 1 .00 1 .25 1 . 50

Deflexiones en la esquina, mm

Figura 3.5 Carga (con deflectómetro de impacto) vs.

deflexiones registradas en las esqu inas, ref. 9 (El

- tamaño del área afectada se puede obtener con la

metodología descrita en las especificaciones de la

AASHTO, no tratada en este trabajo).

IV - 37

correspondiente de deflexión . Para cuando los vacíos son casi inexistentes , es frecuente que el valor donde intersecta la proyección de la l ínea al eje horizontal sea menor de 0 .05 mm. Cuando dicho valor sea menor a cero, también se dice que hay un soporte completo en la capa base. Cuando tal valor supera a 0.05 mm es indicativo de vacíos bajo la losa; conforme el va lor así obtenido aumenta así lo hace el tamaño de la oquedad .

Este procedimiento sirve tanto para detectar vacíos en juntas como para diagnosticar la efectividad de sel los de estabilización, cuando éstos ya se apl icaron en algunas losas. En la figura 3.6, también tomada de la referencia 9, se presenta un ejemplo donde se observa el efecto benéfico del subsello o la estabilización en la losa de entrada.

b) Métodos de detección electromagnéticos

Otras técnicas de empleo más reciente son radares de p e n e t ra c i ó n d e t i e r ra y a t ravés d e o n d a s electromagnéticas d e impulso. Ambas util izan impulsos pequeños u ondas electromagnéticas que se transmiten intermitentemente dentro del pavimento. El principio de estas técnicas es el de refracción de ondas, en donde primero se emite una pu lsación u onda dentro del cuerpo o masa por anal izar, y luego se espera a que regrese refl ejada para ser detectada por transductores o recep to res s u p e rfi c i a l e s . D e p e n d i e n d o d e l a s

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA t� ��

1mcyc

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60

40

20

0 .50 0 .75 1 .00 1 .25 Deflexiones en la esquina, mm

Figura 3.6 Carga con deflectómetro de impacto vs.

deflexiones en esqu ina, antes de estabi l izar, y

después de la inyección.

características de las ondas reflejadas se determina s i existen o no vacíos.

En la figura 3.7 se presenta un esquema i lustrativo del principio uti l izado en equipos de radar. En cada contacto entre las diferentes capas , debido al cambio de rig idez en estas últimas, parte de la energ ía electromagnética se refleja en cada contacto , mientras que la re?tante sigue atravesando al conjunto , hasta que el proceso de reflexión-penetraci3n de ondas se termina a l quedar

(Onda incidente) Po \ Po ;1 P2 p3 \ / I I I / I / I

X X X

Sin vacíos

(Ondas reflejadas) P1 I P2 P3 / /1 1 ¡ Aire 11 / /

Subbase

Subrasante

Vacío

F i g u ra 3 . 7 P ro p a g a c i ó n d e o n d a s

electromagnéticas a través de un pavimento de

concreto con vacíos bajo la losa, y cuando bajo ésta no hay oquedades.


disipada totalmente la energ ía orig inalmente introducida.

En caso de q u e ex i sta n vac íos baj o la l osa , se presentarán dos respuestas o reflexiones de ondas, esto es, habrá una respuesta por cada interfaz. El lo se explica porque existen dos fronteras, una entre el concreto y los vacíos, y la otra entre los vacíos y la capa de subbase .

La ventaja principal de este equipo es su alta velocidad de operación , ya que un equipo de radar puede ir enviando señales electromagnéticas conforme avanza el vehículo en donde va montado , y se van obteniendo series de re s p u e s tas a t ra vé s de l a s o n d a s ref l ej a d a s , conformándose d e esta manera perfiles d e los pavimentos. La operación de estos equipos montados en vehículos puede alcanzar velocidades mayores a los 32 km/hora.

Su principal desventaja es que se ha encontrado que no detecta vacíos pequeños y muy superficia les (menores de 3 mm). La interpretación de vacíos situados próximos a la superficie es difíci l ; además, se ha demostrado que en presencia de exceso de agua bajo la losa la un idad puede envia r resu ltados erróneos o incons istentes. También la presencia de acero puede generar lecturas erróneas. Es por el lo que el equipo debe ser operado por personal experimentado .

3 . 3 . 1 . 3 Materiales

Los materiales más comunes que se emplean como elementos de estabi l ización son el mortero de cemento puzol án ico y el po l i u reta n o ; s i n emba rg o , existe n experiencias muy variadas con otros materiales como el cemento asfáltico, mezcla de cal con cemento, y mortero de cemento-arena.

El requisito principal del material que se uti l ice como estabi l izador es su resistencia y su capacidad de fluir dentro de las oquedades . Debe tener la suficiente fl uidez como para permitir su colocación en abertu ras pequeñas. Además, debe tener una consistencia lo suficientemente gruesa como para que pueda desplazar a suspensiones suelo-agua que pudiesen haberse acumu lado bajo la losa , pero no debe tene r v iscosidad tan a l ta que promueva una excesiva contracción por secado.

a) Lechadas de cemento-puzo lana . La forma y el tamaño de las puzo lanas ayudan a tener lechadas de buena trabajabi l idad , pues su forma esférica y su ta m a ñ o fi n o c o l a b o ra n a q u e l a m ezc la resu lta nte sea muy fl u i d a ; p o r otro lado , su com posic ión g ra n u lométr ica inc luye part ícu las g randes que contribuyen a reduci r problemas de segregación . Muchos productos en el mercado inc luyen puzo lanas natu ra les y cen izas vo lantes (ti pos C y F, ASTM C 6 1 8 ) , los cuales una vez

Conservación


E E

l() I'-

E E o en N

mezclados proporcionan buena trabajabi l idad y resistencia . Típicamente una mezcla para estas apl icaciones requiere una parte de cemento (tipo 1 , 1 1 o 1 1 1 ) por tres d e puzolana. Después, s e ad iciona el agua en una proporción de entre 1 .5 y 3 tantos en peso ; la m ezc la fi n a l d e b e rá c u m p l i r con l a viscosidad medida en cono d e fluidez.

Prueba de fl ujo

Con objeto de eva luar la flu idez de las mezclas, es conveniente rea l izar pruebas de cono de fl u idez (figura 3 .8 ) . En s í , con esta prueba se mide el t iempo necesario para que salga completamente u n vo l umen conoc ido d e lechad a . Para una

1 78 mm ti

Nivel del mortero

Volumen del mortero, 1 725 cm3

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1 �

1 2.7 mm �

CORTE TRANSVERSAL

Vástago de medición

(5 mm de diámetro) Clavija soldada

Aluminio vaciado

Figura 3.8 Cono de flu idez.


·� 1mcyc

l echada d e cemento-puzo l a n a se cons i de ra óptimo en términos de viscosidad y resistencia un t iempo de sal ida en el rango de 1 O a 16 segundos. NSe recomienda que las lechadas a base de polvo cal izo estén entre 1 6 y 22 s. Para un control de cal idad adecuado la empresa contratista debe verificar la consistencia de las mezclas al menos dos veces a l d ía con cono de flujo (de acuerdo a la norma ASTM C 939).

b ) Po l i u retano . Este materia l es una sustancia espumosa formada por dos compuestos qu ímicos sometidos a ca lor. Cuando se inyectan las dos sustancias, a l reaccionar se experimenta un cambio volumétrico apreciable que posibi l ita el rel lenado de las oquedades. El pol iuretano apl icado en trabajos de estabi l ización tiene un peso volumétrico del orden de 64 kg/m3, y su resistencia a la compresión se encuentra en el rango de 0.4 a 1 .0 MPa (4 .07 a 1 0 .2 kg/cm2) .-

La ventaj a d e l p o l i u reta n o como so l u c ión a problemas de estabil ización de losas es su relativa a lta resistencia a esfuerzos de tensión ; además, su tiempo de curado es muy rápido, pues es común abrir e l pavimento ya tratado al tránsito de 15 a 30 minutos después de haber inyectado el material .

c) Lechada y mortero cemento-arena. Las lechadas de cemento y agua se han uti l izado con bastante éxito . Su campo de apl icación es sobre todo en el sello estabi l izador de grietas pequeñas. Las relaciones agua/cemento comunes están en el rango de 1 a 6.

A diferencia de lo anterior, los morteros de arena y c e m e n to h a n p re s e n ta d o p ro b l e m a s e n s u apl icación , ya que tienden a ser muy viscosos y , por lo mismo, difíci les de inyectar dentro de todos los vacíos. Además, con el los se corre el riesgo, durante temperaturas bajas , de que los morteros fluyan hacia las j untas , provocando levantamiento por compresión de losas, cuando éstas se expanden durante climas u horas más calurosas.

Todo empleo de aditivos debe estar ampliamente justificado en pruebas, ya que estos materiales pueden no lograr la reacción deseada ante algunas puzolanas empleadas para fabricar lechadas y puede ser más pronunciado el problema cuando se utilizan cenizas volantes.

Control de calidad

La gran variación que existe en algunas prop�dades de las puzolanas, atendiendo a la naturaleza de éstas, obliga a que dentro de las especificaciones se incluyan soportes técnicos de su cal idad . Dentro de

Conservación

� ��------�--�----�--�-T_É_C_N_IC_A_S_D_E __ C_O_N_SE_R_V_A_C_l_Ó_N_P_R_E_V_E_N_Tl_V_A_Y_C_O_R_R_E_C_T_IV�A 1mcyc

ellos se incluyen anál isis físicos y químicos tanto de la puzolana como de los cementos empleados. Otro aspecto de contro l de ca l idad d e g ra n va l o r concierne a las resistencias a la compresión; se deben obtener ensayes a 1 , 2 y 7 d ías. También se deben complementar con los tiempos de flujo en el cono de las diferentes mezclas (veáse la figura 3 .8) , tiempo in icial de fraguado, retención de agua y contracción , as í como las caracte r íst icas de expansi43n de las mezclas estud iadas .

Para propósitos de evaluar el t iempo inicial de fraguado, para las diferentes mezclas estudiadas, se puede util izar la norma ASTM C 807. Para lechadas co m u nes d e ce mento-p uzol a n a se pueden obtener tiempos de fraguado in iciales (en la modalidad de penetración) de entre 1 .5 y 2 horas.

Considerando la rápida pérdida de agua de las lechadas una vez que el las han sido inyectadas, y el confinamiento propio impuesto por las losas, se detectan ganancias importantes en los tiempos de fraguado, por lo que los tiempos para las aperturas al tránsito bien pudieran darse antes de lo que pud iesen sugerir los ensayes de laboratorio.

Las resistencias ú ltimas de mezclas de puzolanas y cementos varían en rangos típicos comprendidos entre 1 O y 27 MPa ( 1 02 a 275 kg/cm2) . Por otro lado , con objeto de asegurar la durabi l idad de la lechada esta bi l izadora , se debe exig i r una resistencia mín ima de 4 MPa (40 .78 kg/cm2) a los siete d ías, referida a la norma ASTM C 1 09.

3.3. 1 . 4 Equipo

En los ú ltimos años se han venido empleando equipos automatizados , los cuales vienen montados en camiones q u e contienen dosificad o res y rea l iza n su prop io mezclado , para lo cua l cuentan con pequeñas tolvas para el almacenamiento de los d iferentes materiales. Estos equ ipos móvi les cuentan con las tuberías y to lvas necesarias para la real ización de los trabajGs. S in embargo, aunque de manera menos eficiente , se puede transportar equipo móvil no especial izado, como son equipos de inyección y ol las de mezclado de manera i n d e p e n d i e n t e , c o m o s e e fect ú a d e m a n e ra convenciona l .

a ) Mezc l a d o ra s . E l mezc l a d o se re a l i za co n mezcladoras co loidales, las cuales permiten un mezclado más íntimo entre las partículas finas de las m e z c l a s c e m e n t o - p u z o l a n a . E x i s t e n d o s moda lidades: l a d e bomba centrífuga y l a d e hoja cortadora . La primera revuelve a la lechada a altas


velocidades y presiones dentro de una cámara , mientras que la segunda modalidad util iza hojas de corte que g i ran a velocidades de entre 800 y 2000 revoluciones por m inuto . Ambos tipos de mezclado re mu eve n el a i re e ntre las part ícu las fi nas y contribuyen a un contacto estrecho y efectivo de estas ú ltimas con el agua.

Las empresas contratistas deben evitar el uso de tambores de mezclado de pa letas, pues un ag itado a bajas revo l u ciones no g a ra ntiza u n mezclado efectivo de las puzolanas-cemento con el agua, y n o rm a l m e n te req u i e re t i e m p o s m ay o res d e mezclado. Tampoco s e recomienda emplear lodos de esta b i l izac ión en b a n d as t ransportado ras , mezcladores de mortero, o su manejo en camiones mezcladores, pues con estos equipos se requeriría d e m a s i a d a ag u a p a ra o bte n e r u n mezc lado razonable. S in embargo, l as segregaciones de materia l , o la formación de g rumos, pueden obturar el mismo mecanismo o partes de los equipos y, a d e m á s , q u izás c re a r tapo n a m i e n tos en las entradas de los barrenos de inyección .

b) Bombas. Las bombas de preferencia deben tener mecan ismos de i nyecc ión q u e efect iva mente desplacen a las lechadas. Las de pistones que tra baj a n con i m p u l s-os d e b e n ev i ta rse , p u es desalojan el agua de manera prematura del cuerpo de la lechada. Por otro lado, si se emplean presiones a ltas, éstas tienden a generar pastas muy espesas, lo cual inh ibe la penetración y acción de rel leno del materia l ; por ejemplo, cuando se está rel lenando una oquedad inferior a 1 .5 mm, se eleva muy fáci lmente la presión , con la consigu iente tendencia del agua propia de la mezcla a sal ir expulsada.

Es s iempre prefer ib le mantener desde el in icio rendimientos de inyección relativamente bajos , del orden de 5 .5 l itros/minuto. Se busca mantener un buen control y efectividad de la inyección cuando ésta se mantiene a presiones en el rango de 0 . 1 5 a 1 .4 MPa ( 1 .53 a 1 4 .27 kg/cm2) , de manera que los vac íos se re l l e n e n d e m a n e ra efect iva , s i n propensión a levantar las losas.

c) B a rre n o s de i nyecc i ó n . Se pueden u ti l izar perforadoras manuales o mecánicas, que produzcan barrenos l ibres de asti l lamientos en los bordes y de i rregularidades en las paredes . Para el logro de superficies libres de desportil lamientos se pueden utilizar brocas a altas velocidades; sin embargo, es posible emplear perforadoras hidráulicas o neumáticas, provistas de brocas de diamante o de carburo de tungsteno. De hecho, se pueden utilizar perforadoras de roca o taladros tan ligeros como los de 20 kg .

Conservación


El empuje hacia abajo que ejerza el equipo, sea éste de operación manual o mecánica , no debe ser mayor de 90 kg para evitar e l desportil lamiento cón ico que debi l ite a las losas y provoq ue un fisuramiento radial a l rededor de las perforaciones.

Para el caso de mezclas de cemento y puzolanas , los diámetros más usuales en las perforaciones van de 3 a 5 cm, pero de hecho se pueden ajustar a las características del equipo disponible por la empresa contratista . Para la inyección de poliuretano bastan equipos de perforación ligeros, accionados manualmente, y pueden ser del tipo neumático o eléctrico. Conviene que los barrenos no tengan un diámetro superior a 1 .5 cm para la inyección de poliuretano.

d) Herramientas de inyección. Para la inyección de la lechada se puede uti l izar cua lquier dispositivo que efectivamente mantenga la boqui l la de salida de l echada d e n tro d e l ba rre n o , y así se l l a r l as oquedades. Los inyectores básicamente son tubos conectados a las mangueras que transportan a las lechadas, cuya punta es ahusada y entran ajustados dentro del barreno, si es necesario con la ayuda de pequeños golpes de un marti l lo l igero .

Los tubos de inyección comunes se uti l izan para diámetros de barrenos del orden de 2 .5 cm, pero para diámetros mayores se pueden emplear tubos expansibles de hu le . Estos tubos tienen unos pequeños ani l los opresores de hule , a manera de encamisados, que se inflan y se ponen en contacto con las paredes de la perforación previamente a la i n ye c c 1 o n . D e h e c h o , es tos i n ye cto res se desempeñan mejor que l os normales, pues su acción sei lante contra las paredes hace que la inyección sea más hermética .

El diámetro de las mangueras que transportan las lechadas de la mezcladora al tubo es variable entre 20 y 40 mm; este tamaño permite velocidades satisfactorias de apl icación de la lechada .

E l equ i po d e i nyecció n debe conta r con una manguera de retorno hacia el tanque de lechada, o una l lave de paso , de manera que el operador pueda parar o invertir rápidamente la d i rección de inyección d e l e s t a b i l i z a d o r , c o n o bj e t o d e e v i t a r e l levantamiento d e las losas. El equipo d e inyección debe incluir un d ispositivo de retorno de lechada para garantizar su flujo constante, y de esa manera e l i m i n a r s u p o s i b l e f ra g u a d o d e nt ro d e l a s mangueras, pues las lechadas ci rcu lan hacia el tanque de bombeo una vez que éste se interrumpe.

e) Vigas de referencia. Casi siempre hay necesidad de v ig i l a r e l efecto de las i nyecc iones de lodos


� 1mcyc

estabi l izados bajo las losas, y específicamente , la tendencia de las losas a levantarse. Para el lo se coloca una viga metá l ica cuyos apoyos estén situados bien alejados del pavimento, y fuera del área de influencia de la estabi l ización . Se instala un micrómetro en las inmediaciones del punto de apl icación , y otros en puntos más distantes. En la fi g u ra 3 . 9 se p rese nta un aspecto de estas mediciones de contro l .

Se entiende que los levantamientos excesivos no son deseables, pues pueden representar apoyos no uniformes en la losa en su posición final , por la generación de pequeñas oquedades. Sin embargo, se ace pta q u e en la losa se gen eren peq ueños levantamientos (como máximo de entre 1 y 2 mm) para asegurar una apl icación un iforme de la lechada. Cualquier levantamiento de los extremos de la viga de referencia hará que la medición no sea representativa.

3. 3. 1. 5 Procedimiento de ejecución

Ubicación de barrenos

Los trabajos se in ician con la local ización y ejecución de barrenos. Para la ub icación de estos ú ltimos se debe tomar en cuenta la detección de oquedades l levadas a cabo por los trabajos de evaluación . La localización de los barrenos se hace siempre a partir de la periferia de la oquedad más alejada de la g rieta o junta . Una vez in iciado el bombeo, la lechada debe escurri r hacia las partes más profundas de las oquedades, esto es, hacia las g rietas o juntas. Se debe tener cuidado de no hacer

Figura 3.9 Viga de referencia para controlar la efectividad de las inyecciones.

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � �� 1mcyc

perforaciones fuera del perímetro de las oquedades , pues se pueden generar levantamientos de losas al inyectar la lechada.

mientras que en las losas de sal ida dichas separaciones van de 46 a 60 cm.

La disposición o arreglo final de los barrenos dependerá del tipo de pavimento : simple con juntas , reforzado con juntas o continuamente reforzado. También influye en dicho arreg lo la fl uidez de la lechada. Así , cuanto mayor sea ésta , mayor separación podrá existir entre barrenos , es decir, habrá buen flujo de lechada entre los diferentes barrenos, antes de que se desarrol le presión alta de inyección ; y viceversa , cuanto más espeso sea el estabi l izador, menor separación habrá que tener entre las perforaciones.

C u a n d o se t e n g a n o q u e d a d e s b aj o l a s j u n tas long itudinales o entre la junta formada por la losa principal y los acotamientos, se requerirán barrenos de inyección adic ionales. Norma lmente bastará con un barreno situado a 45 cm del acotamiento y entre 1 .2 y 2. 7 m con respecto a la junta transversal .

En las figuras 3 . 1 O a 3 . 1 2 se muestran algunos arreg los típicos de los barrenos. Con mucho los más usuales son los arreglos de cuatro barrenos, situados a ambos lados de las juntas sobre la huel la de las l lantas en los carri les de baja . En las losas de aproximación se uti l izan separaciones respecto a la junta de entre 30 y 46 cm ,

Cuando las subbases de apoyo de las losas sean estabi l izadas , o cuando las losas se apoyen sobre carpetas asfálticas , es recomendable l levar los barrenos hasta 8 cm ya dentro de la capa de terreno natural (o capa subrasante, según apl ique) . Esta práctica se hace para to m a r e n c u e n ta q u e l a s o q ueda d es se p u ed en desa rro l l a r e n tre e sta ú l t ima capa y l a s u b base estabil izada o de asfa lto .

En el caso de subbases granulares la perforación se real iza sólo hasta donde termina la losa , entrando muy poco en la subbase. En este caso se cuida que los desperdicios de la perforación no tapen u obstruyan las

Ori l la interior de la superficie de rodamiento

A PLANTA

A' 1 1 ¡Ori l la exterior t 1 Zopa 1de la losa __ __._ 1 d� 1 1 asentamientos 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

-=----:ir-�+-=--�-rr----,-.,,1.L � - - - - - - - -1 _ - - - _ J_ _ -;<ft"7"T.'�rr.-":"T-----.•· . ' : ·• ··.

CORTE A-A' Figura 3 .1 O Arreglo de barrenos para la estabi l ización de las losas.


TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � 1mcyc Eje de junta longitudinal

i 0.6 m

Junta e transversal 0.6 m >

x � Barrenos

·-

1 3 .7 m

J 0.6 m

P LANTA Dibujo fuera de escala Figura 3. 1 1 Arreglo típico para inyecciones de lechada de cemento, para el caso de pavimentos con juntas.

oquedades que se pretenden inyectar; si es necesario se debe colocar un poco de agua o a ire a presión para l impiar las oquedades antes de la inyección estabi l izadora .

Por tratarse de una operación con a lto número de va r i a b l e s en c a d a u n o de l o s p ro y e cto s , l a s especificaciones deben ser algo flexibles, d e manera que le permitan a la empresa contratista encontrar a base de tanteos un arreglo óptimo del patrón de barrenos.

Inyección de la lechada

El avance de la inyección debe ser desde los barrenos centra les hacia los situados a las ori l las. Cuando por requerimientos de oquedades en las inmediaciones de

Barrenos

1 .2 m 1 A . . r T . 3.7 m

� Carnl de alta � t 0 46 m - • • • • • • • • • • . T• • • • l Carri l de baja � 3. 7 m

0.9 m e e e • l t 1 1 Ori l la del PCRC J 4 .3 m

PLANTA Dibujo fuera de escala

Figura 3 . 1 2 Arreglo típico para inyecciones de lechada de cemento, para el caso de pavimentos de

concreto con refuerzo continuo (PCRC).


las juntas o g rietas longitudinales se requieran barrenos ad icionales, éstos se inyectarán una vez que se hayan terminado de rel lenar los correspondientes al tratamiento de ju ntas tra nsversa les . Conforme se acerque la actividad hacia las ori l las , la inyección debe hacerse con mayor cuidado, tratando de evitar el levantamiento de las losas en sus bordes exteriores. Esta secuencia tiene como fin i r expulsando el exceso de agua hacia las ori l las. Sin embargo, habrá casos en que las juntas transversa les estén mucho más abiertas que las longitud inales, y se justifique invertir la secuencia ; esto es, avanzar con los ba rre n os loca l izados en la vec indad de la j u nta longitudinal del acotamiento hacia el centro , de manera de expulsar el agua por la mayor abertura . Esta decisión siempre estará avalada por el supervisor de los trabajos.

La presión in icial de inyección a l in icio debe ser baja , entre 0 .3 y 0 .5 MPa (3.06 y 5 .1 kg/cm2) , y puede elevarse a un máximo de 0.7 MPa (7. 1 4 kg/cm2) . Con objeto de e l i m i n a r o m á s b i e n v e n ce r a l g u n a s p e q u e ñ a s obstrucciones, producto d e residuos d e corte a l a entrada de las oquedades , se recom ienda comenzar con presiones l igeramente elevadas, por ejemplo hasta un rango de 1 .4 a 2.1 MPa, para luego bajarla al intervalo ya citado. Si después de 2 a 3 s la presión in icial usada para destapar no baj a , e l l o será i nd icativo de que hay problemas de taponamiento o una deficiente ejecución o localización de barreno.

Los encargados de la ejecución de los trabajos deben identificar problemas a tiempo, que les permitan detener la inyección. Existen al menos tres condiciones en que se justifique esto ú ltimo:

a) las losas se empiezan a levantar,

b) la lechada ya no se bombea a la máxima presión permitida, y

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��__;� 1mcyc

c) la lechada estabi l izadora empieza a brotar en los barrenos adyacentes.

De hecho , la empresa contratista debe cont i nua r i nyectando m i e n tras o b s e rve q u e a p a rece a g u a desplazada por las grietas o juntas adyacentes, y parar sólo hasta que haya ind icios de lechada, no di lu ida en agua, en las mismas local izaciones.

Si después de un minuto no se aprecia lechada en junta , grieta o barreno adyacentes al de inyección , y por otro lado no se registran en micrómetros levantamientos de las losas, el lo será indicativo de que hay una oquedad grande, que debe ser solucionada con otro método correctivo. En tales circunstancias se debe interrumpir la inyección .

Una vez que se haya terminado la inyección de un barreno particular, se le debe obtu rar con un tapón ahusado de madera, sellando fi rmemente la boqui l la de inyección; el lo l imitará la propensión de la lechada a sal ir por la superficie, y más importante , se mantendrá la p resión i nterna del fl u i do . Todos los ta pones se removerán después de que el total de los barrenos haya sido inyectado , y las lechadas hayan a lcanzado un fraguado inicia l . Después de removidos los tapones se deberán rel lenar los barrenos de inyección con materi_al de se l lado permanente a base de una mezcla de mortero-arena de fraguado rápido; a lternativamente podrá contener polímeros para una apertura rápida al tránsito. Todo residuo de lechada deberá removerse antes de que deje manchas o se adhiera a la superficie de pavimento recién tratada.

3.3. 1 . 6 Ensayes de comprobación

Después de transcurridas entre 24 y 48 horas se pueden in iciar med iciones comprobatorias de la efectividad del proceso estabi l izador. Para el lo, simplemente se miden d efl e x i o n e s en d i fere n tes p u n tos de l a s l o s a s esta b i l i zad a s . Resu l ta conve n i e n te , p a ra f i n e s comparativos, medir juntas no estabi l izadas. S i estas mediciones (deflexiones altas) ind ican que se requiere mayor esta b i l ización , entonces se debe hacer un segundo intento . Éste deberá ir acompañado de nuevos barrenos para completar la segunda fase, para luego proceder a determinar la· efectividad a través de la medición de las deflexiones. Se podría hacer hasta un tercer intento; si después de éste se siguen detectando anoma l ías , se podrá optar por otra a l ternativa de corrección , como puede ser bacheo a sección completa o incluso el reemplazo de a lgunas losas. Se considera que una o más losas requ ieren estabi l ización adicional si se detectan deflexiones entre grietas o juntas mayores de


0.25 mm. Si el lo es así , se deberá ap licar estabi l ización hasta que las deflexiones medidas estén por debajo de 0.25 mm.

Para la medic ión de deflexiones se pueden uti l izar deflectómetros capaces de inducir fuerzas del orden de 4 t, o veh ículos cargados sobre cuyo eje senci l lo trasero se puedan colocar cargas que representen 8.2 toneladas.

3.3. 1. 7 Apertura al tránsito

N o rm a l m e nte l as mezc las d e ceme nto-p uzo lana endurecen en un t iempo de dos a tres horas; los tiempos finales de fraguado dependen de la temperatura que prevalezca durante las operaciones de estabi l ización , y también del confinamiento y las propiedades de los materiales util izados. En condiciones frías se pueden emplear ad itivos acelerantes para agi l izar la apertura al tránsito . En el caso de lechadas de u retano los tiempos de fraguado son sensiblemente menores, de 1 5 a 30

minutos.

F ina lmente, no se recomienda . ejecutar trabajos de estabi l ización de losas cuando · la temperatura de la superficie de estas ú lt imas sea �nferior a 4ºC.

3.3.2 Técn icas de levantam iento de losas por medio

de presión

El objetivo de esta técn ica es restitu ir el perfil original del pavimento, para que éste vuelva a ser transitable. Su empleo se justifica ante cambios excesivos en el perfil de la superficie de rodamiento, a causa de problemas de s o c a v a _c i ó n d e l a s c a p a s d e a p oy o , y más frecuentemente , por problemas de asentamiento . Estos ú ltimos hacen que losas ind ividuales, o en conjunto, p ierdan de manera pronunciada el n ivel de rasante de proyecto . Es en estas circunstancias que la técnica de levantamiento puede resu ltar más económica que el reemplazo total de losas. En esta ú ltima opción , además, los tiempos de reparación y las molestias a los usuarios pueden ser sustancialmente mayores.

Existen dos formas básicas de ren ive la r las losas deterioradas:

a) Ren ivelación mediante gatos h idrául icos e inyección

Esta técn ica cons iste e n levantar med ian te gatos h idráu l i cos las losas que man ifiesten desviaciones respecto al p lano de rasante orig ina l , específicamente por problemas de asentamientos. Una vez levantadas las losas se procede a inyectar con mortero de cemento (figura 3 . 1 3) .

Conservación


Es una técnica que se tiene que real izar con mucho cuidado , para no alterar los perfi les originales una vez ejecutada la inyección. Además, la inyección no debe afectar el funcionamiento de eventuales drenes latera les o sistemas de subdrenaje con que cuente el pavimento .

E l procedimiento es el sigu iente: Se coloca una cuerda maestra que marca la posición correcta teórica de la rasante . Esta cuerda se sitúa del orden de 2.5 cm por enc ima de los pu ntos que defi nen las pend ien tes deseadas. Sobre la superficie del pavimento por corregir se colocan bloques de referencia , de 1 9 mm de alto , que indiquen las aproximaciones de las losas a la cuerda conforme éstas se van levantando y se va inyectando la oq uedad con lechada. Conforme los bloques se van acercando a la cuerda de referencia la velocidad de

a) P LANTA Dirección de l tránsito

Vigas y gatos1 hidrául icos 1 : t

t%��i CORTE 1

1 b) 1

� 1mcyc

levantamiento e inyección se va reduciendo. E l bombeo se puede interrumpir una vez que los'bloques toquen a las cuerdas (figura 3 . 1 4 ).

En los casos de curvas vertica les, la distancia que de berá n desp lazarse las losas debe calcu la rse y ajustarse a la altura de los bloques de referencia , con objeto de cumpl ir los perfi les geométricos de la rasante .

La inyección y el levantamiento deben in iciarse en los p u n tos m á s b aj o s fo r m a d o s p o r la c u e n ca d e d efo rm a c i ó n , y a v a n z a r h a c ia afu e ra en ambas direcciones . Los desplazamientos ( o levantamientos) normalmente se hacen con incrementos de 6.6 mm ( 1 /4"), cu idando de inyectar d ife rentes puntos de manera alternada, y proveer así apoyos a la losa razonablemente

c) PLANTA

Dirección del tránsito

t

Losa por levantar

Estructura para elevación

Gatos hidráuli��

'� " � � � � � :-�:::�;�v":*'hV)>/)J �0í«0000";,c000000000000· CORTE 1

d)

Mortero inyectado

1 Estructura de izaje

Figura 3 . 1 3 Elevación de losas con gatos h idráu l icos.


� 1mcyc


I n icio del hundimiento

Línea de control

3 m Profundidad máxima del hundimiento Bloques de madera

como separadores

Figura 3 . 14 Método de las cuerdas de referencia ("reventones") para el control del levantamiento de las losas.

u n i fo r m e s . E sto es co n o bj e to de a v a n z a r e l levantamiento pero sin causar daños debidos a los esfuerzos por izaje. La ve locidad de inyección debe ser lenta pero constante , del orden de 0 .01 m3 por minuto, pero nunca mayor de 0 .04 m3 por minuto .

En caso de que se presente expu lsión de lechada por grietas abiertas, juntas , o bordes del pavimento, que d ificu lten l levar las losas a su posición correcta, se requerirán nuevos barrenos de inyección para pequeños ajustes en la elevación .

Esta técn ica se recomienda ejecutarla cuando las capas de apoyo estén manifiestamente secas, por lo que es aconsejable real izarla después de la época de l luvias; por otro lado, conviene que se l leve a cabo cuando las losas todavía no están tota lmente d i latadas, es decir , de preferencia por las mañanas.

b) Renivelación por inyección a presión

Este método se emplea para rel lenar las oquedades una vez que ya se levantó la losa por medios mecánicos (caso anterior) ; también es uti l izada para re l lenar huecos debajo de la losa, cuando el asentamiento del suelo o de la capa de apoyo no es continuo (caso muy simi lar a la estabi l ización ya descrita anteriormente) , y fi nalmente para cuando se requiere levantar hasta su posición correcta las losas sujetas a asentamientos permanentes.

Al igual que en el caso de estabi l izaciones de losas con lechadas para rel lenos de oquedades (a baja presión ) , la modalidad de inyección a presión es mejor apl icarla después de las estaciones l l uviosas, cuando la capa de subbase está tota lmente seca , cuando las losas no estén totalmente d i latadas, y de preferencia por las mañanas.

Las presiones de inyección de lechadas necesariamente serán mayores a las empleadas en la modalidad de


estabi l ización . Los levantamientos de losas permitidos superan los 2 mi l ímetros.

El costo promedio a 1 998 en a lgunos estados de la Unión Americana es de $ 1 .3/m2 (dólares americanos) para la ren ivelación de losas empleando lechadas .

3.4 REPARACIONES QUE ABARCAN PARTE DEL ES

PESOR DEL PAVIM ENTO

Esta técn ica de reparación fue ya descrita de manera resumida en la cláusula 2 .2 de esta parte . Esta práctica de reparación corrige defectos superficiales en el tercio superior del espesor de las losas. Cuando la profundidad de los deterioros exceda de un tercio del espesor de la losa, se debe emplear reparación a sección completa (tratada en el inciso que sigue) .

La reparación a espesor o sección parcial (TRSP, por sus siglas en ing lés), incluye la marcación con d isco de la zona afectada , y consiste en la ejecución de corte hasta una profu ndidad l igeramente mayor que el espesor afectado, con posterior demol ición y retiro del concreto dañado, y restitución del área con material de reparación. É s te d e b e rá s e r c o n v e n i e n t e m e n te e n ra s a d o , consol idado, textu rizado y cu rado. Los tiempos de espera para la apertura al tránsito dependen de las características especiales de la mezcla empleada en la reparación . En la cláusula 3 .6 se señalan algunas de sus l imitaciones.

Las reparaciones a espesor parcia l ya no resu ltan efectivas cuando existen grietas o juntas activas (o de t ra b aj o ) ; e n es tos casos co n v i e n e m ej o r h a cer reparaciones en todo el espesor (cláusula 3 .5) .

Conservación


De igual modo, cuando existan varias desporti l laduras (desconchamientos) en la misma junta , quizás resu lte más económ ico rea l izar u n a reparación a sección completa a lo largo de toda la longitud de la junta , en lugar de hacer reparaciones superficiales aisladas. Algunas áreas de desprendimiento -de long itud menor a 1 5 cm y 1 .5 cm de ancho- genera lmente no requ ieren ser reparadas, a menos que se pretenda resel lar la junta con sel ladores preformados de compresión .

Las reparaciones a espesor parcial impl ican en muchos casos trabajos previos, dependiendo desde luego de las características de las irregu laridades en los pavimentos:

O Estabil ización de las losas (cláusu la anterior) . Antes de proceder a la reparación , es necesario asegurarse que no se encuentre sujeta a movimientos por inestabil idad de las losas.

O Reparación a sección completa (cláusula siguiente) . La necesidad de este t ipo de actividad se debe investigar durante o después de la reparación a e s p e s o r p a r c i a l , c o n o bj e to d e i d e n t i f i c a r anomal37as estructurales d e mayor profundidad .

O Rebajado (desbastado). Esta actividad se puede real izar para e l iminar las irregularidades o para aumentar la rugosidad superficial después de haber ejecutado las reparaciones a sección parcial o tota l , y/o las estabi l izaciones de losa.

O Limpieza y resellado de juntas. Esta actividad casi es ob l igatoria después de las reparaciones antes mencionadas. Se debe cuidar que las cajas de sello conserven sus factores de forma , y que el material de sello quede l igeramente remetido dentro de la ranura .

3.4.1 Materiales

Pod rán se leccionarse los materia les de reparación dependiendo de las cond iciones atmosféricas y de curado, tiempo disponible y tamaño de la reparación. Los más comunes son a base de cementos convencionales -tipos 1 , 1 1 y 1 1 1 o su combinación- mezclados con agregados cuyo tamaño máximo no sea superior a la mitad del espesor mínimo del 25rea por reparar.

Para abri r la reparación a l tránsito es común exigir una resistenc ia m ín ima de 20 M Pa (204 kg/cm2 ) . En situaciones en que se requiera una apertu ra rápida a l tránsito , por ejemplo a las 24 horas, se pueden emplear para acelerar las resistencias no más de 420 kg de cemento tipo 1 1 1 por metro cúbico de concreto , más cloruro de calcio en cantidades no mayores al 2% en peso del cemento. Alternativamente podrán uti l izarse ad itivos acelerantes.


� 1mcyc

Con objeto de aumentar la ganancia de resistencia , principalmente en climas fríos, y reducir los tiempos de curado, se pueden emplear lonas para proteger contra la intemperie a las reparaciones.

Los materiales patentados de reparación consistentes en morteros basados en res inas epóxicas, que se han empleado con éxito en varias apl icaciones desde hace algu nos años , requ ieren el cumpl imiento de ciertas condiciones para apl icarlos de forma acertada . Dado que req uieren rangos de temperatura más o menos definidos o restringidos, el manejo , mezclado, colocación, vibración y curado se debe hacer estrictamente de acuerdo a las ind icaciones de sus fabricantes . Las mezclas epóxicas deben ser compatibles con el concreto , y de preferencia se deben colocar en capas delgadas. Si los coeficientes de expansión térmica entre el concreto existente y el de reparación son diferentes , se incrementa la posibi l idad de que con el t iempo se presenten de laminaciones o aberturas.

Para e l im i na r deterio ros prematuros en abertu ras o ri g i n a d a s p o r la cont racc ión de l os mate ri a l es convenc iona les , e n a l gu nos estados de la U n ión Americana se han uti l izado morteros (con un a l to contenido de yeso) con cierto g rado de expansión durante el proceso de fraguado, sobre todo para extensiones considerables de reparación.

El cemento de a luminato de calcio (o del t ipo de alta a lúmina) se ha uti l izado para a lgunos proyectos de reparación a espesor parcia l , pero los resu ltados no han sido tan satisfactorios . El lo se atribuye a una conversión qu ímica del a luminato de calcio que tiende a reducir la resistencia . La conve rs ión ocu rre muy rá p ido a temperaturas mayores a 30°C, pero también , aunque de manera más reducida, se presenta a temperaturas por debajo de 20°C. Para temperatu ras superiores a 25°C en el concreto con este tipo de cementos, durante la vida úti l de la reparación , puede tener lugar la conversión qu ímica y la consecuente pérdida de resistencia. En este rango de temperatura aun en las primeras etapas de curado se pueden presentar las referidas pérdidas; por el lo , la resistencia a la acción de los su lfatos también disminuye ante la pérdida de resistencia.

3.4.2 Agente adhesivo

Se pueden uti l izar lechadas de cemento y arena como elementos de l iga entre la superficie de concreto existente y la reparación , siempre que ésta se proteja en un lapso de entre 24 y 72 horas.

Conservación

� ��T�É�C�N�IC�A�S�D�E�C�O�N�S=E�RV�A�C�l�Ó�N�P�R�E�V�E�N�T�IV�A�Y�C�O�R�R�E�C�T�IV�A 1mcyc

También se pueden emplear agentes de adhesión o l iga basados en epóxicos tanto con materiales de reparación de concreto como con materiales patentados; el lo puede reducir el tiempo de curado en seis horas o más.

3.4.3 Preparación del s itio

Previo al in icio de los trabajos, se deben detectar todas las á reas que muestren i rregu la ridades . Esto es importante , ya que los deterioros se reflejan después de que las anoma l ías que los o rig i na ron ya estaban presentes, aunque no manifiestas. Para detectarlos, se recomienda l levar vari l las o marti l los l igeros y luego percutirlos contra la losa; dependiendo del sonido se demarcarán las áreas sujetas a reparación .

El serrado de los l ímites de la reparación se debe ejecutar a p rofund idades comprend idas e ntre 2 . 5 y 5 cm, localizando el corte, aproximadamente 3 a 5 cm fuera del área afectada, y dentro del concreto sano (figura 3 . 1 5) .

Los cortes deben ser rectos, nunca en ángulos, de manera de m in im iza r los d esporti l l am ientos en las partes a h u sa d a s . S e rá n ecesa r io remover o r i l l a s con desprendimientos o con posibi l idades de desporti l lamiento del perímetro definido por los cortes. Siempre se buscará ejecutar los cortes rectos en la zona sana.

La remoción se hace con rotomarti l los l igeros, avanzando del centro del área hacia sus ori l las. En las ori l las la remoción se debe hacer con rotomarti l los aún más pequeños (de 4.5 a 9 kg) . Para facil itar la remoción , se p u e d e n re a l iz a r c o rt e s e n t r e c r u za d o s , p a ra posteriormente reti ra r el área afectada i ncluso con escarificad o res n e u m át icos . C u a n d o e l á rea es demasiado grande se puede l legar a usar cepi l los de desbastado de concreto . El corte o el desbastado pueden alcanzar profundidades de entre 2.5 y 1 O cm, y su fondo siempre debe quedar rugoso, para garantizar buena adherencia entre el concreto viejo y el producto de reparación .

En los casos en donde no sea práctico remover concreto sano (por ejemplo donde se encuentren deterioros a profundidades mayores que la tercera parte del espesor, o cuando la adherencia del concreto con el refuerzo o pasajuntas no permita su fáci l remoción ) , se debe proceder a una reparación a sección completa (véase la cláusula 3 .5 ) . Ocasiona lmente es posib le ejecutar combináciones de reparaciones a sección parcial y total en una j unta/g rieta; s in embargo, las experiencias muestran que el desempeño de tales combinaciones no


PLANTA

(a)

CORTE A-A'

(c)

PLANTA

Umpieza con aire comprimido e impregnación con adhesivo

Cajeado previo

Relleno con mortero de resina

Figura 3. 1 5 Secuencia esquemática de los trabajos

de reparación a sección parcial .

resu lta tan satisfactorio , por lo que siempre será preferible , homogeneizar el tipo de reparación.

IV - 48

Las preparaciones de construcción para proceder a reparar dependen del tipo de junta; las reparaciones a

sección parcial presentan problemas de alabeos o de desporti l lamiento cuando están en contacto con las juntas longitudinales centra les o separadoras de carri les, sobre todo cuando se presentan movimientos por temperatura. Este problema se puede corregir colocando franjas de pol ieti leno (u otra pel ícu la a islante) a lo largo de la junta longitud ina l , justo antes del vaciado del material de bacheo.

La fal la más frecuente en juntas/grieta's transversales con re p a rac i o n e s d e este t i po e s l a causada p o r el ap lastam iento que se genera por los esfuerzos de compresión que experimentan las losas al presentarse cambios de volumen ("crecimiento" del pavimento) . Esto

Conservación

TÉCNICAS DE-CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA

se evita colocando espuma de pol iuretano o cartón asfaltado entre la junta adyacente y el concreto nuevo. El material separador se debe colocar de tal manera que evite la i ntrusión del material de reparación hacia la abertura de la junta , de acuerdo a la figura 3 . 1 6.

Cuando se repare una buena extensión de la ori l la exterior longitudinal , el área reparada debe abarcar hasta la un ión carril-acotamiento. En estos casos conviene no permiti r e l fl ujo de l material de reparación hacia el acotamiento , pues éste puede formar un machihembrado accidental que impide el l ibre movimiento horizonta l .

Antes de colocar el material de reparación se debe remover completamente el material de sel lo existente o de sus residuos, con el fin de que la reparación no se contamine. Para e l lo podrán emplearse chorros de arena , pero nunca disolventes. La l impieza se puede completar también con a ire a presión , sobre todo para retirar todo el polvo o residuos dejados en el proceso de demolición con los rotomarti l los. Cualquier suciedad, polvo , residuo, etc. que quede sobre la superficie inhibirá la adherencia que se busca entre el concreto nuevo y el existente.

Material de reparación

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Concreto existente

Junta serrada o formada

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Material aislante resi l iente (opcional) de 6.3 mm de espesor

Figura 3 . 1 6 Colocación del material de reparación y del material compresible separador.


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Previamente a la colocación del material de reparac1on se aplicará un agente adhesivo . Si éste consiste en lechada de cemento , l a superfic ie de concreto debe estar completamente l impia y saturada de agua. Cuando el agente adhesivo sea a base de resinas, se deben seguir cuidadosamente las indicaciones del fabricante .

La apl icación del agente de l iga debe ser con cepi l los (aun cuando en áreas grandes se pueden apl icar las lechadas por riego) . En todo caso, nunca se debe permitir que la lechada se encharque. Asimismo, siempre se colocará el material de reparación cuando todavía esté húmedo el agente de l iga; nunca dejar que se seque completamente el material adhesivo ni que fragüe antes de colocar el material de reparación .

3.4.4 Colocación, enrasado y terminado

· Es importante señalar que, cuando se utilice lechada de cemento como agente ·de liga, el bache se debe dejar imperturbado al menos tres d ías antes de que se efectúe la apertura al tránsito. Cuando se pretenda reducir este lapso, se deberán emplear resinas como adhesivos. Algunos materiales a base de resinas epóxicas sólo requieren de seis horas de fraguado antes de su apertura a l tránsito.

Para la elaboración de mezclas de reparación , dadas las pequeñas cantidades por emplear, resulta conven iente usar revolvedoras de un saco; casi nunca se justifica recurri r a un idades revolvedoras. Para facil itar las labores de mezclado en campo, se pueden hacer pruebas de proporcionamiento con antelación , de manera que se disponga de cada ingrediente pesado y empacado en bolsas antes del mezclado.

La colocación de las mezclas nunca debe ocurrir en climas muy fríos (cuando la temperatura del aire sea inferior a 5°C) . Casi siempre se requ iere un mayor tiempo de curado cuando la temperatura ambiente está por debajo de 1 3ºC:

La re pa rac ión d ebe co nso l i da rse para m in i m izar oquedades, sobre todo en las interfaces de las paredes. N o h a c e r l o a s í p ro m o v e r í a l a a p a r i c i ó n d e desprendimientos ( desporti l lamientos) prematuros. Para real izar esta actividad se pueden emplear vibradores de inmersión de diámetro pequeño (menores de 2.5 cm), reglas vibratorias, vari l lado o apisonado y enrasado con llana o con cua lquier herramienta manual . Los dos primeros métodos son más efectivos.

La colocación y consolidación se hace una vez que se rebosó el área por reparar, de manera que al vibrar el material de rel leno o de bacheo éste quede a nivel de la

Conservación

�� -T_É_C_N_IC_A_S�D_E_C_O_N_S_E_R_VA_C_l_Ó_N_P�R_E�V_E_N_T_IV_A_Y.;........;;..C�O�R�R_EC�T�IV..;..;...;A 1mcyc

rasante del pavimento. Posteriormente se inserta el vibrador, a un ángulo de entre 1 5° y 30° respecto a la vertica l ; debe tenerse cuidado de no desplazar material de un punto a otro con el vibrador, ya que esta práctica lo que hace es segregar al materia l . La vibración se debe suspender cuando el material de reparación cesa de asentarse, ya no se forman burbujas de a i re en la superficie , y aparece una l igera película de mortero .

Cuando la superficie de reparación es muy pequeña, se pueden emplear de manera efectiva herramientas manuales. Éstas deben ser lo suficientemente pequeñas como para que permitan ser manipuladas dentro del área en reparación.

El enrasado y terminado final debe hacerse siempre hacia las ori l las, en dirección a los insertos que forman las ranuras de las juntas que se están restaurando. El a l lanado debe ser enérg ico contra las paredes que formarán la nueva junta, así como hacia las ori l las opuestas a las juntas.

E l cu rado se debe a p l icar , como en el caso de reparaciones a sección completa , de manera oportuna y eficiente para evitar problemas (desmoronamientos, fisuramientos prematuros, etc.) asociados con esta etapa importante de la colocación de mezclas . Como en el caso de pavimentos nuevos, se puede hacer de manera efectiva mediante la apl icación de membranas de curado de pigmentación blanca . En climas fríos se puede cubrir e l área reparada con lonas o con cualquier membrana aislante , para promover la generación de calor y proteger el fraguado. El tiempo requerido para el cu rado debe e s ta b l e ce rs e c u i d a d o s a m e n t e en l o s p l a n o s y especificaciones . Los materia les epóxicos y otros materiales patentados de reparación deben curarse en t iempo y fo rma a pe g á n d ose estr icta me nte a l as ind icaciones de l fabricante .

3.5 REPARACIONES EN EL ESPESOR TOTAL DEL

PAVIMENTO DE CONCRETO

Este tipo de técnica de reparación se apl ica generalmente en pavimentos que presenten agrietamientos cuyas aberturas sean mayores a 1 .5 mm. El procedimiento general es el sigu iente.

3.5.1 Remoción de losas

La primera acción es del imitar la zona por tratar, para luego real izar los cortes de aislamiento , más o menos hasta una profundidad de 4 cm. Los cortes deben formar rectángulos o cuadrados con sus lados perpendiculares o paralelos al tránsito . La distancia mínima entre los cortes


por ejecutar debe ser del orden de 1 m. Luego se remueve el concreto situado en el interior del área marcada en todo el espesor de la losa. La distancia mín ima a una junta transversal debe ser de 1 .5 m; en caso contrario, se debe remover hasta l legar a la junta .

La re m o c i ó n d e l a s l o s a s p u e d e s e r p o r izaje (recomendable) o por demol ición ; en ambos casos se tienen dos tipos de terminado de las caras verticales de corte, a saber, l isas o rugosas. En el primer caso se hacen los cortes en toda la profundidad de las losas, dejando caras verticales en la frontera del bache. En climas muy cálidos, para lograr un buen funcionamiento de los discos , sobre todo que no se atasquen por los cortes, es recomendable efectuar éstos durante la noche, que es cuando las losas se están contrayendo. En algunas ocasiones incluso resu lta conveniente que, para facil itar los cortes que l imitan a la reparación, se hagan cortes en el interior de las losas por remover con d iscos de carburo , con objeto de provocar al ivio de presiones sobre los cortes defin itivos o de frontera del bache. Los cortes no deben hacerse a menos de 1 5 a 20 cm del l ímite de la reparación por ejecutar, ya que el d isco y su vibración pueden provocar microgrietas en parte del concreto adyacente.

S i empre q u e sea pos i b l e usa rl o , el método más económico y que ofrece mejores resu ltados en las superficies de corte finales es la remoción por izaje.

En el caso de real izarse la remoción por izaje se deben efectuar perforaciones sobre la losa por reti rar, para luego instalar varil las dobladas, ahogadas en lechadas o en grouts como elementos adherentes entre las vari l las y las paredes de los barrenos. Los dobleces empotrados en las losas por remover permitirán que equipos como un cargador fronta l o palas mecánicas remuevan las losas ya preparadas. Una variación para el izaje se consigue barrenando las losas por retirar, para luego insertar pernos de izaje que servirán para adosarles cadenas, a fin de que con cargadores frontales o g rúas pequeñas se puedan ejecutar las maniobras de remoción.

Conforme avance la remoción de las losas, se ren ive lará la capa de subbase hasta su n ivel origina l , colocando material de préstamo y compactándolo hasta que alcance la compacidad orig inal del materia l de subbase.

En a lgunos casos se puede exig ir que la transferencia de carga entre losas no sólo sea a través de pasajuntas, tal como se explica más adelante , sino también mediante la contribución de la trabazón de agregados, razón por la cual será necesario dejar caras de corte rugosas. Para el logro de este propósito se emplean herramientas de disco doble,

Conservación


separados entre sí de 3 a 5 cm. Se da una pasada a una profundidad de corte de un cuarto o de un tercio del espesor de la losa , para luego dar pasadas adicionales en el corte interior con un d isco senci l lo hasta el espesor tota l .

E l p roced im ien to a nter ior se ap l ica en cada corte transversal que sirve de frontera en las áreas por reparar.

Después, con la ayuda de rotomarti l los l igeros, de 7 a 1 3 kg ( 1 5 a 30 lb) , se desbastan las caras verticales hasta la marca del corte exterior, dejando así una cara con la parte superior l isa , pero que la mayor parte de su espesor será rugosa. Se debe poner especial cuidado de no trabajar en demasía las caras durante el desbastado, pues se corre el riesgo de disminuir la efectividad de la trabazón de agregados, como consecuencia de haber reducido en exceso la rugosidad de l área de contacto de las caras.

La opción de remover las losas dañadas mediante la demolición con marti l los de impacto puede ser útil para áreas de pavimento relativamente extensas, si bien conl leva siempre el r iesgo inminente de afectar áreas vecinas sanas. Este método de remoción , por usar fuertes percusiones, puede a lterar la d isposición de las capas de subbase y subrasante (en el caso de existir) o el suelo de apoyo. Si el lo fuese el caso, habría necesidad de restitu i r a la compacidad adecuada dichos materiales. Por lo anterior, en la medida de lo posible se debe evitar el método de demol ición y retiro de losas.

En caso de tránsito pesado se recomienda reforzar las nuevas ju ntas transversales con pasajuntas. Esta activ idad se log ra emp leando una p lant i l l a con la disposición establecida de los orificios por ejecutar, y un ta lad ro . Los o rific ios d eberán ten e r u n d iámetro l igeramente superior a la barra l isa por colocar, pues ésta deberá ahogarse en los orificios con mortero de resina. Los orificios se real izan a la mitad del espesor de la losa , cuidando que queden lo más ortogonales posible a la cara que se taladra, y lo más paralelos posible a la superficie del pavimento. Cuando se util icen lechadas de cemento (grouts) los barrenos deben tener un diámetro 6 mm mayor al de la pasajunta; e l lo permitirá que, aparte de que la inserción sea más fáci l , e l soporte de una pasta más ríg ida será más efectivo. En el caso de emplear morteros de resina, el barreno podrá ser de menor g rosor, 2 mm mayor que el diámetro nominal citado, pues al ser más fluido y menos viscoso, no requiere de más holgura . Su apl icación se hace con pistola de calafateo.

Las p a s aj u n t a s ._ se d e b e n i n s e rta r en o r i f i c i o s perfectamente l impios, por l o que se debe utilizar aire comprimido para remover cualquier residuo o escombro


'� 1mcyc

dentro del barreno. Después de l impiarlo y antes de colocar la pasajunta , se debe apl icar resina epóxica o grout

de baja o nula contracción hasta el fondo del barreno, para que una vez que se inserte la pasajunta este material sea expulsado. Esta práctica asegura que la pasajunta estará embebida en el adhesivo dentro de la perforación. Otra manera de asegurar esto último es que en la operación de inserción de la pasajunta, se le gire una vuelta completa mientras se introduce en el orificio. En la figura 3. 1 7 se presenta el aspecto general de este tipo de reparación .

Algunos fabricantes producen retenes para evitar la sal ida del material adhesivo durante la inserción de la pasajunta . Este dispositivo simple, aparte de evitar fuga del materia l , también garantiza que la barra quedará satisfactoriamente empotrada.

En ambientes sal inos se debe tener la precaución de recubrir con pintura anticorrosiva a las pasajuntas, o emplear cua lquier otra protección , como camisas de plástico, para inh ib i r el ataque corrosivo en las barras.

En donde sea posible se repararán los desporti l lamientos que se pud ieran presentar en los bordes de las juntas long itudinales, por lo que de existir vari l las de sujeción , en a l g u nos casos podrán corta rse y ser rest i tu idas poste r io rm e nte . Este c r i te r io a p l ica cuando l as desporti l laduras sean profundas.

Para formar la caja de sel lo futuro , es necesario emplear tiras de madera como preparación de las ranuras, a lo largo de la parte superior de las losas, cubriendo el ancho tota l del carri l que se va a reparar y emplear adhesivo de contacto para unir la reparación al concreto existente .

Para evitar agrietamientos en la reparación cuando la geometría de ésta sea excesivamente rectang u la r (relación de largo a ancho mayor que 2 ) , se puede

Paredes de la caja

Figura 3.1 7 Reparación a sección completa de una losa.

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��----=-��-=-=...::.::��;;..;;;..;_��'---��-1 m c y c

emplear una mal la de refuerzo con un recubrimiento mín imo de 5 cm .

Al fina l se coloca el concreto, cuidando de enrasarlo y compactarlo muy bien, sobre todo en las zonas vecinas a los bordes.

3.5.2 Colocación del concreto

Los principales cuidados que se deben tener al colocar el concreto son :

O Compactarlo adecuadamente.

O Se debe evitar en lo posible el empleo de concretos de consistencias extremas: muy secos o con demasiado revenimiento.

O El terminado, o más específicamente el enrasado, debe ser lo más uniforme posible.

Para facilitar su colocación, el revenimiento de la mezcla debe estar en el rango de 5 a 1 O cm. Se pueden usar diferentes fluidizantes. La compactación de la mezcla implica un vibrado co rre cto , tan to e n l as esqu i nas como e n su interior.

En la gran mayoría de los casos se requiere abrir la vialidad al tránsito en el mínimo tiempo posible; para el lo, se debe usar aditivo acelerante del fraguado, como cloruro de calcio, o cementos t ipo 1 1 1 . En caso de que se encuentren pasajuntas o algún tipo de acero como refuerzo en la zona por reparar, se deberá revisar la especificación para no inducir corrosión con el acelerante empleado. Es común que las especificaciones incluyan requerimientos de apertura al tránsito de entre cuatro y ocho horas. Las resistencias requeridas a la compresión deben ser del orden de 20 MPa (204 kg/cm2) en 24 horas , y tener un módulo de ruptura de 4.5 MPa (46 kg/cm2), si bien existen experiencias en donde se han abierto al tránsito cuando los valores antes citados apenas se acercan a la mitad .

El enrasado del material de reparación debe iniciarse en la dirección transversal al eje de trazo, para rel lenar cualquier irregularidad por roderas en la superficie; esta actividad se puede hacer con regla vibratoria . Luego se debe aplanar dos veces, cada pasada en dirección ortogonal . Este aplanado se hace con una regla de 3 metros.

3.5.3 Sellado de las juntas

Como en el caso de los pavimentos nuevos, es necesario formar la nueva caja de sel l o , con d imensiones y geometría acordes con el cl ima, el material sel lante por


u t i l i z a r y l a s e p a ra c 1 o n e x i s t e n te e n t re j u n tas t ra n sv e rs a l es . L a p ro fu n d id a d m í n i m a de esta preparación debe ser de 5 cm , con objeto de minimizar contactos entre secc iones de losas e n las partes superiores, y que produzcan desporti l lamientos. Las juntas del área de reparación en la losa de acceso deben contar tamb ién con d e pós ito d e se l l o , si b ien de d imensiones más redu cidas . En la figu ra 3 . 1 8 se presenta un d iagrama esquemático para el formado de la caja de estas juntas.

3.5.4 Texturizado y curado

Posteriormente se da el textu rizado superficia l , acorde con e l pa t ró n d e m a c ro textu r i za d o ex is te n te , e inmediatamente después se apl ica la membrana de curado. Cuando se pretenda reduci r el t iempo de apertura al tránsito , el bache o área de reparación se debe cubrir con una membrana de curado y luego con una tela, lona o cua lquier cubierta ; ello acortará el tiempo de fraguado.

Como actividad final y una vez que el material tenga la resistencia suficiente para no desporti l larse, se retiran las tiras de preparación de las ranuras que se instalaron en la parte alta de los bordes.

En las i lustraciones de la figura 3 . 1 9 se muestran algunos aspectos de estos trabajos.

Para los casos en donde no se uti l icen lonas o cubiert9s de plástico (pol ieti leno) como aislamiento , la temperatura de la mezcla en el área reparada es mayor a la que tiene el concreto de las muestras de ensaye (vigas y ci l indros). La diferencia típica es variable entre 5° y 1 0°C . Cuando se usa cubierta de aislamiento la diferencia en temperaturas es mucho mayor. Este tipo de consideraciones es importante al momento de estimar las horas de espera para la apertura a l tránsito . En la tabla 3 .7 (FHWA, jul io de 1 989) se presenta una relación a manera de gu ía de los tiempos de espera .

En donde se espere ejecu ta r vo lú menes de obra impo rtantes d e re pa rac ión es co nve n ien te tomar fotografías áreas del tramo, y posteriormente recortarlas y peg a rlas e n l os p l a n os d e p royecto , i n d icando claramente tipos de reparación y procedimientos por emplear.

La Federal H ighway Administration de EUA (FHWA, 1 989 , Vol . 1 ) p ropone dos cr i ter ios d e apertu ra y recomendaciones para especificar los materia les de reparación:

Conservación


w

5 ± 2 mm -r D : Espesor del sello

Sel lador ------

Tira de respaldo

Losa de concreto existente

Losa reparada a sección completa

Pasajunta l isa

CORTE

a) Diseño de la junta transversal El valor de W se determina de acuerdo a la abertura probable de la junta, y en base a las propiedades del sellador

6.5 mm, mín .

h : Espesor de la losa Sel lador

Losa de concreto existente 6.5 mm, cartón

separador o inserto

CORTE

Reparación a sección completa

b) Junta longitudinal entre carriles

Figura 3. 1 8 D iagrama de un corte esquemático de las cajas para sel lo.

La Federal H ighway Administration de EUA (FHWA, 1 989 , Vo l . 1 ) p ropone d os cr i ter ios de apertura y recomendaciones para especificar los materia les de reparación :

O E s p e c i f i ca r u n a r e s i s te n c i a m i n r m a e n l o s especímenes. S i bien n o existen criterios unificados para establecer resistencias mín imas, se aceptan res i s te n c i a s a l a te n s i ó n p o r f l ex ión (mód u l o d e ru ptu ra ) c o n ca rgas a l t e rc i o , d e 1 . 7 M Pa ( 1 7 . 3 kg/cm2) , y resistencias a la compresión de 6 .9 a 1 3 .8 M Pa (70.4 a 1 40.8 kg/cm2) . Se debe tomar en cuenta que la resistencia en la reparación m i s m a ev o l u c i o n a m á s rá p i d o q u e e n l o s especímenes.


La resistencia se puede monitorear con martillos de rebote (esclerómetro), siempre y cuando se calibren de manera rutinaria; además, dichas calibraciones deben ser realizadas para los mismos materiales, es decir, el de reparación y el de los especímenes correspondientes. La norma aplicable es la ASTM C 805.

O La otra opción es establecer tiempos mínimos de apertura al tránsito . Ta l como se presenta en la tabla 3.7, se puede especificar un cierto número de horas basándose e n el espesor , t ipo de mezcla y temperatura prevaleciente en el sitio. Es importante, sin embargo, real izar pruebas de laboratorio bajo las condiciones cl imáticas particu lares, para ajustar los tiempos.

Conservación ·

� 1 mcyc

a) Corte de losas para aislar zona de reparación

c) Levantamiento por izaje

e) Área con el concreto dañado ya removido


b) Fracturamiento del concreto a remover

d) Detal le levantamiento por izaje

f) Restitución de la capa de subbase

Figura 3 . 19 Detal les de la secuencia de colocación del concreto en una rep�ración a sección completa.


TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA v 1mcyc

g) Máquina perforadora múltiple h ) Perforaciones para inserción de pasajuntas

i) Limpieza de las perforaciones j) Pasajuntas ya insertadas

k) Colocación del concreto de reparación

Figura 3.1 9 Detal les de la secuencia de colocación del concreto en una reparación a sección completa

(continuación).


� TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA ncyc

Tabla 3.7 Guía gara la agertura temgrana en reQaraciones a sección comgleta o total Temperatura Periodo de curado gara diferentes mezclas de regaración* antes de su agertura al tránsito

Espesor de la ambiente losa, cm durante la A B c D E F

colocación ºC 7 5 203 90 69 29 28 7

1 0 1 25 60 41 21 20 5

1 5 80 45 28 1 7 1 6 4

21 60 38 21 14 1 3 3

27 48 35 1 7 1 3 1 1 3

32 40 30 1 3 1 3 9 3

8 5 1 45 59 55 24 24 6

1 0 82 40 35 1 8 1 7 5

1 5 58 31 24 1 3 1 3 4

21 42 26 1 7 1 1 1 0 3

27 35 23 1 3 1 0 9 3

32 29 22 1 1 9 8 3

23 5 82 34 37 1 5 1 6 5

1 0 51 25 23 1 2 1 3 3

1 5 28 1 9 1 6 9 9 3

21 25 1 6 1 2 8 7 3

27 20 1 4 1 0 6 6 3

32 1 7 1 2 8 5 5 3

25 5 45 1 8 23 9 9 3

1 0 30 1 4 1 4 7 7 3

1 5 20 1 0 9 5 5 3

21 1 5 9 7 4 4 3

27 1 2 7 5 4 4 3

32 9 6 4 3 3 3

* Las proporciones de cemento aplicables son de 386 kg/m3, con 2% de cloruro de calcio; además, las mezclas estudiadas tuvieron las sigu ientes carac-terísticas:

Característica A B c D E F Relación a/c 0.42 0 .42 0.35 0.42 0 .35 0.35

Cemento tipo 1 1 1 1 1 1

Superplastificante No No Sí No S í S í

Aislamiento con membrana de fibra de vidrio No Sí No Sí Sí Sí

Los resultados anteriores son a manera de guía. Los tiempos reales deben ser evaluados para cada proyecto.

3.6 TÉCNICAS DE REHABILITACIÓN ACELERADA

En ocasiones se requiere rehabi l itar pavimentos rígidos en el meno r t i empo pos i b l e , p r i nc i p a l m e nte por restricciones de espacio, tiempos permitidos para e l cierre del tránsito y el consecuente tiempo restringido para el desvío de los veh ícu los. Lo reducido del tiempo entre la colocación de las mezclas y la subsecuente apertura rápida no debe ser motivo de incumplimiento de


las exigencias de cal idad en las reparaciones, pues independientemente de que se atienda y solucione el tipo de restricciones antes señaladas, las especificaciones siempre demandan una superficie resistente y duradera.

Una técnica de rehabi l itación de pavimentos con apertura rápida al tránsito (o de Fast Track) podría definirse como aquél la que reduce el t iempo de una pavimentación con concreto en cualquiera de los siguientes conceptos:

Conservación


1 ) número de horas en que se cierra un carri l ,

2) número de carri les cerrados, y

3 ) el tiempo global en que se retrasa la operación normal a l públ ico por motivos de la obra.

La técnica , ap l icab le a muchos de los trabajos de reparación entre los cuales se incluyen reparación a sección parcial o tota l , estabi l izaciones, reemplazo de losas, sobrecarpetas, etc. , hacen que ésta sea cada vez más atractiva en áreas u rbanas, y no menos atractiva en el caso de carreteras.

Por la poca fami l iaridad que tienen todavía a lgunas empresas contratistas con esta técnica , así como debido al alto costo de algunos materiales empleados, en ciertos casos este método constructivo demanda erogaciones más altas que un proceso constructivo convencional ; por e l l o , s u j u s t i f i ca c i ó n r e q u i e re u n d i a g n ó s t i co técnico-económico apropiado, para que el procedimiento se rea l ice de manera satisfactoria y dentro de costos razonab les . A mane ra de eje m plo , en p royectos carreteros en donde se vaya a cerrar e l tránsito en uno o dos carri les, la técnica de rehabi l itación acelerada será qu izás justificab le en las porciones que se construyan en el ú ltimo día , pues se entiende que en el resto de la longitud ya ha tenido t iempo de endurecer y curar. Por otro lado, en el caso de vial idades u rbanas importantes, el aspecto costo por tiempos de cierre (usuarios, molestias, costo de transporte, etc. ) hace que la técn ica de apertura rápida sea una fuente de ahorro de tiempo y dinero. Quizá aqu í , en este punto , conviene considera r y analizar de manera real ista los costos iniciales de la reparación, en esta modalidad normalmente más altos; d ichos costos deberán compararse con los ahorros y beneficios que la técnica proporciona . Esta consideración es crítica en algunas vial idades que no pueden estar cerradas por tiempos prolongados, en las que no existe disponibi l idad de vías a lternas y en las que el valor de la interrupción del tránsito ocasionada por los congestionamientos invalida como solución el empleo de materiales convencionales .

3.6.1 Materiales

Para una apertura rápida se puede uti l izar una gran gama de materiales, desde mezclas de concreto convencionales com p l e mentadas con ad i t ivos ace le ra ntes , hasta materiales patentados, capaces de permitir la apertura al tránsito en intervalos de tiempo que van desde una hasta 24 horas. La selección del material y de la técn ica constructiva siempre estará supeditada a la disponibil idad


\) 1mcyc

de materiales y de equipo y a las condiciones particulares del sitio .

Los materia les por emplear en cada apl icación de técnica acelerada dependen también del clima que prevalezca en el proyecto particular. El principio básico de las mezclas q u e se ap l i can es su a lta ve loc idad de fraguado (resistencias tempranas), por lo que necesariamente son de esperarse a ltas temperaturas en el las.

En climas calurosos y muy soleados la temperatura de estas ú l t imas se i ncrementa d rástica mente en l a superficie d e las losas, aunado a l calor interior. Cuando la temperatura baja abruptamente , ya sea por la hora del d ía o por un retiro de las mantas de aislamiento de la superfic ie, ut i l izadas en estos trabajos, también se pueden presentar g radientes térmicos a ltos. Ambas condiciones provocan agrietamiento de la superficie de la n u eva re pa rac ión si el con creto no está c u rado convenientemente. Po r el lo mismo, por ejemplo en el caso de climas calurosos, se deben emplear mezclas no tan cal ientes y de preferencia se debe trabajar de noche. En el otro caso extremo, de climas muy fríos, se deben emplear mezclas de fraguado rápido y deberán tenderse en las primeras horas del d ía , de manera que las posibles ca7das en temperatura , o los cambios abruptos de gradiente térmico, no afecten a l concreto nuevo, y éste tenga tiempo de alcanzar cierta resistencia antes de los cambios de temperatura previstos.

Los materiales empleados de uso más común son las mezclas de concreto h idráu l ico con sólo pequeñas variaciones. Este material de uso corriente se apl ica c u a n t o m á s e xt e n s a s e a e l á re a d e reparación/rehabi l itación . La razón principal de este razonamiento se apoya en el todavía alto costo que tienen algunos cementantes y materiales patentados de alta resistencia temprana. Sin embargo, el empleo de estos materiales especiales queda plenamente justificado en zonas pequeñas o de bajo volumen de reparación en donde se vuelve crítico cerrarlas al tránsito.

Éste es el �aso de reparaciones a sección completa de áreas pequeñas, o a sección parcial en pavimentos con da ños muy frecuentes o p ro n u n ciados . A lgu nos materiales empleados para bacheo por ejemplo, han permitido la apertura al tránsito en lapsos menores a una hora . Es por e l lo que se deben prever mezcladoras portáti les para hacer las mezclas in situ.

Los cementos 1 y 1 1 se han venido apl icando con éxito en esta técnica de reparación, si bien el t ipo 1 1 1 ha sido el de uso más genera l izado.

Conservación

Dada la var iación que representan las d ife rentes p rod ucc iones d e un m ismo t ipo d e ce mento , es i m portante rea l iza r a l g u nas pruebas en mezcl as e laboradas en el laboratorio antes de prod ucir las definitivas para apl icarlas en campo.

Como ya se mencionó, en técn icas ace leradas de reparación se pueden emplear mezclas convencionales de concreto, a condición de asegurar altas resistencias tempranas por diferentes vías. Una de ellas es reducir la re lación agua/cemento med iante la ad ición de más cemento . También se pueden emplear reductores de agua de alto rango para reducir el contenido de agua sin afectar la trabajabi l idad .

Los materiales que se encuentran en el mercado incluyen cemento de fraguado rápido (RSC por sus siglas en inglés), cementos combinados (PBC), y cementos de fraguado controlado (RSPC). El primero es un cemento tipo K (de contracción compensada , de alta a lúmina) . Este cemento a lcanza en cuatro d ías resistencias equivalentes a las alcanzadas por un concreto normal a los 28 d ías. Los del tipo PBC han sido ap l icados exitosamente en carreteras , y alcanzan resistencias a la flexión cercanas a los 3 .4 MPa (34. 7 kg/cm2) a las cuatro horas y de hasta 8.8 MPa (89.8 kg/cm2) a los 28 d ías. Este t ipo de cemento procede de una patente y no requiere ser mezclado. Por su misma naturaleza es de baja contracción (ya que fue mod ificado pa ra no experimentar fuertes expansiones en su etapa in icial de fraguado como es el caso del cemento tipo K), y además tiene baja permeabi l idad , igual o menor a los concretos modificados con látex. Por ú ltimo, el del tipo RSPC es similar a un cemento tipo 1, pero en donde se sustituye del o rden de 20 a 25% de a l u m i n ato de ca lc io por fluora luminato de calcio. Mediante la ayuda de un retardante , e l tiempo de frag uado de este material puede regularse entre dos y 30 minutos. Para dar una idea de la evolución de la resistencia lograda con este cemento , se han reportado mezclas 10 con 363 kg/m3 de RSPC en las cuales se han obtenido 2 . 1 MPa (2 1 .4 kg/cm2) cuatro horas después del mezclado. Este cemento ya no se emplea en Estados Unidos, aunque se sabe que en Japón se sigue usando.

Las ceni�as volantes que más se uti l izan son las del tipo C (provenientes de la calcinación de carbón , l ign ito y subproductos de las refinerías); se usa como sustituto de una cantidad de cemento o como aditivo. Las cenizas tipo F , producto de la calcinación de carbón bituminoso y de carbón (antracita ) se pueden emplear como aditivo , pero nunca como reemplazo del cemento portland. En genera l estas cen izas aumentan la durabi l idad , al hacer más


estable el sistema de vacíos dentro de la mezcla ; sin embargo, cuando en ésta se incluyan cenizas se debe introducir una mayor cantidad de agente inclusor de aire que en una mezcla normal , del orden del 5% en peso. Las cenizas volantes aumentarán la trabajabi l idad de la mezcla en su estado plástico , pero como a su vez disminuye su rapidez en la ganancia de resistencia, se recomienda no sustitu i r más del 1 0% del cemento con el las. Los aditivos más comunes se presentan en la tabla 3.8 .

Tab la 3.8 Ad itivos más uti l izados de acuerdo al tipo de cemento

Tipo de cemento

1 1 1

1 1

Adiciones Observaciones

Aplicar aditivo opcional Se requiere aditivo cuando se pretende una apertura rápida

2% de cloruro de calcio (por Se o b t i e n e b u e n a peso de cemento) resistencia para apertura

d e s p u é s d e l a s c u atro horas*

C l o r u ro d e c a l c i o y Se han obtenido módulos cubiertas para curado de r u p t u ra de 2 . 8 MPa

( 2 8 . 6 kg/cm2 ) en cuatro horas, con 550 kg/m3 de cemento**

* "Concrete Pavement Restoration as a Rehabil itation Strategy", Hallin, J .P . , Proceedings Workshop on Evaluating Portland Cement Concrete Rehabil itation Strategies, Federal Highway Admin istration, marzo 27-29, 1 990.

** "Rehabil itation of Concrete Pavements in Ohio", Green, R. , Proceedings Workshop on Evaluating Portland Cement Concrete Rehabil itation Strategies, Federal Highway Administration, marzo 27-29, 1 990. ·

En la tabla 3 .9 se muestran proporcionamientos util izados en algunos proyectos.

Los acelerantes se uti l izan para promover el desarrol lo de res i s te n c i a s te m p ra n a s . G e n é r i c a m e nte es tos materiales consisten en sales inorgánicas solubles o en compuestos orgánicos solub les. El más común es el cloruro de calcio (CaCl2) . Sin embargo, siempre será recomendable valorar la susceptibi l idad de los agregados locales a la presencia de los cloruros citados, es decir, verificar la durabi l idad del concreto fabricado con este tipo de acelerantes . Si el concreto cuenta con refuerzo, el ad itivo acelerante a base de cloruro de calcio puede promover la corrosión en el acero. Es por el lo que, a pesar de que puede resu ltar atractivo usarlo con los cementos tipos 1 y 1 1 , su empleo debe quedar plenamente justificado. En ta les casos , existen otros ad itivos acelerantes que no contienen cloruros y que se pueden util izar de manera segura .

Conservación


Tabla 3.9 Proporcionamientos típicos en algunas mezclas

Cemento, kg/m3

Ceniza volante, kg/m3

Grava, kg/m3 ·

Arena, kg/m3

Rel. agua/cemento

Reductor de agua

l nc lusor de a i re : lo requerido para obtener un contenido de 6 ± 2 por ciento

Ace l e rante (CaC l2 ) , % e n peso d e l cemento

Acelerante (sin cloruros)

Tipo 1

447

1 067

6 1 2

0.40

1 .0

Tipo 1 1

391

59

936

631

0 .39

Sí

Sí

Otra alternativa para acelerar el fraguado es uti l izar agua ca liente en la mezcla. Este efecto hace que se conserve

. mejor la temperatura dentro del concreto empleado. La te m p e ra t u ra d e l a g u a p a ra o bte n e r u n a c i e rta temperatura en la mezcla a l momento de colar depende de varios factores : temperatura a mbiente del a i re , temperatura de los agregados, contenido de agua l ibre de

. los agregados y tipo de cemento. Normalmente se req u iere e levar la tem peratura del agua a rangos co m p re n d i d o s e n t re 60° y 65°C p a ra conseg u i r

· temperaturas relativamente . altas (en climas fríos) para • las mezclas. En cl imas frescos de todos modos se • recomienda la colocación de mantas para aislar las · reparaciones y así alcanzar mayor resistencia a edades

tempranas. Para mayores detal les sobre la influencia de los componentes del concreto en la técn ica acelerada se recomienda consu ltar publ icaciones dedicadas a este tema1 1 .

3.6.2 Criterios de d iseño de mezclas

: La resistencia objetivo está regida por el tipo de cemento (tipos 1 y 11 con acelerantes o tipo 1 1 1 ) , si bien otras variables como su trabajabi l idad y durabi l idad son función de la inclusión o no de aire y de ceniza volante. La tra baja b i l idad es un aspecto i m porta nte en estas mezclas , dadas las bajas re laciones agua/cemento típicas por emplear (0.42 ±0 .05) . Para conseguir mezclas trabajables , como ya se ind icó, pueden emplearse superplastificantes o reductores de ag ua ; de igua l

. manera se pueden uti l izar agregados con distribución

. un iforme y no discontinua.


Tipo de cemento

Tipo 1 1 1 (a) Tipo 1 1 1 (b) RSPC RSC

381 441 363 387

44 48

828 776 1 0 1 1 1 070

808 774 833 595

0 .40 a 0.48 0.40 a 0.48 0.41 0 .45

Sí Sí

3.6.3 Proceso constructivo

Por la corta vida en estado plástico que tienen las m e z c l a s , e l p r o g ra m a d e a ct i v i d a d e s e n u n a rehab i l itación ace lerada es crítico . N o contar con personal con adiestramiento y equipo adecuados puede desembocar en costos altos y en desperdicios de material en ocasiones muy onerosos. No hay que olvidar que los tiempos que se tienen para hacer las reparaciones con esta técnica son necesariamente cortos; por otro lado, las condiciones del sitio de construcción , manejo y desvío de tránsito hace que la colocación de la reparación deba ser rápida y bien programada. Por estas razones, la técn ica se apl ica frecuentemente de noche o fuera de las horas pico de tránsito.

El proceso de reparación acelerada impl ica , al igual que todo t ipo de rehabi l itación, trabajo concurrente o del tipo previo para proceder al vaciado de las mezclas (remoción de secciones de losa d eter ioradas por medio de demol ición, desbastado, o rotomartil los accionados con aire , etc . ) .

Si se util iza demol ición con rotomarti l los l igeros para remoción de materia l , los cortes que del imitan las zonas averiadas deben ser hechos de manera anticipada. De esta manera , el tránsito se puede dejar abierto en buena parte del área por reparar. Se debe tomar en cuenta que sólo se debe preparar el área para la cual se tenga suficiente material y equipo para reparar ya que los materiales de reparación tienen un lapso de apl icación finito y transcurrido éste la pérdida de plasticidad del material lo inuti l iza; por esta razón , la remoción de material defectuoso se debe hacer sólo en las zonas en

Conservación

que efectivamente se pueda real izar la reparación , esto es, el programa de reparación debe hacerse conforme a los recursos y materiales disponibles. Esta medida ayudará a que las reparaciones se efectúen en áreas l ibres de humedad, ya sin el ag ua empleada en los cortes. Éstos podrán avanzarse , para marcar las fronteras de áreas dañadas, de manera anticipada en toda el 25rea por reparar. Esta práctica se apl ica para reparaciones aceleradas a sección parcial .

S i se van a hacer reparaciones aceleradas a sección completa el método más recomendable para remover las áreas deterioradas es el de izaje. Con esta forma de levantar los fragmentos dañados se evita , como ya se mencionó en la cláusula 3.5, afectar a las losas sanas adyacentes, y a la capa de subbase de apoyo. Al igual que en el caso de reparación acelerada en secciones a profundidad parcial , también cuando dichas reparaciones se hagan a sección total se pueden real izar los cortes a sección completa de manera anticipada; el lo permitirá avanzar con la remoción y posterior rel leno en zonas donde las fronteras de reparación están del imitadas por los cortes. Una brigada de trabajo hace los cortes mientras la otra va ejecutando la reparación con la vía cerrada al tránsito. I ncluso algunos proyectos permiten que aparte de efectuar los cortes, la brigada que va adelante puede hacer también la remoción del concreto viejo , dejando sólo una estructu ra tempora l para el tránsifo. Dicha estructura puede ser de madera o de piezas de concreto presforzado, y puede ser removida con facil idad para cuando sea el momento de colocar la reparación. Así , la labor de la reparación , o mejor dicho, de la apl icación de las nuevas mezclas, se reduce sustancialmente.

3.6 .4 Equipo

En los casos en donde se reparen secciones en toda su profundidad (cláusula 3.5) se deben usar mezcladoras de concreto móvi les, para faci l itar su acomodo oportuno, ya que se cuenta con poco tiempo para su manejo. Para real izar los barrenos que alojen pasajuntas o vari l las de sujeción, se pueden util izar máquinas perforadoras que ejecutan ba rrenos en pa ra le lo , las cua les v ienen montadas en un chásis metál ico, tal como se muestra en la figura 3 .20.

Para sobrecarpetas de rehabi l itación (cláusula 3.9), éstas se p u e d e n cons t ru i r d e m a n e ra a c e l e ra d a con pavimentadoras especiales, que permitan el colado sin interrumpir e l tránsito en carri les adyacentes, y con insertadores automáticos de pasajuntas ; este método


Figura 3.20 Máquina perforadora mú ltiple portátil

para inserción de pasajuntas.

permite reencarpetar un solo carril sin afectar seriamente el flujo vehicular. Con las máquinas perforadoras de barrenos para alojar las pasajuntas se prescinde de las s i l letas, lo cua l faci l i ta el tránsito de veh ícu los de construcción por el carril en proceso de reparación .

Cuando se coloquen sobrecarpetas por etapas, o mejor dicho cuando se avance la construcción por un carril a la vez , es i m p o rta n te to m a r med i das d e seg u ridad adicionales para los usuarios en el carril abierto; estas medidas se refieren a la posición de la ori l la de la sobrecarpeta del carril nuevo respecto al carril abierto al tránsito. Asimismo, en ocasiones se l imita la a ltura que presenta el canto de la sobrecarpeta nueva para ofrecer mayor seguridad a los conductores que transitan por el carri l abierto.

3.6.5 Curado

En trabajos de rehab i l itación acelerada existen dos aspectos que se deben cuidar en el curado:

1 ) la retención de la humedad , y

2) la retención del calor.

La primera condicionante se cumple con una membrana de curado d e p igmentación b lanca , pero con una apl icación de l íquido mayor, del orden de 1 .5 veces superior a la dosis apl icada a un pavimento de concreto n u ev o e n u n p ro c e s o e s tá n d a r . L a s e g u nda condicionante se cumple dependiendo de las condiciones atmosféricas. Así , para cl imas muy ca lurosos y días

Conservación


soleados, bastará con la apl icación de la membrana de curado para retener calor. En cambio, si el cl ima es más bien templado o frío, se debe colocar una membrana aislante del ambiente, para retener el calor interno en las mezclas. Tal membrana puede ser una capa de espuma de poliestireno de celdas cerradas, contando en uno de los lados con una protección de una franja de plástico.

3.6.6 Corte y sel lado

Las actividades de corte y sellado de las juntas son esenc ia l m ente l a s m i smas q u e en los casos d e pavimentos nuevos, ya tratados e n las partes d e Proyecto

y de Construcción de este trabajo. Sin embargo, la programación de estos trabajos se debe modificar de manera acorde a la rapidez con que se apl ica la técnica . Normalmente los cortes se real izan dentro de las primeras tres o cuatro horas después de colar las mezclas. Al igual que en todos los casos, se requieren caras limpias y secas en las cajas que alojarán al material sellante . Este último podrá ser pol ímero de bajo módulo o el de base de sil icón. Dado que los selladores del tipo preformado no requieren mucho aseo en las cajas receptoras, puede ser también atractivo su empleo, si bien no se cuenta con experiencias en el uso de los mismos.

3.6.7 Apertura al tránsito

Si bien el tiempo de curado ha sido el criterio normativo para establecer los tiempos m ín imos requeridos antes de abrir el pavimento reparado al tránsito , existen otras alternativas que se han venido explorando en proyectos recie ntes . E l l as i n c l uyen la d ete rm inación de la res istenc ia d e las m ezc las ya co locadas , l o cua l constituye , con mucho, un criterio más real ista para definir tiempos de apertura . La evolución de resistencias se puede med i r de manera i nd i recta (pruebas no destructivas , PND) por varias vías: convergencias de temperatura de curado (cil indros a la misma temperatura que el concreto de reparación) , madurez y velocidad pulsar (o pulse ve/ocity en ing lés). De hecho, algunas de estas técn icas pueden emplearse para el control de ca l idad , pues pueden dar seguimiento a l desarrol lo del calor de hidratación , y de la efectividad del proceso de curado. Evidentemente , antes de emplear PND se deben tener curvas de correlación entre valores de resistencia con lecturas de PND. Posteriormente, ya en campo, se obtendrán sólo las lectu ras con estos dispositivos.

Cuando se ut i l i ce el c ri te r io de converg e nc ia d e temperatura , s e debe tomar e n cuenta q u e l a ganancia de


o 1mcyc

resistencia en el concreto in situ es mayor que en los cil indros curados en condiciones estándar. Ello se expl ica por la mayor retención de calor en la masa de concreto de reparación . Si bien pudiera pensarse que es más conservador apoyarse en la evolución de resistencias de cil indros curados de forma estándar, también es un hecho que este criterio retrasaría una apertura temprana al tránsito . Para aperturas rápidas puede emplearse como criterio la evolución de resistencias de cil indros curados que son aislados en cajas.

También se puede util izar el criterio de madurez (véase la cláusula 5 . 1 3 del tema sobre Construcción de este trabajo) . Se puede apl icar la ecuación de Nurse-Saul ( la cual la estima como el producto acumulado del t iempo por la temperatura) , o también la ecuación de Arrhenius ( la cual toma en cuenta el comportamiento no l ineal de la hidratación del cemento) . Ambas vienen ampliamente descritas en la norma ASTM C 1 07 4.

Como ya se mencionó anteriormente , la correlación entre resistencias obtenidas mediante métodos estándar con l as ob te n idas med ian te p ru e bas no d estruct ivas (convergencia de temperatu ra , velocidad pu lsar o madurez) es función de la prueba específica ; es decir, no hay una correlación única . Por esta razón, para cada mezcla en estudio se deben obtener curvas de cal ibración que se usarán en campo.

3.6.8 Resistencias para la apertura al tránsito

Algunos estudios 12 sug ieren que la práctica actual en general demanda una resistencia mínima a la tensión por flexión en el rango de 2.1 a 2 .4 MPa (21 .4 a 24.5 kg/cm2) . Otros autores (Davis y Darter1 3) , recomiendan criterios que toman en cuenta el espesor de la losa del pavimento; así , sug ieren valores mín imos de resistencia a la tensión por flexión que van desde 2.6 MPa (26 .5 kg/cm2) para espesores de 1 8 cm, hasta 1 .4 MPa ( 1 4.3 kg/cm2) para losas de 25 cm de espesor.

3.7 OTRAS TÉCNICAS DE REHABILITACIÓN

Las técn i cas d e re pa rac ión q u e se p resentan a conti nuación constituyen casos especiales, pero de primer orden en importancia , para restab lecer las condiciones estructurales y funcionales de un pavimento rígido. De las tres que se presentan , qu izá las dos ú ltimas están estrechamente más l igadas a la capacidad que tenga el pavimento de soportar los esfuerzos de tensión debidos a tránsito y a temperatura .

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��-=-=�;..:.::.:�=-=�:..:..:..::��:..:..:....:�::...:....:::.;.;.:..:....:..;,.,:_;_�,;,.;..;_;;�� 1mcyc

3.7.1 Juntas de al ivio de presión (expansión)

Este tipo de juntas son básicamente del t ipo transversal localizadas con separaciones de entre 1 50 y 500 m para m it igar posibles movimientos excesivos, sobre todo horizontales, debidos a un aumento de volumen del propio pavimento. Dicho aumento o "crecimiento" se asocia a cambios de volumen de ciertos materiales inestab les, o qu izás a problemas más comunes de reactividad álcal i-agregado. Otro aspecto que puede hacer más importante el cambio de volumen del conjunto de pavimento es el ingreso de partícu las incompresibles dentro de las aberturas de sus juntas.

Las juntas de al ivio de presión se caracterizan por tener una abertura relativamente ampl ia, en rangos que van desde 5 cm hasta 1 O cm, la cual se rel lena con espuma de pol iuretano, o con una membrana ahu lada. La idea central de este tipo de juntas es evitar que un "aumento" de tamaño del pavimento provoque desporti l lamientos en juntas transversales extremas por esfuerzos excesivos de compresión . El efecto de rompimiento de losas en grietas y juntas no necesariamente se debe sólo a la intrusión de part ícu las i ncompres ib les en la parte superior, sino que pueden entrar también desde la parte inferior de la losa, por las deflexiones que experimenta la losa cuando ésta está sujeta a bombeo. Conforme pasa el tiempo se van acumu lando partícu las que ingresan desde abajo, aunque la losa no cambie de volumen, lo que hace que los espacios disponibles para tomar los movimientos horizontales por temperatura queden ahora ocupados por el material emigrado. El resu ltado final es u n fra ctu ra m i e nto q u e · p u e d e l l e g a r a s e r m u y pronunciado e n zona d e juntas. S e producen fal las por acuñamiento, que eventualmente hacen que una losa tienda a sobreelevarse sobre la contigua (pandeo y fractura por di latación).

Dada su gran abertura , el g ran inconveniente de este tipo de juntas es que no cuentan con mecanismos efectivos d e t ra n sfe re n c i a d e ca rg a n i c u e n t a n c o n l o s sobreespesores d e diseño que prevén estos esfuerzos ad icionales para las juntas de expansión . Además, d e b i d o a esta ú l t i m a d e sven taj a , en l a s j u n tas transversales vecinas se pueden presentar aberturas considerables, por la acción del aumento de volumen del pavimento, o por el cambio volumétrico que experimenta este ú ltimo, que se traduce en alabeos. Este efecto nocivo , aunado a la tendencia de erosionarse en sus extremos " l ibres" que crea la misma junta , hace que su manejo sea delicado.


La influencia del tipo de material de sello también debe ser considerada. Uno del tipo preformado podría pe�der contacto con las paredes de la junta, al tender a abrirse esta última. Por otro lado, los otros tipos de selladores también tienden a sufrir daño con los movimientos reiterativos en las juntas. En todo momento se debe garantizar que los sellos en las juntas transversales están funcionando después de colocar la junta de al ivio de presión .

Debido a que a veces es difícil real izar los cortes para fabricarlas en zonas con pasajuntas, y para evitar el daño a subbases ya inestables, se procede a construi r las juntas a la mitad de la longitud de los tableros de la losa. Aunque pudiera pensarse que este tipo de juntas se puede emplear en áreas de bacheo a sección completa , no siempre resulta recomendable esta práctica , pues la reparación puede l legar a tener cierto juego que le permita "cabecear'' y así acelerarse el deterioro de la reparación .

La construcción de las ju ntas de a l ivio se justifica sólo cuando se esperen aumentos de volumen importantes 1 4 .

3.7.2 Restauración de la transferencia de carga

La restauración de la transferencia de carga en juntas y grietas surge como una necesidad ante el deterioro a niveles inaceptables en su capacidad para transmitir la carga de una sección a otra . Los trabajos de restauración consisten básicamente en la ad ición de barras pasajuntas en las zonas deterioradas, aunque otros mecanismos se han util izado en d iferentes apl icaciones, con resultados más o menos satisfactorios. En a lgunos casos, como grietas que ya no trabajan (o inactivas) , y que no exhiben desporti l lamiento o escalonamiento , se pueden util izar vari l l as corru g adas p a ra m a nte n e r l as secciones fi rm e m e nte u n i d a s . E n té r m i n os g e n e ra l e s , la resta u ra c i ó n de la t ra n sfe re n c i a de c a rg a con mecan ismos ta les como las pasajuntas s i rven para extender la vida del pavimento y su calidad de servicio . Lo anterior es más factib le en condiciones críticas tales como las de fa lta de soporte , efectos de bombeo, escalonamiento, etc. También contribuye a disminuir los efectos de fracturamientos de esquina en zonas de juntas o g rietas , y por otro lado retrasa e l agrietamiento transversal y long itud inal debido a la falta de apoyo en grietas y juntas activas.

Esta técnica de rehabi litación o reparación se requiere en donde un pavimento , sin pasajuntas o con el las, ha sufrido deterioros en su capacidad de transferir las cargas de una sección a otra , independientemente de que se trate de una grieta o junta, debido a un incremento en el tránsito, sobre todo cuando cambia de l igero a muy

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVE¡HIVA Y CORRECTIVA

pesado. En el caso de pavimentos con pasajuntas tamb ién contri b uye a resti tu i r l as cond ic iones d e transferencia de carga d isminu idas p o r mi l lones d e repeticiones.

La restau ración de la transferencia de carga puede visual izarse en dos vertientes: una puede ser la de una medida preventiva en situaciones en donde el traspaso de carga sea deficiente , pero que el pavimento conserve s u s t a n c i a l m e n te i n ta ct a s s u s c a r a ct e r í s t i c a s estructurales, esto es, antes de que sufra daños de consideración. La otra vertiente sería considerarla como una medida correctiva , de restauración , en un pavimento con evidentes fal las de soporte . El programa o conjunto de actividades de eva luación debe ser lo suficientemente oportuno como para defin i r, por separado, las fal las por agrietamiento y por escalonamiento, para que, una vez i n t e g ra d o s , d e n l a p a u ta p a ra e l p ro y e cto d e manten imiento, preventivo o correctivo.

Basándose en las condiciones del pavimento, el proceso de evaluación del mismo debe establecer los siguientes parámetros antes de defin i r la necesidad de restauración de la transferencia de carga (RTC):

O Escalonamiento igual o mayor a 3 mm de juntas o g rietas, y/o

O Deflexiones relativas en transferencia de carga menores de 70%, y/o

O Deflexiones d iferenciales mayores de 0.25 mm entre las losas de entrada y de sa l ida , y/o

O E s ca l o n a m i e n tos a cu m u l a d o s s u p e r i o res a 500 mm/km en juntas y g rietas

o La ad ición o reemplazo de pasajuntas en grietas y juntas en mal estado hace que disminuyan las deflexiones y esfuerzos en tales zonas, aumentando de esta manera la capacidad de servicio del pavimento; sin embargo, ante la presencia de eventuales oquedades bajo la losa en estas zonas, qu izá se requ iera correg i r conjuntamente el problema, ya que estos vacíos imponen condiciones críticas de esfuerzo portante en las pasajuntas, a l no tener las losas un apoyo tota l de la capa de subbase. Es por el lo que , junto con el reemplazo de pasajuntas convenga complementar el trabajo de rehabi l itación con inyecciones de lechadas estabi l izadoras. Por otro lado, si el con creto t iene p rob lemas de d u rab i l i dad , o de re a ct i v i d a d á l ca l i - s í l i c e , o s i l os b o rd e s es tá n sustancia lmente dañados por desporti l lamientos, es probable que se requ iera una reparación a sección


G 1mcyc

completa de la losa, en lugar de la restauración de la transferencia de carga. Cuando en casos extremos las losas req u ieran un tratamiento extensivo mediante reparaciones a sección completa , estabi l izaciones, etc . , e n ton ces q u izá convenga hacer una remoción y sustitución tota l de las losas; en estas circunstancias ya no resu lta atractivo ni conveniente desde el punto de vista económico emplear la técn ica de restauración de la transferencia de carga.

La capacidad que tiene una losa de transferir la carga a la losa vecina a través de la junta es lo que se denomina eficiencia de transferencia de carga (ETC) y constituye una pa rte fu ndamenta l de u n p rog rama ser io de evaluación de un pavimento rígido. Normalmente se empieza a considerar a la técnica de restauración de la transferencia de carga como a lternativa cuando la eficiencia es menor a l 70%.

El valor de eficiencia de transferencia de carga puede establecerse en función de deflexiones o de esfuerzos; ambos parámetros se miden en las losas de entrada y de sal ida. A su vez, en términos de deflexiones existen dos maneras de calcular la eficiencia: por deflexiones o por esfuerzos (ecuaciones a , b y c).

Sean:

ddesc = deflexión de la losa de salida (descargada)

dcarg = deflexión de la losa de entrada

crcarg = esfuerzo med ido en la losa de entrada

crdesc = esfuerzo medido en la losa de salida

ETC = eficiencia de transferencia de carga , por deflexiones

ETCest = eficiencia de transferencia de carga, por esfuerzos

d ETC = � · 1 00 d earg

2d ETC = dese

• 1 00 d earg + d dese

cr ETC = � · 1 00 esf cr earg

(a)

(b)

(e)

La defin ición más común de eficiencia de transferencia de carga está dada por la ecuación (a). Para condiciones ideales el valor de la eficiencia de transferencia de carga es igual a 1 00%. La transferencia de carga por esfuerzos,

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��___.;..�...;_��

1mcyc

ETCesf, se define como la relación entre los esfuerzos medidos entre la losa de salida y la de entrada. La transferencia de carga por deflexiones no guarda una relación l ineal con la medida a través de esfuerzos; su re lación depende de las características de la losa (espesor, módulo de elasticidad y relación de Poisson) y de las condiciones de apoyo, así como del radio de la placa de carga empleada en la prueba.

La separación de las juntas transversales juega un papel importante en la vida efectiva de las juntas sin d ispositivos de transferencia de carga mecánicos (pasajuntas ); en épocas de frío y cuando los pavimentos están sujetos a periodos largos con tránsito pesado, se genera la pérd ida de efectividad de la trabazón de agregados. Otro factor que promueve la pérd ida de efectividad de d icha trabazón es la naturaleza del agregado grueso de las subbases, ya que dependiendo del tipo de material , roca triturada o pa rt ícu las redondeadas , a b e rt u ras e n j u n tas ta n pequeñas como 0.25 mm pueden ocasionar pérdida importante en la capacidad de traspaso de cargas de una losa a la otra .

Existen varias formas o mecanismos para transferir la carga de una losa a la otra . Entre los casos estudiados algunas alternativas ofrecen mejores desempeños que otras. En la referencia 5 (FHWA, 1 989) se presentan cuatro dispositivos estudiados:

CORTE

1 ) Reemp lazo de pasaj u ntas convenc iona les , redondas y l isas, colocadas en cajas

2) Dispositivos en doble "V"

3) Dispositivos en forma de ocho (orig inal de una técn ica francesa)

4) Perfil laminado de sección " I " , empleados en Nueva York, EUA

E n l a s f i g u ra s 3 . 2 1 y 3 . 2 2 se p re s e n tan esquemáticamente los tipos de pasajuntas citados.

E s t o s d i s p o s i t i v o s se c o l o ca ro n en t r a m o s experimentales en nueve estados de la Un ión Americana, d istribuyéndolos en diferentes regiones cl imáticas. Cabe aclarar que estos mecanismos se evaluaron en d istintas localizaciones dentro de las secciones de pavimento estudiadas:

O En juntas transversales cuya separación varió entre 4.6 y 30.5 m

O En juntas de aproximación de terraplenes reparadas a sección completa

O En juntas transversales de sal ida ya reparadas a sección completa

O En juntas de al ivio de presión

Figura 3.21 Diagrama del

dispositivo de pasajunta

de refuerzo o dispositivo

de perfi l en "1" e instala

ción.

Material formador de la junta a espesor total y so orte de la pasajunta

Espesor total ,

h

Corte con d isco

Capuchón de expansión

90 cm o lo que se requiera Dibujo fuera de escala PLANTA

Limpiar con chorro de arena, remover residuos y

�a transversal existente

Corte con disco

Materia l formador de la junta a espesor total y soporte de la pasa junta

rel lenar con materia l de reparación



Material de

PLANTA

/ / / / 1

1 �// 1 4 cm / L.., ..- 1 1 1 4 cm I / I

Junta original

Barreno de 1 5 cm �

1 4 cm

Figura 3.22 Diagrama e i nstalación del dispositivo

en doble "V" de pasajunta de refuerzo de corte.

En la tabla 3 . 1 O se presentan de manera resumida las características de comportamiento de los dispositivos de transferencia de carga .

De e s t o s e s t u d i o s se p u e d e o b s e rv a r q u e e l comportamiento d e los perfi les laminados en " I " , de sección en doble "V" y en "8", es simi lar al de las pasajuntas l isas; e l lo puede ser atribuible a cómo los dos grupos transmiten el esfuerzo cortante . En lo que sigue se darán las pautas de d iseño y las consideraciones de construcción para el caso de pasa juntas l isas, que son los dispositivos de transferencia de carga más comunes y que han dado los resu ltados más satisfactorios. En la parte final se discutirán a lgunas apl icaciones, expl icando ventajas y desventajas, de las otras opciones.

Como se ha venido insistiendo en otras oportunidades en este trabajo, las técnicas de reparación difíci lmente se ejecutan solas, y en e l caso de la restau ración de transferencia de carga , éstas van acompañadas de actividades ta les como reparación total o parcial en los bordes de las juntas/grietas , estabi l ización de losas (subsel lo) , y restau ración o adición de sistemas de drenaje como una medida preventiva contra la pérd ida de soporte de las losas.


·.� 1mcyc

Posterior a la restauración de transferencia de carga se deben ejecutar los sigu ientes trabajos: desbastado con discos diamantados o de carburo, resellado de juntas , ranurado dt; grietas y su sel lado, en ese orden . En caso de requerir otro tipo de trabajo en cantidades importantes, el lo será indicativo de que la alternativa de reparación mediante la restauración de transferencia de carga no se justifica desde el punto de vista técn ico-económico.

3. 7. 2. 1 Consideraciones de diseño

Se ha mencionado ya con anterioridad que los daños causados por una pobre transferencia de carga pueden ser bombeo, escalonamiento, agrietamiento transversal y longitudinal , y fracturas en esquinas. En general se debe pensar en la técnica de restauración de transferencia de carga cuando mediciones confiables de deflexiones por transferencia de carga indiquen que la eficiencia sea infer ior a 70% , es decir , cond ic iones pobres . Las mediciones preferentemente deben hacerse durante las horas más tempranas o durante días fríos y deben realizarse con deflectómetros de impacto. Alternativamente se podrán efectuar empleando camiones cuyo peso por eje sea de 80 kN (81 58 kg fuerza) y dos vigas Benkelman, colocando las cargas en la losa de entrada y en la de salida, midiendo en ambos lados de la grieta/junta las deflexiones.

C u a n d o e x i s ta n p a v i m e n t o s s uj e tos a s e r reencarpetados, con problemas aislados d e grietas o juntas con. poca transferencia de carga, la técnica de la restauración de transferencia de carga resu lta atractiva, p u e s i n c re m e n t a s u c a p a c i d a d e s t r u c tu ra l , y consecuentemente se traducirá en una reducción del espesor de sobrecarpeta .

Las pasa juntas de sección ci rcu lar y superficie l isa son los d ispositivos más efectivos , seg ún ind ican estudios recientes 1 5 . En todas las ocasiones se pide que las piezas estén protegidas contra la corrosión y recubiertas con agentes que prevengan su adherencia al concreto. Para el lo se util iza ya sea el mismo tipo de aceite que se emplea en cimbras u otros productos equivalentes.

El costo por pasajunta instalada depende en gran medida del tamaño de cada proyecto en particu lar. Para dar una idea , se han l legado a reportar costos individuales de $60 a $ 1 00 (dólares americanos) en los estados de Florida y Nueva York, EUA. Sin embargo, los costos han bajado hasta ra ngos de $20 (en Pue rto Rico) y $24 .50 (Washington , EUA). E l lo da una idea de la evolución de costos, basándose en la cada vez mayor disponibi l idad de equipos que rea l izan mú ltip les ranuras por carri l en una sola pasada 1 6 .

Conservación

z); TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA 1mcyc

Tabla 3 .1 O Comgortamiento de los diferentes disgositivos de transferencia de carga No. de dispositivos Pasa juntas

51 5

Buenas condiciones 98

Juntas separadas en losas de aproximación (entrada) <1

Juntas separadas en losas de aproximación (salida) <1

Fal la del material 1

Falla del dispositivo o Separación de losas: entrada y salida <1

Mecanismos múltiples de falla o Escalonamiento promedio, mm 1 .0

Notas:

Doble "V" Figura en " 8"

8 1 0 36

Porcenta "es 72 75

6 8

4 6

9 8

o o 1 3 6

4 3

1 .8 2 .0

Perfil " 1" 1 64

99

o o 1

o 00

o 3.3

El mecanismo múltiple de falla se refiere a la concurrencia de do� o más formas de falla enumeradas en la tabla para un dispositivo inspeccionado. El valor l ímite sugerido del escalonamiento es de 3.8 mm, que es cuando esta i rregularidad empieza a ocasionar falta de confort en e l rodamiento. Nótese que en todos los casos los valores registrados, cuando se elaboró el estudio, se encontraron por abajo del valor máximo recomendado.

Criterios de medición

Pasajuntas Doble "V" Perfil laminado Fig. en "8" " 1"

1 ) Lecturas de escalonamiento 72 j 260 j 23 j 8 j

2) Evaluación visual U) juntas, (d ) dispositivos 51 5 d 81 0 d 1 64 d 36 d

(ESAL) Número equivalente de aplicaciones de carga con ejes sencillos de 8.2 t cuando se presentó el escalonamiento promedio, 2.62 2.5 4 .01 5.45 X 1 06

Tiempo, en años, en que se presentó el promedio de escalonamiento 3 .8 2.5 2.0 9.0

Nota general: Los procedimientos constructivos para el reemplazo o adición de mecanismos de transferencia de carga han mejorado en los últimos 10 años. En los tramos reparados estudiados todavía se practicaban técnicas anteriores a las ya corregidas.

En la figura 3 .23 se presenta un esquema típico de una caja para alojar una pasajunta . Cabe aclarar que estas ú ltimas se han real izado de dos maneras: una mediante cortes con discos diamantados, y la otra a través de desbastado con discos abrasivos. En la primera , una vez del imitado con los cortes, el concreto se remueve con rotomarti l los l igeros y herramienta manual , para luego eJectuar la l impieza del corte mediante chorros de arena (sandb/asting) .

En el caso de cajas hechas por desbastado, el residuo se aspira , para luego apl icar aire a presión . En ambos casos las paredes y el fondo de los cortes se deben revisar para sel lar posibles agrietamientos antes de apl icar el material de reparación o bacheo, a fin de evitar infi ltración de este ú ltimo. Se busca que estos sellos o resanes sean lo más angosto posible, con objeto de minimizar los riesgos de desprendimientos del material de reparación que pueden ocurri r inmediatamente después. Cuando las grietas son muy abiertas es preferible colocar un inserto formador de ranura en toda la profundidad de ésta para configurar la caja de sello. Las pasajuntas se colocan con una pel ícula antiad herente , y con un casqu i l lo de expansión de


plástico , de 25 mm de largo , para tomar los movimientos horizontales de las losas en la zona de grietas/juntas. Los casq u i l l os se reco m i e n d a q u e s e a n d e p l ástico transparente, con el rel leno compresible coloreado, con objeto de verificar que exista espacio para que la pasajunta pueda tolerar movimientos de las losas al cerrarse. Los casqui l los deben tener un tope interior que eviten se introduzca hasta el fondo la pasajunta ; también debe vig i larse que los encargados de la colocación de los casqu i l los no fue rcen los casqu i l l os a tope con la pasajunta . Para separaciones cortas de juntas se debe provee r a l menos 6 m m d e espac io ; cua nto más separación exista entre juntas mayor colchón en el casqui l lo se requerirá .

En algunos proyectos se ha intentado colocar tubería de PVC como sustituto del agente antiadherente y del casqui l lo de expansión ; sin embargo, esta solución no ha brindado resu ltados muy satisfactorios, ya que sería suficiente que el tubo que aloja a la pasajunta se moviera del orden de 0.25 mm para que se perdiera la efectividad en la transferencia de carga . Además, se recomienda que la si l leta que soporte fi rmemente a las pasajuntas

Conservación


Inserto de junta temporal para formar la caja de sello

7.5 cm (mín . ) 10 cm (máx.)

1 1

·..:!.. _

t:!I 1mcyc

90 cm, o lo requerido CORTE TRANSVERSAL

Corte co1 disco

I 45.? t 0.3 cm J Junta a tope en todo el espesor, formando

h

Si l leta de broche

el apoyo de la pasajunta

Casqui l lo de expansión de la pasajunta de 5 mm

CORTE LONGITUDINAL Figu ra 3.23 D ispositivo de transferencia de carga con pasajuntas.

· sea de plástico para evitar la corrosión y deje un espacio mínimo de 1 3 mm con respecto a las tres caras de la ranura , a fin de que el material de reparación penetre y se

: consolide adecuadamente (figura 3 .23) .

¡ Antes de colocar los dispositivos de restauración de tra nsfe re n c i a de c a rg a , l a s zo n a s ca n d i d atas a tratamientos con esta técn ica se deben investigar de acuerdo - a las metodolog ías del subinciso 4.3.3 .2 de la parte sobre Evaluación.

•· En esta investigación se tratan los procedimientos para · medi r la transferencia de carga entre juntas y g rietas, ; escalonamientos, etc. , y se revisa la condición estructura l · del pavimento a través de pozos a cielo abierto . Esta información dará la pauta sobre la conveniencia de real izar una técnica preventiva como la restauración de transferencia de carga , y posib le trabajo concurrente , como puede ser la estabi l ización de losas o la instalación de sistemas de subdrenaje . Estas ú ltimas técnicas ta m b i é n d e b e r á n d i a g n o s t i c a rs e y re a l i za rs e correctamente para que cumplan s u cometido.

La eficiencia de transferencia de carga deberá medirse en · 1as horas de menor temperatura del d ía , por ejemplo de 4 :00 a 9 :30 de la mañana. Las medidas de deflexión se deben real izar lo más cerca posible de la junta/grieta por

· evaluar. Cuando el sitio de las med iciones se encuentre algunos centímetros más hacia el centro de la losa es recomendable tomar en cuenta, aunque sea de manera


aproximada, la rig idez de esta ú ltima. En la figura 3.24 se presenta un criterio aproximado para este propósito.

El caso de deflexiones en esquina merece atención especial . Es posible que en las esquinas se midan va lo res de efi c i enc ia de t ra n sfe renc ia de carga aceptables, pero que las deflexiones registradas sean o parezcan excesivas; en estas circunstancias se deben comparar las deflexiones en la sección evaluada del pavimento contra una deflexión t ípica , a efecto de dictaminar regiones con deflexiones excesivas. De no tomar este criterio se expondrá a l pavimento a que, aun teniendo buena transmisión de carga entre losas en dichas regiones, se presenten problemas de erosión , e s ca l o n a m i e n to , r e a c o m o d o de l a s u b b a s e y , eventualmente , fracturas d e esquina. Una estabil ización (subsel lo) de las esquinas puede reducir el problema de deflexiones excesivas.

Los aspectos más importantes en cuanto al diseño de la restauración de transferencia de carga es la separación y la geometría de las pasajuntas . Es evidente que mientras mayores sean los diámetros y menores las separaciones entre las barras , menores serán los esfuerzos que tendrán que soportar. Un estudio 17 sugiere que seis pasajuntas, es decir, tres en cada huel la de l lanta , sufren igua l magnitud de esfuerzos y deflexiones que 1 2 pasajuntas distribuidas un iformemente en una junta . En este sent i d o , q u izás convenga en los p royectos concentrar sobre las huel las de las l lantas el mayor número de pasajuntas.

Conservación

CARGA AL CENTRO DE LA LOSA 300 mm

Placa de c_ar=ga ____ ._ Geófono

D0 = 1 57.7 µm D1 = 1 44.8 µm

Factor de flexión en la losa = A = DDo = 1 57·7 = 1 .09 1 1 44 .8

CARGA EN JUNTA O GRIETA

Placa de c_ar-=-gª---�

DL = 1 .7780 mm

Eficiencia de transferencia de carga = A x DuL x 1 00 = 1 .09 x 1 .4224 x 1 00 = 0.87 D L 1 .7780

DL = Deflexión en la losa cargada DÜL= Deflexión media en

la losa adyacente

Figura 3.24 Factor de rigidez de la losa y ajuste del valor d� eficiencia de transferencia de carga.

Existen al menos tres recomendaciones 1 8 de diseño en la técnica de restauración de transferencia de carga:

O Se d e b e n e m p l e a r d i á m e t ro s m í n i m o s d e pasajuntas d e 32 mm, recomendándose 38 mm. Los diámetros mayores ayudan a que se presenten menos problemas de escalonamiento de losas, y deben ser uti l izados en condiciones en donde el tránsito sea de gran volumen, mayor a 0.5 mi l lones de ejes de 80 kN (8.2 t) por año en el carril lento. Las pasajuntas deben tener cuando menos 30 cm de longitud .

O Se requieren tres pasajuntas en la zona de paso de las l lantas, separadas 30 cm entre s í .

O Se prefiere ub icar la pasajunta extrema a una distancia máxima de 30 cm respecto a l borde del carri l extremo.

La long i tud recomendada obedece a que a lg unos estudios han demostrado que se requ iere una long itud empotrada a cada lado de la losa de 1 5 cm; si a ello se suma la longitud de los casqui l los de expansión , se obtienen 35 cm . Sin embargo, esta longitud se puede incrementar algo para cuando se tengan condiciones pobres de apoyo.


En la fig u ra 3 . 25 se presenta u n bosq u ejo de la distribución de pasajuntas. La distancia entre la junta losa/acotamiento y la primer pasajunta debe estar entre 30 y 45 cm, el primer valor para cuando exista poca efi c i enci a d e tra n sfe re n ci a d e ca rg a e n l a j u nta acotamiento-losa , o cuando el acotamiento sea asfáltico. Cuando el acotamiento sea constru ido monol ítico con las losas, y esté l igado a la losa, la distancia puede ser la mayor, esto es, 45 cm.

En e l caso de carri les i nter iores , l a p rimera pasajunta se debe colocar a u n a d ista ncia comprend ida entre 45 y 60 cm respecto a la junta longitudinal o al eje de trazo.

El éxito o fracaso de la técnica de restauración de transferencia de carga apl icada a un pavimento dado depende de la calidad del material de reparación , de la preparación de las cajas, y de las características del d ispositivo . El material de reparación debe ser de poca o nula contracción una vez apl icado; debe ser resistente a edades tempranas, con objeto de reduci r la interrupción del tránsito , y que la losa reparada pueda soportar los esfuerzos de alabeo que se presentan diariamente . El material de reparación debe tener buena adherencia con el concreto existente ; además, el coeficiente de di latación

Conservación


Alternativa A Junta transversal

/Alternativa 8 Figura 3.25 Distribución de p a s aj u n t a s p a ra

r e s t a u ra c i ó n d e transferencia d e carga en

fu n c i ó n d e l t i p o d e

acotamiento.

�-+-t-��-+-+-�� J unta longitudinal 6ºtc + 4

I5 cm

30 cm Junta longitudinal

sujetada con 30 cm sujetada con vari l las corrugadas vari l las corrugadas

30 cm 30 cm

3.6 M

arri l de baja velocidad ••lllll•� 1 so cri 1 50 cm Pasajuntas de 38 mm de diámetro

Acotamiento asfáltico s in vari l las de sujeción

30 cm 30 cm

30 cm

PLANTA

=r= 30 cm +30 cm

45 cm

Carril de baja velocidad

Acotamiento de concreto con vari l las de sujeción

Nota: Para tráfico muy pesado se pueden requerir 4 pasajuntas por cada huel la de llanta

térmica de ambos materia les debe ser compatib le . Normalmente el material que es satisfactorio para reparar baches a profund idad o sección parcial lo será también para rel lenar las cajas en trabajos de restau ración de la transferencia de carga .

Existen en e l mercado especial izado productos de reparación o de rel leno, aunque generalmente se puede uti l izar cemento tipo 1 1 1 , cloruro de calcio y polvo de a lumin io , con objeto de mejorar las condiciones de fraguado rápido y de contracción baja o nu la . Antes de seleccionarse, todo producto debe evaluarse a la luz de las condiciones cl imáticas y de trabajo en campo. Entre las pruebas de laboratorio apl icables se pueden citar las siguientes:

O Resistencia a la compresión

O Resistencia a la exfol iación

O Módulo de elasticidad

O Resistencia a la abrasión superficial

O Resistencia a la flexión

O Compatibi l idad térmica

O Resistencia a la adherencia

O Contracción

Un ejemplo de proporcionamiento sería el siguiente :


O 23 kg de producto de reparación (mortero polimérico de marca comercial para reparación de baches, periodos 1 0-60, producto inorgánico , con alúmina)

O 23 kg de agregado con tamaño máximo de 6.3 mm (1 /4")

O 2.6 l itros de agua por cada 23 kg de producto de reparación

Rendimiento : Con 23 kg de material cementante y 23 kg de agregado se rel lenan 2.4 cajas de 6.3 cm de ancho, 1 1 .4 cm de profund idad y 7 1 . 1 cm de largo. Las pasajuntas tienen 3.8 cm de diámetro y 45.7 cm de longitud .

3. 7. 2. 2 Consideraciones de construcción

Aunque el procedimiento constructivo de la restauración de transferencia de carga es relativamente senci l lo , las preparaciones necesarias para la formación de la caja pueden ser detal ladas y deben hacerse a conciencia. La secu encia d e los pasos p ri n c i pa l es se p rese nta gráficamente en las figuras 3.26 y 3 .27. En el las se observa que la principal d iferencia estriba en la manera de formar las cajas. En la primera , se uti l izan cortes individuales con disco, mientras que en la segunda alternativa se forman cajas múltiples por desbastado y se el imina el polvo y los detritus por medio de aspirado.

Típicamente las cajas se forman con pasadas múltiples de discos diamantados (figura 3 .26) , para luego hacer la

Conservación

t� 1mcyc

Paso 1 . Hacer cortes con disco para cada caja

Hasta la profundidad necesaria para alojar la pasajunta a la mitad del espesor de la losa �

Paso 3. Aplicar chorro de arena a presión y después aire a presión para l impiar la caja

Paso 5. Colocar y al inear la pasajunta . Después se procede a sel lar toda la junta

Colocar l íquido Material de rel leno* aislante en pasajuntas para mantener la junta

Si l leta expansión ( requerido)

* Opcional para el caso de grietas a la mitad de la losas, si están cerradas


Paso 2. Remover el concreto para formar la caja; después se apl ica agua a presión (enjuage)

Remoción de afinado (menos de 1 5 cm) con rotomarti l lo l igero

Paso 4. Sel lar los tres lados de la caja Sel lar fisuras o colocar cinta sobre la junta

*Apl icar un cordón angosto de sel lador para tapar las grietas. Si se usa muy ancho actuará como aislante del material de reparación.

Paso 6 . Colocar y al inear la tapajunta, así como el materia l de sel lo

Material de reparación

Usar un casqui l lo de expansión, ten iendo cuidado de rel lenar el espacio entre el casqui l lo de plástico y la pasajunta con material compresible.

Figura 3.26 Secuencia constructiva para habi l itar pasajuntas cuando se hacen cortes con d iscos diamantados

individuales.



: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Paso 1 . Desbastar l a caja para cada pasajunta

Paso 3. Remover el concreto (por aspiración) de cada caja

-

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Paso 5. Colocar y al inear las pasajuntas y posteriormente sel larlas

�J 1mcyc

Paso 2. Limpiar las cajas con aire comprimido o por aspiración

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Paso 4. Sel lar los tres lados de cada caja. Colocar cinta adhesiva o sellar grietas y juntas

Paso 6. Colocar el material de reparación (tapajunta y material de sello)

Figura 3 .27 Secuencia constructiva cuando se habi l itan pasajuntas empleando máquina de ranurado múltiple.


TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA \i �� 1mcyc

remoción de concreto con rotomarti l los l igeros. Se requieren al menos dos cortes paralelos para formar una caja. El ancho de ésta normalmente se encuentra entre 7 .5 y 1 O cm , si bien se han obtenido con 233xito cajas l igeramente por arriba del diámetro de la pasajunta.

Algunos proyectos en Estados U nidos han uti l izado anchos de caja de 4 . 1 y 6.3 cm para diámetros de pasajuntas de 2.5 y 3.8 cm, respectivamente . En términos generales, se puede adoptar como criterio general dar anchos de cajas del orden de 2.0 cm por arriba del diámetro nominal de la pasajunta por util izar.

La profundidad del corte siempre será l igeramente mayor. que la mitad del espesor de la losa, de manera que el eje de las pasajuntas coincida con la parte media del espesor de la losa.

Una vez que se real izan los cortes formadores de cajas, se deben usar rotomarti l los l igeros -de menos de 1 5 kgpara que su acción no deteriore la sección completa del pavimento, sino que sólo sirva para remover los residuos superficiales. Es común lograr la remoción en dos o tres piezas grandes; las dos maneras de efectuar la remoción de concreto son :

a ) i n ic iar en u n o de l o s extremos y avanzar e l rotomarti l lo hacia e l extremo opuesto , penetrando hasta la profundidad máxima; y

b) avanzar el rotomarti l lo a lo largo de uno de los lados para romper el concreto entre los cortes.

Removido el grueso del concreto , se debe cambiar la cabeza del rotomarti l lo , empleándose un cincel pequeño de percusión, para que con l igeros golpes quede lo suficientemente plano el fondo de manera que la si l leta asiente bien y lo suficientemente regular como para permiti r el paso del material de reparación por colocar.

Posteriormente se usa chorro de arena a presión para remover los residuos y dejar así preparada la superficie para recibir el material de reparación, y que éste se adhiera satisfactoriamente a las paredes. Una vez terminados los cortes, la parte interna de los mismos no se debe dejar expuesta más de un mes, pues estas zonas son fácilmente deteriorables; por el lo , se recomienda preparar y real izar la reparación tan pronto como sea posible.

En caso de ut i l izar equ ipo de desbastado para la formación de las cajas (figura 3 .27) , esta operación se debe hacer con las precauciones necesarias ya que su uso ha s ido experimental y con un éxito muy moderado. En .caso de ut i l iza rse desbastadoras previamente modificadas, se debe completar con dispositivos de


aspiración para garantizar la remoción de residuos y rebabas de corte , seguido de pasadas de aire a presión con equipos dotados de trampas de obturaci@243n de paso de aceite , con objeto de no contaminar las cajas . La ventaja de util izar equipo de desbastado es que se reduce sustancialmente e l trabajo preparatorio de las cajas; la experiencia formal que se tiene con estos equipos es l imitada , pues se empezaron a usar ya fuera de la etapa experimental sólo a mediados de la década de los años noventa en Estados U nidos.

Entre los problemas reportados con su uso están los sigu ientes:

O Las cajas desbastadas pueden ocas ionar el desprendimiento de reparaciones previas y/o la trabazón de las juntas .

O Las desbastadoras no producen cortes de precisión.

En la figura 3.28 se presenta un equipo formador de cajas mediante desbastado.

L o s e q u i p o s q u e u t i l i z a n d i s c o s d i a m a n tados normalmente requieren varias pasadas para completar las dimensiones de corte . Primeramente el operador fija l a posic ión de corte d e manera cu idadosa en las inmediaciones de las juntas transversales/grietas, para luego cortar con los d iscos el pavimento , avanzando hacia el lado opuesto de la junta . La primer pasada marca las ori l las de las cajas, y las pasadas subsecuentes l levan el corte hasta su profundidad requerida. El concreto situado entre los cortes es removido por trabajadores. Si el número de cajas es l imitado se pueden ejecutar en forma individual con baterías formadas por un conjunto de discos, de manera de lograr el ancho especificado; sin embargo, se pueden tener problemas para lograr el al ineamiento exacto entre las d iferentes pasajuntas. Es por el lo que con el advenimiento de equipos de corte múltiple se pueden obtener cortes más precisos , en localizaciones correctas . El corte con disco es, en opinión de algunos, el método más confiable y probado.

Independientemente del método de corte usado, esta actividad no se considera crítica. Antes de la colocación de las pasajuntas, es esencial que se l impien las cajas, ya que es importante que se verifique que sus paredes y fondo no tengan grietas o fisuramientos sin sel lar. Esto se hace para evitar i nfi ltraciones de material hacia las losas que posteriormente se puedan manifestar en problemas como levantamientos por compresión y fracturamientos de esquina.

Tal como se mencionó con anterioridad , a la pasajunta se le podrá colocar un encamisado de plástico transparente en una de sus mitades, más un casqui l lo de 2.5 cm de

Conservación


longitud , dotado de material compresib le y coloreado en sus extremos; de esta manera se verificará que existe espacio para absorber los movimientos horizontales de las losas. El casqui l lo desarrol lado a propósito para estas apl icaciones cuenta con un reborde interior para evitar que se coloque la barra más al lá del espacio destinado para la reserva; el encargado de la reparación debe verificar que el personal que real iza la reparación no fuerce el paso de la barra más allá del reborde. Las sil letas deberán ser de plástico y se deberán colocar de manera que la pasajunta quede colocada a la mitad del espesor de la losa, con su eje paralelo al eje de trazo. Algunas barras metál icas con protección contra la


� 1mcyc

Figura 3 .28 Equipo para corte de seis ranuras por

j u n ta p o r p a s a d a

(Concrete Texture, lnc.).

corrosión se han venido uti l izando exitosamente, como las mostradas en la figura 3.29.

C u a n d o se u ti l i ce l a téc n i ca d e resta u rac ión de transferencia de carga combinada con el engrapado (vari l las corrugadas colocadas en cajas superficiales, normales a las grietas de trabajo y colocadas encima de material de reparación , como se ve en la figura 3.34, no se debe co loca r l u b ri ca nte a nti adh erente en d i chas pasa juntas.

En caso de que las juntas/grietas no estén muy cerradas, se debe emplear un calafateado; antes de colocar la pasajunta se le deben adicionar casqui l los en al menos un

Figura 3 .29 Dispositivos

d e f i j a c i ó n y d e p ro te c c i ó n c o n t ra l a

corrosión d e pasajuntas.

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��.....:..:::..::..:.::..:..::..:..:..=....::..=...::..:::�.=.:..;.:...:....:.::..:..::�....;,,..;,,;;;;...;..;;;;� �� 1mcyc

extremo, y un cartón flexible o hule espuma en su parte media, de dimensiones correspondientes a la caja de sel lo, para formar la junta. Esta pieza servirá para mantener la discontinuidad, y para evitar infi ltración del material de reparación hacia la abertura . También, antes de colocar la pasajunta se debe fijar la s i l leta, de preferencia no metál ica, con patas que garanticen su colocación firme y al ineada.

El material para sellado y calafateado del fondo y lados de la caja, debe ser de t ipo comercial , con un contenido mín imo del 50% de si l icón .

En caso de requerirlo por ind icaciones del fabricante de l rel leno, se debe humedecer toda el área de la caja antes de colocar el material de rel leno; luego se procede a apl icar este ú ltimo material , verificando que se consolide correctamente. El material de reparación se debe colocar hasta rebosar 1a superficie del pavimento, con objeto de que a l acomodarlo y vibrarlo quede correctamente enrasado (figura 3 . 30 ) . Además , para log rar una consol idación adecuada, se pueden uti l izar vibradores de vástago delgado (menor de 2 .5 cm de diámetro) . Los vibradores se deben insertar con incl inaciones de entre 1 5° y 30° respecto a la vertical . En esta actividad se debe tener el cuidado de no golpear la pasajunta , para no desplazarla de su posición in icia l .

Atendiendo a las cond iciones atmosf3ricas, se podrá establecer la necesidad o no de la apl icación de una membrana de curado en la zona restaurada. Cuando el cl ima sea ca luroso y se presenten vientos fuertes quizá sí se justifique el empleo de membranas de curado .

El tramo reparado se podrá abrir al tránsito después de varias horas posteriores al curado de la reparación , dependiendo de la experiencia que se tenga con e l material de reparación, y también de las condiciones de

Figura 3.30 Detal le de la

colocación de la mezcla

de reparación.


temperatu ra . Los i nsertos d e j u ntas pod rá n ser removidos cuando se empiecen a resel lar las juntas.

Después de varios d ías se deben valorar las nuevas condiciones impuestas con la ad ición de pasajuntas. Para e l l o se med i rá e n p u ntos conven ie ntemente seleccionados la ganancia en eficiencia; ésta deberá estar entre 90 y 1 00%. Posteriormente, se deberá mon itorear el com porta m i ento d e los tra bajos de restauración de transferencia de carga mediante la medición de deflexiones y con inspecciones visuales. Estas actividades coadyuvarán a una evaluación a largo plazo de los trabajos.

La técnica de restau ración de transferencia de carga tendrá más posibi l idades de éxito cuando el concreto adyacente a las cajas que se practican sea sano. Cuando el concreto no está en buenas condiciones es preferible util izar bacheo o reparación a sección completa ; de igual manera , cuando las grietas ya no trabajan , es preferible usar técnicas de engrapado con vari l las corrugadas (véase el inciso 3. 7.4 de esta parte) . La técnica de reparación a sección completa en a lgunos casos resulta más económica que la restauración de la transferencia de carga combinada con la estabi l ización de losas cuando hay presencia de oquedades bajo las juntas.

Aparte de los dos equipos de a lto rendimiento para cortar l a s caj a s ( c o rt e s c o n d i s c o s d i a m a n tado s complementados con rotomarti l los l igeros para remoci3n del concreto entre cortes , y máquinas de desbastado con discos de carburo para formar las cajas a su dimensión correcta ), en la actual idad ya existen equipos que pueden dar forma a varias cajas en una sola pasada . Este equipo es capaz de cortar seis cajas en juntas/grietas esviajadas. Cuenta con dos cabezas cortadoras que pueden formar simultáneamente tres cajas en cada huel la de rodada.

Conservación


Por otra parte , a lgunas casas comerciales de discos diamantados han fabricado equipos capaces de formar en una sola pasada tres cortes formadores de cajas en cada huel la de rodada. Otras empresas han fabricado máquinas cortadoras con discos diamantados colocados en dos cabezas con control independiente de centrado en cada g rieta/junta . Todo el lo proporciona la idea de que en el mercado existe ya el equipo para lograr la restauración de la transferencia de carga de manera efectiva y relativamente económica.

3 . 7. 2 . 3 R e s u m e n de e sp e cifica cio n es , de

consideraciones y de recomendaciones de

diseño

A c o n t i n u a c i ó n s e p re s e n t a u n re s u m e n d e especificaciones d e los materiales por emplear así como consideraciones y recomendaciones de diseño para la restauración de la transferencia de carga (RTC). Algunas de las características que debe cumplir el material de relleno o de reparación fueron tomadas de la referencia 1 9 .

Cuando se ejecuten los cortes para las cajas que alojan a las pasaj u n tas , se d e b e n c u m p l i r l os s ig u ie n tes requisitos:

O La pasajunta deberá ser parale la a la superficie del pavimento dentro de una tolerancia de ± 3 mm en una longitud de 45 cm.

o 1mcyc

O Los ejes centrales de pasajuntas adyacentes deben ser parale los dentro de una tolerancia de ± 1 .6 mm en una longitud de 45 cm.

O El eje longitudina l de una pasajunta individual debe ser para l e l o al eje de trazo , aceptando u n a tolerancia de ± 1 3 mm en u n a longitud d e 4 5 cm.

3.7.3 Rehabi l itación de acotamientos

3. 7. 3. 1 Acotamientos asfálticos

En situaciones en donde del pavimento ríg ido tenga a cota m i e n to asfá l t i co se d e b e n t o m a r m e d i d a s específicas para este tipo d e materia l . Por l o tanto, e n la reparación de este t ipo de acotamientos se deben uti l izar técnicas de reparación de pavimentos flexibles.

Cuando el n ive l del acotamiento asfá ltico esté por abajo del nivel de los carri les principales del pavimento de concreto hidráu l ico, el lo será indicativo de que el concreto asfá lt ico ya presenta prob lemas (asfa lto excesivo , ondu laciones, drenaje deficiente, acumulación de agua, asentamientos , fracturas, etc . ) . La aparición de este tipo de problemas no sólo hace que la calidad de servicio del pavimento disminuya, sino que los daños estructurales en los acotamientos promueven una falta de efectividad de estos ú ltimos, lo cual a su vez se traduce en posibles fal las estructurales en el cuerpo principal del pavimento.

En situaciones en donde el nivel de los acotamientos esté por abajo del correspondiente a los carri les principales, se

Resumen de especificaciones

Especificación Material sin mezclar Resistencia a la compresión , a las tres horas, 21 MPa (214.2 kg/cm2), mín.

Resistencia a la compresión, a las 24 horas, 34 MPa (346.8 kg/cm.2}, mín.

Pérdida por abrasión , a las 24 horas, 25 g , máx.

Tiempo de fraguado final , 25 minutos. Contracción mínima a cuatro días, 0 . 1 3% máx.

Cloruros solubles, 0.05%, máx.

Sulfatos solubles como S04, 0.25% máx.

Material colocado

Resistencia a la flexión, a las 24 horas, 3.4 MPa (346.8 kg/cm2)

Adherencia al pavimento de concreto en estado seco, a las 24 horas, 2 .8 .MPa (28.6 kg/cm2)

Adherencia al pavimento de concreto en estado saturado y superficialmente seco, a las 24 horas, 2 .1 MPa (21 4.2 kg/cm2)

Absorción, 1 0% máx.

Norma de referencia

ASTM C 1 09

ASTM C 1 09

California No. 417

ASTM C 596

California No. 422

California No. 417

California No . 55

Cal ifornia No. 551

Cal ifornia No. 551

California No. 551

Nota: La adherencia a un pavimento de concreto en estado seco se obtiene colocando una muestra dentro de un molde, sobre una sección de concreto con 375 kg de cemento por metro cúbico, recortada a 7.6 cm x 7 .6 cm x 1 2 . 7 cm. Posteriormente el espécimen así cortado se lleva a la falla con carga al centro de acuerdo a la prueba California No. 551 .


\) ��T_É_C_N_IC_A_S�D_E_C_O_N_S_E_R_V_A_C_l_Ó_N_P_R_E_V_E_N_T_IV_A�Y_C_O_R_R_E_C_T_l_VA_

1mcyc

Concepto Selección de proyecto

Trabajo concurrente

Detalles del ranurado

Detalle de pasajuntas

Material de bacheo

Resumen de consideraciones y recomendaciones de d iseño

Consideraciones Aplicable a juntas y grietas en pavimentos de concreto simple sin pasajuntas, así como a grietas de trabajo en pavimentos de refuerzo continuo, sujetos a tránsito pesado antes de que se presenten daños estructurales. Rige el número de ESAL * más que la edad

Se deben evaluar las condiciones de cada pavimento, cons iderando los ESAL proyectados , cond ic iones climáticas, diseño del pavimento y tipo de subbase

Las cajas deben ser lo más estrechas posibles, lo necesario para permitir el al ineamiento correcto de las pasajuntas, con las holguras libres mínimas requeridas. Limpiar y remover residuos de corte o desbastado

Se pueden utilizar d iámetros de 2.5, 3.2 y 4 cm con longitudes de 35 a 46 cm. Las sil letas y casquil los metálicos en ocasiones causan problemas. Se requiere un agente antiadherente

Utilizar una lechada (grout) de fraguado rápido, o concreto de cemento tipo 1 1 1 con aceleradores del t iempo de fraguado y reductores de contracción, para los casos en d o n d e s e req u i e ra a p e rt u ra rá p i d a a l t r á n s i t o . Alternativamente s e pueden usar materiales adecuados p a ra re p a ra c i o n e s a s e c c i ó n p a rc i a l y d e desconchamientos

Recomendaciones Se recomienda colocar pasajuntas antes de que se presenten escalonamientos promedio de 0.6 cm. Varillas l isas en juntas sin pasajuntas y grietas transversales con separaciones de 5.m o mayores. Varilla corrugada cuando la separación entre grietas es menor de 5 m, o pavimentos sin pasajuntas. También se usan en juntas/grietas largas

Siempre que se requiera , antes de hacer la restauración de transferencia de carga se debe hacer reparación a sección parcial o completa , y la estabilización de la losa. El desbastado y sellado deben seguir a los trabajos de RTC

Siempre considerando los ESAL, usar tres pasajuntas por zona de paso de l lanta, separadas 30 a 45 cm a partir de la orilla y de 30 cm entre el las. El fondo debe ser lo suficientemente p lano para a lojar la pasajunta y el casquil lo, y la profundidad debe ser la suficiente para que la pasajunta guede al centro del espesor de la losa.

Es preferible usar pasajuntas de 4 cm de diámetro en cajas d e 6 . 5 cm d e a n c h o . S e req u ie re n p asaju ntas i m p reg n a d a s con e póx icos . S e neces i ta agen te antiadherente. Casquil lo de 4 cm y con al menos 6 mm de reserva para aceptar movimientos. Se recomiendan sil letas metálicas impregnadas con epóxicos, o bien de plástico que dejen un espacio l ibre de 1 .3 cm a su alrededor. Se necesita restaurador compresible para formar junta (cartón o inserto de espuma de poliestireno). Calafatear la junta en los lados y e l fondo de la caja para evitar la intrusión de partículas incompresibles

Lechada (grout) de fraguado rápido y de baja contracción. Agregados de 1 O mm de tamaño máximo, con coeficiente de expansión térmica similar a la del concreto existente

*ESAL: Número de aplicaciones de carga de ejes sencil los equivalentes de 80 kN (81 60 kg fuerza)

debe proceder a apl icar una pequeña capa de concreto asfá l tico para correg i r los desn iveles . Las partes ad icionadas se deben compactar. Cuando las longitudes sean pequeñas , los trabajos pueden hacerse con herramienta manual .

Antes de seleccionar la técnica adecuada de reparación se debe hacer un diagnóstico sobre la naturaleza del problema . No hacerlo así significaría que posiblemente la reparación no dé solución a la ra íz del problema. Así , es posib le que, corrigiendo las posib les d istorsiones y cuarteaduras superficiales, no se vaya al fondo del problema, por ejemplo, a la corrección de capas de apoyo ya inestables. Este tipo de consideraciones hace que un enfoque de conservación preventiva reduzca los riesgos a mediano y largo plazos de la degradación de los acota mie ntos (fractu ra m ien to en b l oq u e , baches , roderas, ondu laciones, depresiones, etc. ) .


El enfoque de reparación será función del d iagnóstico del problema. La causa del problema podrá ser un subdiseño del pavimento , cargas de tránsito excesivas, drenaje insuficiente o capas de apoyo deficientes. Si fuese este ú ltimo caso, capas de subbase y base deficientes, habrá que efectuar mejora de éstas con la sigu iente secuencia:

O Marcar claramente las áreas de reparación .

O Cortar a través de l concreto asfá ltico existente (d irección transversal del pavimento) , para luego emplear rotomarti l los con broca de cuña para la demol ición del área por restituir.

O Se continúa con el recorte y retiro de las porciones de subbase y subrasante (y de la base, según el c a s o ) . S e p o d rá h a c e r u n p e q ue ña sobreexcavación , del orden de 5 cm, hacia los lados, de manera que se encuentre la base/subbase existente en buenas cond iciones para que den apoyo latera l al nuevo material por colocar.

Conservación


O Los lados de la excavación deben ser verticales, y el fondo debe ser paralelo a la superficie . En zonas sujetas a inundación se deberán colocar capas drenantes o tubos para subdrenaje.

O Colocación del material de sustitución aprobado, en capas que ya compactadas tengan espesores no mayores de 1 5 cm .

O En la colocación de la capa de subbase se deberá considerar la conven iencia de colocar material granular o bien una base asfá ltica que proporcione mayor rig idez. Por ejemplo, en vial idades de tránsito pesado , corredores y autopistas, quizás convenga co locar a cota m ien tos a sfá l t icos más r íg idos , compatib les con los carri les principa les. Esta medida contribuiría a reducir esfuerzos en las losas del carri l de baja .

O Antes de colocar la carpeta asfáltica de rodamiento en el acotamiento , se deber5 apl icar un riego de impregnación . La carpeta asfá ltica debe cumpl ir con las prescripciones de calidad apl icables a una capa de rodamiento estándar.

O El espesor de la carpeta será fu nción de las características del tránsito y de la geometría del pavimento, pero nunca debe ser menor de 1 O cm.

Capas de subbase y base

Al igual que en una obra nueva, estas capas deberán cump l i r con los req uerim ientos de h u medad y d e granu lometría . En estas capas s e controla principalmente la cantidad de finos (que pasan la malla No. 200), los l ímites de p last ic idad , el equ iva lente de a rena , l a segregación y los contenidos de agua.

E l p ro b l e m a d e s e g re g a c i ó n se re d u ce c o n e l almacenamiento del material e n capas (véase l a parte de Construcción, inciso 2 . 1 .7) .

La capa de subrasante ya compactada, antes de recibir a la capa de subbase, deberá estar convenientemente nivelada en ambas direcciones, longitudinal y transversal . La sección transversal de los materiales por colocar debe coincidir con lo ind icado en los planos de proyecto.

En caso de ser granular, las subbases y bases deben ser colocadas en capas no mayores de 1 5 cm de espesor y no menores de 7 .5 cm. El material debe ser compactado tan pronto como se coloque, tratando de evitar en todo momento que pierda humedad . Si éste fuese el caso, se podrán hacer adiciones de agua para que siempre se compacte a su contenido óptimo de agua.

La capa de base, antes de recibir las mezclas asfálticas, debe contar con una superficie p lana, cuyas depresiones nunca superen los 6 mm, medidas con reg la de 3 m. Para


� 1mcyc

lograr este req u isito , se debe ad icionar o remover material tanto como sea necesario, hasta dar los n iveles correctos.

En caso de usar bases asfá lticas, se debe vigi lar que su p roducc ión y tra n sporte estén de acuerdo a l as especificaciones de la entidad propietaria. Durante e l transporte de mezclas asfálticas, se cuidará que en e l fondo de los camiones transportadores no se queden pegadas porciones importantes de mezcla durante su vaciado. Al igual que el concreto hidrául ico , se verificará mediante muestreos y ensayes de laboratorio la cal idad satisfactoria de las mezclas asfá lticas empleadas para la capa de rodamiento mediante pruebas para determinar su e s t r u c tu ra , g ra n u l o m e t r í a , co n te n i d o d e asfalto/emulsión, etcétera .

La junta longitud inal entre el carri l de baja velocidad y el acotamiento deberá l impiarse y sel larse. Para el lo, se podrán emplear sel ladores con base de asfalto apl icados en caliente. Antes de colocar el sello se debe compactar la mezcla asfá ltica de acuerdo a lo ind icado en el proyecto. Posteriormente se hacen cortes con disco, en varias pasadas, o con ranuradores (routers) para dar los factores de forma (relación ancho/profundidad) de la caja de sel lo . Al igual que en todos los casos, antes de apl icar el sel lo en caliente es necesario l impiar y secar las paredes del depósito de sello.

3. 7.3. 2 Acotamientos de concreto hidráulico

A lo largo de este trabajo se ha mencionado que tanto en las juntas transversales, como en la junta longitudinal formada entre el carril de baja y los acotamientos, se presentan deterioros por falta de soporte . Este problema se debe a la presencia de tránsito pesado y a la erosión de las capas de apoyo por la acción de agua infiltrada. Este tipo de problema, como ya se ha mencionado en otras partes de este trabajo, produce deflexiones altas en ori l las y esquinas, induciendo escalonamiento de juntas , fracturamiento de esquina, y en ciertas circunstancias problemas de bombeo.

La medida óptima para prevenir o en su caso corregir el problema es mediante la construcción de acotamientos rígidos en las ori l las. La intención de colocar estos elementos , trátese de una obra nueva, o con fines de re h a b i l i t ac i@243 n ( c o n s e rvac ión co rrect iva ) , es justamente l imitar a va lores tolerables las deflexiones y esfuerzos en zonas críticas como lo son las esquinas y las ori l las de los pavimentos. En los esquemas mostrados en la figura 3 .31 se presentan dos tipos de construcción de acotamiento y su soporte de oril la . En el primer t ipo el acotamiento es de concreto , lo cual le da suficiente

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA ��----------------------------------------� 1mcyc

(Variable 1 - 2.58 m,

típico.}-

Varil las de sujeción (corrugadas)

TIPO l . Acotamiento como soporte de ori l la

Vari l la de sujeción

(corrugada) 60 cm mín .

Carpeta asfáltica

L.. lg-----.... o Q) en en t-----'-'"'r"7:��t-i- � �.......;;.. ____ ...... U3 � Subbase

�,..,..,...,..,,...,-� .......... ...-.... .......... �-,�� Viga de concreto

TIPO 1 1 . Viga de concreto como soporte de ori l la

Notas: 1 . Las vari l las de sujeción deben ser vari l las corrugadas

del No. 5 o equivalentes, colocadas a la mitad del espesor de las losas.

2. Debe retirarse la porción necesaria del acotamiento existente.

3. La junta entre el carril de tránsito y el acotamiento podrá perfi larse en sus ori l las durante el colado u obtenerse mediante un inserto retirable o corte del concreto para después apl icar el sel lo.

Figura 3.31 Diagramas de d iferentes esquemas de

soporte en ori l las.

rig idez. En el segundo tipo el acotamiento es de asfa lto , por lo que se requiere de una viga de concreto sujeta al pavimento para evitar los problemas mencionados.

La efectividad de estos elementos laterales de sujeción y de apoyo depende de hasta qué grado se reducen los esfuerzos y las deformaciones. Para i lustrar el efecto que t iene la presencia de acotamientos en un pavimento, se presentan resu ltados con el programa ILLISLAB20. Este programa uti l iza elementos finitos , y fue desarrol lado en


la Un iversidad de l l l inois , EUA, para pavimentos de concreto con j un tas . El programa puede manejar cond iciones de apoyo y de transferencia de carga variables (con pasajuntas, con trabazón de agregados o la combinación de ambos) . Sus resultados han sido validados con otro tipo de soluciones de tipo exacto y con mediciones de campo. Los resu ltados se presentan en la figura 3 .32, en donde se aprecia que para un acotamiento ríg ido , conven ientemente sujetado , la eficiencia de transferencia de carga (ETC) es del 1 00%, y la deflexión se reduce al 50%. Por otro lado, la figura 3 .33 muestra la influencia del ancho del acotamiento en la eficiencia de transferencia de carga de la junta . De nuevo, una buena transferencia de carga hace que los esfuerzos en el pavimento se reduzcan hasta casi la mitad . En la misma figura se sugiere que el efecto del ancho de acotamientos es muy sign ificativo para cuando los anchos están comprendidos entre 0 .3 y 1 .0 metros.

Trabajo concurrente

Junto con los trabajos de rehabi l itación de acotamientos, o su adición en los casos que así se requiera , es necesar io hacer otros tra b aj o s d e re h a b i l i tac ión complementaria y/o previa . Así , una de las técnicas más usuales para asegurar la estabi l idad del apoyo de losas principales o de acotamientos es la estabi l ización de estas ú ltimas mediante la inyección de morteros (véase la cláusula 3 .3) . Esta técnica se apl ica después de que se hayan colocado (o restituido) las losas que formarán los acotamientos. Dependiendo de las condiciones del pavimento, podrá requeri rse restitu i r completamente las losas (dejando las preparaciones para las varil las de sujeción y las si l letas que sostendrán a las pasajuntas, si a s í l o re q u i e re e l p ro y e ct o ) , y re p a ra r l os desporti l lamientos; si la reparación es a sección parcial (cláusula 3.4 ), las juntas se deberán desbastar (cláusula 3 . 1 ) y resel lar (cláusulas 2. 1 y 2.2) .

La colocación de drenes longitud inales en general no se req u i e re e n zo n a s d e ta n g e n te c o n topog rafía razonablemente plana y sección de pavimento algo elevada respecto al terreno natura l ; por su ejecución del icada , y la necesidad de un mantenimiento sistemático no siempre es recomendable su colocación . U n sistema de subdrenaje sólo se justifica cuando se compruebe que realmente se puede acumular agua por debajo de las losas. En caso de colocarse se deben instalar en la parte exterior de los bordes.

En los procesos de reparación de acotamientos de concreto se debe tener en cuenta que deben contar con vari l las de sujeción, como ya se indicó, en la junta que forman con el carri l de tránsito (de baja) , y con pasajuntas

Conservación


0.2

E 0 .4 E ro -º 0 .6

� o

·ro- 0.8 .e "' Q) § 1 .0 ·x Q)

¡;::: c3 1 .2

1 .4

Eje sencil lo equivalente de 80 kN (8.2 t)

Carri l de tránsito

3 .7 m

ETC=50%

3.5 3.0 2.5 2.0 1 .5 1 .0 0 .5 O.O 0.5

ro o... .::s:.

:§: ro e =o .a º6> e

.Q e

·O ·e¡;

6000

5000

4000

e 3000 2 Q)

"O o !:::! Q) .2 (/) w

2000

1 000

Distancia de la junta , m

k= 543 kPa El espesor de la losa y del acotamiento es de 203 mm

Eje senci l lo de 80 kN

1�81 (.)

13.6 mi B • I <x:

ETC = 0%

ETC = 50%

ETC = 1 00%

o ��_,_��..._��_._��--� o 2 3 4

Ancho del acotamiento (8), m


t 25.4 cm

o 1mcyc

Figura 3.32 Eficiencia de

la transferencia de carga

a t ra vé s d e l a j u n ta

acotamiento-carri l .

ETC = Eficiencia de la transferencia de carga

Deflexión en la losa sin carga ETC = x 1 00

Deflexión en la losa cargada

ETC = Eficiencia de la

transferencia de carga

Figura 3.33 Efecto del

ancho del acotam iento

en la efi c i e n c i a de l a transferencia d e carga.

Conservación

t:i ��-T_É_C_N_IC_A_S_D_E�C_O_N_S_E_RV_A_C_l_Ó_N�P_R_E_V_E_N_T_IV_A_Y_C_O_R_R_E_C_T_IV�A 1mcyc

en las juntas transversales si son pavimentos de concreto con pasajuntas. Este requerimiento de las pasajuntas, es para prever el uso casi sistemático que hace el tránsito pesado de la zona de acotamiento . Además, el empleo de pasajuntas en los acotamientos de concreto permite que en un futuro se habi l ite como un carril normal de tránsito . Por el contrario, si se prevé que e l acotamiento nunca estará sujeto al tipo de tránsito referido, podrá optarse por prescindir de las pasajuntas, si bien el ahorro no es sign ificativo cuando se considera que tal vez la reparación es causada por el tránsito de veh ículos pesados y por otra parte mantener viva la opción de un carri l adicional a todo lo largo de la vida del pavimento. Genera lmente se recomienda que en su o ri l l a e l acotamiento debe contar con a l menos 1 5 cm de espesor. En caso de que en las zonas se presenten heladas, la capa de subbase no debe ser susceptible a congelarse.

Si se requiere reparar los acotamientos , se debe asegurar que se mantenga una capacidad efectiva de transferencia de carga en las juntas carril/acotamiento y en la unión carri l/acotamiento. De no proveer esta continuidad , se puede presentar un asentamiento diferencial entre carri l y acotamiento. Para el lo, se deben ejecutar barrenos en las ori l las que alojen a vari l las corrugadas de suficiente longitud. La profundidad de empotramientos debe ser como mínimo de 20 cm en vari l las del No. 4 , y de 25 cm en el caso del No. 5 . Para tales diámetros y empotramientos se recomiendan separaciones de vari l las de entre 30 y 60 cm. Antes de insertar las vari l las en los barrenos hechos en las losas existentes, la mitad de la vari l la por empotrar debe contar con un recubrimiento de resina epóxica o de lechada (grout) especia l para estos propósitos . En ambientes sal inos (costas) conviene proteger el acero con pintura anticorrosiva .

En el caso de que se uti l icen vigas de concreto como re fu e rzo l a t e r a l se d e b e n t e n e r a l g u n a s consideraciones especia les . E n general deben contar con un peralte algo mayor que el espesor de la losa del carri l de baja . Los parámetros críticos para su diseño son su ancho y su pera l te . El p rimero debe ser de al menos 90 cm, de manera que se obtenga su máxima contri bución estructu ra l ; en situaciones en que no se puedan tener los 90 cm se pod rá l legar hasta 75 cm de ancho como mín imo. Su espesor mín imo debe ser ig ua l a l de la losa de carri l , y en su lado exterior podrá i r desvanecido hasta un pera lte no menor de 1 5 cm . Tan pronto como se co loque se debe cortar a las long itudes de las juntas transversales del pavimento existente. Al igual que en el caso de acotamientos sujetados, se d e b e n d ej a r l a s p re p a ra c i o n e s p a r a l a


inserción/colocación de vari l las corrugadas, tal como se ind icó anteriormente.

Preparación de planos

Claramente se deben indicar en planos las áreas que van a ser reparadas o reforzadas. Los diagramas deben marcar con precisión el arreglo de juntas tanto transversales del pav ime nto como long i tud i na l es ca rri l/acota m iento existentes. Se deberán hacer las anotaciones pertinentes en cuanto al acero existente y aquél por colocar, ind icando sus dimensiones y preparaciones.

Construcción

La construcción de acotamientos y de vigas de concreto d e o ri l l a es m u y s i m i l a r , s i b i e n ex is ten m e nos experiencias con estas Oltimas. En ambos casos, antes del colado del concreto se debe asegurar que la capa de subbase que reciba al concreto esté convenientemente c o m p a cta d a . E n c a s o d e h a b e r re a l i zado escarificaciones para da r nuevos nive les , se debe recompactar la superficie antes de la colocación de las mezclas. Las condiciones de asentamiento en las capas de apoyo pueden producir deformaciones capaces de inducir fal las (se rebasa el l ímite de fluencia) en el acero por la aparición de esfuerzos excesivos en la zona de juntas.

Los barrenos que se hacen en las losas existentes son a la mitad de su espesor, que como ya se mencionó, es donde se insertan las vari l las previamente impregnadas de resina epóxica. Se requiere que la resistencia a la extracción (o adherencia) de las vari l las sea igual a su l ímite de fluencia.

Antes de vaciar las mezclas de concreto las capas de apoyo se deben humedecer.

Una vez que estén hechas las preparaciones en la subbase y que las vari l las estén en posición, se procede entonces al colado del concreto. Si se coloca una porción de la viga de soporte por debajo de la losa del carril de baja (fig ura 3 . 3 1 ) , entonces el tendido del concreto deberá efectuarse en dos partes. La primera, que va por debajo de la losa , debe vibrarse para evitar oquedades; la segunda parte se enrasa hasta a lcanzar el n ivel del pavimento . S iempre resu lta p refe rib le ejecutar el texturizado en forma transversal al existente en los carri les principales, pues el lo facil ita al usuario distinguir el área de rodamiento de la zona de acotamientos.

La lechada (grout) para fijar las vari l las dentro del pavimento existente debe cumpl ir con lo dispuesto en las normas del Cuerpo de I ngenieros del Ejército de los Estados Unidos ( lechadas o grouts sin contracción,

Conservación ·


CRD-C-621 ) . La res ina epox1ca por emplear debe cumpl ir con lo indicado en la norma AASHTO M 235. El tiempo m ínimo de fraguado que se les debe permitir a ambos materiales es de 45 m inutos .

Las vari l l as de sujec ión deben ser de preferencia corrugadas del No. 5 , g rado 40, que cumplan con lo indicado en la norma ASTM A 6 1 5 . Para grado 40, las del No. 4 y del No. 5 deben tener un l ímite de fluencia a la tensión de 36 kN y 55 kN, respectivamente .

Antes de in iciar los trabajos es aconsejable que la empresa contratista encargada de los mismos cuente con resultados de resistencia a la tensión de las vari l las embebidas dentro de resinas o grouts; tales resu ltados deben ser a uno y 28 a i as , a efecto de que durante la ejecución de los trabajos se puedan correlacionar ambas resistenc ias . El control de ca l idad de las vari l l as insertadas con res inas o grouts se debe rea l izar diariamente con resistencias a un d ía . De esta manera , la empresa contratista debe contar con un gato hidrául ico en la obra , a fin de poder ejecutar cada 24 horas ensayes de extracción y verificar las resistencias. Todos los barrenos deben ser l impiados con aire a presión antes de que se les introduzcan las vari l las.

Terminado

Los acotamientos se enrasan , aplanan y al lanan de manera que no haya desviaciones superiores a 5 mm medidas con reg la de 3 m . Una vez completado e l al lanado se debe proseguir con el texturizado. Tal como se mencionó anteriormente , si es posible este ú ltimo debe rea l izarse perpend icu lar a l rayado existente en los carri les principa les.

Si se van a constru ir vigas laterales de sujeción , su ori l la exterior se debe achaflanar con un volteador cuyo radio sea de 6 mm. Si la formación del chaflán no es posible debido a que la mezcla esté muy seca y se presenten desprendimientos, se puede adicionar mortero y trabajar las esquinas de manera que se el iminen las aristas vivas de las vigas.

Para el tratamiento de la junta carri l/acotamiento se aplicarán las mismas precauciones que para el sel lado de juntas transversa les : sop leteo con a i re a presión , remoción completa de polvo, verificar que no esté húmeda la junta , y apl icación del material sel lante .

El espacio entre el extremo del acotamiento y la ori l la de la viga podrá re l lenarse con mezcla asfá l tica , de ser necesario. Si e l espesor del acotamiento asfáltico es suficiente , incluso puede servir como cimbra para colocar al concreto de la viga .


� 1mcyc

3.7.4 Tratamiento por cosido o engrapado de losas

El propósito principal de esta t@233cnica , apl icable a juntas o grietas longitudinales, es mantener unidas estas juntas , así como proporcionarles refuerzo adiciona l . Su apl icación óptima es cuando todavía las juntas están en relativo buen estado . La t3cnica de cosido evita movimientos re lativos tanto verticales como horizontales de secciones de juntas o grietas, así como su posible agrandamiento ; se ha apl icado exitosamente tanto en carreteras como en aeropuertos.

El procedimiento incluye el uso de varil las corrugadas, no rm a l m e nte d e l N o . 6 , i n se rtadas en barre n os previamente perforados con ángulos de aproximadamente 35º con respecto a la horizonta l . Las vari l las van separadas entre 50 y 75 cm centro a centro, y se insertan alternadas a cada lado de la grieta . Las separaciones menores corresponden a situaciones en donde el tránsito sea más pesado, y las vari l las se usan más separadas para carriles de a lta o de tránsito ligero (figura 3.39).

El mecanismo de trabajo de juntas o grietas transversales es diferente al de grietas longitudinales, ya que se debe permitir el l ibre movimiento horizontal entre losas , por lo que el cosido no debe real izarse en juntas o grietas tra nsversa les ; no hacerlo as í s ig n ifi caría provocar agrietamientos en la vecindad de las vari l las, o peor aún , grietas de trabajo asociadas a l cosido de las losas. En la restauración de grietas o juntas transversales se deben inclu ir barras l isas como pasajuntas, que permitan el movimiento entre las losas (véase la c láusula 3 .5 , "Reparaciones en el espesor total de l pavimento" y e l inciso 3 .7 .2 , "Restauración de la transferencia de carga").

Una variante de este tratamiento es el engrapado. Éste consiste en la real ización de un cajeado somero sobre la grieta que se va a reparar. Acto seguido se realizan perforaciones a ambos lados de la grieta para alojar a las piezas de acero ("g rapas") previamente preparadas. Después se le suelda en el plano horizontal del acero , una tira de mal la electrosoldada y se procede al rel leno de la caja con el producto elegido (figura 3 .34 ) .

En esta modalidad , el acero de las grapas debe ser de alta resistencia cuando la grieta long itud inal se local iza sobre la huel la de rodamiento del carri l de baja , sujeto a tránsito pesado.

3.8 RECICLADO Y RECUPERACIÓN DE PAVIMEN

TOS DE CONCRETO

La recuperación de un pavimento cuando éste ya ha cumplido la total idad de su vida residual puede resu ltar

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��;__�_;._;__;__......;...� 1mcyc

b) Después a) Antes et ------------------------------------------

2 3 4 6 PLANTA Acotamiento

4 PLANTA

Junta o grieta

Material de rel leno

Malla 1 0 x 1 0 x 6 mm soldada a la grapa

.. . . .

. .. . . • . . . . .

Grapa

. .. . . -. _· . . · ·� · . ·· · . . . · .. .

. . . . .

Sub base

e) Vista en corte de la grapa (Corte D-D')

Figura 3 .34 Esquema que muestra el arreg lo de vari l las en las losas por reparar mediante el procedimiento de

engrapado.

efect iva , desde el pu nto de v ista de l costo . La reuti l ización de todos los materiales que componen el pavimento se ha vuelto una real idad en varios proyectos de países tales como Estados Un idos y Francia desde in icios de la década de los años setenta . Varios son los factores que han influido:

O Desarrol lo de equipos rompedores de todo t ipo de pavimentos de concreto.

O Desarrol lo de metodologías de remoción de acero para pavimentos con refuerzo continuo a fin de minimizar el empleo de mano de obra .

O Mod ificación de equipos de trituración para separar el acero de refuerzo.

3.8.1 J ustificación económica del reciclado

Las razones principales que justifican la opción del reciclado como alternativa de reconstrucción son la cada vez más difícil obtención de materiales, problemas de manejo de desechos sól idos (ecolog ía) , ahorro de energía , y el aumento de los costos de construcción.


Tal como se presenta en la figura 3 .35 , existen pocas opciones en la etapa fina l de un pavimento , entre las cuales se incluye la remoción completa y reconstrucción, o la colocación de una sobrecarpeta no adherida de espesor superior a l económicamente recomendable.

� � ü 2 1ií Q) e: ·O u '6 e: o () Condición crítica

Sobrecarpeta Restitución de no adherida carril o

reconstrucción

Edad o tránsito acumulado

Figura 3.35 Diagrama de la vida de un pavimento, en

donde se muestra la posición relativa de varias

técnicas de rehabi l itación y de reconstrucción.

Conservación


Por ejemplo, la opción de reciclaje evita los costos de trabajos de p reparación para la colocación de una sobrecarpeta , además de los asociados a la elevación de la rasante. Por otro lado , la técnica de reciclado, al igual que en el caso de un pavimento riuevo, permite un mejoramiento de las capas de apoyo (suelo natura l , subrasante y sub base) .

Las sigu ientes consideraciones de seguridad en las ori l l a s , de g eo m etr ía , de d re n aj e , d e manejo de materiales y de acondicionamiento del terreno de apoyo hacen necesario que se rea l icen estudios de costo durante el ciclo de vida , y posteriormente comparar esta alternativa con el resu ltado del estudio correspondiente a la opción de sobrecarpetas:

a) Seguridad en la ori l la de la carretera . Dado que la reconstrucción permite mantener el n ivel de rasante o las características geométricas generales, no hay tantos costos adicionales debidos a dispositivos de s e g u r i d a d , t a l e s c o m o b a r re ra s l a t e ra l e s , señal izaciones, etcétera .

b) Geometría . La reconstrucción con reciclado permite hacer algunas correcciones y modern izaciones a la geometría del pavimento . Con esta técnica se pueden hacer ampliaciones, mejorar la d istancia de frenaje, reducir pendientes y mejorar pendientes transversales (bombeos superficiales); también se pueden corregir o recuperar gál ibos en puentes , mejorar señal izaciones, etcétera .

c) Drenaje . El proceso de reciclado puede permiti r correcciones en el d renaje superficial y en el interno. Se p u e d e n a p rove c h a r l a s i n sta l ac iones de subdrenaje existentes , o hacerles mejoras. En casos c r í t i cos se p u e d e n a d i c i o n a r d re n e s transversales y conectarlos con los drenes latera les. También , mediante pequeñas mod ificaciones se pueden reperfi lar las cunetas.

d ) Acondicionamiento del terreno de apoyo. Se pueden mejorar algunas zonas de terrenos pobres donde está apoyado el pavimento viejo; estas zonas están const i t u i das p ri n c i p a l m e n te po r zo nas reb landecidas, cortes y sustitución de secciones con predominio de suelos de alto índ ice de plasticidad .

Los tipos de pavimentos de concreto por reciclar son variados. Pueden ser de concreto s imple (con o sin pasaju ntas) o de refuerzo conti nuo . Las ú n icas limitaciones que pueden apl icar es la natura leza misma de los materiales que constituyen el pavimento existente . Los dueños del proyecto deben evaluar correctamente el concreto y los agregados que se van a reprocesar.

Como ya se ha mencionado, el posible empleo de los materiales existentes representa una gran ventaja , ya


� 1mcyc

que la d isponib i l idad o lejan ía respecto a l sit io de construcción de materiales de buena calidad puede hacer que los costos se eleven de manera ya inaceptable. En ocasiones, en a lgunas zonas geográficas un proyecto carretero podría agotar la producción, de por sí escasa , de agregados aceptables. Con este tipo de argumentos, e l reciclado puede erigirse como una alternativa en donde existan bancos de materiales escasos o muy lejanos respecto al tramo del pavimento carretero por reconstruir.

Por otro lado, la escasez de espacios disponibles para la co locac ión de d e sechos d e con strucc ión , y l a s l imitaciones q u e imponen los reglamentos locales sobre el manejo de ta les residuos, hacen que la opción de reciclado pueda ser atractiva.

3.8 .2 Características y empleo de los materiales reciclados

Las experiencias en proyectos, al menos en Estados U n idos , han d em ostrado q u e es pos ib l e obtener agregados reciclados de buena ca l idad . Desde e l punto de vista de la g ranulometría se puede exigir la misma distribución que la equiva lente a un agregado virgen . Las tritu radoras de con creto pueden proporcionar una g ranu lometría aceptab le , só lo que los rendimientos pueden ser menores conforme se busquen menores tamaños máximos en la producción , es decir, cuando se pretendan granos gruesos en los rangos inferiores.

Durante la producción de diferentes tamaños de grava, la aparición de finos producto de la trituración es inevitable, pero algunos estudios muestran que esta presencia de finos no es tan nociva como pudiera ser en materiales naturales. Sólo en los casos en que se pretenda util izar co n c re to t r i t u ra d o p a ra c a p a s d e s u b b a s e n o estabi l izadas s e podrían ap l icar restricciones e n el contenido de finos , para reducir el potencial de l ixiviación de carbonato de calcio o de óxido de calcio. La el iminación de estos finos se hace por lavado.

En las gravas producto de reciclado de concreto se obtienen densidades algo menores que en las gravas vírgenes o naturales, pues se han reportado valores en el rango de 2 .2 a 2.5 (en condiciones saturadas y de superficie seca) . Conforme el tamaño de las partículas se reduce así tambén disminuye la densidad . Los valores rea les dependen de los ag regados orig ina l me nte empleados en la fabricación del concreto que sirve como materia prima.

Las gravas producto de reciclado presentan normalmente mayor absorción, comparada con la de una grava natural. Ello

Conservación

� ��T�É�C�N�IC�A�S�D�E�CO.::..:..:.N�SE�R�V�A�C�l�Ó�N�P�R�E�V=E�NT�l�V�A�Y�C�O�R�R�E�C�T�IV�A 1mcyc

se debe en gran medida a que las partícu las de grava están recubiertas con mortero de cemento, e l cual es muy absorbente . Los valores típicos de absorción en gravas producto de reciclado varían entre 2 y 6%. La absorción c a m b i a d e p e n d i e n d o d e l pav i m e nto a n t ig u o , y normalmente se incrementa conforme se reduce e l tamaño de las partículas.

Es común que las especificaciones l imiten valores de abrasión obtenidos mediante la prueba de Los Ángeles a rangos de entre 40 y 50%. En gravas producto de reciclado se han reportado valores comprendidos entre 20 y 45%. Sin embargo, algunas entidades propietarias de proyectos han establecido en especificaciones como criterio satisfactorio que el producto de trituración de un pavimento es adecuado cuando se observe que este ú ltimo haya tenido un comportamiento satisfactorio de servicio y exposición en condiciones similares a las que tendrá el pavimento por constru ir.

La durabilidad normalmente no representa ningún problema, pues casi siempre se han reportado valores de sanidad en pruebas de sulfatos menores de 3. Desde luego, se supone que el concreto del pavimento original cumplía con los criterios de durabilidad y sanidad para los agregados.

Una elevada contaminación de los agregados producto del reciclado del concreto puede no afectar si se emplean en la construcción de terracerías, pero para la fabricación de concretos se debe tener un control más estricto; no se le deben permitir tolerancias menores a las exig idas para agregados vírgenes. Quizá el aspecto de contaminantes sea más crítico en áreas urbanas que en las rura les, donde las fuentes de suministro y la naturaleza de los materiales son más homogéneas. En el caso de áreas urbanas, además del suelo pueden encontrarse productos de reciclado tales como fragmentos de PVC, neumáticos, yeso, madera, etc. en las pilas de agregados.

Cuando se hace la remoción de los fragmentos de concreto en el sitio no es tan difícil que el operador del cargador frontal levante también partícu las de suelo. De no el iminarse tal contaminación en la planta de trituración, habrá mayor demanda de agua en las mezclas de concreto , con los consabidos efectos nocivos . La e l im inación de sue los en p lanta se puede faci l ita r colocando tamices del orden de 2.54 cm de abertura a la entrada de la tritu radora primaria .

El tipo de equipo usado define la granulometría de los agregados finos (por ejemplo, material menor de 9.5 mm o que pasa la mal la 3/8") producto del reciclado. El ag regado fi no resu lta n te norma lme nte es de a l ta absorción (4 a 8%) y baja densidad (2.0 a 2 .3) . La alta


absorción tiende a incrementarse cuando el concreto matriz fue elaborado con aire inclu ido. Desde luego los parámetros rea les dependen estrictamente del tipo de concreto orig ina l .

E l porcentaje de cloruros en agregados finos será de sumo interés si el concreto por fabricar alojará acero de refuerzo. Cuando el contenido de cloruros es alto en los agregados resu ltantes, e l lo impl ica que el acero por util izar en las iosas pud iera estar sujeto a una corrosión importante ; s in embargo , el conten ido de c loruros siempre se ha encontrado por debajo de los l ímites críticos en pavimentos de concreto existentes. Algunos es tud ios 2 1 d e m u e s t ra n q u e , g e n é ri c a m e n te , los contenidos de cloruros en agregados reciclados finos y gruesos presentan valores que osci lan entre 0 .03% y 0 .07% para las arenas y entre 0.03% y 0 .09% para las gravas. Este mismo estudio ind icó que el cloruro de sodio varió entre 1 .0 y 3 .0 kg por cada metro cúbico de grava, va lor por debajo de los l ímites perm isibles adoptados para la remoción de concreto.

Empleo del material reciclado

Un pavimento viejo de concreto, una vez demolido y transportado al sitio de disposición, puede ser fáci lmente aprovechable para la construcción de capas de subbase. Como ya se mencionó con anterioridad , los actuales equipos de trituración de concreto hidrául ico permiten ajustes que le dan capacidad de producir d iferentes gamas de tamaños. Se pueden hacer subbases abiertas o de estructura densa .

En la producción de concreto no se requieren cuidados especiales en el manejo de los materiales producto de trituración , ni equipos de mezclado especiales. Los cuidados se apl ican durante la producción , debido a que, como quedó establecido en párrafos anteriores, estos agregados son más absorbentes y existe entonces más demanda de agua durante el mezclado, debiendo iniciar con un revenimiento más alto. Además, si los agregados están secos, seguirán absorbiendo agua aun después de mezclados, pudiendo presentarse una pérdida rápida del revenimiento y llegar la mezcla demasiado seca al sitio de colado. Para evitar agregar demasiada agua durante el mezclado, es recomendable humedecer continuamente las pilas de almacenamiento del material producto de reciclado.

Los materiales producto de la trituración del concreto existente se pueden usar también de diferente manera. Se han reportado apl icaciones exitosas en donde se han fabricado mezclas con el 1 00% de los agregados gruesos obtenidos de la molienda del concreto existente. El empleo de agregados finos por reciclaje, sin embargo, requiere

Conservación


mayor atención . Normalmente se hacen sustituciones por agregado fino virgen del orden de 1 O a 20%.

Los agregados reciclados se pueden usar también en barreras separadoras, en acotamientos , y en capas de apoyo. Dentro de estas ú ltimas se pueden mencionar las de concreto pobre , subbases granulares estabi l izadas o las del tipo drenante sin estabi l izar. El material fino producto de la trituración también se puede aprovechar para rel lenar pequeñas oquedades o elevaciones (es decir, para real izar algunas correcciones) en la capa de terreno natura l .

Con mucho, el producto de trituración grueso es más aprovechable que el fino en un proceso de reciclado. El tamaño por conseguir en un proceso de reciclado es el factor que da la pauta a la empresa contratista sobre el equipo que se debe emplear.

3.8.3 Secuencia del proceso de reciclado

La secuencia típica en el proceso de reciclado incluye:

O Trabajos previos

O Demol ición del pavimento

O Remoción del pavimento

O Remoción del acero de refuerzo

O Trituración

O Diseño y producción de mezclas

O Preparación de la capa de apoyo

O Pavimentación

A con t i n u a ci ó n se d e scr i b e c a d a u n a de estas actividades.

a ) Trabajos previos

La primera acción consiste en remover toda partícu la extra ñ a al con creto h i d ráu l i co , como pueden ser materia les de se l lo y residuos de neumáticos y de

combustible. Para e l lo se puede util izar un cargador fronta l , que cuente con un dentel lón ahusado como herramienta que sirva para remover el material de sello en juntas. El mismo equipo se puede usar para remover material asfáltico (en caso de que ya se haya colocado sobrecarpeta) una vez que ésta haya sido desbastada o fracturada por otro equipo. Después de reti rar las partícu las extrañas, se hace un barrido enérgico .

Todo acotamiento asfá l t ico debe ser ret irado . E l propósito de esta medida es en dos sentidos: por un lado, evitar que se contamine con concreto asfáltico el concreto hidrául ico y por otro lado, el iminar el confinamiento en las oril las de los carri les de concreto hidrául ico y así facil itar el rompimiento y remoción de los carri les referidos.

Cuando se usan dos capas para formar la losa de rodamiento (como en el caso de la práctica f:'.Uropea, en donde ponen la primera capa más gruesa y de cal idad inferior a la segunda que es la capa superior) , se puede permitir el empleo del material obtenido de ambas capas en la mezcla , con la condición de que el producto sólo se util ice en la capa inferior del sistema. Por ejemplo, en Austria se permite en esta capa inferior la presencia de partículas asfálticas hasta en un 20%. Esta exigencia se compensa , en este caso, por la excelencia reportada en sus ag regados . En este sentido , cuando existan evidencias de que los agregados pueden presentar problemas de durabi l idad -agrietamiento en "D"- o de reactividad álcal i-agregado, será mejor reducir a un mínimo los contenidos de partículas asfálticas.

b) Demolición del pavimento

Después viene el rompimiento del pavimento . Esta operación permite por un lado fracturar las losas en piezas manejables para su remoción práctica , y por otro , la acción de demolición provoca un aflojamiento entre el concreto y las piezas de acero (de refuerzo, pasajuntas , etc. ). Se pueden uti l izar varios equipos, entre los que destacan los siguientes : martinete de caída l ibre , marti l lo h idrául ico , cuñas vibradoras y marti l lo de izaje. Para dar

Tabla 3 . 1 1 Características de los equ ipos de demol idón d isponible:;

Tipo de martinete

Piloteadora de diesel

Martinete de diesel

Martinete de caída l ibre

Martinete giratorio

Bola de demolición

Vibrador


Modalidad

Impacto

Impacto

Impacto

Impacto

Impacto

Resonancia

IV - 85

Patrón de fracturamiento, cm No. de golpes por minuto (aprox.)

45 80 - 90

60 90

60

60

60

1 5 2640

Conservación

� 1mcyc

una idea de las características de estos equipos, en la tabla 3. 1 1 se reproducen algunas de el las.22

El rendimiento de estos equipos desde luego es función de la energía de impacto en el martinete, de los espesores de las losas y de si cuentan con acero de refuerzo. Los operadores deben ajustar la energía de impacto, número de pasadas, etc. Además, un concreto más viejo normalmente demanda mayor número de golpes, mientras que una base de apoyo más rígida tiende a disminuir tanto el número de golpes como la energ ía de impacto necesaria.

En estos trabajos se requ iere controlar la energ ía de demolición, con objeto de no alterar sensiblemente la estructura de las capas subyacentes de las losas. Ocurre a veces que por emplear energ ías de alto impacto se generan incrustaciones de fragmentos de losa dentro de las capas de apoyo, si éstas cuentan con demasiados finos. Esto ocasiona que al momento de levantar los fragmentos de concreto para l levarlos a la trituradora , ve n g a n con ta m i n a d o s con p a rt í c u l a s d e s u e l o , incrementando e l contenido d e finos e n los "nuevos agregados" . Típ icamente se busca que el tamaño máximo de fragmentos de losa no sobrepase los 60 centímetros.

La selección del equipo de demolición además se ve influenciada por los volúmenes de producción en el proceso de tritu ración . Las tritu radoras de impacto aceptan tamaños mayores que las que trabajan a compresión ; a l ternativamente , podría resu l tar más atractivo fracturar y remover tamaños más grandes de losa . Sin embargo, también debe tomarse en cuenta que los rendimientos de trituración son l igeramente mayores en las trituradoras a compresión que en las de impacto .

Dentro de las especificaciones se debe indicar que las características del equ ipo de demol ición sean tales que no se produzcan muchos finos durante el proceso de fracturamiento del concreto. Asimismo, las energ ías empleadas no deben producir incrustaciones excesivas de fragmentos de concreto dentro de las capas de apoyo.

c) Remoción del pavimento

Para la remoción de l pavimento se pueden uti l izar cargadores frontales o tractores con cuchi l la empujadora (bul/dozers) que cuenten con un desgarrador del orden de 76 cm de profundidad de desgarre . El cargador remueve el materia l y lo carga en los camiones de volteo, cuidando no levantar demasiado material de la subbase existente. Es por el lo que, siempre que sea posible, los tractores y cargadores deben util izar l lantas neumáticas en lugar de orugas, ya que estas ú ltimas promueven una mayor disgregación del materia l .



Para evi tar conta m i n ac i o n es d e su e los p l ásticos adheridos a los fragmentos de losa -como ocurre en los casos donde hay presencia tanto de suelos plásticos como cl imas l luviosos-, los trabajos se deben ejecutar una vez que la zona de trabajo esté seca. Este problema no se presenta en los casos en que la subbase es del tipo granu lar o está estabi l izada.

d ) Remoción del acero de refuerzo

El retiro del acero de los fragmentos de concreto es función del tipo de pavimento . Cuando éste tiene refuerzo continuo, se hace d irectamente en el sitio de obra, mientras que cuando se trata de un pavimento simple con pasajuntas, el retiro del acero se hace en la planta de trituración . En el caso de concreto con refuerzo, el desgarrador va enganchando y separando el acero de los frag mentos d e concreto confo rme la máqu i na va avanzando. El trabajo lo complementan algunos obreros q u e l l evan te n azas , y c o rta d o ra s n e u mát i ca s o h idráu l icas, sopletes , etc. , o sea herramientas para efectuar cortes y dob leces para red ucir a tamaños manejables el acero de desperdicio.

La remoción fina l del acero se hace en el proceso de t r i t u r a c i ó n . P a ra e l l o se c u e n t a c o n p l a ca s electromagnéticas para atraer pedacería d e acero en la banda transportadora ubicada entre las trituraciones primaria y secundaria. Quizá convenga a lguna remoción manual en los montícu los de agregados de los pequeños fragmentos de acero que no haya sido posible atrapar con la placa . Dependiendo de lo l impio que se recoja el acero, la empresa contratista podrá venderlo cg_mo metal de desperdicio .

e) Trituración

E sta a ct iv i d a d p u e d e re a l i z a rs e c o n e l e q u i p o convencional uti l izado para l a trituración de agregados vírgenes, con a lgunas modificaciones para atraer con piezas electromagnéticas a l acero. De hecho, ya se producen en el mercado trituradoras de concreto , las cuales en sí son como las convencionales para la fabricación de agregados, sólo que están diseñadas para trabajo más rudo e incluyen placas recuperadoras de acero . Estas plantas cuentan con componentes menos susceptibles al desgaste que las convencionales, por lo que se reduce su mantenimiento.

Los equipos de transporte local (bandas) y los procesos de api lamiento del producto de trituración son los mismos que para la producción de agregados convencionales; la ún ica precaución que se tiene es colocar la banda transportadora por debajo de la trituradora primaria, para que los fragmentos de concreto grandes que contengan

Conservación


tramos largos de acero entren sin d ificultad. La trituraci3n primaria normalmente reduce los tamaños a rangos de entre 8 y 1 O cm . Posteriormente, después de triturado el material se separa con un tamiz de 9.5 mm. El material retenido se a l imenta a la trituradora secundaria , la cual lo reduce a menores tamaños, y de hecho es en este proceso en el que se fija el tamaño máximo de agregado.

En la figura 3.36 se presentan los tipos de trituradoras más comunes.

Con los ajustes necesarios hechos a las trituradoras se pueden obtener g ranu lometrías fijadas con antelación (tabla 3 . 1 2) .

De experiencias23 que se t ienen , se sabe que las tritu radoras de concreto mejoradas pueden producir volúmenes de entre 1 00 y 500 toneladas por hora .

El rendimiento de agregado grueso que se puede obtener de un concreto viejo depende del t ipo de pavimento que se esté rec ic la ndo . La m erma es p rácti camente despreciable en los casos de pavimentos de concreto simple con juntas, y los del tipo de refuerzo continuo. · En el caso de pavimentos con juntas pero con refuerzo de mal la electrosoldada , las pérdidas de material pueden ser del orden de 1 0%. Sin embargo, esta pérdida se puede reducir si e l fracturamiento se hace con impacto y remoción de la mal la en la planta . En la trituración de concreto para obtener agregados es común lograr 75% y 25% de agregado grueso y fino, respectivamente. Esta p roporc ión cam b ia rá seg ú n el t ipo d e pavimento , características de la p lanta trituradora y tamaño de los fragmentos de concreto .

f) Diseño y producción de mezclas

Al igual que en un diseño normal de mezclas, en donde se ut i l izan ag regados n atura les , se deben estab lecer criterios de resistencias y de contenido m ín imo de cemento. Para dar una idea de los componentes de una mezcla a partir de concretos reciclados, en la tabla 3. 1 3 se presentan algunas mezclas típicas.

Es importante señalar que la presencia de un porcentaje alto de agregado fino producto de reciclado en la mezcla hace que ésta sea poco trabajable. Es por ello que en el diseño de mezclas se debe considera r sólo una porción de agregado fino reciclado (del orden de 1 0 a 20%); el resto se completa con arena virgen . Cuando se diseñe y, más que nada , cuando se produzca concreto uti l izando arena reciclada, es importante hacer varias pruebas para arribar a una mezcla trabajable. No se requieren muchos tanteos para lograr resistencias adecuadas, ya que el impacto del contenido de arena reciclada no es tan importante . Para contenidos de agua sí se deben hacer


� 1mcyc

ajustes dada la mayor absorción de las arenas recicladas. La razón pr incipal de e l lo es que los g ranos finos demandan mayor cantidad de agua para satisfacer su demanda de agua de absorción ; por el lo, e l dosificador debe incrementar el contenido de agua en las diferentes bachadas, de manera de compensar las pérdidas de agua por absorción. Al hacer estas pruebas se deberán manejar los contenidos de agua de manera que no afecte de manera adversa a las resistencias. Para evitar errores de proporcionamiento durante la etapa de producción , es recomendab le rea l iza r p ruebas desde la etapa de laboratorio en mezclas con diferentes contenidos de agua para dos o tres contenidos de arena reciclada, de manera que se pueda medir su influencia en la absorción.

g ) Preparación de la capa de apoyo

Al igual que en el caso de pavimentos nuevos , durante la preparación de la capa de apoyo (ésta podrá estar compuesta de subbase y subrasante sobre terreno natura l ) se deberán retirar las partes débiles y sustituirlas p o r m a te r i a l a ce p ta b l e . E s te m a t e r i a l d e b e rá compactarse de acuerdo a lo indicado en el proyecto.

Las pequeñas porciones débiles podrán también tratarse o estabi l izarse con ca l o cemento, para de esa manera reducir la plasticidad y aumentar la resistencia de tales materiales. Otra opción sería abrir una caja en material de dudosa calidad , para luego sustituirlo con material de bancos previamente aprobados en cuanto a su cal idad (bacheo) .

La estabi l idad o compensación de material en algunas zonas (pequeñas cantidades de suelo extraídas por la acción de remoción de los fragmentos de losa) se puede lograr uti l izando incluso el mismo concreto reciclado. Esta opción es interesante , pues la relativa absorción alta de los materiales producto del reciclado del concreto provoca un efecto de secado dentro de la masa de suelo que rel lena o con la cual se mezcla .

h ) Pavimentación

Las actividades de pavimentación son exactamente las mismas que para cualquier concreto; esto es, se trata al concreto fabricado con agregados reciclados igual que a un concreto convencional . Asimismo, el concreto con agregado reciclado puede emplearse en cualquier tipo de pavimento: simple con juntas, con juntas y refuerzo, y l ibre de juntas con refuerzo continuo.

En el acabado de la superficie tiene mucha influencia e l contenido de material reciclado en el concreto. Como ya se mencionó, se debe limitar e! contenido de arena producto de trituración del concreto viejo, ya que su alta angulosidad y absorción afecta la trabajabilidad de la mezcla.

Conservación


Tritu radoras por com pres ión

Cono Alimentación de

concreto fracturado Placas de trituración

Descarga de concreto triturado

L.) Rotación excéntrica

CORTE

Placa de la u i 'ada quebradora

Trituradoras de im pacto

Vertical

Al imentación de concreto fracturado

Rotor/impulsores


CORTE


Placa de rompimiento secundario

Quijadas


CORTE

Horizontal Placa d e rompimiento


CORTE

Qui ' ad a giratoria

Placa de la qu ijada quebradora

Figura 3.36 Croquis de los tipos más comunes de trituradoras (ACPA, 1 993).



Tabla 3 .1 2 Ejemplo de granulometrías de agregados reciclados obten idas con equipo de demolición y trituradoras

Tamaño malla, Martinete diesel Trituradora de quijada mm Porcentaje que pasa (1 ) Grueso (2) Fino (3) Grueso (4) Fino (5) Grueso (6) Fino (7)

38. 1 ( 1 1/z") 1 00 1 00

25.4 (1 ") 72 1 00 98

1 9. 1 (�") 39 98.5 76

12.7 ( 1 /2") 21 46.5 1 00 43

9.5 (3/8") 9 .3 1 00 1 1 .2 99.2 25 1 00

4.69 (No. 4) 2.9 76 1 .5 78.8 20 99

2.38 (No. 8) 2.0 51 61

2.00 (No. 1 0) 48.5

1 . 1 9 (No. 1 6) 30 40

0.59 (No. 30) 1 6 28

0.42 (No. 40) 1 9 .4

0.30 (No. 50) 8.0 1 9

0. 1 8 (No. 80) 9.2

0. 1 5 (No. 1 00) 3 .5 12

0.074 (No. 200) 0.70 2.0 4.5

Notas: Las columnas 2 y 3 representan concretos demol idos con martinete d iesel de piloteadora: 65% de agregado grueso y 35% de agregado fino después del triturado. Las columnas 4 y 5 representan concretos demolidos también con el mismo martinete; la trituración arrojó 60% y 40% de agregados grueso y fino, respectivamente. Los datos de las últimas dos columnas provienen de agregados obtenidos con trituradoras de quijada. Los agregados gruesos y finos se separaron para su anál isis en laboratorio.

Tabla 3 . 1 3 Dosificación de mezclas tipo de algunos organismos de transporte

Componentes Minnesota, kg/m3 Wisconsin, kg/m3 Aeropuerto de Grand Wyoming, kg/m3 Forks, N. Dakota, kg/m3

Cemento tipo 1 280 285 237 290

Ceniza volante (tipo C) 49 65 77 79

Agua 1 51 1 57 1 36 1 53

Grava reciclada 967 1 077 979 800

Grava virgen 357

Arena reciclada 1 50

Arena virgen 7 1 2 780 748 523

Aditivos:

lnclusor de aire Sí Sí Sí Sí

Reductor de agua No No Sí Sí


� ��-T_E_· c_N_IC_A_S�D_E_C_O_N_S_E_R_V_A�C�IÓ_N�P�R�E_V�E�N�T�IV�A�Y�C=O�R�R=EC�T�IV�A

1mcyc

U n pavi mento hecho con co ncreto de agregados reciclados no tiene mayores l imitaciones en cuanto a la calidad superficial respecto a concretos fabricados con agregados vírgenes.

El concreto reciclado puede emplearse en los casos de losas constru idas con técnica de doble capa ( losa que consiste en el tendido casi simultáneo de dos losas superpuestas , la primera de mayor espesor y de requerimientos de calidad menores a la superior, la cual típicamente alcanza espesores de 4 cm). En estos casos se coloca en la primera capa concreto compuesto de agregados reciclados, mientras que la capa superficia l , de alta ca l idad , se hace con concreto de agregados v í rg enes . E l proced imiento i ncl uye e l em pleo de pavimentadoras especiales para la colocación de losas en doble capa . Una variante de este procedimiento consiste en que la primera capa se puede colocar con una extendedora al frente (spreaders), para luego cubrirla con la capa de alta calidad que en s í es la de rodamiento. Ésta ya se construye con una pavimentadora convencional . En Austra l ia por ejemplo, se han empleado con éxito capas inferiores incluso con agregados reciclados que contienen partículas asfálticas.

El concreto con agregados reciclados presenta buenas resistencias, similares a las de un concreto convencional . S in embargo , es posib le que pud iesen prasentarse pequeñas reducciones de resistencia, atribuibles a altos conten idos de fi nos reciclados en la mezcla . Esta disminución se debe defin itivamente a que estos ú ltimos son menos resistentes que los materiales granulares, y a que alguna parte de los finos reciclados provienen de la fracción del mortero del antiguo pavimento. Algunos estudios (AC I , 1 992) sugieren que la reducción en resistencia se atribuye a los granos de tamaño menor de 2 mil ímetros.

En cuanto a la resistencia a la flexión , se ha encontrado que ésta puede reducirse, no más del 1 0%, en concretos con material reciclado con respecto a las mezclas que consumen materiales vírg enes. S in embargo, esta diferencia puede incrementarse a rangos de entre 1 O y 20% cuando en la mezcla se incluyen arenas producto de reciclado.

Se puede decir que el tamaño máximo de agregado seleccionado juega un papel muy importante en cualquier tipo de pavimento. Este aspecto es aún más crucial en el caso de pavimentos hechos con materiales reciclados. El lo se explica por una resistencia no homogénea de los granos gruesos, lo cual hace que ante solicitaciones al cortante, como es el caso de transferencia de cargas en zona de grietas y juntas, la respuesta o comportamiento


de secciones de losa sea desigual . Consecuentemente, no se deben usar separaciones muy g randes entre juntas, para evitar fuertes movimientos horizontales. Además, en el d iseño de pavimentos con refuerzo continuo normalmente se conciben tableros que pueden ser muy grandes, por la presencia del refuerzo; sin embargo, las grietas que se pudiesen presentar a la mitad de cada sección pueden abrirse en demasía, lo cual hace que, si se emp lean ag regados no mayores de 2 .5 cm, la transferencia de carga por las aberturas sea deficiente.

3.8.4 Consideraciones especiales

Drenaje

Como se refi r ió en pá rrafos a nter iores , la misma tritu ración del concreto hace que las partículas gruesas estén recubiertas de polvo o de partícu las finas. A su vez, éstas pueden contener a lto porcentaje de cemento. Si el material reciclado se uti l iza como subbase granular, durante l luvias el material fino que rodea a los granos gruesos puede ser arrastrado hacia las sal idas del sistema de drenaje latera l (en caso de que se haya construido), y por l ixiviación pueden depositarse en el fo n d o d e l o s d re n e s , u o b t u ra r g e o t e xt i l e s o geomembranas de drenaje que se hubieran colocado en trincheras de borde para drenar. Para evitar posibles problemas y subsecuentes correcciones al sistema de drenaje, siempre resu lta más práctico estabi l izar con cemento portland , ya que este ú ltimo tiende a empacar la matriz de finos susceptib le a l ixiviarse junto con los granos más gruesos, evitándose de esta manera que el agua arrastre a los primeros.

Reactividad álcal i-agregado

Al igual que en el caso de pavimentos nuevos , el material de reciclado no debe ser reactivo a soluciones de álcalis (en el caso de concreto la solución queda constituida por el agua y el cemento) . Nunca se debe usar como agregado para las nuevas mezclas un concreto triturado que presente problemas de reactividad . Nlas gravas y las arenas si l íceas son las más susceptibles a este problema. Este ú ltimo se puede mitigar si se emplea el cemento tipo 1 1 -puzo lán ico- y una re lación agua/cemento baja; también se pueden uti l izar cenizas volantes tipo F que cumplan con la norma ASTM C 6 1 8 .

3.9 REHABILITACIÓN D E PAVIMENTOS POR MEDIO

DE SOBRECARPETAS

En la cláusula 2 . 1 de la parte de Evaluación se comentó la i m p o rt a n c i a q u e t i e n e e s t a b l e c e r p ro ce sos

Conservación


sistematizados de admin istración de pavimentos, en donde se re lac iona e l d esempeño pasado de las estructuras de pavimento con el estado presente y las cal idades estructurales y funcionales que se buscan en el futuro. En este ú ltimo aspecto , es decir, en lo que se refiere a los estándares de calidad buscados a futuro , juega un papel importante la comparación de alternativas y su aspecto económico: e l costo impl ícito de no hacer nada , e l retrasar la conservación o los trabajos de rehabil itación, y el ahorro de recursos económicos que implica l levar a cabo la estrategia de manten imiento oportuna y correctamente ejecutada.

A lo largo de este trabajo se ha insistido en una correcta y oportuna se lecc ión de la técn ica de conservación específica para cada t ipo de deterioro, y en especial la técn ica de rehabi l itación , con objeto de restablecer las condiciones de servicio y así extender la vida úti l en condiciones aceptables de un pavimento dado.

La decisión de cada actividad estará supeditada, como es obvio, a una eva l uación efectiva y ruti naria de las condiciones del pavimento, pues basándose en el la la organización encargada de la conservación tendrá los argumentos y conocimientos confiables para estructurar el programa de las intervenciones y de las erogaciones respectivas .

A diferencia de los trabajos de reparación y restauración , presentados en algunos capítulos anteriores y en los incisos 3 .2 . 1 y 3 .2 .2 de este cap ítulo, los cuales tratan de restablecer las condiciones superficiales y estructura les a condiciones aceptables de cal idad, la construcción de sobrecarpetas se cons ide ra como u n a técnica de rehabil itación . Éstas mejoran la comodidad del tránsito , la seguridad y resistencia al desl izamiento del pavimento , además de mejorar y corregir defectos de la sección transvers a l . Cuando la sobreca rpeta es robu sta incrementa la capacidad estructural del pavimento en su conjunto .

E l tipo de materiales existentes, así como la condición actual del pavimento (después de su evaluación) son los aspectos que rigen la selección del tipo de sobrecarpetas, las cuales se clasifican como sigue:

Pavimentos de concreto h idrául ico

S o b r e c a r p e t a d e c o n c re to hidrául ico adherida

Pavimentos asfálticos

S o b re c a r p e t a de c o n cre to asfáltico

S o b r e c a r p e t a d e c o n cre to S o b re c a r p e t a de c o n cre to hidráulico no adherida hidráulico (whitetopping)

S o b r e c a r p e t a d e c o n c r e t o asfáltico


\) 1mcyc

En la figura 3.37 se presenta un esquema cual itativo en donde se puede visual izar el intervalo de selección , de acuerdo a l tránsito, de cada técnica de reparación , rehabi l itación y reconstrucción de pavimentos.

Desde el punto de vista estrictamente técnico, esto es, basándose en la condición del pavimento, la técnica o estrategia de mantenimiento viene dictada por los daños superficiales y estructurales, establecidos por un proceso de evaluación integra l . En la tabla 3 . 1 4 se presentan órdenes de magnitud máximos (ind icadores) y l ímites para a lgunos deterioros.

De la tabla anterior cabe señalar que no tendría sentido consignar un va lor ind icador para el caso de rehabi l itación o de reconstrucción, pues estas técnicas se aceptan sólo hasta el final de la vida útil del pavimento.

En lo que sigue se detal lan los trabajos de conservación a p l i c a b l e s a ca d a u n a d e l a s a l t e r n a t i v a s d e reencarpetado e n las que intervienen losas de concreto hidrául ico. E_R dichas actividades se da por sentado que ya se han hecho las evaluaciones técnico-económic.as que justifiquen su empleo.

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Mantenimiento (resellado de juntas)

Restauración y reparación

Sobrecarpeta de concreto hidráulico adherida

Sobrecarpeta de asfalto Sobrecarpeta de concreto hidráulico sobre

,. pavimento asfáltico .. Sobrecarpeta de concreto no adherida

Restitución de carri l

Rechazo

Edad o tránsito acumulado

Figura 3.37 Evolución del estado estructural del

pavimento y técnicas de reparación o rehabi l itación.

Conservación


Tabla 3 .1 4 Criterios guía para la toma de decisiones sobre la colocación de diferentes tipos de reencarpetado

PCHJ S< 6 m

PCHJR S > S m PCHRC

Deterioro Indicador Límite* Indicador Límite* Indicador Límite*

Agrietamiento transversal, baja a alta severidad (grietas/km)

Agrietamiento transversal, de mediana a alta severidad (grietas/km)

Juntas deterioradas (No./km)

Baches (No./km)

Escalonamientos (promedio, en mm)**

Fracturas de esquina (No./km)

Agrietamiento en "O" (grado de severidad)

Índ ice de Perfil con e l perfilógrafo California (cm/km, en carreteras)

3

3

2.5

2

32

1 2

31

1 9

1 6

Medio a alto

1 1 0

3

3

2.5

2

32

43

1 5

2 .5

16

Medio a alto

1 1 0

2 1 6

Medio a alto

32 1 1 0

Los valores indicados deben ajustarse a las condiciones particulares del pavimento analizado Indicador: Valor a partir del cual se hace evidente una intervención para solucionar el daño PCHJ: Pavimento de concreto hidráulico con juntas S: Separación entre juntas PCHJR: Pavimento de concreto hidráulico con juntas y con refuerzo PCHRC: Pavimento de concreto hidráulico con refuerzo continuo * El valor l ímite se refiere al valor ind icador para rehabilitación o reconstrucción ** Valor promedio en la longitud del proyecto. El valor l ímite para restauración ( 1 9 mm) es diferente del valor l ímite para corregir e l escalonamiento mediante reencarpetamiento o reconstrucción

3.9.1 Reencarpetado de concreto h idráu l ico sobre

pavimento de concreto hidráu l ico

3. 9. 1 . 1 Sobrecarpetas de concreto hidráulico adheridas

La adición de una sobrecarpeta de con�reto hidrául ico a u n a l o s a d e ro d a m i e n to ya ex i s ten te a u m e n ta sustancialmente la capacidad estructura l del pavimento en su conjunto . La resistencia a las repeticiones de carga se incrementa de manera importante por lo que el deterioro debido a la fatiga del pavimento sólo se presentará en el caso de pavimentos sujetos a altos volúmenes de tránsito pesado. Es importante destacar que con la sobrecarpeta los esfuerzos críticos inducidos por cargas externas, en esquinas y oril las de losa, se ven reducidos mediante el mayor espesor efectivo en la losa. Este espesor efectivo es el fundamento de las l lamadas sobrecarpetas adheridas de concreto .

Otra de las grandes ventajas que puede representar el em pleo de este tipo de rehab i l i tación , cuando su apl icación es oportuna y correcta, es el aumento de la vida de un pavimento antes de que empiece a tener problemas estructurales; este incremento va l igado a un ahorro importante desde el punto de vista de los costos de operación vehicular.


Campo de aplicación

Las sob re ca rpetas de con c reto ad h e rid a s , SCA, constituyen en sí un refuerzo que debe ser tratado como un elemento estructura l más, por lo que su elección y características deben fu ndamentarse en el estado estructural y funcional del pavimento . Las sobrecarpetas adheridas deben colocarse en pavimentos con deterioros de baja severidad ; no se recomienda que se tiendan sobre losas sujetas a deterioros que progresen con el tiempo, como pueden ser concretos sujetos a problemas d e d u ra b i l i d a d ( re a ct i v i d a d á l c a l i-s í l i c e , o de agrietamiento en "D") . Por otro lado, con objeto de lograr un funcionamiento correcto de la sobrecarpeta una vez co loca d a , y ta m b ién pa ra log ra r u n a i nteg ración satisfactoria entre las dos capas, conviene hacer a lgunas p repa ra ciones e n l a s u p e rfi c ie q u e reci b i rá a la sobrecarpeta adherida . En la tabla 3 . 1 5 , tomada del ACPA, TB-007 .0-C (véase la bibl iografía recomendada al final del capítu lo) , se presentan a lgunas actividades que pueden ser concurrentes y su influencia en el desempeño de las sobrecarpetas.

Al igual que todo t ipo de sobrecarpetas, el espesor de las sobrecarpetas adheridas está regido por las condiciones del pavimento y por el tipo de tránsito. En la práctica predominan espesores del orden de 7 .5 a 1 0 cm, si bien

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA Q 1mcyc

Tabla 3 .1 5 Beneficios logrados en prevención y reparación mediante el empleo de sobrecarpetas de concreto h idráu l ico adheridas (SCA) para d istintos tipos de deterioro

Tipo de deterioro Causa probable Severidad crítica Procedimiento de

reparación previo a la SCA

Beneficios de la SCA

Bombeo

Escalonamiento

Fracturamiento de esquina

B a c h e s ( s ó l o p a ra pavimentos con refuerzo continuo)

D e s p o rt i l l a m i e n t o s e n juntas

Agrietamiento en "D"

Deficiencia estructural por pérdida de eficiencia en transferencia de carga

P é rd i d a d e s o p o rte Deficiencia estructural por pérd id a de eficiencia en transferencia de carga

Deficiencia estructural por pérdida de soporte

Deficiencia estructural por pérdida de soporte

Juntas sin sello. Esfuerzos de compresión por juntas sin l ibertad de movimiento .

Agregados de mala calidad

Agrietamiento transversal D efi c i e n c i a e s t r u ct u ra l Factores ambientales

Agrietamiento longitudinal Construcción deficiente

D e s p r e n d i m i e n t o s Construcción deficiente ( descascaramientos)

se han logrado colocar con suficiente éxito a la fecha espesores tan reducidos como 5 cm. Cabe aclarar que en estos ú lt imos casos sus apl icaciones han sido más bien en vial idades urbanas o en tramos carreteros de tránsito muy l igero (caso de las com ú nmente denominadas "sobrecarpetas ultradelgadas"). Este t ipo de solución , a pesar de que ha resu ltado muy prometedor, requiere mayor investigación para establecer formulaciones y métodos de diseño defin itivos.

Para el cálculo de espesores hace falta tener información confiab le del proceso de eva luación del pavimento existente , para posteriormente util izar fórmulas para el d i m e n s i o n a m i e n to de l a s s o b re ca rpetas (véase Guidelines far Bonded Concrete Over/ays d e l a


Baja

Media

Baja

Baja

Media

Media

Media

Media

Media

IV - 93

Estabilización de losa

Esta b i l i zac ión de l o s a . R e p a ra c i ó n a s e c c i ó n completa, con pasajuntas. Reducción de esfuerzos de carga en pasajuntas

Esta b i l izac ión de l osa . R e p a ra c i ó n a s e c c i ó n completa con pasajuntas

R e p a ra c i ó n a s e c c i ó n completa

R e p a ra c i ó n a s e c c 1 o n p a rc i a l . R e p a ra c i ó n a secc ión c o m p l e ta s i e l deterioro abarca todo e l e s esor

R e m o c i ó n a s e c c i ó n p a r c i a l . R e p a ra c i ó n a secc ión co m p l eta s i e l deterioro aba rca todo e l e s esor

R e p a ra c i ó n a s e cc i ó n completa con pasajuntas. Contro l de reflex ión d e grietas

R e p a ra c i ó n a s e c c i ó n c o m p l e ta . C o n t ro l d e reflexión d e grietas

N i n g u n a . Remoción d e l c o n cre to p o b re e n l a s labores de lavado a presión

M e n o r pote n c i a l d e deflexiones y d e bombeo

M e n o r p o te n c i a l d e deflexiones y d e bombeo

Reducción de esfuerzos de t e n s i ó n . Red u cc ión d e deflexión e n esquinas

Reducción en la rapidez de deterioro. Reducción en el n iv e l d e e s f u e rzos verticales de l a subrasante

J u ntas n u evas de fác i l s e l l a d o . S e reduce la infiltración de agua

S u p e rf i c i e n u eva d e concreto

Ofrece j u n tas de mantenimiento rutinario. Se re d u ce la r a p i d e z d e deterioro

Ofrece j u n t a s d e mantenimiento rutinario. Se r e d u c e la ra p i d e z d e deterioro

Superficie de rodamiento nueva

bibl iografía recomendada y el subinciso 5.2.5. 1 2 de la parte de Evaluación) .

Los aspectos que se deberán tomar en cuenta para e l empleo de sobrecarpetas adheridas son :

a) Preparación de planos y especificaciones

b) Trabajo concurrente

c) Características del pavimento, concreto y materiales para una adherencia adecuada

d) Preparación de la superficie

e) Limpieza para el retiro de contaminantes

f) Aplicación del agente adherente

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��....;....;...;;..;._;.......;....;......;...;,;;��_;_�...;.;..;,;�� 1mcyc

g ) Colocación y terminado

h) Juntas

A continuación se describen estos aspectos.

a) Preparación de planos y especificaciones

Antes del in icio de los trabajos se deben preparar los planos y documentos en donde se indiquen todos los trabajos previos por ejecutar. Todo cambio real izado en la vida úti l del pavi mento se debe anotar en los d o c u m e n to s . Ta m b i é n se d e b e n i n c l u i r l o s cadenamientos y las reparaciones a sección parcial y total ; esto ú ltimo es muy importante , puesto que las futuras juntas podrán local izarse aun dentro de las áreas reparadas.

Se debe incluir en los planos todo ajuste en los perfi les y en la rasante ocasionados por desbastado, si es que este ú ltimo fue requerido antes de reencarpetar.

b) Trabajo concurrente

La sobrecarpeta adherida , por sign ificar un refuerzo estructural y por su premisa de estar l igada a la losa existente, tiene como condición el que se presente una losa total entre ambas losas. Al ser relativamente delgada, cualquier plano discontinuo debido a deterioros presentes en la losa existente , induce problemas en la nueva sobrecarpeta ; por ejemplo , un prob lema de b o m b e o o de e ro s i ó � de la c a p a de a p oyo , necesariamente se traducirá en fracturamientos en la nueva capa . S im i larmente , los agrieta mientos de co n s i d e ra c i ó n , de c u a l q u i e r t i p o no t r a ta d o s , inevitablemente se reflejarán en la capa de refuerzo.

S i e m p re se h a rá necesario rea l iza r tra b ajos d e preparación antes d e proceder a l a construcción de la sobrecarpeta adherida. Los trabajos podrán abarcar una o varias actividades. Dentro de las actividades más comunes están las siguientes:

O Reparación a sección completa (reemplazo de secciones completas, juntas deterioradas, fracturas de esquina, etc . )

O Reparación a sección parcial

O Estabil ización (sellado subterráneo) para restablecer la falta de soporte

O Rehabil itación del sistema de subdrenaje

O Mantenimiento, rehabi l itación o incorporación de juntas adicionales sel ladas para evitar e l paso de agua y de material incompresible.

O Leva ntamie nto de losas en zonas sujetas a asentamientos


O Restauración de d ispositivos de transferencia de carga; engrapado o cosido de juntas longitudinales

En lo que sigue se describe el tratamiento que se puede dar a algunos de los problemas más comunes y que es necesario corregirlos, antes de constru ir la sobrecarpeta de concreto hidráulico.

O Escalonamiento . Como se ind icó al in icio de este capítu lo , el problema del escalonamiento refleja la incapacidad que tiene el conjunto de losas de soportar, de manera un iforme, cargas verticales en la zona de juntas. Por lo tanto, se relaciona con deficiencias en el soporte y en la transferencia de carga. El problema se debe corregir mediante desbastado l igero cuando el escalonamiento es pequeño; sin embargo, cuando supera rangos de entre 3 .5 y 5 mm, se recomienda investigar la posible presencia de bombeo o de oquedades bajo las losas afectadas.

O Bombeo y falta de soporte . Antes de colocar la sobrecarpeta adherida se deben reparar las áreas afectadas que en primera instancia y a simple vista sean detectadas con estos prob lemas. Estos deterioros deben tratarse segú n lo descrito en el inciso 4 . 1 .6 de esta parte .

O Fracturamiento ramificado. Este fracturamiento se identifica como u n conjunto de grietas de gran abertura ( 1 . 5 mm) que se unen o cruzan sobre todo hacia la parte central de los tableros de losas. Normalmente no guardan un patrón defin ido. Este tipo de problema se debe corregir con bacheo o reparación a sección completa , lo cual se debe real izar empleando pasajuntas l isas y de sección ci rcu lar en las juntas transversales entre lo nuevo y lo existente (véase la cláusula 3 .5) .

O G rietas tra n sversa les . La preparac ión d e la superficie existente con este t ipo de problemas se puede enfocar de tres formas. La primera cuando se tienen grietas de muy poca o nu la abertura , pero que permanezcan activas. En estos casos se pueden dejar las g rietas sin tratamiento , pensando que a futuro se podrán reflejar en la nueva sobrecarpeta. En el n ivel medio de deterioro , cuando se tengan grietas de trabajo de ancho considerable pero sin desporti l lamiento o fracturamiento de esquina, se pueden tratar con un control de grietas a leatorias. Este sistema consiste en un conjunto de vari l las corrugadas colocadas sobre si l letas o directamente fijadas a la superficie. Las vari l las van situadas perpendicularmente a las grietas (figura 3.38) .

Nótese q ue este dispositivo de refuerzo es una variante del procedimiento de "grapas" ya citado p a ra t r a t a m i e n to d e j u n t a s l o n g i t u d i n a l es

Conservación


PLANTA Colocación de parril las para el control de grietas

Recubrimiento de 5 cm

Colocadas y unidas directamente sobre la superficie del pavimento

��:��.P��------------ de espesor

Varillas corrugadas asentadas en áreas previamente rebajadas

CORTE

Desbastado Montadas en silletas

Figura 3.38 Detal le de un control de grietas aleatorias. Las parri l las se colocan en zonas previamente rebajadas

para garantizar un recubrimiento de 5 cm.

d ete r i o ra d a s . Las v a ri l l as van e s p a c i a d a s aproximadame_nte a cada 7 5 c m c/c, d e longitud mínima igual a 60 cm . La parri l la debe sujetarse fi rm e m e n te e n l a s u p e rfi c i e , p a ra ev i ta r s u desplazamiento durante e l proceso de colocación del concreto. El sistema no necesariamente el imina la reflexión de grietas a la sobrecarpetas adheridas, pero s í las controla de manera efectiva y puede mantener cerradas las grietas en la sobrecarpeta .

O Deterioro de juntas. Cuando las juntas ya presentan d e te r i o ro s s e v e ro s ( c o m o p u e d e n s e r d e s p re n d i m i e n tos fu e rte s , l evan ta m i e n tos y fracturas por esfuerzos de compresión , así como fractu ras en esquinas) , es mejor l levar a cabo reparaciones a sección tota l . Cuando el pavimento presente desporti l lamientos superficiales en las juntas , podrá efectuarse un desbastado parcial hasta descubrir concreto existente sano, y proceder


después a rel lenar la zona rebajada con el mismo concreto de la sobrecarpeta (véase la cláusula 3.4, "Reparaciones que abarcan parte del espesor del pavimento" , de este capítu lo) . Sin embargo, cuando la zona rebajada por desbastado sea mayor de 5 cm , entonces se debe apl icar el concreto de reparación antes de colocar las sobrecarpetas adheridas, para garantizar que existe buen acomodo y consolidación del área de la junta corregida , antes de recibir a la sobrecarpeta .

O Juntas longitudinales. La necesidad de reparación de juntas longitud inales depende de la local ización de estas ú ltimas. Cuando el problema exista en las zonas de rodamiento de un carril dado, se debe proceder a l "cosido" de la grieta , de acuerdo a la figura 3 .39. El objetivo . de este tratamiento es mantener unidas a las grietas y que no se proyecten hacia la futura sobrecarpeta adherida. No todas las

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � �� 1mcyc

grietas long itudinales requieren tratamiento. Por ejemplo, las situadas a la mitad del carri l puede ser que queden sin reparar, y la subsecuente grieta en la sobrecarpeta adherida puede mantenerse en buen estado con una conservación a base de un sel lado durante la vida útil del proyecto. Quizá algunas grietas longitudinales estén tan abiertas como para contribuir a una separación del pavimento; en estos casos ta m b i é n p u e d e n s e r s u sc e pt i b l es d e "coserse" (figura 3.39).

En este arreglo los barrenos van alternados a cada lado de la grieta , buscando cruzarla a la mitad del espesor de la losa. Antes de insertar las vari l las (números 6 o 7) las perforaciones deben l impiarse y rel lenarse con lechada o con grout especial para este propósito. La separación entre barrenos es del orden de 75 cm.

c) Características del pavimento, concreto y materiales para una adherencia adecuada

O Estado actual del pavimento. Para un correcto y ópt imo comporta miento d e una sobreca rpeta adherida es necesario que el pavimento existente no tenga deterioros severos general izados, sino más bien que sean aislados, y que predominen daños de baja o mediana severidad. Otro requisito de primer orden es la necesaria adherencia que debe existir en t re l as dos capas . La a p l icac ión de u n a

Las vari l las d e sujeción se colocan dentro d e barrenos embebidas en mortero de reparación

Vari l las corrugadas No. 6 o No. 7

"',....../' ....... ....... <&º

CORTE Grieta longitudinal

Nota: Los barrenos van alternados a cada lado de la grieta , con separaciones de 75 cm , a centros

sobrecarpeta de este tipo es con el fin de lograr una losa compuesta "nueva" o con comportamiento mono l í t ico . Este req u is i to , en e l caso d e no cumpl i rse , no qu iere decir que esta a lternativa necesariamente fracase, s ino que el tiempo de servicio (en ejes equivalentes de carga) de este procedimiento de rehabi l itación se vea reducido.

La adherencia que se debe lograr entre el pavimento existente y la sobrecarpeta adherida debe ser al menos de 1 .4 MPa ( 1 4 .3 kg/cm2) . Este valor se ha establecido a partir de la med ición de la eficiencia en resistencia desarro l lada en sobrecarpetas con buena adherencia mediante ensayes comparativos de resistencia a la flexión entre vigas de dos capas de concreto (secciones com pu estas ) y vigas monol íticas.

En caso de que exista una superficie débi l en algunas de las áreas del pavimento por reforzar con una sobrecarpeta adherida , s iempre se deberá reti rar mediante un rebajado del concreto ; en todo momento se debe buscar q ue la superficie que recibirá a la sobrecarpeta esté en buen estado, pues es uno de los requisitos primarios para una buena adherencia entre la sobrecarpeta y el pavimento existente .

O Materiales. Otro de los aspectos que habrá que con s id e ra r es l a mezc la y el espesor de la

Figura 3.39 Vista en sección transversal del tratamiento de una junta longitudinal ("cosido") e imágenes de los trabajos durante este tipo de reparación.



sobrecarpeta adher ida : cuanto menor sea su espesor, mayor será el desarrol lo de esfuerzos de contracción por secado. Los esfuerzos citados tienden a reducir la resistencia por adherencia entre las dos capas . T íp icamente , para espesores mayores a 8 cm , los esfuerzos inducidos por d icha contracción están por debajo de la resistencia al corte buscada ( 1 .4 M Pa) . En este mismo tenor, cabe señalar que la mezcla de concreto que se uti l ice en la construcción de una sobrecarpeta a d h e ri d a d e b e s e r re l a t iva m e n te seca , co n relaciones agua/cemento máximas de 0 .45. I nfluye mucho en la generación de efectos nocivos de contracción por secado la temperatura y la humedad del ambiente. A mayor temperatura y baja humedad mayores serán los efectos de contracción y la g e n erac ión de esfue rzos en la i n terfaz losa existente-sobrecarpeta .

El tamaño máximo recomendable de agregado, es de 1 9 a 25 mm. En mezclas normales algunos contenidos tí picos de cemento y de agregados gruesos y finos son del orden de 270, 640 y 684 kg/m3, respectivamente. Cabe señalar que, al igual que los pavimentos nuevos, las sobrecarpetas adheridas se diseñan con aditivos red uctores de agua e inc lusores de aire . Los contenidos de aire recomendables son de 4 ± 1 .5%. En el caso de diseñar mezclas para condición de apertura rápida se recomienda el uso de ceniza volante.

Otro tanto se puede decir de los sistemas de curado y de j u ntas . En el pr imero , l a precauc ión y oportunidad para apl icarlo debe ser más cuidadoso que en el caso de un pavimento nuevo, apl icando la membrana de curado a razón de 0.4 l/m2 como mínimo. El concreto a l secarse durante el proceso de curado tenderá a contraerse encima del concreto existente , provocando así esfuerzos cortantes en la interfaz de las dos capas. Los esfuerzos son mayores en la vecindad de las ori l las de los tableros de losa.

P.ara las sobrecarpetas se pueden uti l izar las mismas especificaciones apl icables a la mezcla del concreto existente , es d ecir , la metodolog ía y proporcionamientos son los mismos, incluyendo los aditivos. Cuando por requerimientos de tiempo se especifique cemento de fraguado rápido , se deben i n c l u i r reco m e n d a ciones especia l es para los tiempos de curado. E l lo es importante , pues en todo momento se d e be evita r q u e se p resente la separac ión d e las ca pas y la contracción de l concreto a cortas edades.


v 1mcyc

En el caso de las juntas, éstas deben coincid ir con las del pavimento existente . No sólo el arreg lo de tableros debe ser el mismo, sino también los tipos y dimensiones de las juntas y cajas de sello. Si no se siguen estas recomendaciones se puede generar q u e l as losas d e l pav ime nto a l expa n d e rse provoquen esfuerzos de compresión que la capa nueva , al ser más delgada, no podrá resistir.

O Agentes de adherencia . La adherencia entre la capa nueva y la existente parece ser que es más función del tipo de preparación de la superficie que del agente de liga. En cuanto a l tipo de preparación de la superficie, estos agentes han demostrado mayor eficiencia cuando esta ú ltima se somete ya sea a desbastado con fresadora o al chorro de granal la (shotblasting) .

En lo que se refiere a los agentes de adhesión para las capas nueva y existente cabe precisar que su influencia no ha sido muy marcada en diferentes estudios . I nc luso en a lgunas apl icaciones ha funcionado bien la adherencia sin la aplicación de a lgún t ipo de lechada , sobre todo cuando se seleccionan equipos modernos para la preparación de la superficie. Sin embargo, no se cuenta con resu ltados confiables para condiciones a largo plazo.

Las lechadas de cemento consistentemente han probado su efectividad . La Ad min istración de Carreteras de Estados U nidos24 reporta algunas resistencias de adherencia para varios tipos de apl icaciones y materiales (tabla 3 . 1 6) .

Apoyándose en los anteriores resu ltados tal parece que la relación agua/cemento no debe ser superior a 0.62. Para dar una idea de los proporcionamientos, en la práctica es común emplear del orden de 782 kg de cemento por 387 kg de agua. La lechada debe tener una consistencia cremosa, y debe ser agitada periódicamente en el lapso comprendido entre el mezclado y su colocación . El tiempo entre la fabricación y la colocación de la lechada no debe ser

Tabla 3 .1 6 Tratamientos, materiales y su adherencia

Tratamiento en la interfaz

Mortero de arena - cemento - agua

Lechada rel . agua/cemento = 0.70, escobil lado

Lechada rel . agua/cemento = 0.70, por aspersión

Lechada rel . agua/cemento = 0.67, escobillado

Lechada rel . agua/cemento = 0.67, por aspersión

Adherencia, MPa (kg/cm2)

3.1 (31 .6)

4.4 (44.9)

3.4 (39.8)

2.7 (27.5)

4.2 (42.8)

Conservación

mayor de 90 minutos. I n d e p e n d i e n t e m e n te d e l t i p o de l e c h a d a , proporcionamiento y método de ap l icación , se recomienda la verificación de la compatibi l idad en adherencia entre el producto y la superficie del pavimento .

Como se indica más adelante, también se pueden usar como l igantes, materiales basados en resinas epóxicas .

d) Preparación de la superficie

En la actualidad , como ya quedó asentado anteriormente, predominan dos métodos de preparación de la superficie, a saber, por medio de desbastado y por impacto. La metodolog ía por adoptar será función , sin duda, de la condición superficial del pavimento , así como de la dureza de los agregados. Una superficie relativamente débil o deteriorada requerirá un espesor importante que deberá ser removido , hasta detectar concreto sano, mientras que en una superficie re lativamente sana bastará una pequeña remoción superficia l . El proceso completo de preparación incluye dos pasos principales: remoción de residuos (neumáticos, concreto deteriorado, polvo, pintura , etc. ) , y l impieza genera l .

E n m u ch a s a p l i cac io n e s e l método d e i m p a cto (shotb/asting) resu lta más económico que el desbastado, y produce menos daños en las zonas de juntas. Sin embargo, el segundo también resu lta muy atractivo , sobre todo en la remoción de contaminantes en áreas más extensas.

O Por impacto (shotb/asting) . Mediante este método se obtienen superficies muy rugosas y l impias. El equipo consiste en una máquina autopropu lsada que conforme avanza va arrojando perdigones abrasivos de acero sobre la superficie de concreto. Los perdigones son levantados por un mecanismo magnético y vueltos a colocar sobre una l lanta de lanzamiento , esto es, se crea un mecanismo autorrecargable. Las partícu las de residuos y polvo son recogidas por un mecanismo del mismo equipo para su posterior descarga , de suerte que la operación puede considerarse l impia . El promedio del espesor de remoción es de 3.2 mm.

El equipo puede remover muchos materiales, a excepción de los asfálticos. Se deben colocar tiras de respaldo para tapar o proteger las cajas de sel lo, con objeto de no deteriorar los bordes con los impactos de los perdigones, y sobre todo evitar que éstos queden atrapados en las ranuras y ya no puedan ser reciclados.


Si el d ispositivo para aspirar los residuos o desechos trabaja adecuadamente , se requerirán muy pocos trabajos secundarios para la l impieza fina l , o a veces n inguno .

O Desbastado. Este método de remoción se util iza para el iminar material b lando y suelto , a l igual que contaminantes. La profundidad de ataque está comprendida entre 6 .5 y 25 mm, aunque para propósitos de lograr adherencia en sobrecarpetas adheridas es suficiente el rango inferior, esto es, 6.5 mi l ímetros.

Esta técnica , a l permitir fuertes profundidades de remoción , puede descubri r concreto sano con faci l idad, proporcionando una superficie rugosa muy pronunciada . S in embargo, es obl igatorio hacer una l impieza secundaria después de cada una de las pasadas necesarias para la remoción del concreto. Esta l impieza se recomienda hacerla justo antes de colocar la sobrecarpeta , y se puede efectuar con diferentes métodos, tales como chorros de arena (sandblasting) , chiflones de agua y aire a presión .

Es importante señalar que uno de los problemas que o c a s i o n a l m e n t e s e p re s e n ta a s o c i a d o a l desbastado es el microfisuramiento . La percusión que apl ica la cabeza de corte , que contiene a los discos con dientes de carburo , puede dañar también los bordes de las juntas. Estas discontinuidades se hacen más patentes cuando se real iza la l impieza para el retiro de contaminantes .

e) Limpieza para el retiro de contaminantes

Antes de colocar la sobrecarpeta adherida se deben reti rar todos los desechos de corte o remoción , polvo y contaminantes . A continuación se describen brevemente los procedimientos más aceptados.

O Chorro de arena (sandblasting). Esta técnica sólo servirá para hacer una l impieza general y de tipo secundario. Se pueden remover partículas sueltas o material deteriorado en espesores de entre 0.8 y 1 .6 mm. Esta operación se debe continuar hasta dejar al descubierto el concreto sano. U n buen ind icador de ello será el que se puedan d iferenciar los distintos colores de los agregados que asoman a la superficie. El manejo del polvo podría representar problemas o inconveniencias; es por el lo que la empresa supervisora debe ind icar a la contratista si se debe ad ic ion a r a l g ú n d i sposi tivo co lector. Además, durante la apl icación de los chorros de arena a presión el polvo, junto con los residuos de arena, tiende a depositarse en las inmediaciones de la apl icación . En d ías con mucho viento también se d ificu lta el manejo de la a rena , pues t iende a depositarse en otros lugares y la superficie no queda

Conservación

TÉCNICAS DE CONSER'/ACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA

completamente l impia . Cuando haya l imitaciones de polvo, sobre todo en áreas urbanas, resulta conveniente la util ización de chorros de agua a presión complementados con arena abrasiva .

O Chorro de agua a presión. El agua a presión no constituye un medio severo de remoción , sino más bien sirve para retirar polvo y residuos de desbastado y p e rd i g o n e s d e i m p a cto . Los e q u i p o s convencionales de chorros de agua no pueden remover pintura n i residuos de neumáticos, si bien existen equ ipos especiales de desbastado por chorro de agua que sí pueden real izar esta función . Un i nconven iente d e este método d e l im pieza lo constituye el tiempo de espera necesario para que se seque la superficie antes de aplicar la sobrecarpeta adherida, sobre todo cuando se util iza lechada .

O Aire a presión . Mediante una apl icación enérg ica y suficiente de aire a presión se retiran las partícu las sueltas o el polvo dejado por el desbastado. Todos los residuos se debe orientar hacia las ori l las o acota m i e ntos , p a ra ev i ta r q u e se vue lva n a depositar dentro del carri l que se esté l impiando. El equipo debe contar con retenes en su boqui l la de sal ida que eviten la expulsión de aceite del equipo el cual por aspersión pueda contaminar la superficie.

f) Aplicación del agente adherente

El agente de liga o la lechada nunca se deben apl icar en su p e rfi c i e s sa tu ra d a s o i n c l u s o h ú m e d a s . Las especificaciones deben exig i r que la superficie esté siempre seca y l impia antes de las operaciones de pavimentación . Tal como se refirió con anterioridad , se pued e n u s a r l e c h a d a s de a g u a-ce m e n to , o d e arena-agua-cemento. También s e sabe que las resinas

, epóxicas han resu ltado muy exitosas. En este ú ltimo caso q u izá convenga su uso en ap l icaciones muy específicas, o en zonas muy críticas, más que nada por consideraciones de costo.

Las lechadas de agua-cemento-arena se pueden apl icar con escobil lones o cepi l los rígidos en forma de una pel ícula fina y uniforme, de 1 .5 a 6.5 mm de espesor. Se debe evitar en todo momento que se acumule en charcos. La aplicación de las lechadas debe ir un poco adelante del extendido del concreto, de manera que no se coloque lechada que no vaya a recibir al concreto antes de que se reseque; para no acentuar esta tendencia se puede apl icar rocío de agua sobre la superficie del pavimento existente para mantenerla l igeramente humedecida antes de colocar la lechada . La pavimentación nunca se debe continuar cuando la lechada presenta sequedad evidente; cuando esto ocurra se deberá proceder a su remoción .


�J 1mcyc

Por todo e l lo , s iempre será aconsejable co locar la lechada de un ión só lo un poco adelante del equ ipo pavimentador, conforme éste avance.

Cuando se apl ica lechada de agua-cemento es preferible equipo aspersor mecánico, cuyas boqui l las de sal ida han s i d o d i s e ñ a d a s p a ra es te p ro pós i to . En estas circunstancias su apl icación debe ir adelante de l equipo pavimentador sólo del orden de 2.5 m . Al igual que en el otro caso de lechada ap l icada con escobi l lones, la lechada reseca se deberá retirar y volver a apl icar.

En caso de aplicar lechadas a base de resinas epóxicas , éstas deben evaluarse en el laboratorio . Antes de iniciar el proyecto se deben simular las condiciones ambientales y los métodos de a p l icac ión de las lechadas en especímenes preparados para este propósito. Se determinará la adherencia en pruebas de corte. La lechada consiste en resinas epóxicas que deben ser muy fl u idas , de cons istenc ia prácticamente l íqu ida , que permitan su apl icación con equ ipo aspersor. Por otro lado , es sabido que la adherencia con este producto es muy alta ; se han medido resistencias hasta de 34 .5 MPa. Otro beneficio de este agente de l iga es que aun en climas ca lurosos presenta buena trabajabi l idad , esto es, no tiene ta n ta p ro p e n s i ó n a seca rs e como u n a l e c h a d a convencional .

g ) Colocación y terminado

Las labores de co locación y terminado incluyen el tend ido, acomodo, vibrado y terminado del concreto, as237 como su texturizado y curado. Para establecer y verificar el espesor de la sobrecarpeta adherida , al igual que en el pavimento existente, se toma COf!lO referencia el n ivel de la capa de subbase. Es importante tener en cuenta que los espesores serán de acuerdo a los planos de construcción , siempre tratando de alcanzar espesores mínimos iguales o mayores a los especificados; este criterio se apl ica aun en los casos en donde se hayan real izado reparaciones a sección parcial . El espesor será contado a partir del plano superior de la reparación .

El texturizado se hará de acuerdo a las dimensiones y caracter íst icas q u e des ig ne la ent idad d ueña de l proyecto. Normalmente se pueden apl icar los criterios del pavimento existente .

El proceso de curado es crítico. Debe ser apl icado con toda oportunidad , ya que no es remota la posibi l idad de que se generen esfuerzos cortantes y de tensión por la contracción de la sobrecarpeta . Esto se puede minimizar con la apl icación de membranas de curado efectivas, y bajas relaciones agua/cemento .

Conservación

:::) ��-T_É_C_N_IC_A_S�D_E_C_O_N_S_E_R_VA_C_l_Ó_N_P_R_E_V_E_N_T_IV_A_Y�C_O_R_R_EC_T_IV�A 1mcyc

Las cond iciones de curado también son igualmente importantes. Se recomienda apl icar las membranas de curado durante las horas más frescas del d ía ; además, el proporcionamiento de ap l icac ión camb ia para las sobrecarpetas adheridas, ya que el compuesto de curado se debe apl icar en rangos comprendidos entre 1 .5 y hasta dos veces l a ca nt id ad u s u a l m e nte e m p l ea d a en pavimentos nuevos. Para el lo resu lta más ventajoso a p l i ca r la c i tada mem b rana en dos pasadas , d e preferencia ortogonales, ya que s i s e hace e n u n a etapa se co rre el r iesgo de p rod u c i r escu rr i m ie n tos o encharcamientos.

En climas ca l ientes en extremo, que promuevan el secado abrupto de la sobrecarpeta -temperatura arriba de 32ºC , baja humedad ambienta l , vientos fuertes y exposición directa al sol- se recomienda el empleo de membranas texti les humedecidas, al menos durante las primeras 72 horas, para que aun después de retiradas, se aplique una membrana de curado. Con este tipo de medidas se pretende evitar que las losas se despeguen y sufran esfuerzos excesivos de contracción por secado.

La membrana de curado debe cubrir los cantos de las ori l las de la sobrecarpetas. Sin embargo, en el caso de que dos carri les se construyan en dos pasadas cada uno, es importante que la membrana de curado no contamine a la superficie que recibirá a la sobrecarpeta adyacente, pues una membrana de curado es en sí un agente inhibidor de la adherencia . Esto se puede lograr si antes de ap l icar el curado por aspersión en el carri l en construcción , se colocan membranas de papel o plástico pegadas a la superficie del carri l adyacente previamente preparada.

Cuando se uti l ice concreto de resistencia temprana acelerada resulta mejor colocar una cubierta térmica de curado una vez que ya se haya ejecutado el corte , es decir, entre tres y cuatro horas posteriores al tendido del concreto. La idea principal de este método es promover la ganancia rápida de resistencia al aumentar la velocidad de fraguado del cemento. Es importante hacer notar que no se debe colocar la cubierta inmed iatamente después de real izar el macrotexturizado porque es posible que se generen movimientos de expansión en la zona de juntas que provoquen la separación de la sobrecarpeta de la superficie de apoyo.

h) Juntas

Una vez colocado el concreto , se deben serrar las juntas de la sobrecarpeta en sus local izaciones correctas tan pronto como sea posible. Para ello, antes de distribuir la lechada en la superficie se deben marcar todas las juntas


del pavimento existente, incluyendo las formadas durante la reparación a sección completa (si es que se hicieron como trabajo previo) . En la marcación se puede aceptar una tolerancia de 2 .5 cm respecto a las juntas. Esta . medida se toma para considerar el posible inicio de las g rietas en una zona de junta existente cuando todavía no se real iza el corte . Esta acción contribuye a reducir el agrietamiento secundario en la zona de juntas.

El agrietamiento secundario consiste en fisuras que aparecen a los lados de los cortes necesarios para formar las juntas, y es un problema típico y exclusivo de las sobrecarpetas adheridas. El mecanismo defin itivo de la formación de este agrietamiento secundario no está completamente defin ido, pero puede deberse a : 1 ) in icio del agrietamiento en la vecindad de la junta existente antes de que se efectúe el corte en la sobrecarpeta , o 2) debido a que la junta se forma sobre una junta-grieta desporti l lada que no coincide exactamente con el corte formador de junta del pavimento existente. La grieta secundaria se puede generar debido a que no se ejecutaron los cortes; entonces aparecerá sobre la junta e x i s t e n te . E n l a f i g u ra 3 . 4 0 s e p re s e nta esquemáticamente lo antes mencionado.

De acuerdo �on la primera explicación , la grieta incipiente apa rece m u y p ro nto d espués d e l co l a d o , e n las inmediaciones de la junta existente , y se propagará en ángu los aleatorios hacia la superficie con el paso del t i e m p o . E s t e t i p o d e d a ñ o s e o b s e rv a m á s frecuentemente en las sobrecarpetas. Si el corte para formar la junta en la sobrecarpeta adherida se real iza rápido, y la g rieta no ha avanzado mucho hacia la superficie, entonces el agrietamiento podrá encauzarse hacia la posición del corte . Por el contrario, si el corte se rea l iza muy ta rd e , l a g rieta ava nzará y ya no se reorientará hacia la l ínea del corte.

El segundo mecanismo expuesto sobre la generación de grietas secundarias sugiere que el desarrol lo de estas ú l t i m a s d e p e n d e d e l g ra d o d e d e te r i o ro d e l desporti l lamiento d e los bordes de las juntas. Cuando este ú ltimo es considerable , cabe esperar la iniciación de l a s g r i e t a s a d i s ta n c i a s c o n s i d e ra b l e s -va r ios centímetros- respecto a la junta del pavimento original .

Toda junta de expansión en el pavimento existente deberá marcarse expl ícitamente, para después formarla en la sobrecarpeta . Cualqu ier junta excesivamente abierta en el pavimento existente se deberá real izar en la sobrecarpeta , esto con el fin de evitar zonas puntuales de contacto en la sobrecarpeta adherida .

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA �:; 1mcyc

Propagación de la g rieta , lejos de la junta Figura 3.40 Desarrol lo de una grieta secundaria en

u n a s o b re c a r p e t a

adherida. Sobrecarpeta adherida

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<1 4.tJ . 4 · Á <1� . . 1· . . . . " . . . . ·� · ¿ Desporti l lamiento

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Losa existente 4 ' 4 4 . 4 <1 . . 4 . 4 . . <1

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La marcac 1on d e l as j un tas la pueden hacer dos trabajadores antes de l tend ido de la sobrecarpeta , e m p leando cuerdas y c lavos pa ra e l ma rcaje d e referencias e n cada extremo de las juntas existentes. Los clavos se fijan en sitios fuera de la influencia del paso de las orugas de la pavimentadora y de los camiones en la obra . En caso de que algunas g rietas no fuesen rectas, se puede marcar su configuración de igual manera , sólo teniendo cuidado de colocar pares de clavos de diferente color o codificados. Así , la unión de los ·clavos marcará los d iferentes tramos rectos que componen la grieta (figura 3.41 ).

En el caso de juntas longitudinales, en prácticamente todos los p royectos se efectúan los cortes en la sobrecarpeta adherida tomando como base la junta longitudinal que d ivide a los carri les centrales. Sin embargo, ocasionalmente y por diferentes razones la configuración de las juntas longitud inales puede no ser recta o un iforme. En estos casos lo que procede es tomar medidas de las diferentes posiciones de la junta citada respecto a las ori l las del carril existente. Estas medidas de referencia se van anotando conforme la pavimentación avanza y, a medida que se vaya terminando el texturizado y curado de la sobrecarpeta , sobre esta ú ltima se hacen las


4

· . 4 . <1

IV - 1 01

4 <1 4 .4 A <1 <1 . . <1 4 • 4 , . 4 "' ·

. 4 . <1 .

marcaciones correspondientes conforme a las mediciones previamente tomadas. Cuando se requiera que una junta de construcción de la sobrecarpeta cubra una junta longitudinal de configuración irregular ya existente, es preferib le cubri r y colocar la sobrecarpeta adherida cubriendo todos los carri les en una sola pasada. Cuando por cuestiones prácticas no sea posible cubrir toda la calzada en una sola operación , se puede colocar por franjas dejando un traslape de entre 30 y 45 cm de ancho que abarque la junta longitud inal existente . Esto es, se coloca en la primer pasada un ancho parcial de carri l en la sobrecarpeta (ancho de carri l existente de 30 o 45 cm), para posteriormente , en la segunda pasada cubrir e l ancho de carril existente más el traslape de 30 o 45 centímetros.

Para sobrecarpetas de hasta 1 O cm de espesor, los cortes para formar las juntas deben ser a sección c o m p l e ta , e s to e s , c ruza n d o el es p e s o r de l a sobrecarpeta , más 1 .3 c m para asegurar corte tota l . Para espesores mayores de 1 O cm , los cortes oueden ser menores a l espesor, pero nunca por abajo de 7.5 cm de profundidad .

La profundidad recomendada de cortes para formar las juntas longitudina les en las sobrecarpetas adheridas es

Conservación

� 1mcyc

Figura 3.41 Líneas de trazo para la formación

de juntas en los casos en

que la grieta no sea recta.

Junta transversal

1 •

Clavos codificados

de Yz y� del espesor nominal para los casos de sobrecarpetas menores y mayores de 1 O cm, respectivamente.

Juntas de expansión

La ejecución de las juntas de expansión merece una consideración especia l , ya que el eventual movimiento de las losas existentes en estas zonas puede ocasionar un desligamiento de las dos capas. Según ya se mencionó en párrafos precedentes , antes de colocar la sobrecarpeta se marca con claridad en la obra la localización de este tipo de juntas, para posteriormente darles el tratamiento que a continuación se describe.

Como primer paso, una vez colocada la sobrecarpeta , y cuando el concreto está todavía plástico, se hace un corte con solera metál ica ("gui l lotinado") . Este corte en estado fresco se hace para que la junta pueda permitir movimiento l ibre mientras el concreto adquiere resistencia suficiente para permitir el serrado; no hacerlo ocasionará que al desarro l larse esfuerzos en la interfaz por cambios térmicos, debido a la expansión de la losa de apoyo, habría la tendencia a la separación en estas zonas (figura 3 .42).

Tan pronto como sea posible se procede a formar las juntas de expansión definitivas. El lo implica trazar las l í neas de corte , como en el caso de las j u ntas transversales, pero aqu í se uti l izan dos l íneas, una para cada cara de la junta. Posteriormente se efectúa el corte a sección completa , se retira el desperdicio entre las l íneas de corte , · se l impia y se coloca un material de rel leno para junta de expansión que cumpla las normas ASTM D 1 751 o D 1 752.



1 •

1

2 • I

I

L íneas de gu ía marcadas en >---- el pavimento

PLANTA

3. 9. 1 . 2 Sobrecarpetas de concreto no adheridas

Por definición, una sobrecarpeta de concreto hidrául ico n o ad h e r i d a , S C N A , co n s t i t uye u n a técn i ca de rehab i l i tac ión pa ra resta b lecer l as cara cte r íst i cas funcionales y estructurales de un pavimento. De esta manera , este tipo de sobrecarpeta extiende la vida de un pavimento q ue, después de haber sido sometido a cargas de tránsito y cond iciones ambientales adversas, esté en condiciones pobres de servicio.

Sobrecarpeta adherida sin corte en la junta

Rel leno compresible de la junta de expansión Losa existente

Sobrecarpeta adherida

Un corte previo sobre una junta de expansión permite el movimiento

1.,...--.l-----.-.-� -· . . -. • �. L..-. :..· · : . < · . .. � · . ' · � .. : • . : ·;� ·: ; :�-.: )· . ·:.:�� <'.� . . -:-"

Losa existente

Figura 3 .42 U n corte en el concreto fresco permite el

movimiento en la junta formada, antes de que la sobrecarpeta experi mente un pandeo o se desligue.

Conservación


Una de las grandes ventajas de esta a lternativa de rehabi l itación es que no se requiere mucho trabajo previo o de preparación del pavimento existente para recibir a la nueva sobrecarpeta . A d iferencia de las sobrecarpetas adheridas, las cuales pueden requeri r preparaciones y trabajos asociados para su ejecución , las sobrecarpetas no adheridas no demandan tanto trabajo de detal le . Por ejemplo, en las adheridas se puede requeri r que en el pavimento existente se adapten los taludes en las ori l las del pavimento existente , así como también un tratamiento exhaustivo de anomal ías superficiales y estructurales. De igual modo, las sobrecarpetas no adheridas resultan atractivas para cuando no hay restricciones de alturas de gál ibos en puentes, n i en las rasantes finales en algunas transiciones, por citar a lgunos ejemplos de ajustes. Por todo el lo , estos ú ltimos pudiesen representar un costo que, sumado al de la propia sobrecarpeta adherida , pud iera se r mayor que e l de una sobrecarpeta no adherida . Desde luego, la opción más acertada no sólo es función de la solución estrictamente técnica sobre un pavimento por rehabi l itar, s ino más bien de un conjunto de factores , entre los cuales se incluye la disponibi l idad de recursos económicos para intervenir a una vial idad dada atend iendo a l estado superficia l y estructura l presente a l momento de tomar la decisión . Así pues , la solución óptima será siempre función del estado del pavimento y de los recursos económicos disponibles.

La técn ica es adecuada , en res u m e n , cuando el pavimento existente t iene p rob lemas estructura les serios, y ya no es factib le desde el punto de vista económico una restauración . Es atractiva , además, cuando existe gál ibo suficiente en zona de puentes , y cuando ya no resu lta práctico hacer coincid ir las juntas nuevas (función del espesor) con las del pavimento ex is te n te , q u e es o tro d e l o s req u i s i tos de l a s sobrecarpetas adheridas. Como criterio genera l , por el contrario , si la estructura del pavimento no está dañada seriamente , entonces podrán resultar más efectivas y factib les otras técnicas de rehabi l itación , incluyendo una sobrecarpeta adherida .

Desde el punto de vista de diseño una sobrecarpeta no adherida requ iere una capa de separación entre el pavimen to existente y la sobreca rpeta . La capa separadora contribuye a l imitar la reflexión de juntas y grietas en la superficie de la sobrecarpeta . La capa separadora , norma lmente mezcla asfá lt ica , reduce sustancialmente la transmisión de grietas a la superficie . Por otro lado, se pueden obtener beneficios adicionales en cuanto a l espesor de sobrecarpeta si se real izan reparaciones en puntos críticos del pavimento existente , tales como estabi l izaciones de losas existentes en donde


�:) 1mcyc

se detecten oquedades importantes, falta de apoyo o problemas de bombeo. Estas acciones preparatorias tendrán un impacto importante en los requerimientos de espesor de la sobrecarpeta no adherida.

Otra ventaja de esta técnica de rehabi l itación es que no se requiere equipo muy especial izado, sino el convencional para un pavi mento n uevo de con creto h id ráu l ico , apoyándose en una subbase muy ríg ida -el pavimento deteriorado existente .

A l igual que en el caso de sobrecarpetas adheridas, en este tipo de sobrecarpetas tampoco se darán criterios para su diseño; sin embargo, quizás resulte conveniente mencionar algunos criterios que coadyuven a obtener un diseño y proceso constructivo correcto (para criterios de d iseño veáse e l sub inciso 5 .2 .5 . 1 2 de la parte de Evaluación) .

Dentro de sus l imitaciones se puede mencionar que su efectividad en términos de costo depende de l espesor propio de la sobrecarpeta no adherida , de la capa de separación y de los costos asociados a la sobreelevación d e l pav i m e n to ex i ste n te p o r l a p resenc ia d e l a sobrecarpeta (en e l caso d e puentes, espesor d e los acotamientos requeridos).

Otra de sus l imitaciones la puede constituir la efectividad de la capa_ separadora , ya que como se verá , si dicha capa es muy de lgada o no a ís la rea l mente a l a sobrecarpeta , l a reflexión de grietas será inevitable. Otra l imitante potencial es la gran influencia que tienen los diferenciales térmicos entre la sobrecarpeta y la capa de a poyo o l osas ex iste n tes . A l estar expu esta la sobrecarpeta a mayores diferenciales de temperatura , los esfuerzos por a labeo será n correspondientemente mayores. Este problema potencia l , como se menciona más adelante, puede reducirse efectivamente con la adopción de juntas menos separadas.

IV - 1 03

Problemas potenciales

L a e x p e r i e n c i a q u e s e t i e n e c o n este t i p o d e sobrecarpetas ind ica que e n el las se presentan algunos de los problemas asociados a cualquier pavimento nuevo como el agrietamiento transversal y long itud ina l y problemas en juntas , como son escalonamientos y bombeo, los cuales se comentan a continuación .

O Agrietamiento transversal . Este problema se puede generar debido a tres causas principales, o a su comb inació n : reflex ión de g rietas, a labeo por temperatura , y acción de cargas de tránsito.

La primera causa, reflexión de grietas, normalmente se asocia con una capa separadora muy delgada o

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA \) ��....;_....;____;;...;_;;_;=-�;..;...;;..��....;......;�..;..;...;,:�..:...;.;..; 1mcyc

muy ríg ida o �mbas. Sin embargo, cabe señalar que básicamente una sobrecarpeta no adherida se diseña para que sobre el la no se reflejen las grietas; en la práctica , la reflexión de éstas no constituye un problema de primer orden.

El alabeo por temperatura s í es con mucho un factor que contr ibuye a u n buen desempeño d e l a sobrecarpeta n o adherida, pues e s e n ésta donde se manifiestan los cambios de gradiente térmico más importantes .

El a labeo que se presenta en la sobrecarpeta aparentemente no es restring ido por la capa separadora , y es por el lo que las losas tienden a levantarse en los bordes y esquinas durante las horas más frías (noche) y en su parte media durante las horas más calurosas del d ía . As í , por ejemplo, en este ú ltimo caso, la parte media de la losa tenderá a hacer contacto con la capa de apoyo, por su peso propio, generándose así esfuerzos de tensión en la parte inferior de la losa. Estos esfuerzos, sumados a l o s o c a s i o n a d o s p o r e l t rá n s i t o , i m p o n e n condiciones críticas a l a sobrecarpeta . RAI igual que en pavimentos nuevos, la posibilidad de fo rmac ión d e g r i e tas t ra n svers a l e s e n· u n a sobrecarpeta no adherida se incrementa conforme aumenta la separación entre juntas. Aunque, como se verá más adelante , las juntas en el pavimento existente tenderán a reflejarse en la sobrecarpeta cuando la separación entre juntas transversales del pavimento existente sea muy grande (superior a los 6 m). Por lo tanto, a fin de minimizar la formación de g rietas tra n sversa les , es conve n ien te q u e la separación entre dichas juntas no sea mayor de 4 .5 m. Cuando se tengan separaciones muy grandes entre junta y junta es conveniente colocar acero de refuerzo para controlar el eventual agrietamiento.

El a labeo también se incrementa al tener una subbase de apoyo más ríg ida , pues el módu lo efectivo de reacción aumenta25 sustancia lmente por la presencia de la losa existente que sirve de apoyo.

O Agrietamiento longitud inal . Este tipo de problema puede deberse a que no se ut i l iza una capa separadora efectiva, pero de hecho se orig ina principalmente debido a cortes hechos a destiempo, a la poca profund idad de los mismos o a la util ización sin éxito de insertos de plástico formadores de juntas.

La capa separadora representa un papel importante, ya que cualquier anomalía del pavimento existente se reflejará en la sobrecarpeta. También influye la l ibertad de movimiento de dichas capas en zonas en


donde existan grietas activas o de trabajo en el pavimento existente.

O Escalonamiento y bombeo. Estos problemas se pueden reducir con :

i ) capas d e apoyo para la sobrecarpeta no adherida que sean muy resistentes a la erosión , como puede ser el pavimento de concreto existente, o separadoras a base de concreto asfá ltico ;

i i ) pasajuntas para la transferencia de carga en algunas zonas de la sobrecarpeta ; y

i i i ) ejecución de juntas en la sobrecarpeta no adherida no coincidentes con las del pavimento existente.

En genera l , prácticamente todos los daños en juntas se pueden evitar o al menos reduci r si se acortan las separaciones.

Trabajos previos

Se requerirán en los casos donde la vialidad presente áreas deterioradas importantes , o en zonas puntuales en las que los deterioros sean muy pronunciados. Estos c a s o s p u e d e n s e r l ev a n t a m i e n to d e l o s a s por compresión, losas con asentamientos, baches por fal la de cortante , etcétera.

La cuantía y el criterio de reparaciones previas a la colocación de la sobrecarpeta vienen regidos por el balance de la relación entre la cantidad de trabajo previo y el espesor de sobrecarpeta no adherida . A mayor cantidad de trabajo previo (o trabajo concurrente) menor requerimiento de espesor de sobrecarpeta habrá . Otra forma de visual izar la importancia de una reparación previa en zonas críticas es pensando en el módulo efectivo de reacción, e l cual se ve afectado por la pérdida de soporte , por lo que el valor del módulo de reacción de todas las capas del pavimento será mayor a medida que cada capa esté en mejores cond iciones y esto se traduce en espesores menores de la carpeta de refuerzo. Sin embargo, este criterio no se puede considerar como una ley automática , pues un espesor de losa generoso no necesariamente corri ge d efectos estructu ra les de importancia que pongan en pel ig ro al conjunto del . pavimento ya rehabi l itado. Piénsese por ejemplo en un problema de falta de soporte , o de bombeo, de drenaje, de punzonamiento de la losa por cortante , etcétera.

Criterios de reparación

Daños en juntas. Se deben remover todas las partes con g ra n d e s d et e r i o ro s , c o m o d e s co n c h a m i e n tos o desporti l lamientos . Cuando los deterioros sean muy profundos es preferib le ejecutar una reparación a sección

Conservación


total . En los casos en que sé uti l icen capas separadoras muy delgadas , toda depresión en las juntas se debe rel lenar con mezclas asfá lticas en frío. Cuando se util icen capas separadoras de gran espesor, como por ejemplo de mezcla asfáltica, las irregularidades o delaminaciones en las inmediaciones de las juntas se pueden rel lenar con el producto de la capa separadora.

Losas rotas. Generalmente se requiere reparar sólo las ; losas rotas que amenacen la estab i l idad del nuevo

binomio pavimento viejo-sobrecarpeta , por ejemplo, por falta de soporte . Las losas fracturadas o fal ladas por co m p res ión en j u ntas y esq u i n a s , as í como con problemas de bombeo y con deflexiones deberán ser sometidas a reparación a sección tota l .

E l criterio genera l que se deberá seguir consiste en reparar las zonas en donde sea evidente la falta de apoyo uniforme, o que suponga el desarrol lo de problemas estructurales a corto plazo en la sobrecarpeta .

Losas inestables. En a lgunas situaciones conviene hacer u n iformes las cond ic iones de a poyo de las losas mediante la estabi l ización (sel lo interior) de algunas de e l las , o con fracturamiento y recompactación. La primera metodología ya fue tratada en la cláusula 3 .3; la segunda opción consiste en fragmentar la losa en tamaños típicos de 0.4 m x 0 .6 m, o de 1 m x 1 m, para luego hacer pasadas sucesivas de rodi l los de compactación hasta log ra r u n acomodo a ce pta b l e d e los pav imen tos existentes. El fracturamiento se real iza con gui l lotinas, o con marti l los de impacto.

Escalonamientos. Cuando estas anomalías superan los 6 mm, se toma la decisión de rebajarlas o bien de cubrirlas con la capa separadora. Cuando este tipo de problema supera la magnitud indicada , hay propensión a restringir los movimientos horizontales debidos a fenómenos de contracción/expans ión por tem peratu ra . Es por lo anterior que no só lo se deben corregir los problemas superficiales, sino también sus causas cuando el los sean muy evidentes.

Cuando se corrigen escalonamientos muy pronunciados mediante desbastado, es posib le prever la uti l ización de capas separadoras de lgadas , contrar io a las más comunes como son las mezclas asfá lticas. Dichas capas se pueden hacer con lechadas de emulsiones asfálticas, materiales de tratamiento superficial o asfalto cubierto con arena. Sin embargo , para arribar a una solución óptima se requiere una comparación de los costos entre las dos a lternativas: a) desbastado en escalonamientos pronunciados más capa separadora delgada , o b) capa


,\) 1mcyc

separadora normal de concreto asfáltico, típicamente de 2 .5 a 3 cm de espesor.

Falla por hincado o punzonamiento. Este problema se presenta con mayor frecuencia en pavimentos de concreto con refuerzo continuo. Aparece cuando una zona pequeña de las losas está confinada entre dos grietas transversales, en donde al menos en uno o dos de sus lados se ha perd ido completamente su capacidad de transferencia de carga . El bloque de fal la se forma cuando el pavimento , al estar sujeto a tránsito pesado, empieza a presentar g rietas longitudinales pequeñas que se cruzan con las dos transversales ya existentes y muy próximas entre sí. Con el paso subsecuente de veh ículos eventua lmente el acero de refuerzo cede o se rompe, dando lugar a una fal la por punzonamiento pau latina dentro de las capas de subbase o subrasante, según sea el caso .

Lo que procede en estos casos es una reparación a sección completa . Conviene descubrir y recompactar la capa de subbase, incluso extendiendo su excavación y recompactación de 0 .6 a 1 .0 m a cada lado del perímetro del área afectada . La longitud mínima recomendada del bache es de 0.6 m. En los casos en que se descubran vari l las de refuerzo, éstas se deben l impiar y recortar a d imensiones que permitan empalmes de segmentos cortos de acero.

Materiales

Concreto . Las sobrecarpetas no adheridas pueden constru i rse con mezclas t íp icas de concreto. S in embargo , cuando existen restricciones en cuanto a tiempo de espera para apertura al tránsito, conviene emplear mezclas diseñadas para apertura rápida a este ú l t i m o . S o b re es te t ó p i co co n v i e n e co n s u l t a r publ icaciones especial izadas26.

Capa separadora . La función primordial de esta capa es la de ocultar las irregularidades superficiales en la capa e x i s t e n t e , y p o r e n d e , a i s l a r l a i n f l u e n c i a d e irregu laridades d e esta ú ltima sobre la nueva capa por colocar. El material por emplear será función de las condiciones presentes en la superficie por tratar. En la tabla 3 . 1 7 se presentan algunas gu ías para la selección de este materia l en términos del espesor requerido; un mayor espesor será i nd icativo de la necesidad de materiales g ranu lares, como más adelante se indica.

El material que con más éxito se ha usado es la mezcla asfá l t ica . Den tro de los q u e h a n o bservado u n comportamiento más bien pobre s e incluyen pl iegos de

Conservación

_. TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA �, ��.....;.,.;;;;....;;..;...;.;...;;...;....;,.;;.....;;;_;�_;;..;..;..;;..;�.;,.;...;.,;;...;..;�...;....:_..:..::...::...;;:.;...;..;..;..;..;...;;....;,_�...:..:.:....:..::...::...:....:. .:..:..: 1mcyc

Tabla 3 . 1 7 Guía para la selección del espesor de la capa separadora (materiales en función del espesor)* Condición general del

pavimento

Losas muy fracturadas

¿Se realizó algua preparación previa? Espesor de la capa separadora

Todos los pavimentos de concreto S í - R e p a ra ra c i ó n a s e c c i ó n < 1 3 m m com !eta

Otros factores por considerar

Reparar subrasante - drenaje

Defl ex iones g ra n d e s , bombeo S í - R e p a ra ra c i ó n a s e c c i ó n < 1 3 m m Reparar subrasante - drenaje excesivo completa

Losas inestables

Sí - Fracturamiento y asentado del pavimento existente

Sí - Estabilización de losas

> 1 3 mm

< 13 mm

Drenaje/pasajuntas en sobrecarneta**

Drenaje/escalonamientos/pasajunt as en sobrecarpetas**

Sí - Fracturamiento y asentado del > 1 3 mm D r e n aj e / p a s aj u n t a s e n pavimento existente sobrecarneta**

Escalonamiento < 6 mm No < 13 mm Quizá reparar vacíos - drenaje

Escalonamiento > 6 mm Sí - Desbastado en frío < 1 3 mm Quizá reparar vacíos - drenaje

_____________ N_o

_________________ >--'-'1 3�m=m'-'---_____ Q_u_iz_á_reparar vacíos - drenaje

Superficie con descacaramientos I Sí - Bacheo con mezcla asfáltica en < 1 3mm Desfasar juntas I pasajuntas en agrietamiento en "D" frío sobrecarpetas**

No > 1 3 mm Desfasar j untas I pasaj untas en sobrecarnetas**

Reactividad álcali-agregado No > 1 3mm Drenaje

Pavimentos de concreto con juntas J untas con desporti l lamientos y Sí - Bacheo de mezcla asfáltica en < 1 3 mm Desfasar juntas deterioros frío

No > 1 3mm Desfasar juntas

Pavimentos compuestos (asfalto y concreto) Roderas < 5 cm No

Roderas > 5 cm Sí - Desbastado

Severidad de media a a l ta d e Sí - Existe reparación en l a losa de reflexión de grietas concreto

Remover la superficie asfáltica

No

Sí - Existe reparación en la losa de concreto

< 1 3 mm/

nin uno

< 1 3mm

< 1 3mm

< 1 3mm

< 1 3mm

Profundidad del corte para la junta

Drenaje

Desfasar j untas respecto a las grietas reflejadas

Desfasar juntas respecto a las grietas reflejadas

Drenaje

*Tomada de "Guidelines far Unbonded Concrete Overlays", boletín técnico, American Concrete Pavement Association, TB - 005.0 D , 1 990. En general se deben colocar pasajuntas en las sobrecarpetas para los casos de tránsito pesado. **Sobre todo en rutas con mucho tránsito.

p lást ico , pape l o mem bra n a i m permeab i l izante y membrana de curado. Estos ú ltimos materiales tienen el inconveniente de no aislar ni n ivelar posibles problemas de esca l o n a m ie ntos , lo cua l p rod u ce espesores irregulares de sobrecarpeta ; además, estos materiales, por ser tan delgados, pueden dificultar las labores de pavimentación , ya que son arrastrados muy fácilmente por los equipos; también se pueden enredar en parte de

,estos ú ltimos.

Algunos estudios 13 sugieren que el concreto asfáltico resu lta muy efectivo como elemento separador. La mezcla asfá l t ica debe d iseñarse con los m ismos estándares de ca l idad que para otras ap l icaciones convencionales, como son carpetas de rodamiento . El


tamaño máximo de agregados por emplear será función del espesor m ín imo de la capa separadora .

Este material se comporta muy satisfactoriamente en los casos en que la superficie existente exhiba demasiadas grietas y escalonamientos mayores de 6 mm en juntas. Como ya se asentó anteriormente, es suficiente colocar una capa de 2.5 cm de espesor.

Tratamientos superficiales

Emulsiones. Esta técn ica de separación se apl ica cuando no hay superficies muy deterioradas, en especial cuando el escalonamiento es pequeño; también se emplea en situaciones en donde se rea l icen cambios mediante la p ro p i a s o b reca rpeta n o a d h e ri d a e n e l bom beo superficia l , rasante y perfi l . En otras palabras, esta

Conservación


técnica sólo se justifica donde no se requieran hacer ajustes en las secciones transversales y en el perfil del pavimento.

En la práctica el material más popular en este tipo de • tratamiento es el mortero asfá ltico (s/urry sea/) , formado

por una mezcla de arena con una emulsión asfáltica : di lu ida. El material es premezclado y puesto sobre la '. superficie previamente barrida y l ibre de polvo , de manera · que se ga rantice su adherencia con el pavimento

existente. Los espesores usuales son del orden de 6 mm.

De manera a lternativa se puede apl icar una capa de . asfalto rebajado o una emulsión asfáltica, para luego · esparcir sobre e l las cantidades pequeñas de arena

(simi lar a l riego de sel lo, pero en menores cantidades). La cantidad de arena debe ser reducida , con objeto de que esta ú ltima no penetre demasiado en las cajas receptoras de sel lo del pavimento existente.

Los materiales de separación muy delgados se justifican cuando la superficie no presente deterioros muy severos, o cuando por cualquier medio se hayan suavizado; en tod o c a s o n u n ca se d e b e n u t i l i z a r c u a n d o l o s escalonamientos excedan de 6 m m , o cuando haya evidencias de falta de soporte.

Papel asfa ltado. Cuando se util ice papel asfaltado, éste deberá tener un peso superior a 0 .74 kg por metro cuadrado de papel . Las franjas de pol ieti leno, con espesores m ín i mos de 0 . 1 5 cm , han p resentado problemas por su bajo factor de fricción , desde el punto de vista constructivo , ya que las mezclas tienden a deslizar en secciones con pendientes tan pequeñas como 2 a 4%. Lo mismo ocurre con las si l letas de acero, que tienden a desplazarse. Por otro lado, el concreto al escurri r tiende a acumularse o a retenerse en la vecindad o frente a las sil letas para soportar las pasajuntas. N Esta colocación tan problemática se puede traducir en fracturamientos prematuros en las losas; además, por la acumulación de concreto en zonas de si l letas, se presentan ondulaciones superficiales regu larmente espaciadas, creando una sensación de incomodidad para el usuario.

Capa reflejante. Cuando se espere que la temperatura de la mezcla asfáltica pueda exceder los 43°C se debe apl icar una capa blanca que refleje los rayos solares . Esta capa puede ser membrana de curado de color blanco, o lechada de cal . Esta medida, que generalmente se debe apl icar en cl imas calientes extremosos, resu lta práctica y conveniente , pues en cl imas ca lurosos la mezcla se encue ntra muy pegajosa , y d ificu lta la pavimentación, además de promover el agrietamiento por contracción del concreto cuando éste se seca.


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En caso de uti l izar lechada de ca l es importante no agregar sal a la mezcla , ya que puede afectar a ésta y a las pasajuntas, en caso de existi r. La membrana de curado debe cumpl i r con lo prescrito en la norma AASHTO M 1 48, y se debe apl icar a razón de 0.2 1/m2 .

Después de apl icar la película antirreflejante se debe esperar un cierto tiempo hasta que la superficie pierda temperatura, antes de proceder a la pavimentación. La idea detrás de esta recomendación es evitar que la capa separadora se pegue al concreto; al ocurrir esto, el relativo libre movimiento de la losa en las juntas se ve restringido, con las consecuencias adversas correspondientes .

Una práctica que resu lta interesante por su efectividad es apl icar a la membrana separadora un riego de compuesto de curado a base de parafina; esta sustancia constituye en sí un agente no adherente entre el concreto y la capa separadora . S i n e m ba rg o , d u rante el r iego d e l compuesto se debe evitar apl icarlo e n l a zona del paso de las orugas del equipo pavimentador, pues al crear una superfic ie des l iza nte e l equ ipo puede zigzaguear l i ge ra mente , t ra d u ciéndose e n una superfic ie de pavimento con rugosidades perceptibles.

Colocación , texturizado y curado del concreto

Colocación . En la colocación del concreto para las sobrecarpetas se apl ican los procedimientos estándar simi lares a la construcción de un pavimento nuevo. Cualquier ajuste en la rasante y en la sección transversal debe ser adicional al espesor requerido en los planos; esto es, e l espesor ind icado en planos debe ser siempre el espesor m ínimo colocado.

Texturizado. Se efectúa a l igual que en el caso de pavimentos nuevos, o sea, un texturizado transversal con cerdas metá l icas. En vías urbanas el texturizado podrá ser suficiente mediante el paso de una arpi l lera en la dirección long itudina l .

Curado. Se deberán apl icar los mismos procedimientos estándar ya previstos para construcción de un pavimento nuevo.

Desfasamiento de juntas

Los cortes para la formación de juntas transversales y longitud inales deben real izarse tan pronto como sea posible, para evitar esfuerzos por alabeo que pudiesen provocar fisuramientos en la sobrecarpeta no adherida. La profundidad de los cortes , en ambos tipos de juntas, deberá abarcar la tercera parte del espesor nominal de la sobrecarpeta . En este sentido, adquieren importancia los espesores reales logrados en zonas de ajuste de rasante o por sobreelevaciones; en donde se tenga la certeza de

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA t� �� 1mcyc

que hay mayor espesor por cualquier causa, ahí habrá que profundizar los cortes más al lá del tercio superior del espesor nominal de la losa.

El desfasamiento de las juntas es muy importante en este tipo de sobrecarpetas. A d iferencia de las adheridas , en donde se busca hacer coincid i r las juntas viejas con las nuevas, en las sobrecarpetas no adheridas es importante que las juntas nuevas estén desfasadas sustancialmente de las g rietas y juntas existentes , pues de esta manera se garantiza que el plano débi l -junta- de la sobrecarpeta descanse sobre una base de apoyo firme y continua. En la figura 3 .43 se bosqueja este aspecto , en donde se sugiere que la d istancia mínima entre juntas/grietas del pavimento existente respecto a las juntas nuevas sea de un metro .

La forma más efectiva de colocar este desfasamiento entre juntas es construir las nuevas juntas justo antes de atravesar las juntas y grietas del pavimento existente; esto es, colocar la junta nueva sobre las losas de entrada en las juntas/grietas del pavimento viejo; de esta manera la losa de salida de la existente transmitirá la carga al conjunto de las dos losas, según se ind ica en la figura 3 .44.

Por la importancia que puede tener el desfasamiento entre juntas , antes de colocar la capa separadora es importante que la empresa contratista marque la posición de las juntas en el pavimento existente , y también, previo recorrido, cuidadosamente se debe hacer lo mismo por fuera del pavimento para el caso de grietas activas. De esta forma se tendrá una buena plan ificación de las nuevas juntas por constru i r. Dichas marcas deben tener una tolerancia de entre 7.5 y 1 O cm. Independientemente de la posición de las juntas/grietas en el pavimento existente , la separación de juntas en la sobrecarpeta siempre vendrá regida por el espesor de la misma. S in embargo , con objeto de cumpl i r con el criterio de desfasamiento, s í es aceptable y hasta recomendable jugar con las separaciones en la sobreca rpeta no adherida en rangos de entre 4 y 5 m en incrementos de 0.30 m. Teniendo un trazo confiable de la posición de grietas activas y juntas en el pavimento existente , e l criterio de desfasamiento de grietas puede cumpl i rse satisfactoriamente , siempre que en las especificaciones se den to lerancias de posición de las juntas en la sobrecarpeta , pero siendo muy claras en lo que se refiere a la distancia mín ima entre juntas existentes y nuevas.

Para el caso de tránsito pesado, al igual que si se tratase de pavimentos nuevos , se recomienda dotar a las sobrecarpetas no adheridas de pasajuntas de barras lisas, redondas, de diámetro comprendido entre 31 .75 mm


Junta y grieta Pavimento existente

Figura 3 .43 Desfasamiento entre las juntas/grietas

del pavimento existente respecto a las juntas de la

sobrecarpeta no adherida.

( 1 .25") y 38. 1 mm ( 1 . 5") , con long itudes entre 38 y 41 cm, y separadas a cada 30 cm entre centros. Se apl ican los mismos cuidados en cuanto a p rotección contra la corrosión y a al ineamientos.

Para tránsitos vehiculares l igeros se puede prescindir de las pasajuntas. En estos casos, sólo cuando el pavimento existente esté en muy malas condiciones (por bombeo y

a) � Sentido del tránsito Deflexión abrupta conforme la l lanta alcanza el lado . de salida en la junta · ,,.-'\

� \ I / Sobrecarpeta · �--:_, . . :, ..

Losa existente

b) Capa separadora

Sobrecarpeta

La deflexión abrupta no es posible

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F i g u ra 3 .44 La co l ocac i ó n d e l a j u nta de la sobrecarpeta antes de la j u nta de l pavimento

existente l imita la acción de bombeo (figura b). En

caso contrario (figura a), las l lantas al alejarse de la

junta permiti rán el bombeo.

Conservación


pérd ida de soporte excesivos) se justifica el uso de pasajuntas.

Por cuestiones de n ivel de rasantes en gá l ibos de pu e ntes , est ructu ra s e l evadas o tra n s ic iones , l a construcción de la sobrecarpeta no adherida requiere ajustes constructivos. Éstos pueden ser previstos desde la etapa inicial de un pavimento, en donde se podrán aumentar gál ibos desde la planificación de la obra , para que ésta acepte la colocación de sobrecarpetas. Los ajustes pueden incluir también el desvanecimiento de la rasante para el caso de puentes o de cualquier tipo de estructura que l imite la construcción de la sobrecarpeta . Esta solución se apl ica también en situaciones donde se pretende unir tramos rehabi l itados con sobrecarpetas de diferentes espesores , y que haya necesidad de colocar juntas de expansión (figura 3.45).

En el caso de juntas de las losas de aproximación , es importante restablecer el funcionamiento de las juntas de expansión o constru irlas en caso de que no existan si no se requiere la remoción de parte de las losas existentes. De esta manera las transiciones se hacen sólo en las losas de aproximación . En situaciones como transiciones en puentes, podrá ser necesario hacer una remoción

Sobrecarpeta

Capa separadora

Longitud de transición 1 00 m típico

� 1mcyc

parcial del pavimento existente para ajustar la transición entre la cubierta del puente y la sobrecarpeta . Esto d e pe n d e rá d e l a d i fe re n c ia d e n ive les ent re l a sobrecarpeta y l a cubierta.

Acotamientos

Al igual que en el caso de pavimentos nuevos, los acotamientos de concreto l igados a la sobrecarpeta con vari l las de sujeción contribu irán a que esta ú ltima tenga un mejor desempeño. Siempre será recomendable que el espesor de los acotamientos sea el mismo que el de la superficie de rodamiento principa l . En caso de que se reduzca el espesor hacia sus bordes externos , al menos en la unión losa principal-acotamiento , el espesor debe ser el mismo. El robustecer los acotamientos contribuye a disminuir concentraciones de esfuerzos en las ori l las de los carriles de alta velocidad .

Con objeto de minimizar operaciones durante la etapa constructiva, es recomendable que los acotamientos se pav i m e nten de m a n e ra i n te g ra l con los carr i l es principales de rodamiento. Así , al igual que en el caso de pavimentos nuevos , se corta rá y formará la j unta longitudinal de manera sencil la entre carri l y acotamiento.

Figura 3 .45 Ejemplos de secciones desvanecidas

e n t ra n s i c i o n e s p a ra l l e g a r a l a l o s a d e a p ro x i m a c i ó n d e u n

puente.

Colocar concreto en toda la sección desvanecida

Capa separadora

NOTA: Es necesario recortar y conformar la subbase existente en el área de transición y reconstrucción


TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA � ��...!!:��:::..=...�.:..:..=.=.:..:..:.:...:.:=-:.=.:..:....:.....:...:.=:...:...=�:...:.:...;;...;_�;...;.;_;,;;;;;_,;_ � 1mcyc

3.9.2 Reencarpetado de concreto h idráu l ico sobre

pavimento asfáltico (whitetopping)

3. 9. 2. 1 Concreto hidráulico con agregado reciclado de

carpeta asfáltica

En la c láusula 3 .8 se comentaron las ventajas del reciclado de materiales, particularmente el del concreto hidrául ico como material por reciclar; en este subinciso se presentará el reciclado de las carpetas de concreto asfáltico para elaborar a partir de el las tanto concretos reciclados como bases cementadas. Los pavimentos asfál ti cos fat igados están compuestos por materia l granular asfáltico aceptable que puede ser reuti l izado. E l reciclado es una forma de preservar las menguadas reservas de agregados vírgenes a l tiempo que se el imina el costo de retirar como cascajo los materiales existentes.

La decisión de emplear una carpeta asfá ltica para reciclado yace muchas veces en el hecho de que haya una gran escasez de agregados , o que no se deban alterar los niveles de la rasante o que por pol íticas de conservación de materiales esté privi legiado el reciclado. Desde el punto de vista del ciclo de vida, es una buena alternativa cuando a la carpeta existente ya no le queda una capacidad estructu ra l que contribuya a l nuevo pavimento durante su vida de servicio de proyecto. Aparte de este factor, las cargas impuestas por los nuevos vehícu los más grandes y pesados hacen que caminos construidos hace más de 20 años no tengan las condiciones para poder dar un servicio adecuado. Las roderas, deformaciones, baches y agrietamientos severos pueden ser el resultado de una estructura de soporte inadecuada. En estos casos, colocar sobrecarpetas delgadas de asfalto no remedia el problema y tan sólo lo oculta temporalmente. Para poder dar una solución adecuada a estas condiciones del camino se tiene que hacer una revisión o rediseño de la estructura a fin de proporcionar una respuesta adecuada a las solicitaciones impuestas por las cargas de los vehículos.

La colocación de un pavimento de concreto hidrául ico empleando como agregado los productos triturados de la carpeta asfáltica es una a lternativa que se encuentra en fase experimental y que no ha logrado gran aceptación. En este caso se tiene como agregado un material cuyas características granulométricas son hasta cierto punto controladas, si bien puede haber predominio de algún tamaño. El agregado fino tenderá a tener un valor a lto del módulo de finura . El agregado está compuesto por una matriz asfá ltica con distintos grados de oxidación y agregados; la cubierta del agregado podrá tener distintos

espesores y en ocasiones habrá caras expuestas del agregado que aparezcan poco contaminadas.

Las investigaciones sobre los concretos h idrául icos que emplean agregado reciclado del pavimento asfá ltico han encontrado que uno de los primeros obstáculos por salvar es lograr una compatibi l idad entre la pasta de cemento y el agregado cubierto por asfa lto , ya que la falta de compatibi l idad ocasiona que haya poca adherencia entre la pasta y los agregados. Este problema se logra superar mediante el empleo de un tratam iento con ad itivos a los agregados que permitan una mayor compatibi l idad entre el asfalto y la pasta de cemento. Otros de los principales

· p ro b l e m a s p a ra a l c a n za r va l o res a d e cu a d o s de comportamiento son el bajo módulo elástico resu ltante de este concreto y la tendencia a tener resistencias bajas conforme predomina este agregado en la matriz del concreto. Este efecto es más marcado para los casos en que se uti l iza el agregado fino reciclado. Para remediar estos bajos va lores , l a mejor alternativa que se ha encontrado es la de reducir e l volumen consumido de agregado reciclado a un porcentaje menor al 20% y el resto del material uti l izado es agregado nuevo triturado. Mediante esta práctica y con incrementos en el consumo de cemento hidráulico se logra, por una parte, subsanar las deficiencias en granulometría del producto reciclado y, además, se está más cerca de valores dentro de los n iveles de resistencia y módulos empleados en los pavimentos de concreto hidrául ico . Así, conforme se requieran elevar los valores de resistencia y de módulo elástico, será necesario reducir el consumo de producto reciclado.

Por estas razones , e l empleo de concreto asfá ltico reciclado como agregado de concreto hidráu l ico ha sido una alternativa que ha tenido un empleo l imitado ya que no se puede emplear todo el producto reciclado. Los casos en que se ha l legado a uti l izar han sido cuando los costos de acarreo del materia l nuevo y el costo de d i s p o s i c i ó n d e l m a t e r i a l re c i c l a d o h a ce n económicamente atractivo e l sustitu i r u n a parte del agregado por material reciclado.

Subbases cementadas empleando agregados reciclados de carpetas asfá lticas

El consumo de agregados provenientes de pavimentos de asfalto fatigados es una buena alternativa cuando se trata de sustitu i r la estructura existente por una estructura adecuada para atender las cargas de tránsito actual que han vuelto inapropiado a l pavimento de un camino. Cuando un admin istrador de redes carreteras encara la n e ce s i d a d d e d a r s o l u c i o n e s d e c a rá ct e r m á s permanente para un camino q u e h a l legado hacia e l final

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 1 1 0 Conservación


de su vida de servicio de una manera normal o anticipada, las alternativas que tiene ante s í son :

O Emplear gruesas sobrecarpetas (colocadas en una o varias etapas), las cuales son costosas y generan frecuentemente problemas de cambio de la rasante orig i n a l , n ive l d e las cunetas y g uarn ic iones , cambios de pendientes , y problemas tanto de drenaje en todo su desarrol lo , como de claros l ibres en pasos superiores.

O Remoción , d isposición y reemplazo del pavimento existente, lo cual es oneroso, genera un desperd icio de materia les y puede ocasionar interrupciones prolongadas del tránsito .

O Reciclado de l pavimento de concreto asfá ltico existente y de la base subyacente para formar nueva subbase estabi l izada con cemento o con asfalto .

El reciclado con cemento portland hidrául ico de la base e inclusive del pavimento asfá ltico existente es una forma práctica y económica para reforzar caminos cuya vida útil ha l legado a su fin . El cemento aglomera a las partícu las granulares para formar un material capaz de soportar las infi l traciones de agua y la acción de las he ladas . Incrementa la res istencia de la base e l iminando la necesidad de retirar el material existente y de acarrear grandes cantidades de costoso material de base nuevo. Adiciona lmente , las rasantes, drenajes y gál ibos actuales se conservan. Resumiendo, e l reciclado de pavimentos flexibles para usarse como subbase representa muchas ventajas, entre el las:

O El reuso de los materiales existentes

O La el iminación de nuevo material de base

O La reducción en los costos de acarreos

O Ahorros de energ ía

O La el iminación de bacheo de preparación

7000 6000

5000 Cl :::. 4000 ro O> 3000 t...

Q) (/) ro

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- ro c a_ Q) � e

•O "üi Q) t... a.

� 1mcyc

25 20 1 5 1 0

Material tratado Agregado triturado con cemento sin tratamiento

Presión en la subbase inducida por la base con una carga en la superficie de 550 kPa

Figura 3.46 Capacidad de d istribución de carga

comparativa entre subbases tratadas con cemento y

subbase no tratadas.

O Es ecológ icamente aceptable

O Es económico

O Se tienen cambios m ínimos en la rasante que repercuten en:

• Una menor cant idad de mater ia l para acotamientos y arropes

• M e n o s m o d i fi ca c i o n e s e n a cc e s o s , aproximaciones d e puentes e intersecciones

• Mantener invariable el volumen de obra de drenaje en las cunetas y guarniciones

• Mantener invariables los gál ibos adecuados en pasos superiores.

El resultado de la subbase con agregados reciclados cementados es una estructura con mejor capacidad para soportar las cargas y esfuerzos impuestos por los pesados veh ícu los que circu lan en la actual idad . En las figuras 3.46 y 3 .47 se muestra la capacidad comparativa de distribución de carga entre una subbase hidrául ica y

cemento

300 mm, agregado

Figura 3.47 Características c a rg a - d e f l ex i ó n d e

s u bbases tratadas con

cemento y no tratadas.

ro ü 2000 ·-··-··-··

. _ .. _ .. _ .. -.. -·,2oo mm a re ado triturado

1 000 ...... -··-··-··-· o

0 .25


··-··-··-··-··-··-··-·

0 .5 0 .75 Deflexión (mm)

IV - 1 1 1

1 .25

Conservación

� ��-T�É�C�N�IC�A�S�D�E�C�O�N�S�E�RV�A�C�l�Ó�N�P�R�E�V�E�N�T�IV�A�Y�C�O�R�R�E�C�T�IV.:..:....;A 1mcyc

una subbase estabi lizada, así como las características de d ef l ex i ó n ba jo c a rg a , re s p e ct iva m e nte . Es tas características redundan en una mayor capacidad de apl icaciones de ejes o en un mayor ciclo de vida , tal y como se i lustra en la figura 3 .48, donde se ve que bajo las mismas constantes de diseño la subbase estabil izada alcanza un total de 330,000 apl icaciones de carga de ejes senci l los antes de fal lar, comparados con 200,000 y 1 20,000 aplicaciones que pueden soportar las bases estab i l izadas con asfa lto y la su bbase h i d ráu l i ca , respectivamente. Experiencias del Departamento de Transporte del Estado de F lo rida ind ica n va lores estimados de coeficiente de capa de 0 .33 para el d iseño AASHTO y bases recicladas con más de 14 años de servicio.

El procedimiento de reciclado sigue los mismos pasos que el empleo de suelo-cemento; e l objetivo de las actividades constructivas es mezclar tota lmente los materiales de subbase y asfalto ya pu lverizados con cemento (normalmente entre 4 y 1 0% en peso) , y proporcionar suficiente humedad para permitir el máximo de compactación (95% de la prueba Proctor estándar) y su curado.

Los métodos de prueba empleados para determinar los proporcionamientos son los mismos que se emplean para el suelo-cemento y comprenden pruebas de durabil idad y res istenc ia a l a co m p res ión en espec íme nes n o c o n f i n a d o s ; t a m b i é n s e e m p l e a n p r u e b a s n o estandarizadas como son la prueba del tubo d e succión que está desarrol lando la Universidad de Texas A&M .

La pulverización adecuada es muy importante para asegurar una larga vida; esto reviste más importancia conforme el espesor de la carpeta de asfalto es más g ruesa y se puede lograr empleando el equipo adecuado. El requerimiento mínimo de pulverización establece que un 55% de material de la carpeta pase por la mal la No. 4 . La cantidad de carpeta vieja incluida en la mezcla no debe exceder del 50% del total del material . No se deben

3.5 3

2.5 2

1 .5 1

0 .5

permitir tamaños mayores de 5 cm de material de carpeta. Una vez que la subbase está preparada y se han logrado la rasante y el bombeo especificados, e l procedimiento constructivo se ejecuta de acuerdo a las prácticas es tá n d a r p a ra s u e l o- ce m e n t o . Los t i e m p o s de preparación reportados establecen que se reducen hasta en un 80% si se comparan con los tiempos de retiro del material yacente y de acarreo del nuevo material al sitio.

El resu ltado final es una subbase más sólida que permite colocar pavimentos con espesores menores a los que se habrían constru ido sobre base y carpeta degradadas. Los informes de d i st intos p royectos en d ife rentes condados de Texas y Florida establecen un ahorro variable que puede ir de un 50% a un 30%.

3. 9. 2. 2 Concreto hidráulico sobre carpeta asfáltica

existente (wh itetopping)

En el p resente sub inciso se trata otra variante de rehab i l itación q u e se puede rea l izar con concreto hidrául ico . En este caso se coloca una sobrecarpeta de concreto h idráu l ico sobre un pavimento asfá ltico ya deteriorado. El procedimiento de manera conceptual se puede resumir en tres pasos principales: reparación p revia al ree nca rpeta d o , correcc ión de todas las desviaciones de perfi l y rasante , y colocación del concreto .

El atractivo principal de esta técnica es la durabil idad relativamente a lta comparada con otras técnicas de re hab i l i taci ó n , p o r eje m p l o e l ree n ca rpetad o con emulsiones asfálticas. Esta característica la hace muy atractiva en función de los ahorros que se pueden lograr en el mantenimiento de las vial idades corregidas con esta técnica. Además, la nueva sobrecarpeta ofrece la ventaja de que, por su acción niveladora y de rigidez a lta , corrige las desviaciones en el perfil transversal , específicamente las roderas que frecuentemente se forman en los pavimentos asfá lticos.

Figura 3 .48 Número de a p l i ca c i o nes de carga

q u e s o p o rt a n l as

s u bbases tratadas con

cemento y las subbases no tratadas.

0-------------------------------

Tratada con cemento

Tratada con Agregado sin asfalto tratamiento

Repeticiones de carga hasta la rehabi litación (datos del Proyecto Mississippi)

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 1 1 2 Conservación


Quizá una de las características más favorables de esta técnica es la casi nu la necesidad de preparar la superficie asfá ltica para recibir a la sobrecarpeta . El lo se explica por la capacidad que tienen las losas de concreto nuevas de "puentear" las posibles grietas y discontinuidades en el pavimento existente , m in im izando de esta forma la reflexión de g rietas , causa y efecto comunes en la re h a b i l i t a c i ó n d e e s t r u c t u ra s f l e x i b l e s c o n reencarpetados d e concretos asfá lticos.

Así pues, el propósito de una sobrecarpeta de concreto hidrául ico sobre superficie asfá ltica es prolongar la vida estructura l y funcional de un pavimento asfáltico con deterioros muy severos.

Esta alternativa presenta la ventaja adicional de ser muy efectiva desde el punto de vista de costo, en situaciones en donde las estructuras del pavimento flexible se ven en la necesidad de ser intervenidas con relativa frecuencia, sobre todo ante la presencia de tránsito pesado. Así , a los ahorros en costos de materiales y mano de obra , habría que sumarles los ahorros derivados de un menor número de i n te rve n c i o n e s n ecesa ri a s p a ra t ra b ajos d e conservación y rehabi l itación . E l lo impl ica ahorros ad icionales por menores tiempos de interrupción de tránsito y de operación vehicu lar.

Las consideraciones de diseño de sobrecarpetas y la valuación de los pavimentos asfálticos existentes pueden consultarse en e l subinciso 5 .2 .5 . 1 2 de la parte de Evaluación. Adicionalmente se recomienda consultar otras fuentes de información27.

En lo que sigue se describen las secuencias constructivas de este tipo de sobrecarpetas de concreto hidrául ico.

Preparaciones previas

En esta modal idad de rehabi l itación de pavimentos asfá lticos sólo se requiere reparar los deterioros muy severos . Al i g u a l q u e en todas l as técn icas d e rehab i l i tac ión c o n sobreca rpetas , s i empre resu l ta i m p re s c i n d i b l e c o r re g i r t o d a s l a s a n o m a l í a s estructurales, especialmente sus causas, que puedan amenazar la integridad misma de la estructura de l pavimento. Entre éstas se incluyen problemas de drenaje interno, infi ltraciones evidentes de agua, fracturamientos seve ros q u e reg i st re n mov i m i e n tos , re moc ión y susti tución de materia les de a poyo -terracerías o te r ra p l e n e s- q u e p r e s e n t e n a s e n t a m i e n t o s o inestabi l idad, etcétera .

En la práctica es frecuente la corrección rutinaria de sólo las irregularidades superficiales, ta les como roderas, desprendimientos , baches, etc. En la tabla 3 . 1 8 , tomada

Pavimentos de concreto para carreteras IV - 1 1 3

� 1mcyc

de la referencia 24, se presenta un l istado de condiciones comunes encontradas y las medidas prácticas apl icables.

Tabla 3. 1 8 Condiciones existentes en la carpeta asfáltica y medidas previas aplicables a la

construcción de una sobrecarpeta de concreto h idrául ico+

Condiciones generales del pavimento Trabajo previo por real izar*

Roderas cm Ninguno**

Roderas 5 cm Fresado o nivelación

Desprendimientos Fresado

Baches R e l l e no con roca t r it u ra d a Mezcla e n frío o e n caliente

Falla de la subrasante Remover y remplazar/reparar

Agr ieta m i e nto t i po " p i e l d e Ninguna cocodrilo"

F o r m a c i ó n d e b l o q u e s p o r Ninguna agrietamiento

Agrietamiento transversal Ninguna

Agrietamiento longitudinal Ninguna

Desprendimientos y exposición Ninguna de agregados

Sangrado N inguna

+ Tomada de la ref. 24 * Esta lista no es exhaustiva . Se deben considerar también drenes laterales y comparar los costos de colocación directa vs. fresado vs. nivelación ** Si no se realiza fresado habrá que considerar la profundidad de los cortes para las juntas

Una vez que se hayan efectuado las reparaciones preventivas antes de colocar las sobrecarpetas, habrá que evaluar la metodolog ía de colocación de estas ú ltimas. Ésta puede incluir cualquiera de las siguientes alternativas:

a) colocación directa , previo barrido y l impieza de la superficie ,

b) colocación de una capa niveladora , o

c) fresado de la superficie para el iminar irregularidades muy pronunciadas.

Existen experiencias en que se han empleado las tres variantes antes señaladas. En México se ha apl icado con buen éxito la primera opción , a saber, barrido y l impieza antes de la colocación d i recta del concreto hidrául ico sobre la carpeta asfáltica . Esta ú ltima opción , dada su s imp l i cid ad , req u i e re q u e en la superfic ie no se m a n i f i e s t e n p ro b l e m a s a c u s a d o s d e rod e ra s , desprendimientos n i grietas; s i esto ú ltimo fuera el caso, se debe proceder a su reparación antes de proseguir con los trabajos de reencarpetado .

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA ·� �� 1mcyc

En lo que sigue se discute brevemente cada uno de los métodos de preparación . Para mayores detal les el lector puede remiti rse a la ya citada referencia 24.

a) Colocación directa . Cuando la profundidad de las roderas no exceda de 5 cm la sobrecarpeta se puede constru i r sobre la superficie de concreto asfáltico , previa l impieza y humedecimiento de ésta antes de colocar las mezclas. En este caso no se requiere efectuar fresados o rebajes en la superficie.

En esta mod a l i dad tod as las i rreg u l a ri dades (depresiones en la superficie) se rel lenan con el mismo concreto de la sobrecarpeta . Por esto mismo, la e m p resa con t ra t i sta d e b e cua n t i fi ca r l os excedentes de concreto por colocar para el rel leno de irregularidades; esto se puede hacer si antes se real izan levantamientos de secciones transversales, por ejemplo a cada 20 m en zona de tangentes o curvas muy abiertas, y en segmentos de 5 m en c u rvas cerra d a s . Al conocer l as secc iones transversales en tramos conocidos, y los espesores de sobrecarpetas ind icadas en el proyecto , las empresas contratista y supervisora pueden estimar con muy buen grado de precisión las cantidades de concreto colocadas.

En cada sección que presente i rregu lar idades evid en tes la b r i gada topog ráfica d ebe med i r elevaciones, del orden de siete a nueve puntos en un pavimento de dos carri les. Normalmente se hacen mediciones en la parte centra l , ori l las, áreas de rodadas y en dos zonas intermedias. Con estas mediciones, y con la elevación de la rasante de proyecto ( inc luyendo sobrecarpeta ) , es posib le conocer volúmenes. En los puntos altos de la superficie existente se colocará el espesor mínimo de proyecto de sobrecarpeta ; de esta manera se garantizará que este ú ltimo espesor se cumpla en todo el a n c h o de la secc ió n . Este t i po d e c o n s i d e ra c i o n e s a y u d a rá a l a s e m p re s a s contratistas a estimar con suficiente g rado d e aproximación sus cantidades reales d e concreto por colocar.

Recientemente se han venido util izando en México equ ipos montados en veh ícu los que m iden la rugosidad long itud inal y el perfi l transversal en una sola pasada. El los uti l izan sensores y rayos láser, y pueden ser operados a altas velocidades, hasta de 1 1 0 km/h .

En resumen, la ventaja principal de la colocación d i recta es que no se requieren preparativos costosos y lentos en la superficie del pavimento existente , antes de tender la sobrecarpeta .


b) Colocación de una capa n iveladora. En pavimentos . donde las deformaciones sean mayores de 5 cm en p ro fu n d i d a d , p e ro d o n d e l o s p ro b l e m a s estru ctu ra les n o rep resenta n u n r iesgo en e l funcionamiento futuro de l a sobrecarpeta , e l factor es t ru ct u r a l p a s a a u n s eg u n d o t é rm i n o de importancia y los costos de construcción son el factor que se deberá vig i lar, especia lmente la uniformidad en el espesor de la sobrecarpeta . Con el lo se busca tener una superficie un iforme sobre la que se puedan est i m a r con mayor certeza los consumos de concreto hidráu l ico . Esta continu idad en el espesor de la losa proporciona de manera adicional una mayor certeza sobre la profundidad del corte de las : juntas. Se puede evaluar además el ahorro obtenido por la agi l idad en las operaciones de preparación para la colocación de la sobrecarpeta .

c) Fresado de la carpeta asfá ltica existente. En esta a l te rn a t iva se u t i l i za n f resa d o ra s o ce p i l l os desbastadores que permiten recortar espesores de ·

entre 2 .5 y 7 .5 cm , dejando una superficie regular e incluso con las pendientes transversales requeridas. Sobra decir que con la adición de este trabajo preparatorio se logra un mejor control de espesores de sobrecarpeta por colocar.

La decisión de efectuar los recortes o de colocar el concreto de manera d i recta es un asunto meramente económico . El hacerlo d i rectamente l levará asociado un sobrecosto por levantamientos topográficos adicionales, a s í c o m o m a t e r i a l d e d e s p e rd i c i o p a ra n ive l a r depresiones; la otra opción es e l costo de fresado. Frecuentemente se adopta un criterio que combina ambas técnicas, recortando los puntos excesivamente a ltos y dejando la g ran mayoría del área sin afectar, l ista para recib ir d i rectamente las mezclas de concreto .

I nsertos

En algunas ocasiones la elevación de la rasante que impl ica el reencarpetado puede alterar la geometría y los c laros verticales d ispon ib les (gá l i bos) en zonas de p u e n tes o d e es t r u ct u r a s e l ev a d a s . E n estas circunstancias se puede hacer un fresado parcial sólo de los carri les o superficie de rodamiento, para después de que se co loque l a sobrecarpeta ap roxi madamente com pense la zona rebaj a d a , permi t iendo que los acotamientos s in afectar s i rvan como superficie de rodamiento de las orugas de la pavime.ntadora. La profundidad del desbastado debe ser la suficiente como para permitir que una vez colocada la sobrecarpeta , el n ivel superior de ésta satisfaga los requerimientos de claro vertical con las estructuras elevadas. En estos trabajos se deja una sobreelevación de la sobrecarpeta respecto del n ivel de los acotamientos. Esta d iferencia

Conservación


(normalmente entre 3 y 5 cm) posteriormente se nivela ya sea con materia l estab i l izado , con concreto , o con material producto de recorte o desbastado, en forma de "arrope" g ranular.

Procedimiento constructivo

Antes de dar paso a la secuencia constructiva conviene primero describir los materiales que intervienen en la construcción de sobrecarpetas de concreto hidrául ico sobre un pavimento flexible ya deteriorado.

Concreto. En apl icaciones convencionales se util izan concretos normales, para ser colocados y terminados de acuerdo a los procedimientos estándar de construcción de un pavimento nuevo. En a lgunas ocasiones, debido a las restricciones de espacio d isponible para el manejo de tránsito , o por los costos de mantener ciertas vialidades cerradas de manera tempora l , se pueden usar técn icas de apertura rápida. En esta ú ltima modal idad , con ciertas modificaciones a la mezcla, las vial idades se pueden abrir al tránsito después de cuatro a cinco horas. Para mayores deta l les sobre pavimentos de concreto de apertura rápida se puede consu ltar la referencia 1 1 .

Aunque no s iempre puede resu lta r económ ico, en algunos proyectos se pueden util izar capas niveladoras para com pensa r i rreg u l a ridades superficia les muy pronunciadas. Estas capas normalmente consisten en mezcla asfá ltica , con características granulométricas y de calidad acordes a una mezcla para rodamiento , como podrían ser los concretos asfá lticos o las emulsiones asfálticas.

Antes de colocar el concreto sobre la superficie, ésta se debe humedecer l igeramente con agua. Esta medida contribuye a mejora r el p roceso de fraguado de las mezclas. Por otro lado, en el caso de que en el proyecto se especifiquen capas compensadoras o niveladoras a base de mezclas asfá lticas, sobre éstas se deben colocar riegos de enfriamiento y reflejantes de los rayos solares. Estos riegos se hacen con membranas de curado con pigmentación blanca . Alternativamente se pueden hacer con lechada de cal . Ésta consiste en una mezcla de cal hidratada con agua. Su forma de mezclado viene descrita en los envases. Cabe aclarar que aun cuando algunos proveedores recomiendan adicionar sal a la mezcla , esto no se debe hacer para estos proyectos de pavimentación, ya que la sal reacciona y ataca al concreto y a l eventual acero que se incluya en el pavimento. La util ización de estas capas de enfriamiento se hace casi obl igatoria en climas extremosos, en donde la capa de mezcla asfáltica , por su color, puede alcanzar temperaturas arriba de los 43ºC. En estos casos la apl icación de una capa de


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pigmentación blanca se hace obligada , pues de otra forma la pavimentación se dificulta, por estar la capa muy blanda. Otra razón para apl icar la capa de enfriamiento es que ésta viene funcionando como un agente inhibidor de la l iga entre la sobrecarpeta y la capa asfáltica .

Cuando la temperatura del riego alcance 43°C se debe apl icar un segundo riego; lo mismo ocurre en situaciones de l luvia , con objeto de garantizar una pel ícu la un iforme de riego. Sin embargo, se deben evitar apl icaciones excesivas o encharcamientos, sobre todo en la zona del paso de las orugas del equipo, ya que ello puede provocar falta de tracción en este ú ltimo. Al apl icar la membrana, sobre todo en las ori l las, se deberá tener cuidado de que no escurra sobre las vari l las de sujeción ; si el lo ocurriese, se debe proceder a la l impieza del acero, para que éste no pierda su adherencia con el concreto .

La membrana de curado que se util ice como riego de enfriamiento y de no adherencia con la capa asfáltica debe cumpl ir con la especificación AASHTO M 148.

Colocación de la sobrecarpeta . El tendido de las mezclas sobre las superficies existentes debe ser de tal manera que se cumplan al menos los espesores ind icados en el proyecto. Todo ajuste a perfi les se debe hacer siempre por encima del espesor antes ind icado. La secuencia constructiva es muy simi lar o prácticamente igual que en el caso de pavimentos nuevos (véase la parte de Construcción de esta obra) .

Texturizado y curado. Al igua l que en todo tipo de sobrecarpetas de concreto , el texturizado en carreteras se consigue satisfactoriamente con cerdas metál icas haciéndolas pasar en la d irección transversal al eje de trazo. En pavimentos de zonas urbanas de tránsito l igero podrá uti l izarse sólo el paso de arpi l leras en la dirección longitudina l .

Formación de juntas. Las losas deberán ser serradas para la formación de juntas tan pronto como sea posible. Típicamente la profundidad de los cortes será de un tercio del espesor de proyecto. Sin embargo, no hay que olvidar que en los pavimentos asfálticos existentes las roderas pueden ser muy pronunciadas; además, localmente habrá necesidad de engrosar la losa por posibles requerimientos de geometría , bombeo superficial , o modificaciones en las rasantes. Por todo el lo, la profundidad de los cortes podrá incrementarse acorde con los sobreespesores que se vayan obteniendo; la empresa contratista debe marcar zonas con mayores espesores para que en ellas se incremente la profundidad de corte. Se puede adoptar como criterio aumentar dicha profundidad cuando el sobreespesor sea mayor de 2.5 cm.

Conservación

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. La separación entre las juntas, al igual que en el caso de pavimentos nuevos, será función del espesor de la sobrecarpeta , y de las características de los materiales usados.

Pasajuntas. La colocación de pasajuntas en un proyecto dado será función del d iseño de la sobrecarpeta , de las condiciones de apoyo, y fundamenta lmente del tipo de tránsito. Mientras más pesado sea éste , mayor será la necesidad de pasajuntas. Cuando el tránsito de d iseño, en términos de ejes senci l los estándar equivalentes de 8.2 t, es mayor de cinco mil lones, ya empieza a ser recomendable el empleo de dispositivos de transferencia de carga. Al igual que en el caso de pavimentos nuevos , las pasajuntas en sobrecarpetas son de d iámetros comprendidos entre 3 1 .15 mm ( 1 .25") y 38. 1 mm ( 1 .5"). Es típico que se coloquen en espesores de losas a partir de 20 cm, no siendo usuales para espesores menores. Las long itudes varían entre 38.5 y 41 cm, si b ien predominan longitudes de 45 cm. Las longitudes y diámetros mayores se emplean para espesores de losa mayores. En ambientes sal inos es conveniente proteger a las pasajuntas con pintura epóxica o anticorrosiva .

En caso de no emplear pasajuntas, por ejemplo en proyectos de tránsito l igero , se recomienda acortar la separación entre las juntas. Otra medida que puede contri bu i r a mejora r l a transferenc ia de carga en sobrecarpetas s i n pasajuntas es la adopción de juntas transversales esviajadas.

Sel lado. Las juntas se deben sel lar con materiales aprobados por la supervisión . El tipo de sello será de acuerdo al factor de forma adoptado en las cajas receptoras para la formación de las juntas. El material de se l lo, si es bien se leccionado, minimizará el ingreso de agua, y por otro lado, el de partículas incompresibles que l imiten el movimiento horizontal entre las losas. Esta práctica , estándar en casi todos los pavimentos de concreto, contribuye a un mejor desempeño de las losas.

Consideraciones especiales del proyecto

Las estructuras elevadas deben contar en general con claros verticales satisfactorios (gálibos), aun considerando p o s i b l e s t ra b aj o s de re h a b i l i t a c i ó n m e d i a n te sobrecarpetas. Así , es recomendable que desde la etapa inicial de planeación de los proyectos se especifiquen los claros verticales mínimos, más cierta tolerancia que tome en cuenta la elevación de los n iveles de rasante orig inal , justamente por la presencia de sobrecarpetas.

Transiciones. Cuando se requ iera hacer transiciones entre un tramo de sobrecarpeta y una sección completa d e pavi mento de con creto , esta ú l t ima deb ida a


recon stru cc ión po r eje m p l o , se d e be n hacer las preparaciones para colocar un tramo de sobrecarpeta desvanecido. Lógicamente para el lo se deberá fresar (desbastar) la long itud de pavimento asfá ltico de apoyo. Esto a su vez se traducirá en espesores variables de ca rpeta asfá l t ica , por l o q u e e n d icho tra mo las condiciones de apoyo serán relativamente variables. En estos casos conviene ampl iar e l extremo de la sección completa de concreto (zona reconstruida) para tomar en cuenta condiciones de apoyo más débiles que en los casos de sobrecarpeta . La long itud de transición t íp ica está entre 90 y 1 50 metros.

Las mismas consideraciones apl ican para el caso de transiciones en puentes, para salvar los n iveles de cubierta de estos ú lt imos y el de sobrecarpeta . La longitud de fresado será función del desnivel entre la cubierta , o entre las losas de transición hacia la cubierta, y la sobrecarpeta . Se puede util izar una pendiente del orden de 1 cm de desnivel por cada 5 m de longitud de transición .

Acotamientos. Al igua l que en las sobrecarpetas sobre pavimentos existentes de concreto hidráu l ico, en el caso de pavimentos existentes asfá l ticos de preferencia también se deben colocar acotamientos con los mismos materiales con que se construyen los carri les principales. La presencia de estos acotamientos, sobre todo cuando van l igados al cuerpo principal con vari l las de sujeción, disminuirá los esfuerzos en los bordes de las losas, aumentando así la vida del pavimento en general .

Cuando se opte por colocar los acotamientos como parte integra l del pavimento, según se refirió en el párrafo anterior, en la etapa de proyecto se debe tomar en cuenta su contribución estructura l de manera expl ícita , pues ello puede d isminu ir los requerimientos en espesor de la sobrecarpeta . Esta medida i ncluso resu lta ventajosa, pues ante ciertas ci rcunstancias, como pueden ser trabajos de conservación del pavimento, paradas por imponderables, accidentes de los usuarios, etc. , se hace uso del espacio ocupado por los acotamientos .

En el caso de que se prevean en e l proyecto de rehabi l itación solamente "arropes" g ranu lares en las ori l las de l pavimento , como ya q uedó asentado en párrafos p recedentes , podrá u ti l izarse e l material producto del fresado del pavimento asfá ltico existente. Éste es el caso por ejemplo donde en el sitio se hayan real izado rebajados o fresados de puntos a ltos o en zonas de desviaciones a ltas en el perfil de los pavimentos asfálticos existentes. Dependiendo de la importancia de la vial idad , d icho material también se podrá estabi l izar.

Conservación


La decisión final viene supeditada a los estudios de factibi l idad técn ica y económica de cada a lternativa para la ejecución de los acotamientos. Por ejemplo, si se decide real izarlos con concreto asfá ltico , habrá que considerar los costos asociados de l levar otro equipo de elaboración y tendido de mezclas , junto con la brigada de personal especial izado en dichos tendidos. También se debe ponderar el costo de cada uno de los tipos de materia l , y sobre todo comparar los avances de un solo equipo para hacer colados integrales respecto a los costos de hacer la colocación en dos etapas, esto es , tendido de carri les principales de concreto hidráu l ico más tendido de acotamientos asfá lticos.

La te n d e n c i a e n M éx i co es la de con stru i r l os acotamientos de concreto hidrául ico de manera integral con el cuerpo principa l , uti l izando vari l la corrugada como elemento de sujeción. A la fecha los resu ltados han sido satisfactorios .

3.9.3 Reencarpetado de concreto asfá ltico sobre

pavimento de concreto h idráu l ico

La experienc ia en M éx ico de esta a l ternat iva de corrección de daños en pavimentos de concreto es nula en el caso de carreteras , aunque sí se ha apl icado en varios casos a vial idades urbanas y en aeropuertos.

La solución de reencarpetado con mezclas asfálticas sobre concreto hidrául ico puede resultar atractiva en los casos e n . q u e el pavi men to r íg i do só lo p rese nte irregularidades superficiales, y que una pequeña capa de una mezcla asfá ltica las corrija para un tránsito más confortable. La sobrecarpeta asfá ltica necesariamente deberá contar con agentes modificadores, como ya se discutió en la cláusula 3 .2 .

Cuando se coloque una sobrecarpeta asfá ltica sobre un pavimento de concreto con irregularidades superficiales s e r i a s , o p e o r a ú n , c u a n d o te n g a p ro b l e m a s estructurales, habrá necesidad d e colocar una capa aislante o separadora , tal como se explicó en los incisos anteriores. Esta medida desde luego se hace para evitar que los problemas de agrietamiento inferiores se reflejen en la nueva sobrecarpeta .

Los p ro b l e mas estructu ra les q ue pueda te ne r e l pavimento , como en todo tipo de rehabi l itación con sobrecarpetas, deben corregirse, con objeto de, por un lado, maximizar los beneficios desde el punto de vista de servicio, pero fundamentalmente para garantizar que la obra de rehabi l itación mantenga niveles de servicio adecuados durante el periodo que se estableció como


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meta para la obra o alternativa de reparación. Así pues , para la adopción de esta alternativa se tendrán que hacer anál isis económicos que incluyan tanto la cuantía del trabajo concurrente (reparaciones previas al tendido de las mezclas asfálticas) , como el costo de la nueva sobrecarpeta , todo a la luz del tiempo de servicio esperado, comparado con los beneficios y ahorros asociados a la medida de rehabi l itación adoptada.

L o s e s p e s o re s d e ca r p e t a a s fá l t i c a se b a s a n normalmente en la medición de deflexiones (véase la parte sobre Evaluación de este trabajo). Por ejemplo, en ca rreteras de d os ca rri l es es frecue nte q u e l as med iciones se hagan en l as or i l las de l pavimento existente a ambos lados del eje de trazo. Desde luego, revisten interés las med iciones obtenidas en juntas, esquinas, grietas, etc. para determinar la capacidad de transferencia de carga en tales discontinu idades.

Los espesores de sobrecarpeta asfáltica se determinan con base en dos criterios : método de espesores efectivos y enfoque de deflexiones. La descripción de cada uno de el los se puede consu ltar en el subinciso 5.2.5. 1 2 de la parte de Evaluación y en l iteratu ra especial izada sobre el tópico (véase por ejemplo "Pavement Analysis and

Design" de Yang H. Huang en la bibl iografía presentada al final de este capítu lo).

E x i s t e n t r es fo r m a s t í p i c a s d e a p l i ca c i ó n d e sobrecarpetas asfá lticas sobre pavimentos de concreto:

a) Sobrecarpetas de refuerzo estructura l de gran espesor

El propósito de estas sobrecarpetas, cuyo espesor va de 15 cm a valores tan altos como 40 cm , es dotar a un pavimento de concreto muy deteriorado de suficiente rigidez estructural para soportar tránsito pesado intenso. A l i g u a l q u e p rá ct ica m e nte todos los casos d e rehabi l itación , s e requiere efectuar reparaciones previas en zonas críticas (con asentamientos, juntas/grietas con deflexiones excesivas , losas inestables, etc.) . Dentro del proyecto de este tipo de rehabi l itación se pueden incluir capas de mejoramiento de las condiciones superficiales. Estas capas p u e d e n se r r iegos de s e l l o , ca pas u ltradelgadas densas, con agregados especiales para resistir desgaste , o de estructura abierta para absorción de ru ido y drenantes.

b) Sobrecarpetas de refuerzo normal

Segunda en duración , consiste en una mezcla asfáltica en espesores variables entre 1 O y 1 5 cm. Esta solución se recomienda en pavimentos cuya carpeta de concreto h i d ráu l i co existente se encue ntre en cond ic iones

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA t�� 1mcyc

estructurales aceptables. Es crítico reparar zonas con anomal ías estructurales en el pavimento viejo.

c) Sobrecarpetas asfálticas de mantenimiento

El propósito de estas sobrecarpetas, aunque más bien deberían considerarse como carpetas de lgadas de mejoramiento o de ren ivelación , es el de restablecer condiciones superficiales satisfactorias en el pavimento: comodidad de tránsito , superficie no derrapante , sellado de la superfide, etc. Sus espesores típicamente se encuentran entre 5 y 1 O cm, y son frecuentes espesores en el rango inferior. Conceptualmente estas capas de n ivelación son básicamente sobrecarpetas de t ipo preventivo , que pueden apl icarse antes de colocar una sobrecarpeta de refuerzo que realmente rehabi l ite al pavimento por periodos más largos.

3.1 0 MEDIDAS PREVENTIVAS PARA REDUCIR LA REFLEXIÓN DE GRIETAS EN SOBRECARPETAS

La reflexión de grietas tiene diferentes mecanismos de formación u origen, atendiendo al t ipo de pavimento existente y de sobrecarpeta . Las medidas preventivas o correctivas a este problema entonces son función de la naturaleza de las capas antes aludidas. Lo que funciona para un tipo de sobrecarpeta no necesariamente funciona para otras. Con este enfoque, en lo que sigue se proporcionan algunas ideas para tratar este problema atend iendo a cada tipo de reencarpetado en particular.

3.1 0.1 Medidas preventivas para carpetas asfálticas

sobre losa de concreto h idrául ico

El mecanismo principal de la formación de grietas reflejadas es el conjunto de deformaciones acumuladas que se presentan en la vecindad de las grietas activas y en las juntas del pavimento ríg ido existente . Los movimientos pueden ser flexiones y cortantes inducidos por el tránsito en tales discontinuidades, así como las aberturas cícl icas producidas en las losas por acción de la temperatura.

Las medidas preventivas que se pueden poner en práctica incluyen la reparación puntual de algunas losas a sección completa (cláusula 3 .5) , sel lo estabil izador y levantamiento de losas (cláusula 3 .3) , restauración de la transferencia de carga en losas que experimenten falta de soporte (inciso 3 . 7 .2) , y un3 mejora o adaptación del sistema de drenaje o subdrenaje. Por otro lado, se puede adoptar una o más de las siguientes medidas para controlar el problema de reflexión de grietas :


a) Serrado de la sobrecarpeta asfáltica coincidiendo con las juntas y g rietas activas del pavimento de concreto . Los cortes de la carpeta asfá ltica sobre grietas existentes en las losas deben local izarse dentro de una tolerancia de 2 .5 cm a cada lado de la grieta , para que realmente sea efectivo. La grieta de trabajo por considerar debe ser más o menos recta, pues son éstas las que mayores oportun idades tienen de reflejarse.

b) I ncremento del espesor de sobrecarpeta asfáltica . Esta medida ayuda a retrasar la aparición de grietas .

c ) Co l ocac ión de u n a base a sfá l t i ca e nt re l a sobrecarpeta y el pavimento existente . Esta capa debe contener partícu las g randes, y de preferencia debe ser gruesa , superior a los 5 cm de espesor.

d ) Colocación de una capa separadora consistente en geotextil o geomal la o cualquier material sintético. Esta técnica puede carecer de efectividad cuando no se hagan reparaciones previas en daños mayores, pues aparte de daños en el propio pavimento la capa separadora puede fal lar.

e) Fractura y demolición del pavimento existente (en p a v i m e n t o s d e c o n c re to e x c e s i v a m e n te deteriorados, o en donde se piense reconstruir) . El procedimiento de demolición consiste en fracturar el concreto existente en piezas no mayores de 30 cm. El concepto básico es l levar a l pavimento existente a una situación en donde trabaje como una capa granular. Esta solución se util iza con más éxito cuando el pavimento es de concreto simple, sin refuerzo. Conforme más se reduzca el tamaño de las piezas, mejores resultados se tendrán en reducir el número y retrasar la aparición de las grietas reflejadas , aunque éstas no se el iminan .

f) Fracturamiento y acomodo del concreto . En la alternativa de solamente fracturar el pavimento de concreto existente , los tamaños por lograr son m ayore s ; d ife re n tes i n st i tu c iones estab l ecen tamaños variables en el proceso de fracturamiento. En la tabla 3 . 1 9 se presenta un esbozo de los tamaños que se busca conseguir.

Prácticamente todas las entidades dueñas o encargadas de los proyectos exigen que las g rietas se perciban a simple vista al fracturarse, y que no se requiera de agua pa ra hacer las l oca l iza b l e s ; con e l l o se p retende garantizar un fracturamiento efectivo.

Una vez que se haya fracturado el pavimento existente (incisos e y f anteriores) , y antes de colocar la sobrecarpeta asfáltica, todo el conjunto se debe compactar con equipo montado en l lantas neumáticas, con peso en el rango comprendido entre 35 y 50 t. Los detalles acerca de la técnica de compactación están fuera del alcance de esta

Conservación


Tabla 3 . 1 9 Patrones de fracturamiento (ref. 28)

Estado (EUA) California

l l l inois

lowa

Kentucky*

Michigan

Minnesota

New York

North Dakota

West Virginia

Patrón de fracturamiento, m 1 .2 X 1 .6 y 1 .2 X 1 .2

0.5 X 0.6

1 .8 X 1 .8

0.5 X 0.6

0.5 X 0.6

0.9 a 1 .2 en la dirección transversal

0.9 X 0.9

0.9 en la dirección transversal

0.5 X 0.6

* Recientemente este estado ha reducido los tamaños a 0.60 m, y permite sólo el 20% de fragmentos superiores a esta dimensión; además, ningún fragmento debe ser mayor de O. 75 m.

pub l icación . S in embargo , los interesados pueden consu ltar referencias especial izadas28 sobre el tema. Ad e m á s , d u ra n te el p ro c e s o de d i s e ñ o de l a s sobrecarpetas asfálticas colocadas sobre pavimentos demol idos o fracturados, es necesario asignar parámetros de resistencia y de deformación al pavimento viejo acordes con su situación final , esto es, sus tamaños máximos permitidos, tamaños promedio de piezas fracturadas, y condiciones de las capas de apoyo subyacentes. El diseño mismo de las sobrecarpetas también está fuera del alcance de este trabajo.

Toda g rieta q u e a p a rezca por reflex ión de otras existentes en el pavimento de concreto de apoyo, debe ser inmediatamente sel lada. El tratamiento de sel lado debe ser rutinario.

3. 1 0 .2 Medidas preventivas para sobrecarpetas de

c o n c re t o h i d rá u l i c o a d h e r i d a s s o b re

pavimento ríg ido

Si no se toman las med idas preventivas correctas , cua lqu ier agrietam iento activo de un pavimento de concreto h idráu l ico existente (s imple con juntas, con juntas y refuerzo, y aun de refuerzo continuo) puede transmitirse a la superficie de rodamiento. La mejor manera de abati r este problema es, una vez detectada y cuantificada la d istribución y magnitud de grietas activas y j u n t a s t ra n s v e rs a l e s c o n p ro b l e m a s d e desprend im ientos , e la borar trabajos preventivos y correctivos en el pavimento existente . Estos trabajos consistirán en hacer reparaciones a sección completa en las reg iones más deterioradas, así como en la ejecución de cortes y sel los en la sobrecarpeta d irectamente sobre las juntas reparadas. Las fisuras o grietas cerradas no es necesario repararl as , ya q u e norm a l mente no se


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reflejarán en la sobrecarpeta , y en caso de que así ocurra , l as n u evas g ri etas q u e a p a rezca n genera l m e nte permanecerán cerradas.

3.1 0.3 Medidas preventivas para sobrecarpetas de c o n c reto h i d rá u l i c o no a d h e ridas s o b re

pavimento ríg ido

Tal como se mencionó en la cláusula 3 .9 , relativa a sobrecarpetas no adheridas, si se coloca una mezcla asfáltica como capa separadora , con espesores de entre 3 y 5 cm, el la será suficiente para l imitar o aun evitar la refl ex ión de g rietas a la capa nueva de concreto hidrául ico . Cabe aclarar, sin embargo, que se deben correg i r de manera previa todos los problemas de deflexiones altas en zonas de juntas y grietas muy abiertas . Es por ello que, en zonas convenientemente e l e g i d a s , se d e b e n h a ce r resta u rac iones de l a transferencia d e carga e n juntas (inciso 3 .7 .2) , o d e las condiciones de apoyo ya muy deterioradas que requ ieran estabi l izaciones (cláusula 3 .3) .

El criterio anterior es vál ido independientemente del tipo de pavimento de concreto hidrául ico existente : con juntas con o s in pasaju ntas , de refuerzo conti nuo , o de pavimento con juntas y refuerzo.

3.1 0.4 Tratamiento de grietas reflejadas mediante

sobrecarpetas asfálticas

Esta alternativa , conocida también como sobrecarpetas para reparar grietas reflejadas, se apl ica por algunas entidades que manejan conservación , de la siguiente manera: se coloca una capa de base asfáltica de producto tritu rado al 1 00% con fragmentos de tamaño un iforme, mezclada en ca l iente , con un contenido de vacíos entre 25 y 35%. El espesor típico es de 9 cm . Por su relación de vacíos comparativamente alta se puede reacomodar a po s i b l e s m ov i m i e n tos d e l p a v i m e n to ex is te n te , d ificu ltando la transmisión de grietas hacia arriba.

Encima de esta capa asfáltica se coloca otra intermedia que servirá como capa niveladora , de estructura densa y que proporcione una superficie l isa . Por último, se tiende una carpeta asfáltica convencional . El conjunto puede l legar a medir entre 1 8 y 23 cm de espesor.

La capa granular alud ida se construirá con los materiales existentes en la zona de la obra ; como criterio genera l , conforme mayor cambio volumétrico o movimientos se esperen del pavimento existente , mayor deberá ser el tamaño de las partícu las que componen a la subbase

Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA ,;:¡ ��-�� 1mcyc

granular. El mezclado de esta subbase debe ser en planta de mezclado centra l .

Con objeto de que el agua pueda sal ir con faci l idad , se deben prever dispositivos para el drenaje de la capa asfáltica abierta . La superficie del pavimento debe estar seca y l impia antes de colocar las capas asfálticas. Se debe incluir un riego de l iga (asfalto emulsificado simi lar a un SS-1 , SS, Cs-1 o Css- 1 h) mezclado en partes iguales, apl icado a razón de 0 .62 l/m2• Para la compactación de la base asfá ltica ya referida se pueden emplear planchas de 4 a 9 t de peso, dando de una a tres pasadas. Un equipo más pesado pudiera degradar las partículas angu losas m25s grandes. Inmediatamente después se coloca la capa intermedia de nivelación , para que la primera capa, la granu lar, quede protegida.

Otra manera de resolver la reflexión de grietas consiste en colocar geotexti les entre el pavimento de concreto existente y la sobrecarpeta asfá ltica . Esta solución ha funcionado satisfactoriamente, en particu lar cuando las losas de concreto hidrául ico no son tan largas, y en donde no se presentan cambios en los gradientes térmicos muy pronunciados.

Trabajos previos

Antes de proceder a la colocación de una sobrecarpeta , es importante evita r q ue los daños de l pavi mento existente' evolucionen y afecten de manera adversa a la nueva sobrecarpeta . Existe una serie de actividades, que ya han sido tratadas en el cuerpo de este capítulo, apl icables a estos trabajos prel iminares :

O Estabi l ización de secciones de losa con condiciones deficientes de apoyo (sel lo subterráneo)

O Reducción del tamaño de las losas

O Reducción de las losas a tamaños menores, y su posterior recompactación

O Remoción y reemplazo de las áreas con fa l las, expansiones, asentamientos , etc.

O Desbastado en escalonamientos pronunciados

O Bacheo de áreas con prob lemas superfic ia les (desintegración y desporti l lado del concreto)

O Instalación de juntas de expansión Uuntas de al ivio de presión )

O Resellado de grietas activas y de juntas

O Mejoramiento del sistema de drenaje

Las técn icas anter iormente e n u merad as han s ido descritas en diferentes partes de este trabajo. Una vez que el pavimento de concreto ha sido estabi l izado y


corregido en sus partes más deterioradas, se procede a la apl icación del riego de l iga , tal como ya se mencionó anteriormente.

La adhesión que se logre entre la sobrecarpeta asfáltica y el pavimento de concreto depende de la selección de la mezcla. En superficies existentes muy l isas se deben a l ca nza r rug os idades q u e perm ita n una adhesión satisfactoria . Para consegu i r una buena adherencia influye también el espesor de sobrecarpeta , su manera de constru irse y el tipo de asfalto empleado.

3.1 1 DRENAJ E Y SUBDRENAJ E

E l aspecto d e drenaje , como s e sabe, t iene incidencia en el desempeño y conservación de una carretera . La manera como normalmente se concibe desde la etapa de planeación tiene dos vertientes: una es desde el punto de vista superficial y la otra es sobre todo ten iendo presente el drenaje subterráneo. El primero tiene que ver con los n iveles de rasante longitudinal , y por otro lado con la configuración transversal del pavimento. N EI drenaje superfic ia l se resue lve con el bombeo superfic ia l concebido desde la etapa del proyecto , y con obras de drenaje conocidas como com plementarias: guarniciones, bordi l los, bordos, lavaderos, bajadas, cunetas, y canales interceptores o contracunetas, mientras que el segundo s e s o l u c i o n a c o n i n s ta l a c i o n e s e v i d e n te m e nte subterráneas como pueden ser los subdrenes .

Los desagües para aguas pluviales conducen el agua obten ida a través de los recolectores y de las entradas de agua hac ia las corr ie ntes natura les de agua . El mantenimiento de estos desagües consiste básicamente en la remoción de arena , l imo o desechos, y en el manten imiento de la hermeticidad de los sellos en las un iones de las tuberías , si es que las hay. Cuando en las aguas que se drenan se detectan sustancias químicas que provoquen abrasión o desgaste en las tuberías, éstas se deberán proteger mediante recubrimientos interiores. Los desagües para aguas pluviales también se pueden l impiar mediante la inserción de sondas de arrastre de trabajo pesado. Esta sonda se pone en un acceso (entrada) de la tubería colectora y se hace pasar hasta que l legue al otro extremo; al final se le adosa una cuerda y se jala hacia el primer acceso y se procede a destapar los conductos.

E n p a í s e s c o m o G ra n B re t a ñ a i n c l u s o s e ha experimentado con sistemas de l impieza de filtros al vacío. En varios países se continúa con la práctica de l impiar los fi ltros y d renes mediante el empleo de agua a presión ; en algunos otros (como en Austral ia) se prefiere

Conservación


dicha l impieza con carga estática . Esta práctica consiste en obturar completamente el extremo inferior de la tubería co n d u ct o ra , p a ra l u e g o l l e n a r l a c o n a g u a y posteriormente quitar la obturación . Este método permite no sólo l impiar los conductos , sino además estimar la capacidad del dren y se puede prever la duración de su servicio.

Para el aseo de las tuberías latera les también se pueden colocar dos máquinas equipadas con malacates y pluma. En una de el las se sujeta un cable sosteniendo un cangilón a manera de torpedo; e l extremo del cable de la otra máquina se sujeta también a l cangi lón , de forma que el cangi lón sea un eslabón de conexión entre los dos cables , y el conjunto se pueda hacer pasar en ambos sentidos. Las máquinas deberán contar con poleas para que, con la ayuda de los malacates, corra el cangi lón en ambas d irecciones: una de las compuertas del cangi lón se abre y permite su retaque, mientras que en la otra dirección , al ya no haber resistencia , las mordazas del cangi lón se cierran y permiten el arrastre de desechos hacia afuera . En la entrada a l sitio de inspección (o boca) un operador vacía el cangi lón cuando éste alcanza la abertura . Dependiendo del diámetro de la tubería de desagüe será e l tamaño del cang i lón por emplear.

El drenaje subterráneo, quizás de mayor importancia en muchas de las obras, es común resolverlo con el empleo de conductos, de diferentes materiales, que se sitúan a lo largo de secciones de carretera para recoger el agua que proviene de distintas fuentes (capas interiores saturadas por agua superficia l , n iveles freáticos ascendentes, ascensión capilar del agua desde el terreno de apoyo, etc.).

Casi todos los mecanismos para desalojar e l agua presentan prob lemas, q u izás con excepción de los adoptados para el desagüe superficia l . Estos problemas se resuelven mediante inspecciones cuya periodicidad es establecida a priori por los encargados de real izar los trabajos de conservación. Con ella se dictamina la naturaleza de los trabajos para resolver los problemas de drenaje. Dichos trabajos consisten en principio en asegurar que los d ispositivos previstos en el proyecto para drenar el agua cumplan con su cometido.

Cuando se hacen las mediciones en campo para poder diagnosticar si un dispositivo de drenaje requiere o no mantenimiento , es necesario medir la capacidad de conducir e l agua del d ispositivo mediante sistemas de control . En a lgunos países incluso se l legan a usar piezómetros, de manera de garantizar que las capas inferiores cuentan con d renaje satisfactorio.


G 1mcyc

El trabajo principal , relativo al drenaje , que se debe desarrol lar en labores de conservación de cualquier clase de pavimentos , aparte de ret ira r cualqu ier t ipo de obstrucción para los d ispositivos, es el restablecimiento, modernización o reemplazo de fi ltros. Cuando existen deficiencias en el funcionamiento de los subdrenes la situación se compl ica , pues se requiere romper las losas de rodamiento e incluso los acotamientos para corregir el prob lema , para posteriormente restitu i r las p iezas afectadas.

Los elementos para conseguir el subdrenaje, al margen de q u e ex is ten m u ch o s esq u e m a s de s o l u c ió n , bás icamente cons isten en za njas recu b iertas con geotextiles o de material fi ltrante . Alternativamente se puede colocar en el fondo de las zanjas geodrenes, tu ber ía metá l ica ga lva n izada con perforaciones o ranuras, y segmentos circulares de concreto hidrául ico, de cerámica , o de PVC. La función de estos sistemas es el control del agua freática o de otras fuentes que eventua l me nte i ng resen a l cuerpo de l pavi mento . Depend iendo d e las zonas e n donde se esperen condicionantes de este problema, los subdrenes podrán construirse a lo largo de secciones de acotamiento, pies de talud , etc. En la figura 3 .49 se presenta un corte esquemático de un subdrenaje con tubería .

El diámetro mínimo de las tuberías es de 1 5 cm y las pendientes de rasante se deben ajustar de manera que se permita el l ibre flujo hacia el subdren. Las pendientes en el subdren deben ser de 0.5%. Sin embargo, podrán ser mínimas (0.20% y 0 .25%) en los subdrenes laterales y centra les, respectivamente. El fondo de las zanjas se debe estabi l izar en caso de que los suelos naturales sean de tipo blando y compresibles; si es posible se debe adicionar material g ranular para rigidizar el fondo de las zanjas que formarán los subdrenes. El material de filtro debe tener la granu lometría ind icada en la tabla 3 .20. En caso de prescindir de geotexti les se deberán usar otras granu lometrías, acordes con el materia l o suelo natural que se pretenda proteger y drenar.

La revisión e inspección se debe real izar antes de las l luvias, para verificar que no existan ra íces ni sedimentos que obturen el l ibre flujo del agua. Para la remoción de los desechos se emplean bombas de succión , bombas de a l ta presión o l impiadores mecán icos g i ratorios de desagües en caso de secciones largas.

Para evitar la contaminación excesiva de los fi ltros (taponamientos , o recubrimiento del material drenante) se pueden uti l izar geotexti les , o te las fi ltrantes de po l i propi leno , pol iéster o nylon. Estos materia les generalmente son permeables, l igeros, resistentes y

Conservación

� 1mcyc

Tubo ranurado

Nivel de la Traslape

D + 0.30m Subdrén en ori l la interior a nivel de la subrasante

Q) :o ro

·¡:: ro >

0 . 1 5m


Nivel de la subrasante Traslape

g .Q � ��_;,_.;.:....;....:�� Q) C/) o::: Q) "O

Tubo ranurado D + 0 .30m

Subdrén en ori l la interior a nivel de la subrasante

Q) :o ro

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0 . 1 5m

Figura 3.49 Esquema de un subdrenaje con tubería y geotexti les.

flexibles. La ventaja es que estos materiales se pueden usar con o sin tubería. La membrana envuelve a la grava de estructura abierta que forma el cuerpo del dren . Se recomienda seleccionar geomembranas que resistan la acción de los rayos del sol , pues algunas tienden a deteriorarse durante el periodo de a lmacenaje o mientras están a la intemperie . Los costos de construcción se pueden abati r en caso que se ut i l ice tela fi ltrante (geotexti l ) sin tubería, pues el tamaño de las zanjas es menor (con anchos no superiores a 20 cm); de esta manera se reduce la excavación y el volumen de material

Tabla 3.20 Granulometría del material drenante

Porcentaje Denominación de la malla Porcentaje que que pasa, en

(mm) pasa, en peso peso (criterio SCT

1 " ( 25.4) 1 00 80 - 1 00

:Y." ( 19 . 1 ) 90 - 1 00 65 - 1 00

3/8" (9.5) 40 - 1 00 40 - 80

No. 4 (4.69) 25 - 40 20 - 55

No. 8 (2.38) 18 - 33 5 - 40

No. 30 (0.59) 5 - 1 5 o - 1 5

No. 50 (0.297) 0 - 7 0 - 1 0

No. 200 (0.074) 0 - 3 0 - 5


granular drenante ; sin embargo, pudieran tener menor vida úti l . En la figura 3 .50 se m uestra un esquema de una zanja con geotexti l .

La secuencia de instalación de subdrenes es la siguiente:

O I nstalación de señal ización y de dispositivos para el control de tránsito

O Retiro de la sección del pavimento: sobrecarpeta, asfá ltica o de concreto , y capas de subbase

O Excavac ión con retroexcavad ora pa ra dar la pendiente y nivel de rasante de la zanja

O Colocación de la telas fi ltrantes/geotextil a manera de recubrimiento dentro de la zanja

O E s ta b i l i z a c i ó n o a c o m o d o d e l fo n d o de la excavación (en caso de ser necesario), y colocación del orden de 1 5 cm de espesor de material filtrante

O C o l o c a c i ó n d e l a t u b e r í a ( d e c o n c re to) , asegu rándose de colocar la parte ranurada hacia la parte inferior

O Colocación de material fi ltrante para rel lenar y cubrir la tubería , hasta 1 5 cm por abajo del n ivel de subrasante del pavimento

O Colocación y compactación de 1 5 cm de carpeta asfáltica o de concreto hidrául ico para reemplazar

Conservación


(f) e: O" a. ro ::;¡ CD ::;¡ iii" o � iii" 0.20m 5· � �r o CD X � �r

Material permeable de relleno

Material de subbase (interior) o rel leno de suelo (exterior)

Traslape Tela filtrante

tW 1mcyc

Geodren como subdren lateral

Figura 3.50 Esquema de subdrenaje con geotexti l/geomembrana.

las capas de subbase y la capa de rodamiento, si se hubiese removido a lguna parte

O Remoción de los desechos en el área de trabajo

O Recoger los dispositivos de señalización y de control de tránsito

Siempre será mejor constru ir d renes con los mejores materiales y especificaciones de calidad en los lugares en do n d e s e p re v e a n p ro b l e m a s p o te n c i a l e s d e taponamiento, o e n sitios d e difícil acceso aun sólo para inspeccionar. El lo es más cierto debido a que la revisión de los d renes subterráneos es imposible, y de hacerlo, presentan el -costo de tener que demoler, remover y restitu ir los elementos del pavimento afectados.

Como está ampliamente demostrado y documentado, el agua bajo e l pavimento tiene efectos muy nocivos, destacando el debi l itamiento en resistencia y el aumento de la compresibi l idad de las capas que subyacen a las losas (o carpetas) . Es por el lo que desde la etapa in icial en los pavimentos nuevos se deben prever subdrenes en algunas zonas, para captar y desalojar el agua infi ltrada (por grietas, acotamientos , agua l ibre entre la interfaz losa-base , y niveles freáticos variables).

Cuando el problema de agua sea ya muy evidente, se debe corregir lo más pronto posible; la prevención para el ingreso del agua debe incluir el sellado y tratamiento de grietas, así como la restauración y rectificación de las pendientes en los acotamientos y en las cunetas más profundas. Cuando ello sea posible, esto es, el iminar el agua por debajo de la losa de rodamiento, bastará


el iminar el agua que escurre por los lados, lo cual se puede lograr empleando drenes longitudinales situados en las ori l las. Éstos consistirán en zanjas de anchos com p re n d idos entre 23 y 30 c m , adyacentes a l pavimento . Esta zanja , cuando proceda, deberá ser lo suficientemente profunda como para que intercepte las aportaciones de agua de las capas situadas por abajo del pavimento . En las zanjas para formar los drenes laterales (ori l l a ) se colocan tuberías ranuradas de d iámetro comprendido entre 7 y 1 O cm , para finalmente rel lenarlas con material permeable. La tubería deberá contar con salidas francas para desaguar, provistas de mal las de protección .

Antes de proceder a instalar el subdrenaje en las ori l las se debe verificar que los acotamientos estén en buen estado. En caso de ser necesario, deberán corregirse sus defic ienc ias u n a vez te rm inados los tra bajos de insta lación de los subdrenes. Se debe garantizar que e l agua que se pretenda drenar l legue hasta las tuberías para este propósito.

A continuación se resume la secuencia de construcción de los subdrenes laterales:

O Colocación de los dispositivos de señalización y de control del tránsito vehicular

O Excavación de la zanja en la oril la , tratando de no a l te ra r n i socava r los mater ia les p rop ios del pavimento

O Colocación de tubos de PVC ranurados hasta las salidas de las zanjas cuando sea necesario

Conservación

O Colocación del material de rel leno permeable

O Protección de las sal idas de tubería con mal la cerrada filtrante

O Compactación del material de la capa colocada encima del material permeable

O Retiro de los elementos de señalización y control de tránsito

3. 1 2 MANTENIMIENTO Y REPARACIONES DIVERSAS

Existen infinidad de puntos que requieren de trabajos de conservación particu lares para cada carretera; cada uno se deberá reso lver de acuerdo a sus especia les características y teniendo siempre en mente que el adecuado funcionamiento de todas y cada una de las partes que integran estas obras, ayuda a prolongar las cond ic iones de servic io i n ic ia les y evita que sea p ro n u nc iada l a red u cc ión e n d ichos n ive l es . A cont i n u a ción se p resentan a l g u nos ej e m p l os d e actividades d e conservación .

3.1 2.1 Desintegración del concreto

Los signos in iciales de desintegración del concreto son la presencia general izada de un fisuramiento muy fino en la s u p e rf i c i e , a u n q u e e n o c a s i o n e s p u e d e e s t a r concentrado e n las ori l las y d e a h í extenderse hacia el centro de las losas. El problema de desintegración es estructural y se debe a una durabi l idad inadecuada de los constituyentes del concreto, combinado con agentes atmosféricos adversos (climas extremosos). Este tipo de fal la es progresiva y va cubriendo cada vez mayor superficie ; si no se detiene en sus etapas in iciales, puede avanzar hasta que se requiera la completa sustitución del pa vimento . De manera secundaria puede deberse también a problemas constructivos, así como a posibles derrames de l íq u idos ag resivos sobre la pasta o agregados del concreto.

Los problemas de durabi l idad se asocian a cl imas extremosos, en donde se presenten condiciones de congelamiento y deshielo (que provocan ag rietamiento en "D") . También los problemas de desintegración se deben a la reactividad álcali-agregados dentro de la masa del concreto . El agrietamiento en "D" se caracteriza por grietas muy finas con arreglo cerrado o muy cerrado y conectadas entre sí , que aparecen en las ori l las, grietas y zonas de juntas; se presenta cuando ciertos agregados dentro de la mezcla se saturan y, debido a las bajas temperaturas, se congelan dando como resultado su expansión . De no contar el concreto con suficiente aire


inclu ido, la consecuencia fina l es que cambia de volumen y la matriz del concreto empieza a fisurarse.

Como solución se util iza rel lenar, previa remoción de las zonas dañadas, con capas delgadas de material de reparación . La reparación debe tener una forma regular (casi siempre cuadrada o rectangular) . Tal como se señaló en la cláusula 3 .4 , las zonas afectadas se deben aislar entre 5 y 1 O cm, para luego proceder a la demolición y re m o c ión d e l con cre to d e s i n te g ra d o , s i e m p re real izando cortes verticales, y sopleteando el fondo del corte para retirar cualquier rastro de polvo. El fondo debe ser totalmente plano. Al final se coloca cuidadosamente el p rodu cto d e re paraci ó n , hac iendo uso d e las recomendaciones del fabricante . En estos trabajos, con objeto de minimizar los desperdicios del material de reparación , se deben colocar cantidades que sólo rel lenen las cajas abiertas, de manera que una vez compactado quede enrasado respecto a la superficie del pavimento existente .

-

Al final se le proporciona a la reparación su textu rizado y tratamiento de curado.

El t ipo de materia l depende de la p rofundidad del descascara miento o desintegración . Por ejemplo, entre O y 30 mm de profundidad son adecuados los morteros de cemento o de resinas; para profundidades mayores se p u e d e n u t i l i z a r c o n c re t o s c o n a g re g a d o s de granulometría fina.

En zo n a s en d o n d e se e s p e re d e s i n teg ra ción relativamente temprana de l concreto es importante tomar medidas preventivas. Una de e l las consiste en apl icar un riego de se l lo en la superficie mediante productos especiales, tales como resinas de baja viscosidad . Para que estos riegos sean efectivos , es recomendable apl icarlos antes de que el problema de desintegración sea manifiesto .

En casos extremos , si la velocidad de deterioro es alta, es m ejo r procede r a l a re h a b i l i tac ión por med io de sobrecarpetas de concreto no adheridas (cláusula 3.9).

3. 1 2.2 Resistencia a l derrapamiento

La resistencia al derrapamiento es un factor primord ial en la seguridad de los usuarios de las carreteras. Esta fricción permite al conductor tener una sensación de certidumbre en el control de la conducción y en la d istancia de frenado y es especialmente re levante ante condiciones de manejo d ifici les como son bajo l luvia, conge lam ie ntos y neb l i na . Es fu nc ión de l t ipo y profundidad de la rugosidad superficia l , la resistencia a la

Conservación


abrasión y el pul imento de los agregados, especialmente del fino.

Existen var ias formas de correg i r e l p rob lema de superficies pu l idas:

O La superficie de rodamiento se restaura mediante métodos mecán icos o qu ímicos; dentro de los m é t o d o s m e cá n i co s s e t i e n e e l ra n u ra d o l ong i tu d i n a l o t ra nsvers a l , e m p l eando d iscos d iamantados (véase la cláusula 3 . 1 , "Rebajado y ranurado con rodi l los de d iscos de diamante") . Para los métodos químicos previamente se genera una tex tu ra r u g o s a p o r m e d i o de p e rc u s i ó n , y p o ste r i o r m e nte s e p ro c e d e a e x p o n e r l o s agregados mediante el empleo de ácidos. E n estas actividades se debe tener en cuenta , sobre todo en el desbastado, que las juntas, o específicamente las ranuras del sello, estén perfectamente selladas. En todo momento se debe evita r que la lechada p rod u cto del recorte se i nfi l tre d entro d e los depósitos de sel lo . El desbastado o rebajado debe producir ranuras de entre 3 y 4 mm de profundidad, con separaciones a leatorias (no un iformes) que varían entre 20 y 25 mi l ímetros.

O La colocación de una sobrecarpeta adherida , delgada, de concreto h idrául ico.

O Apl icac ión de u n a superfi c ie rugosa de lgada formada por una mezcla asfáltica mejorada con resinas, con agregado grueso de muy buena ca l idad (por ejemplo las microcarpetas' y agentes l igantes. Cuando se busca lograr resistencias en condiciones de tránsito _pesado con velocidades lentas puede resultar atractivo uti l izar resinas epóxicas como cementantes.

O Existen otros m étod os p a ra log ra r aspereza superficial que se han apl icado con éxito en algunos países de Europa, como el de postas (o "granal las"). Éste consiste en la apl icación de chorros de postas m e tá l i ca s a p r e s i ó n , d e d i á m etro peq u e ñ o -típicamente entre 0 .8 y 1 .4 mm-, las cuales se hacen rebotar en la superficie y se les hace regresar a su tolva de a lmacenaje mediante vacío. Esta operación hace que se succionen los residuos del recorte de mortero , pues lo que se busca es dejar a los agregados expuestos. Las bolas metá l icas golpean a los agregados pero sin romperlos. La efectividad del equipo depende así de la altura de caída, número y velocidad de las citadas bolas, así como de su tamaño. Las franjas que se trabajan en cada pasada son del orden de 2 m de ancho, y la velocidad con que se opera el equipo varía entre 1 y 1 5 m/minuto . RLas bolas lanzadas se van recuperando conforme se expulsan otras , al ir avanzando el equ ipo .


o . 1mcyc Cuando las bo las d i sm in uyen su tamaño por desgaste la un idad las e l imina , típicamente cuando alcanzan un d iámetro menor de O . 7 mm. Se han reportado ganancias de rugosidad superficia l , medido con la mancha (círculo) de arena, de 0 .4 a 1 .5 mi l ímetros.

O Restablecer la textura superficial de un pavimento con deterioros, principalmente de desgaste, a través de ap l icaciones de mortero de cemento. Este tratamiento consiste básicamente en preparar el á rea afectada con a l gunos de los s igu ientes métodos: chorro de arena, rebajado (desbastado) o con ap l icación de postas metá l i cas a presión . Posteriormente se barre la superficie, cuando está seca , para luego ap l icar el mortero de cemento con re l a c i ó n a g u a / c e m e n to i g u a l a 0 . 4 5 , y adicionándole látex (o un producto acrí l ico) en contenidos de entre O y 45% del peso total de l cemento . El extendido del mortero es con equipo para la apl icación de lechadas. Los espesores t íp icos son del o rden de 3 m m , pues se ha observado que para espesores mayores de 6.5 mm se presenta una tendencia a descascararse. El macrotexturizado se logra dando pasadas con cep i l l os d is p u estos ex profeso det rás de l a extendedora . E l cepil lado logra cierta exposición de los agregados superficiales.

3.1 2.3 Protección de taludes contra la erosión

Antes de iniciar este tipo de protección es necesario haber elaborado un estudio para verificar que el talud que se pretende proteger es estable; en caso contrario, se deberá proceder a elaborar los estud ios y proyectos que l leven a garantizar la estabi l idad del talud.

a) Empedrados, mamposteas o zampeados. Esta técn ica de protección de taludes consiste en la colocación de fragmentos de roca de granu lometría más o menos espec ífi ca . El tamaño de los fragmentos y su dureza deben ser suficientes como para res ist i r la veloc idad de los cauda les ; su d istribución debe inc lu i r tamaños pequeños, de manera que ocupen los espacios dejados por los tamaños medios. El peso espec íf ico de los fra g m entos d e p refe renc ia debe ser mayor d e 20 kN/m2 (2 t/m3 ) , c o n una g ra n u lometr ía como l a mostrada e n l a ta b la 3 . 2 1 .

La secuencia de instalación es la sigu iente:

O Coiocación de los d ispositivos de contro l de tránsito

O Carga y maniobra de materiales en camión y puesta en obra

Conservación

\Í ��-T_É_C_N_IC_A_S�D_E_C�O�N�S_E�R�VA�C�l�Ó�N�P�R�E�V�E�N�T�IV�A�Y;.....;;..CO�R�RE�C�T�IV..;_;_;A 1mcyc

Tabla 3.21 Parámetros aproximados en empedrados de protección (taludes)

Velocidad del Tamaño de agua, mis fragmentos, en peso, Material de relleno, cm

k

1 .8 4.5 - 23 3 - 8

1 .8 - 2.5 9 .9 - 45 7.6

2.5 - 3 1 1 .5 - 1 1 5 1 1 .5

O Descarga del camión (se puede usar grúa con cangilones de mordaza)

O Colocación manual de los fragmentos dando la incl inación de apariencia uniforme

O Remover residuos del área de trabajo, y recoger todas las herramientas y dispositivos de control vehicular

Opcionalmente se puede mejorar la protección rocosa mediante revestimientos con mortero . Esta a lternativa se justifica en donde haya escasez de boleos rocosos que permitan una protección masiva só lo con bo leos . Hab i tu a l m e nte se u t i l iza n revestimientos sólo en taludes menores de 1 .5 : 1 . En todos los casos se deben dejar protecciones a los pies de los ta ludes para protegerlos contra la erosión . En estos trabajos es común dejar algunas ventanas ( l lorad eros) , para que sirvan de al ivio a la presión hidrostática . Aqu í se debe poner especia l atención para que no se presenten arrastres de material que se traduzcan en erosiones u oquedades en la interfaz entre el revestimiento y el material protegido; el lo puede ocasionar desprendimientos del primero.

E l morte ro re l l e n a las o q u e d a d e s e nt re l os fragmentos rocosos. Básicamente consiste en una pasta plástica de una parte de cemento portland , tres de agregado fino y una qu inta parte de cal hidratada, t o d o m e z c l a d o c o n a g u a h a sta te n e r u n a consistencia apropiada .

En los fragmentos ya colocados sobre el talud , se procede de la manera siguiente:

O Limpieza de la superficie rocosa para remoción de polvo y lograr así una superficie que tenga plena adherencia .

O Vaciar el mortero con pala, vari l larlo para que penetre y escobi l lar la superficie hasta tapar las oquedades.

O Limpieza y renivelación de la superficie recubierta y del piso del área de trabajo, para remover desperdicios.


O Retiro de los dispositivos de control del tránsito

b) Pavimentación de taludes. Esta alternativa de protección es en s í una de tipo ríg ido, compuesta por concreto reforzado con mal la electrosoldada . Este recubrimiento estará sujeto a erosión , y a presión de agua. En caso de que el pie del talud esté sometido -a erosión , entonces también deberá protegerse con empedrado. Para el control de agua propia del talud se deben colocar " l loraderas" que perm itan e l drenaje o , si as í lo indicare el proyecto, se instalarán drenes horizonta les . En a lgunos casos puede requerirse la colocación de drenes horizontales de acuerdo a como lo ind ique el proyecto . Se pueden hacer perforaciones del orden de 5 cm de diámetro en las losas. En caso de que el recubrimiento de las losas sufra agrietamientos, por donde sea factible la migración de agua y de finos (por arrastre) , entonces las abertu ras deberán sel larse, empleando para este propósito morteros o lechadas de cemento. Éstas consisten en una parte de cemento portland , dos partes de arena y una parte de cal hidratada, con agua suficiente para obtener una pasta plástica . La arena debe te-ner buena granu lometría -que pase por la mal la No. 8. La apl icación se hace con l lanas o cucharas de albañi l , empleando primero el canto de la cuchara para introducir y retacar dentro de las fisuras o grietas el mortero y después enrasarlo firmemente.

Al igua l que en el caso de l recu brimiento con mampostería , los pies de ta lud que pudieran estar sujetos a erosión severa se deberán proteger mediante empedrado.

c) Con creto l a nza d o . El co n creto l a nzado es básicamente un mortero expulsado con mangueras que trabajan con aire a presión , y se emplean mezclas de bajo revenimiento . Es común que el concreto lanzado tenga un tamaño de agregado no mayor de 1 9 mm (%") . Su apl icación se puede subdivid ir en dos g randes grupos: el mezclado en seco y el mezclado en húmedo.

En el procedimiento en seco, más común en obras de protección de ta ludes, todos los componentes se cond ucen por separado para mezclarse en la boqui l la . Algunos de los elementos se pueden combinar y conducir juntos (agregados fi nos y gruesos, si es el caso o bien el agua con los ad itivos l íqu idos). Cada manguera se a l imenta con . aire comprimido hasta encontrarse con la boqui l la de mezclado. En la boqui l la de mezclado todos los materiales se combinan y salen proyectados contra la superficie que se va a recubrir.

En el procedimiento en húmedo, todos los materia les

Conservación


se mezclan antes de introducirlos a la manguera que los conduce a la boqui l la . El agente impulsor puede ser aire comprimido o bombeado a presión. Las relaciones agua/cemento están en el rango de 0 .45 ± 0.05.

Para el revestimiento de ta ludes es común que las mezclas en seco util icen dos partes de cemento portland con no más de cuatro partes de agregado fino. El consumo de cemento está comprendido en el rango de 400 ± 50 kg/m3.

Siempre se tratará de que el mortero lanzado se c o l o q u e m e d i a n t e c a p a s s u ce s i v a s , d e aproximadamente 6 cm d e espesor. E l control de este últ imo se hace mediante clavos que se dejen previamente instalados para ese propósito.

Al igual que en muchas obras de ingeniería, sigue siendo vál ida la p recaución de proteger los pies de ta lud contra la erosión . Adicionalmente, es común reforzar a l concreto lanzado con mal la de acero electrosoldada.

La apl icación adecuada del concreto lanzado impl ica tener una superficie sana y l impia contra la cual se co l o ca rá e l con c reto , a l ca rtza r u n a ra p i d ez adecuada de apl icación del concreto que tenga la consistencia necesaria para su compactación en el momento del impacto , y lograr la el iminación de subpresiones en la cara que se está recubriendo. Te n e r u n a c u a d r i l l a de g e n te p re p a ra d a y experimentada es crucia l , al igual que contar con una buería supervisión y con un buen diseño de la mezcla . Durante la apl icación de las mezclas se debe evitar la formación de bolsas de arena, de escurrimientos de concreto y de material rebotado en la cara de los cortes que se estén tratando. Una vez que se hayan el iminado desperdicios por rebote , el revestimiento se apl icará de abajo hacia arriba, re l lenando primero las esqu inas . La d istancia recomendada entre la cara del corte o pared por recubri r y la boqui l la de apl icación es de 90 cm , y la d irección del lanzado del concreto debe ser tan perpendicu lar a l talud como sea posible.

Una precaución que se debe tomar es la prevención de la creación de presiones hidrostáticas en la pared i n terna d e l concreto co loca d o ; esto se evita colocando l loraderas en cualqu ier punto donde se presenten flujos de agua y en la base del muro.

Una vez final izada la apl icación del concreto, éste debe ser curado con membranas qu ím icas de curado, o b ien con riegos de agua durante al menos siete d ías.


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d) Gaviones. La protección contra la erosión de los cortes en talud o de terraplenes muy a ltos puede lograrse mediante gaviones. Éstos consisten en p a q u ete s , a m a n e ra de j a u l a s de a l a m b re e m p a c a d a s c o n f ra g m e n to s d e ro ca . S u estructuración permite contener con facilidad los empujes latera les de l sue lo , m ientras que su flexibi l idad les permite ajustarse a los hundimientos de las capas inferiores de apoyo. Dado que son es t ructu ras m u y p e r m ea b l es , l a s p res i ones hidrául icas sobre el los se reducen a un mínimo.

El alambre que forma las mal las debe ser de al menos ca l i b re N o . 1 1 , con un revesti m iento galvanizado que cumpla con lo dispuesto en la norma ASTM A 90. Las aberturas en la mal la no deben superar 1 1 .5 cm (4W') , de manera que las áreas de las aberturas nunca sobrepasen 58 cm2•

La long itud de los gaviones debe ser múltiplo del ancho horizonta l , por ejemplo de dos a cuatro veces. Por otro lado, su altura debe ser fracción (1J o �) de su ancho en la d irección horizontal . Este ú ltimo no debe ser menor de 90 cm. Todos los que se planeen ejecutar deben tener el mismo ancho.

Los tamaños de fragmentos son función de las celdas de alambre , de acuerdo a la tabla 3 .22.

Los d iafragmas de refuerzo y los deta l les de empalme deben ser consultados con los fabricantes.

Tabla 3.22 Distribución de tamaños de fragmentos en gaviones

Altura de la celda, Tamaño mínimo de Tamaño máximo de cm los fragmentos de los fragmentos de

roca, cm roca, cm < 30 1 0 20

> 30 1 0 30

3 . 1 2 .4 Reparación o restituc ión de banquetas y guarniciones

Las reparaciones se hacen con marti l lo neumático l iviano . (con peso no mayor de 20 kg) y herramientas manuales. Después se restituye la capa subrasante o de apoyo y se vuelven a colocar las piezas dañadas. Los trabajos se hacen atendiendo siempre a las especificaciones de cada · oficina encargada de la conservación de las vialidades. Las juntas entre las piezas, previo a su sellado con la lechada, se deben humedecer. La lechada que se e m p l e a d e b e t e n e r u n a co n s is ten c ia p l ást ica , y hab itua lmente cons iste en una parte de cemento portland, tres partes de arena l impia y una quinta parte de

Conservación

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cal hidratada, todo el lo mezclado con agua. El curado de las juntas se puede hacer con l ienzos de arpi l lera mojada d u ran te cuatro d ías . La secuencia d eta l l ada de reparación sería la siguiente:

O Marcado de los l ímites de reparación

O Fragmentación de banquetas o guarniciones en el área por reparar

O Remoción de los fragmentos de concreto y del mortero de cemento que conformaba su lecho de apoyo

O Preparación de la subrasante o subbase de apoyo de acuerdo a lo dispuesto en las especificaciones de la entidad responsable de la conservación

O Colocación de un nuevo lecho de mortero y de banquetas y piedras de guarnición

O Llenado de juntas con lechadas

O Al final se coloca la membrana de arpi l lera sobre el área reparada , y se mantiene humedecida por lo menos durante cuatro d ías

O Remoción y retiro de residuos de reparación

En zonas con asentamientos muy pronunciados, las partes fracturadas se reparan mediante la remoción de las piezas dañadas, para luego seguir con la preparación de la capa de apoyo. A esta ú ltima se adicionará material de banco aprobado para rel lenar posibles oquedades o para compensar el volumen de suelo que pudo ser e nt re m ezcl ado con l os fra g m e ntos de con creto . Posteriormente la capa de apoyo se compacta a los grados exigidos en las especificaciones de la entidad encargada del mantenim iento. E l material deberá reponerse , e n vo l umen y com pactación , hasta la elevación de la rasante orig inal , antes de colocar el nuevo material de banqueta . Cuando la reposición se real ice con concreto h idrául ico, se deberá respetar el arreglo de juntas original . A continuación se detal lan los trabajos de reparación:

1 ) I nstalación de equipos y herramientas para el control de tránsito .

2) Retiro de l material deteriorado en toda el área afectada.

3) Colocación del material de rel leno o de la capa de apoyo hasta donde sea necesario, es decir , hasta

- que se descubra que está el material en buen estado (no menos de 1 O cm de sobreexcavació n ) y posteriormente compactarlo, antes de colocar las secciones de banqueta nuevas.



4) Se nivela , conforma y compacta la capa subrasante que recibirá a las nuevas losas, como si se tratase de un pavimento nuevo.

5) Se coloca la capa de subbase, hasta alcanzar los niveles originales.

6) En caso de que la superficie de la banqueta sea asfá ltica, deberá apl icarse un riego de l iga. Si la superficie fuese de concreto, todo el material dañado existente se retira y se prepara la superficie de apoyo, antes de recibir las nuevas secciones de losa.

7) Co locac ión d e l concreto h i d rá u l i co sobre la s u p e rf i c i e p re p a r a d a ( m a t e r i a l d e b a nco compactado de acuerdo a las especificaciones de la ofic ina enca rgada d e l a conservación ) . Si la superfic ie existente fuese asfá lt ica , se deberá colocar la nueva mezcla asfá ltica después del riego de l iga, según ya se mencionó. Esta mezcla se deberá compactar con apisonadora neumática .

8) Se procede al acabado y curado del concreto, s iguiendo los l i neamientos constructivos de las especificaciones.

9) Retiro de residuos y desperdicios producto de la reparación .

Cuando se vac íe e l concreto se deben d ejar las preparaciones en los lados de los tableros como para formar las juntas y las cajas receptoras de sel lo. Para el logro de esto ú ltimo, en las uniones con el concreto antiguo podrá serrarse con d iscos para formar dicha caja, o alternativamente , se podrán dejar fajas de madera de entre 6 y 8 mm de espesor por 3 a 4 mm de ancho. Estas fajas se colocan en la parte superior y perimetra l de los nuevos tableros . Al retirar las ti ras de madera quedarán configuradas las juntas.

Opcionalmente , se podrán dar apl icaciones con volteador en las aristas de las juntas (redondeo). Posteriormente se curan los tableros nuevos, se sel lan las juntas y se retiran todas las barreras de contro l de tránsito.

En lo apl icable se deberá seguir e l mismo procedimiento para la reparación o sustitución de guarniciones.

3.1 2.5 Mantenimiento de la vegetación en el derecho

de vía

Una actividad rutinaria dentro de la conservación de las carreteras es la de tener una cubierta vegetal adecuada dentro del derecho de vía. Áreas sembradas de pasto serán siempre deseables ya que previenen la erosión, permiten tener un paisaje q ue ayuda a la conducción más re lajada del conductor y mantienen condiciones de

Conservación


humedad más agradables también . Al colocar setos ornamentales en los camellones y derechos de vía se incrementa este factor, además de que al alcanzar una a l tu ra adecuada evitan que las luces de los fa ros molesten tanto a los conductores que transitan en el sentido opuesto como a los moradores a lo largo del camino y reducen los niveles de ru ido. Donde no se pueden tener pastos , se pueden busca r cub iertas vegetales endémicas siempre y cuando no alcancen una a ltura o robustez que impida una buena visibi l idad o , peor aún , que represente un pel ig ro de impacto para el conductor que ha perdido el control de su veh ículo e invade el camellón central o el derecho de vía, esto ú ltimo a fin de permitir a l conductor tener un área l ibre de pel igros donde pueda parar o recuperar el control de su vehículo. En los casos en que por razones de seguridad se remuevan o trasplanten árboles y cuando por razones de equi l ibrio ecológ ico se tengan que plantar árboles adicionales dentro del derecho de vía , se local izarán estas áreas arboladas en zonas que no reduzcan la buena visibi l idad ni pongan en pel igro los veh ículos que invadan el derecho de vía. No se deberá permitir colocar árboles en los camellones centrales o laterales. En los casos en que no sea posible encontrar áreas que no representen pel igro para la ubicación de árboles, se buscará sembrar arbustos de tronco y ramaje delgado o , de no ser esto posib l e , se colocarán barreras de protección que prevengan que un veh ículo s in control se estre l l e contra los á rbo les en estas á reas . Otra posibi l idad consiste en sembrar arbustos de tronco y ramaje delgado en las inmediaciones de los árboles existentes de tronco grueso, de manera que sirvan como una primera barrera para reducir el impacto en caso de que algún vehículo sin control abandone la calzada y l legue hasta esta zona .

A fin de mantener estas condiciones se deben tener los camel lones y derechos de vía cuidados y l ibres de obstáculos vegetales, por lo que es necesario cortar, desbrozar, podar y retirar pastos, setos, arbustos y árboles que se hal len dentro de estas zonas. Para el lo se mencionan a continuación las herramientas usadas y las p rá ct i c a s m á s co m u n e s q u e s e l l ev a n a c a b o periódicamente a l o largo de l a carretera .

a) Herramientas de corte de maleza y pasto

O Las podadoras de carrete son las más usuales, pues no cortan la vegetación más al lá de la a ltura del centro de las aspas. Tienen rendimientos típicos de 1 O a 1 3 km/h , y son económicos, con cortes l igeramente arriba de los dejados por las herramientas manuales. Para estos equipos se recomiendan aspas de 25 cm de largo. Tienen el


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gran inconveniente de que son más susceptibles a daño por desechos sól idos en comparación con otros equipos.

O Las podadoras giratorias son muy úti les para vegetaciones ásperas y disparejas; al cortar por impacto, dañan de manera importante al pasto , por lo que se uti l izan cuando no es muy importante la apariencia; su uso resulta mejor cuando la profundidad de corte no es mayor de 8 cm, y se adaptan mejor a suelos duros. Las hojas de corte s iem p re d eben estar b ien afi l adas , s i b i e n c p m p a r a t i v a m e n t e s u c o s t o d e manten im iento es menor que los de l t ipo hoz. La v e l o c i d a d d e o p e r a c i ó n se p u e d e cons iderar red uc ida ( 3 a 7 km/h ), siendo los ra n g o s m e n o res pa ra cu a n d o la cu b i e rta vegetativa es de mayor espesor. E l equipo requ iere mayor manten imiento cuando existen cond iciones secas, ya que tiende a pu lverizar hojas y suelo revuelto , debido a que sus ejes están relativamente muy separados (de 1 .2 a 2 .2 m) .

O Las pod a d o ra s que u t i l iza n cuch i l l a s con impacto avanzan a velocidades comprendidas entre 3 y 8 km/h . Operan por impacto, debido a un sistema osci lante hacia abajo , y se puepe decir que son las más perjud iciales para el pasto . Este e q u i po no corta b ien a a l tu ras de la vegetación mayores de 7 cm. La ventaja que t ienen es que se adaptan muy bien a terrenos no u n i fo r m e s y a v e g e t a c i ó n m u y d u ra . Comparados con las del tipo g iratorio, requieren menos energ ía , de 3.7 a 7 .5 kW (5 a 10 HP por cada 30 cm de longitud de barra cortadora) . Su largo es variable entre 2 .2 y 4 m, y pueden ser arrastradas o autopropulsadas. La velocidad de operación se ajusta en el campo, según la altura y la densidad de la vegetación; comúnmente este t ipo d e e q u i p o se ut i l iza en veg etac iones disgregadas y de d ifíci l manejo, en donde no es importante la apariencia ni la ca lidad de la poda o recorte.

O Las podadoras tipo hoz son quizá las que requieren menor energ ía y poco mantenimiento, si bien el costo por unidad puede ser relativamente alto . Su accionamiento es de tipo tijera, y los anchos de corte están en el rango de 1 .5 a 1 .8 m, aunque en el mercado se pueden conseguir anchos mayores. En la actual idad la conducción del equipo puede ser hidráu lica. Su velocidad de operación se puede considerar baja (5 a 1 O km/h) , y tienen la ventaja de que sus cuchi l las se pueden bajar o subir, de acuerdo a las necesidades, esto es, para que la podadora pase por encima o a los lados de cualquier

Conservación

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obstáculo. Otra de las ventajas es que pueden segu i r operando aun con desperd icios de gran tamaño, como pueden ser botel las, recipientes pequeños, etc. , ya que éstos se pueden hacer a un lado.

b) Control de matorrales. Los matorrales y plantas se pueden introducir o desarrol lar en algunas zonas de la via l idad , sobre todo en las ori l las y en algunas g rietas y j u ntas en las i nmed iac iones de los acotamientos . Tales elementos se deben el iminar hasta una d istancia mínima de 3 m respecto a la oril la del pavimento. También se deben suprimir en curvas o aproximaciones donde la visibi l idad sea crítica . Se deben eliminar todos los matorrales que i m p i d a n v e r l a s s e ñ a l i z a c i o n e s , b a r re ra s s e p a r a d o ra s , g u a rd a r r i e l e s , s e ñ a l e s d e aproximación con otras vial idades, entronques, etc. , as í como los matorra les que i nh iban el buen desempeño de las insta laciones de drenaje.

Todo árbol pequeño y arbusto se puede retirar con herramienta manual , para luego ser desmenuzado con equipo especial . Este ú ltimo a su vez puede depositar el material removido en lugares aprobados por la oficina de conservación. Los fragmentos de madera más grandes o trozos se pueden esparcir en el suelo, vigi lando siempre que no se introduzcan en las alcantari l las; también se pueden usar como cobertu ra de tierra del derecho de vía para mejorar el paisaje.

Antes de proceder a los trabajos de l impieza y desenra ice , se deben colocar d isposi t ivos de seguridad para e l control y señal ización de l tránsito.

c) Remoción de árboles. A los lados de la carretera se deben mantener áreas l impias que permitan drenar correcta men te al pav i m e n to , y tene r b u e n a visibil idad para e l usuario. Por l o menos dos veces al año se requiere inspeccionar la vial idad , con objeto de programar la remoción de árboles viejos o ya muertos que l imiten el espacio de rodamiento y la visibi l idad de la carretera .

Los árboles deben ser cortados a ras del suelo o lo más cerca posible del suelo, de manera que no i nterfi eran en operac iones de ma nten im iento futu ras. El corte de árboles en las inmediaciones de cables eléctricos y de ed ificios debe ser ejecutado por personal especializado, no necesariamente por el encargado de la conservación. Es recomendable que en una d istancia de al menos 9 m contada a pa rt i r de l borde de l pav i men to , se h a g a u n desmenuzamiento o desenraizamiento .

Los cortes de árboles, tanto en el derecho de vía


como en propiedad privada, deberán ser precedidos de los permisos correspondientes. El manejo para orientar la caída de ramas al momento de los cortes se puede hacer con una cuerda , para luego proceder a la l impieza inmediata del área.

d ) Poda de árboles. Esta actividad consiste en el corte de ramas de árbol que se local icen en la ori l la de la carretera , y q u e de a l guna manera l im i ten la seguridad y visibi l idad del usuario. Esta actividad mejora la salud de los árboles vecinos , y debe procurarse que estos ú lt imos al menos estén a 5 m respecto a las ori l las de la carretera .

La cuadri l la de trabajo debe rea l izar los cortes cuando sólo sea para despejar áreas, y se puedan hacer desde un camión o con escaleras, procurando que los cortes de ramas grandes siempre se hagan de abajo hacia arriba, para no afectar la corteza del tronco principal .

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Conservación

TÉCNICAS DE CONSERVACIÓN PREVENTIVA Y CORRECTIVA iO ��__.;.�;.._;_;;,�...;....;.._;;_;;.,;..;..;; ��.;;..;...;;;...;..;...;....;...;.;;;...;...;;;..;..;...;..;��;...=.�;..;;....;..� 1mcyc

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Conservación

CAPÍTULO 4

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE REPARACIÓN

En este capítu lo se presentan los criterios prácticos para apl icar los procedimientos correctivos sin l legar al detal le de su secuencia de ejecución . En la medida de lo posible, y con objeto de facil itar el enfoque de mantenimiento , en a lgu nos de esos crite rios se hace referencia a la secuencia .

Según se verá , el contenido de este capítu lo tiene un enfoque práctico y sucinto , y se apoya en gran med ida en las técnicas ya descritas en los capítulos 2 y 3 . De esta manera , se trata de brindar una ayuda para proponer técnicas de conservación preventiva y correctiva en problemas de tipo funcional y estructura l . Dentro de lo pos i b l e se m u estra n a l g u n os de los cri ter ios d e identificación y clasificación de los deterioros típicos, los cuales se tratan con mayor extensión en la parte de Evaluación. Por último, se discute la problemática de algunas ap l icaciones especia les de los pavimentos rígidos, así como sus obras asociadas, como son los pavimentos i nd ustri a l es , banq uetas , g u a rn ic iones , derecho de v ía , protección de taludes, etcétera .

4.1 DETERIOROS P RESENTES EN LA SU PERFICIE

DE RODAMIENTO

Algunos pr°'blemas de pavimentos se manifiestan sólo en la superficie en su primera etapa de desarrol lo. Su diagnóstico correcto es un activo importante en términos económicos y de operatividad de cualqu ier estructura de pavimento, ya que d ependiendo de un d iagnóstico oport u n o y ace rtado l a s m e d i d a s p reve n t ivas o correctivas , según sea el caso, demostrarán su eficacia .

Los problemas que se presentan sólo en la superficie no necesariamente responden a irregularidades existentes en esta última, sino que también pueden ser el reflejo de anomal ías l igadas a la losa de concreto , a las capas inferioresí o inclusive a los terrenos naturales de apoyo. En lo que sigue se d iscuten los problemas que afloran por


causas funcionales y estructurales. En esta discusión no se tratarán las secuencias detal ladas de construcción para su rehabi l itación , sino que en su lugar se describirán los criterios de selección óptimos para la corrección de los deterioros.

A lo largo de este cap ítu lo se hará énfasis en la necesidad de apoyar la se lección de técn icas preventivas o correctivas en estudios integra les de las condiciones del pavimento; tales estudios se tratan con detal le en la parte sobre Evaluación de esta obra . La selección de la alternativa más factible debe apoyarse siempre en las causas que orig inaron los deterioros, o en las potenciales que pudieran ocasionarlo. De esta manera se puede prevenir la posible recurrencia de daños. Tanto los estud ios como las técn icas de conservación adoptadas s iempre deben encauzarse teniendo en cuenta las restricciones de tipo económico prevalecientes o que se prevean en el futuro . Esto ú ltimo debe destacarse, ya que como se ha discutido en diferentes oportun idades, en la selección y ejecución de estrategias de conservación se debe considerar su relación costo/beneficio, así como los ahorros , o a la i nversa , los montos de i nvers ión necesarios en el futu ro para restablecer condiciones aceptables de servicio en un pavimento dado, en los casos en que se decida posponer las acciones de mantenimiento. Dicho en otras palabras, se debe valorar con rigor el costo de oportunidad de dichas acciones: ¿cuánto cuesta invertir ahora y qué beneficios se logran?, y en caso de no intervenir, ¿cuánto costará en un futuro elevar la capacidad y nivel de servicio de un tramo dañado y que consecuentemente segu irá deteriorándose por la demanda de tránsito? La respuesta necesariamente estará vinculada a los recursos económicos disponibles, y por otro lado a anál isis rigurosos en los costos de cada estrateg ia de mantenimiento referida a las técn icas preventivas y correctivas asociadas a los deterioros presentes y futuros pronosticados.

Conservación

Costos. Los costos asociados relacionados a cada técnica de reparación se pueden obtener de tabuladores de cada entidad encargada de la conservación. Para el lo , se deben tomar en cuenta los materiales y recursos humanos de las zonas de los trabajos. Siempre que sea posible -los sistemas de administración de pavimentos casi siempre lo incluyen- se deben real izar anál isis comparativos entre diferentes estrateg ias. Este ejercicio se puede hacer mediante costos de ciclo de vida ya sea a través de costos a valor presente o del tipo anual . El primer tipo de anál isis consiste en la suma de costos, in iciales y durante la vida úti l , en términos del costo a va lor presente . En estas determinaciones se introduce la tasa de descuento (d iferencia entre las tasas de interés y las de inflación) para ajustar los costos futuros de reparación o de rehabil itación a costos presentes.

La determinación del costo anual de una estrategia de conservación particular se obtiene divid iendo el costo de valor presente entre valores anuales iguales. El costo anual sirve para comparar los costos de las diferentes estrategias tratadas en escenarios de diferente vida úti l esperada . Este t ipo de aná l i s is es amp l i amente justificado, si se toma en cuenta que las estrateg ias de reparación/rehabi l itación son comúnmente diferentes (véase el capítulo 5 de la parte de Evaluación) .

4.1 . 1 Desintegración de l concreto

El problema de la desintegración del concreto en un pavimento es de tipo estructura l , y se relaciona con la durabil idad de los constituyentes del concreto , así como con la presencia de agentes atmosféricos adversos (cl imas extremosos). De manera secundaria puede deberse también a problemas constructivos , y a posibles derrames de l íqu idos agresivos a la pasta o a los agregados del concreto.

Los problemas de durab i l idad se asocian a cl imas extremosos, en donde se presenten condiciones de congelamiento y deshielo (que provocan agrietamiento en "D") . Por otro lado, los problemas de desintegración se deben a la reactividad á lcali-agregado dentro de la masa del concreto. El agrietamiento en "D" se caracteriza por fisuras muy finas con arreglo cerrado, muy cercanas y conectadas entre sí que aparecen en las ori l las, grietas y zonas de juntas; se presenta cuando ciertos agregados dentro de la mezcla se saturan y que, debido a las bajas temperaturas , se congelan dando como resultado su expansión . De no contar el concreto con suficiente aire inclu ido , la consecuencia final es que cambia de volumen y la matriz del concreto empieza a fisurarse.


La react iv id ad m e n cionada en e l párrafo an ter ior típicamente produce un fisuramiento fino t ipo "mapa", con el patrón de fisuramiento fuertemente orientado paralelo a las ori l las l ibres del pavimento .

El problema de agregados reactivos ocurre cuando se presenta una reacción qu ímica donde los álcal is l ibres en el concreto se combinan con algunos agregados si l íceos para producir un gel álcal i-sí l ice. Conforme el gel se forma , absorbe agua y se expande; esta expansión es la causante del fisuramiento de la matriz del concreto . De no to mar med idas co rrect ivas con an te lac ión , e l fisuramiento puede degenera r en un ag rietamiento severo en las zonas justamente críticas del pavimento, a saber, las juntas y la ori l la . Como solución se uti l iza rel lenar, previa remoción de las zonas dañadas, con capas delgadas de material de reparación (veáse la cláusula 3. 1 2, "Mantenimiento y reparaciones diversas"). En caso de que la evolución de daños sea grande, se pueden emplear reparaciones que abarquen el espesor total de las losas (a sección completa) , o aun parcial , como se discutió en el capítu lo 3 .

4. 1 .2 Superficie con escamas o costras

La acción de tránsito , com binada con los agentes a m b i e n ta l es p ro d u ce , even t u a l m e nte p ro b l e m as superficia les en los pavimentos de concreto; entre otros efectos se incluye el agrietamiento fino (de ancho mínimo cercano al de un cabel lo) que se presenta sólo en la superficie; sus longitudes son fin itas , pero las grietas se ubican muy cercanas u nas a otras . Este t ipo de agrietamientos se asocia a factores c l imáticos , en particular a zonas cl imáticas extremosas , por ejemplo sujetas a ciclos de congelación y deshielo, así como a la apl icación de sales en la superficie (sean por accidentes o para derret i r l a n ieve , por ejemp lo ) d e concretos constru idos con materiales y prácticas deficientes. El problema es también común en situaciones en donde se sobretrabajó la superficie a l darle el acabado, y sobre todo en presencia excesiva de agua. Así mismo, se promueve la fal la por un curado deficiente.

La formación de desconchamientos o de superficies cacarizas puede también deberse a un desprendimiento de los recubrimientos de mortero que rodean a los agregados , y este desprendimiento es de origen físico principalmente , pues se genera una presión hidráu l ica del agua a l congelarse esta ú lt ima dentro de la masa del concreto , sobre tod o en l as i n med iaciones de la superficie.

Conservación


L a s exfo l i a c i o n e s d e l m o rt e ro s u p e rfi c i a l o l o s desprendimientos superficiales consisten e n pequeñas oq u e d a d es a m a n e ra d e d e s co n c h a m ie n tos ; n o ocasionan fracturamientos vírgenes o frescos d e los a g regados , y casi n u nca p rovocan depresiones u oquedades cónicas , como en el caso de desprendimiento de agregados. El desprendimiento por exfol iación del mortero superficial es más factible que se presente en agregados de forma plana .

Estas anoma l ías se d etectan fác i l mente , pues la superfic ie d e rodam iento i n icia lmente p resenta un fisuramiento fino , muy cerrado, como el descrito en la parte in icial del inciso anterior. Posteriormente empieza u n p ro c e s o p a u l a t i n o d e d e s p re n d i m i e n to s y desconchamientos superficiales. Esta acción la provoca el paso de veh ículos y los cambios de temperatura .

Estos deterioros, cuando son de poca cuantía , se pueden corregir con tratamientos superfiCiales, consistentes en riegos de aceite de l inaza o mediante componentes a base de si loxano, o de metacri lato .

El tratamiento preventivo debe considerar la climatolog ía de cada s i t io en pa rticu l a r, y debe ap l i ca rse con ant ic ipación a los desprend im ientos , s igu iendo las instrucciones del fabricante de los productos por uti l izar, cu idando siempre de no alterar la macrotextura o rayado del pavimento .

Para profundidades medianas, se apl ican productos que permitan colocaciones en capas delgadas, tal como ya se discutió en el inciso anterior, a saber, apl icaciones en el área dañada de morteros de cemento o de resinas hasta profundidades menores de 30 mm. Para profundidades mayores se pueden colocar capas de pequeño espesor de concreto h idráu l ico de granulometría fina .

4. 1 .3 Asti l lamientos o desconchamientos cercanos a

las juntas

El asti l l a m ie nto ( l l a m a d o ta mb ién i n d ist inta mente desporti l lamiento o desconchamiento) que se presenta en las inmediaciones de las juntas/grietas, se debe a deficiencias tanto de diseño como de construcción. Una tercera causa desde luego es la acción natural del tránsito . Dentro de las primeras se pueden consignar las sigu ientes: a) mala planeación de los cortes, b) cortes a destiempo que generan g rietas, c) factores de forma no satisfactorios para el depósito de sel lo, y d ) selección no apropiada de los sel los. Dentro de las segundas se pueden enumerar: a) ca l idad pobre del concreto , b) una mala colocación y vibrado, sobre todo en la superficie, y c)


\)Í 1mcyc

deficiencias en el comportamiento, o el deterioro mismo, del material de sel lo. Como ya se ha mencionado en diferentes oportunidades, esta ú ltima causa permite el ingreso de agua y de materiales incompresibles, tal como se ha señalado en d iferentes oportunidades en las distintas partes de este trabajo.

Con objeto de dar algunas ideas sobre las técnicas apl icables a cada caso, atendiendo a la magnitud y configuración del problema, a continuación se discuten brevemente a lgunas de las causas que orig inan el p ro b l e m a ( v é a s e p a ra m a yo r d e t a l l e l a p a rte correspondiente a Evaluación) .

a) Antes de proponer la técnica de reparación , es importante hacer un levantamiento detal lado de los daños, verificando la cuantía y severidad en cada caso.

b) Cuando los desconchamientos son sólo someros, y se detectan residuos o desechos en la ranura por encima de la posición del sel lo, entonces el lo será ind icativo de que este ú ltimo se debe remover y resel lar, de acuerdo a la metodolog ía de la cláusula 2 . 1 .

c) Cuando se manifieste un deterioro masivo a ambos lados de una junta transversal (figura 4 . 1 ) , ello podrá ser ind icativo de un "crecimiento" del pavimento (por aumento de volumen) , y que en éste, al no contar con juntas de expansión -o de al ivio de presión-, se generaron esfuerzos de compresión excesivos.

El mismo problema que en el caso anterior, pero en menor escala, se puede encontrar por el ingreso de p a rt í c u l a s i n c o m p re s i b l e s d e n t ro de l a s juntas/grietas a través d e la superficie del pavimento, o de las capas inferiores, inducido por el fenómeno de bombeo. Si éste es el caso, necesariamente habrá también que corregir e l problema de falta de a p oyo c o n o t ras a ct i v i d a d e s c o n c u r re n te s (estabi l izaciones, restauración d e pasajuntas, etc . ) .

d ) Si se observan grietas paralelas en la vecindad de l a s j u n t a s t ra n s v e rs a l e s , y se a p re c i a u n acuñamiento hacia l a junta existente, s u origen dependerá de la situación especial del pavimento: si éste es nuevo seguramente la g rieta se produjo antes de que se iniciara el corte para la formación de la junta . En estas circunstancias paulatinamente se forma un plano de fa l la superficial , cuyo fondo coincide con el correspondiente al del corte. Cuando se trata de una sobrecarpeta , el desconchamiento se puede explicar de dos maneras: 1 ) el corte para la formación de la junta se hace después de que ya se generó el fisu ramiento en la sobrecarpeta , inmed iatamente por arriba de una junta existente en el pavimento viejo. La grieta secundaria tiende a

Conservación

4¡ ��C_R_IT_E_R_IO_S�D_E�A_P�L_IC�A_C�IO�· N�D�E�T_É�C�N�IC�A�S�D�E�R�EP�A�R�A�C�l�Ó�N 1mcyc

� - . 4 . • .... • . . .

Fracturas

4 . . . . . 4 ·. .• · � -� . .. �- .. : · � ·- · . .. ...

Materiales infiltrados

.

F i g u ra 4 . 1 F a l l a p o r exp a n s i ó n ( d i l at a n c i a ) . Asti l lamiento masivo, producto de esfuerzos de

compresión excesivos en la zona de junta.

aflorar en la superficie. Si no se deja pasar mucho tiempo para hacer el corte , es posible que la grieta nueva tienda a encontrarse con el corte nuevo . En caso contrario , la grieta aparecerá l igeramente alejada de la junta (véase la figura 3 .40 y el texto asociado en la cláusula 3 .9) . 2) Una segunda variante de grieta secundaria , también por reflexión de grietas en una sobrecarpeta adherida, se genera cuando en la vecindad de la junta del pavimento existente se presenta un asti l lamiento severo . En es tas c i rcu n st a n c i a s el d e s a r ro l l o de es te ag r i e t a m i e n to d e p e n d e d e l a c u a n t í a d e l asti l lamiento ; as í , l a nueva grieta se puede formar varios centímetros alejada de la loca l ización del corte programado. Esta grieta secundaria se genera independientemente del espesor de la sobrecarpeta, tal como se explica en lo relativo a esta ú ltima en la cláusula 3.9.

Cuando el asti l lamiento se profundiza hasta la mitad del espesor de la losa , en las i n m ed iac iones de las pasajuntas , si es que éstas existen , entonces lo más probable es que el deterioro se presente debido a un desempeño pobre de estas ú ltimas. Existen varias formas en que las pasaj u n tas p u eden ocas ionar


prob lemas, pero pri nci pa lmente se atribuyen a mal al ineamiento durante su colocación .

Los desconchamientos profundos en l as inmediaciones de las juntas se pueden deber, aparte de a una al ineación incorrecta de las pasajuntas, a desplazamientos de los inductores de las juntas.

El trabajo necesario para corregir los problemas descritos en (b) es la l impieza periódica de las juntas/grietas activas sujetas a desprend imientos en los bordes. Acto segu ido se deben resel lar las d iscontinuidades de acuerdo a la cláusula 2. 1 . Puede decirse que esta práctica constituye una técn ica o práctica de manten imiento exclusivamente preventivo .

Las áreas con desconchamientos superficiales aislados se deben corregir con bacheo o reparación a sección parcia l , del imitando de manera previa las áreas por corregir , tal como ya fue descrito en la cláusula 3.4 del capítu lo anterior. Cuando las anomal ías son pequeñas, del orden de 1 5 cm de largo por 4 cm de ancho, es aceptable se l larlas ún icamente, con las prácticas de sel lado de juntas/grietas que se han venido tratando en d iferentes oportunidades.

En los casos en q u e los d espre n d i m i en tos sean prácticamente continuos , esto es , que se extiendan en casi toda la long itud de la junta/grieta , entonces se procede a abri r una ranura lo suficientemente ancha a lo largo de la junta/grieta desporti l lada, para proceder a su reparación . Evidentemente se debe hacer una detección, golpeando la superficie con una vari l la . Un sonido hueco será indicativo de que el concreto no está sano. Se in icia la reparación haciendo un corte del orden de 3 a 5 cm de profundidad a cada lado de la junta que del imite toda el área con desprendimientos, y posteriormente se procede a la demolición del área interior, cuidando siempre los cortes verticales, con la l impieza y sopleteado del fondo y la ap l icac ión de l prod u cto de reparac ión , dejando preparadas las fajas resi l ientes para formar las juntas y no tener que cortar después, tal como se expl icó en la cláusula 3.4.

4 . 1 .4 D efe ctos en la s u pe rf i c i e ( d e p res i o n es,

superficies polvosas, ranuras, ondulaciones,

desprendimientos cónicos)

Eventualmente las superficies de las losas empiezan a presentar problemas superficiales en d iferentes etapas de su vida ; así , pudieran aparecer incluso desde las eta pas más te m p ranas como son después de la colocación y terminado, o después de que ya hayan

Conservación


soportado pasadas de veh ícu los pesados. En lo que sigue se enumeran a lgunos de los problemas más comunes encontrados y sus correspondientes métodos correctivos. En la figu ra 4 .2 se presentan a lgunos defectos superficiales.

Se s a b e q u e u n p ro b l e m a en la re s i s te n c i a a l derrapamiento e s e l pu l imento d e los agregados, los cuales pueden i r perdiendo su textura rugosa con el tránsito para dar paso a una textura l isa , pul ida , que incrementa grandemente la d istancia de frenado en seco y que no ofrece seguridad para el veh ículo en condiciones de frenado en húmedo. Como ya se ha comentado , la resistencia a l derrapamiento que ofrecen las losas de concreto es función tanto de la resistencia a l pul imento y a la abrasión que presenten los agregados, en particular la arena , como del tipo y profund idad del textu rizado s u p e rfi c i a l . P a ra la correcci ó n de l a textu ra a l derrapamiento se puede hacer un "rayado" transversal en la losa empleando para el lo discos para rebajado. Este rayado está en función de la dureza del agregado, tal y

Juntas transversales

Grietas port ///_/ contracción //'// plástica / __¡,) /, --�

PLANTA

F i g u ra 4 . 2 . superficiales. '

Defectos superficiales

Ej e m p l o d e a l g u n o s d efe ctos


o 1mcyc

como se ind ica en la tabla 3 . 1 del inciso 3.7 .5 de la parte de Construcción. Con esta operación , se recupera de una manera rápida la resistencia al derrapamiento . En los casos en que el tránsito es intenso o s i , de acuerdo a la experiencia , se perderá en un periodo corto el rayado y/o la resistencia al derrapamiento , será mejor optar por la colocación de una capa de desgaste de mortero epóxico y agregado fino resistente a la abrasión expuesto . Éste y otros proced imientos ya fueron tratados en el inciso 3 . 1 2 .2 .

Otro tipo de problemas comunes son las grietas por contracción plástica . Estas grietas son normalmente cortas y de carácter aleatorio , y casi nunca atraviesan el ancho de los pavimentos . Se manifiestan a edades muy tempranas del concreto , algunas incluso a los pocos minutos de que éste se ha colocado . Obedecen a secados abruptos de la superfic ie , cuando aún e l concreto de los lechos inferiores está fresco, s in fraguar. Se presentan en cl imas cá l idos , secos y ventosos. Típicamente alcanzan del orden de 8 cm de profundidad , pero debido a los g radientes excesivos de temperatura las l osas experi mentan movim ie ntos q ue pueden ocasionar a su vez que las g rietas se abran y atraviesen la sección completa de las losas.

Los concretos con a i re inc lu ido ofrecen una mayor resistencia contra la aparición de grietas por contracción plástica .

Este tipo de grietas se trata con inyección , sellándolas con resinas epóxicas, lechadas de cemento o emulsión de látex. S i los problemas son muy pronunciados en á reas b ien defi n idas , pud ie ra i ncl uso recu rri rse a reparaciones de sección completa , según ya se describió en la cláusula 3 .5 .

Las pequeñas depresiones (que dependiendo de su longitud pueden l legar a formar ondu laciones sobre la losa de concreto) , se pueden corregir de manera similar a los problemas d iscutidos en el inciso 4 . 1 . 1 , en donde se apl ican resinas epóxicas y concretos de granulometría f i n a p a ra d e p re s i o n e s s o m e ra s y p rofu n d a s , respectivamente .

El caso de roderas en pavimentos rígidos ocurre sólo cuando sobre e l los trans ita n veh ículos con l lantas (neumáticos) con clavos y cadenas para ci rcu lar sobre nieve. En este tipo de anomal ías se debe el iminar la cuenca en donde se pueda acumular el agua. El lo se corrige en el caso de roderas pequeñas, mediante el desbastado de las zonas altas de las crestas con discos diamantados. Cuando son muy pronunciadas, se puede formar una caja mediante el desbastado de la rodera y

Conservación

� ��C_R_IT_E_R_IO_S_D_E�A_P_Ll_C_A_C_IÓ_N_O_E�T_ÉC_N_l_C_A_S_D_E_R_E�P_A�R�A_C_lo�· N 1mcyc

rel lenarla con mortero o concreto de granu lometría fina y partículas resistentes al desgaste y a la abrasión .

Las res inas ad ic ionadas a los morteros para las diferentes reparaciones superficiales pueden ser de dos tipos: las epóxicas y las de poliéster. Generalmente se util izan en proporciones de una parte de resina por seis a 1 O partes de agregado. Antes de apl icar esta mezcla , la superficie que las recibe debe estar completamente seca y l impia; luego se debe colocar una primera capa de l iga con la misma resina uti l izada en la mezcla. Se debe cuidar que el t iempo transcurrido entre esta apl icación y la apertura a l tránsito sea acorde con el tipo de resina e m p l e a d a . En tod o caso , se d e b e n se g u i r l as recomendaciones del fabricante .

En caso de que el mortero se apl ique en áreas muy extensas, se debe vigi lar que no se desprenda de la superficie del pavimento que la recibe, más que nada por el posib le comportamiento d iferente que presentan ambas capas ante la i nfl uencia de la temperatu ra (di latación térmica) .

4. 1 .5 Grietas longitudinales y transversales

Este t i po de p rob lema se d esa rrol l a en m u chos pav i me ntos r íg idos con j u ntas y se debe a u n a combinación de daños de fatiga -producto de cargas de tránsito- y de esfuerzos de alabeo por cambios de temperatu ra . Ad ic ionalmente , cuando cuentan con pasajuntas, las grietas se generan por una trabazón de estas ú ltimas en la zona de juntas, cuyo origen tiene que ver con un mal al ineamiento de las barras , así como con su eventual corrosión .

Generalmente la orientación y tipo de grietas d icta la necesidad de sellarlas . El agrietamiento de pavimentos de concreto se inicia debido a uno o más de los siguientes factores:

O Agrietamiento plástico

O Contracción por secado

O Contracción restringida por temperatura

O Gradientes térmicos en la losa y cambios de temperatura ambiente

O Soporte no un iforme

O Reflexión de daños subyacentes

O Cargas de tránsito

Algunos criterios 1 proponen que un grado importante de severidad en los agrietamientos, donde ya se requiere


rehabi l itación, es de aproximadamente 1 56 m/km. Este valor corresponde a un promedio de varios proyectos evaluados para establecer d ichos criterios, cuando el índ ice de servicio actua l es menor de 3 .0. En la práctica se puede presentar en pavimentos de concreto con juntas que evidencien del orden del 1 2 por ciento de las losas agrietadas y en pavimentos reforzados con juntas que tengan grietas activas a cada 23.5 m con problemas de escalonamiento y desprendimientos (o también cuando haya grietas en un 50 por ciento de las losas, con juntas separadas a cada 1 2 m).

La opción de desbastar zonas con escalonamiento en juntas, por ejemplo, no siempre resu lta adecuada, pues el trabajo de rebajado lo que hace es abrir o evidenciar problemas estructurales -grietas- existentes. Es obvio que para que se p resente el problema de escalonamiento debe haber una fa lta de apoyo bajo la esquina de las juntas transversales en las losas de sal ida. Esto se puede verificar mediante med ición de deflexiones. S i e l lo se confirma, se debe rel lenar bajo las losas con problemas, tal como describió en la cláusula 3 .3 .

En la figura 4.3 se presenta un esquema de las técn icas de reparación más comunes. En ella se puede observar al desbastado como una de las elecciones finales.

Se debe tener presente que las grietas deterioradas reducirán el efecto benéfico del desbastado. Por el lo , tal como se ha mencionado en otros capítulos de esta parte , es i m porta nte hacer u n b u e n d i ag nóst ico d e los problemas, con objeto de seleccionar la técn ica de reparación , o en su defecto de rehab i l itación , más adecuada. En muchos casos es mejor rehabi l itar con sobrecarpetas , mejorando con e l lo las cond ic iones estructurales de los pavimentos , en lugar de restaurar las cond ic iones supe rfic i a les s i n tene r otro beneficio adicional .

La ocas ión prop 1c 1a para proceder a re para r una g rieta tra nsversal depende d e los crite r ios adoptados para defi n i r el va lor deseab le y el va lor l í m ite . Estos ú l t imos correspond e n a d i m e ns iones y extens iones de l daño de ta l m ag n itud q u e u n a s im p le reparación ya no resu l ta económ ica para l a ent idad u ofic ina encargada d e la conservación . E l va lor deseab le es de l o rden de 1 g ri eta/km y el valor l ímite aceptable es de 4 grietas/km , para pavimentos con juntas separadas a menos de 6 m . Este criterio es apl icable indistintamente para ag ri etam ie nto tra n sversal d e baja o d e a l ta severidad.

Tal como se sugiere en el párrafo precedente , un aspecto que se debe considerar para e l mantenimiento oportuno

Conservación


Tramo candidato a reparación

Especificación de secuencia y procedimiento de reparación

(secuencia mAs usual)

Reparación de fallas aisladas: - A sección completa - En parte del espesor

Corrección de Indice de perfil: - Desbastado con discos

Restitución de Indices de fricción: 1..!---==dl=aman==tados==:::-r-----'

- Retexturlzado mécanlco Mantenimiento preventivo: - Resellado de grietas y juntas

Correccl6n de deficiencias de soporte o drenaje: - Estabilización de la losa - Reemplazo o adición de drenes

Restitución o corrección de transferencia de carga: - Restauraciónn de pasajuntas - Tratamiento de grietas por engrapado - Acotamientos sujetados al pavimento

� 1mcyc

Evaluación del nivel de cumplimiento logrado: - Estructuralmente - En seguridad - En confon

Figura 4.3 Componentes de un sistema de reparación para pavimentos rígidos.

de las grietas es el aspecto económico; de hecho, este criterio apl ica para escoger el momento de corregir los problemas de cualqu ier tipo: mientras más se retrase la restauración, más costoso será el proceso de reparación a futuro , pues es posible que la solución ya no sea integra l , y e l conjunto de daños combinado con el agrietamiento transversal ponga en riesgo de manera global la estructura del pavimento.

Los posibles métodos de reparación son :

O Estabil ización de losas (cláusula 3 .3)

O Reparación a sección completa (cláusula 3 .5)

O Engrapado de losas ( inciso 3 .7.4)

O S ujeción con cosido cruzado (caso de j u ntas longitud inales, inciso 3 .9 . 1 )

O Restauración de la transferencia de cargas (inciso 3 .7 .2)

O Reciclado de losas (pavimentos)

O Sobrecarpetas adheridas de concreto hidráu l ico (cláusula 3 .9)

O Sobrecarpetas no adheridas de concreto hidrául ico (cláusula 3 .9)

O Sobrecarpetas de concreto asfáltico (cláusula 3.9)


En la tabla 4 . 1 se presentan gu ías generales de adopción de criterios de reparación en grietas transversales y longitudinales 2•

Grietas transversales

Cuando las grietas son muy finas no se requiere tratarlas, pues no permiten el ingreso apreciable de agua dentro del pavimento . Por ejemplo, las grietas por contracción plástica no penetran en toda la sección transversal de las losas, lo cual ind ica que no afectan a estas últimas desde el punto de vista estructural . Además, su impacto en la ca l idad de servicio es marginal , a menos que empiecen a desporti l larse. En los casos en que las grietas finas empiecen a deteriorarse, conviene restaurarlas con dispositivos de transferencia de carga , o alternativamente se pueden tratar con corte (de ampliación para formar la caja de sel lo) y proceder a su sel lado. La opción de sel lado con resinas epóxicas de baja viscosidad no s iempre resu lta efectiva , pues en el futuro pueden aparecer grietas finas en la vecindad de las grietas previamente pegadas con la inyección. Estas aberturas , normalmente pequeñas, son debidas a efectos térmicos.

A continuación se presentan las metodolog ías apl icables a d iferentes grados de deterioro en este tipo de grietas.

O Grietas de poca abertura (<0.5 mm). Normalmente no requieren tratamiento, a condición de darle un seguimiento adecuado para vigi lar su evolución.

Conservación

Tabla 4.1 Guías para la reparación y sel lado de grietas

Orientación de la grieta Tipo de grieta

Transversal Contracción plástica

Transversal Aleatoria




Longitudinal Contracción plástica

Longitudinal Aleatoria



Longitud inal Aleatoria


S .B . : severidad baja S.M. : severidad media S.A.: severidad alta R.S.P . : reparación a sección parcial R.S.T. : reparación a sección total

Descripción

A espesor parcial

S .B .

S .M.

S.M.

S.A.

A espesor parcial

S.B.

S.B.

S.M.

S .M.

S.A.

R.T.C. : restaurar la transferencia de carga

Estado del desporti l lamiento Escalonamiento

Ninguno o Ninguno o

Bajo (< 76 mm) < 6.5 mm

Medio a alto (>76 mm) o

Medio a a lto (>76 mm) � 6.5 mm

Ninguno o Ninguno o

Bajo (< 76 mm) o Bajo - medio (< 1 52

1 2 .7 mm mm)

Alto � 1 52 mm) o

Alto � 1 52 mm) 1 2.7 mm

Ancho de Procedimiento de grietas reparación

recomendado

Fisuras No se requiere

Fisuras Corte y sellado

� 1 3 mm R.S .P . , corte y

sellado, R.T.C.

� 1 3 mm R.S .P . , corte y

sellado

> 1 3 mm R.S.T.

Fisuras No se requiere

Fisuras Cosido cruzado

Fisuras Cosido cruzado

�1 3 mm R.S.P. , corte y

sellado

�1 3 mm R.S.P . , corte y

sellado

>1 3 mm Remplazo de losa, o

R.S.T.

O Grietas de abertura media (entre 0 .5 y 1 .5 mm). Se debe real izar solamente el sel lado de la grieta , hab iéndo la ran u rado ("caj eado" ) prev iame nte mediante corte o acanalado con router (véase la figura 2 .6) . Cuando el pavimento no cuente con sel lo, es importante sellar las juntas adyacentes a la grieta o junta que se está reparando, principalmente

cuando se sospeche que el deterioro es debido a asentamientos. S in embargo , en genera l siempre se deben sel lar todas las juntas (figura 4.4 ) .

a)

O En el caso de deterioros en los bordes de las juntas, la reparación será sólo loca l , o sea una reparación a profundidad parcial , l imitándose únicamente a las

b)

Figura 4.4 Preparación y sellado de grietas y juntas : a) Limpieza por sopleteado; b) Sel lado de grietas y juntas.



reg iones afectadas de los bordes (véase la cláusula 3 .4 de esta parte) .

O Grietas de abertura mayor de 1 .5 mm. En este tipo de g rietas se requ iere efectuar reparaciones a sección completa , según se prescribe en la cláusula 3 .5 de esta parte .

Las medidas correctivas tendrán más éxito si se incluye una serie de acciones para disminuir las causas que orig inaron los problemas de agrietamiento, entre las que destacan los siguientes :

O En cl imas y topografías adversas, se deben inclu ir subdrenes laterales, con objeto de evitar la erosión de las bases.

O Restauración de las cond iciones de apoyo y de trabajo de las losas. En algunos casos reducir la separación entre j untas med iante juntas serradas intermedias.

O Cuando la configuración de la grieta es muy irregular (casos especiales) se puede proceder a sellarla con res i n a s , trata n d o de u n i r l a s d os secci o nes separadas, para luego hacer un corte y formar otra j u n t a t ra n s v e rs a l n u e v a e n u n a zo n a suficientemente alejada d e l a grieta ya sel lada.

Las res inas más usua les son las epóxicas , pues genera l me nte m u estra n mayor adhes iv id a d , y su viscosidad se puede controlar, de manera que se pueden hacer inyecciones aun en grietas muy finas.

Como sel ladores se pueden usar las resinas acrí l icas, los que son a base de pol iuretano, y los de si l icón. El gran inconveniente de estos tres materiales es que requieren un riego de imprimación , lo cual no siempre es posible, sobre todo en grietas de poca abertura .


Lo primero que hay que defin ir es si el pavimento cuenta en sus juntas longitudinales con vari l las de sujeción . Si tienen este mecanismo de transferencia de carga, y cuando las g rietas se local icen en el tercio medio de la losa, entonces se procederá sólo a su sellado, previa preparación (ranurado , l impieza , etc. ) . Cuando no existan vari l las de sujeción en las juntas, o si se tienen grietas de tipo longitud inal localizadas fuera del tercio medio, entonces se procederá a una reparación a sección completa (véase la cláusula 3 .5) . Para otras grietas en situación intermedia se procederá al cosido o engrapado de losas (inciso 3. 7.4 ) .

Como alternativas de solución a l tratamiento de grietas longitudinales, se pueden inclu i r medidas que tiendan a restitu ir las condiciones ideales de trabajo de la losa:


o 1mcyc

inyecciones, serrado profundo de la grieta para después sellarla o pegarla con algún producto , etcétera.

Los costos asociados de cada una de estas alternativas de reparación lógicamente son función de la magnitud del trabajo por real izar.

D i c h o s c o s t o s t a m b i é n d e p e n d e n de l o s correspondientes a los insumos locales: materiales y mano de obra en las reg iones particu lares donde se real icen los trabajos. Los materiales que habitualmente participan en el mantenimiento de pavimentos son : material de sellado para grietas y juntas, material de re p a rac ión p a ra bacheo a secc i ón pa rc ia l o d e reparaciones a sección tota l , señal ización, y trabajos en acotamientos.

4.1 .6 Grietas en esqu ina y en d iagonal (fal la típica estructural)

Este tipo de grietas se presenta cuando la condición de apoyo es muy pobre; se generan por la apl icación de cargas pesadas en los bordes y esquinas, con expulsión de finos en estas zonas.

Dentro de otras causas se incluyen alabeos excesivos debidos a cambios pronunciados de g rad ientes de temperatura y de humedad ; también se pueden deber a asentamientos locales de las capas subyacentes a la losa e n l a s i n m e d i a c i o n e s d e b o rd e s y o r i l l a s y a asentamientos de rellenos en alcantaril las y en tuberías .

Grietas diagonales

Estas g r ie tas se a s o c i a n a d efo rm ac io nes q u e experimentan las capas d e apoyo d e las losas.

La reparación de este tipo de agrietamientos incluye sellado (en caso de que la abertura y severidad de la g rieta sea sólo pequeña ; véase e l inciso 3. 7 .4) o reparación a sección completa (cláusula 3 .5) , según sea la dimensión, extensión y geometría de la grieta . Cuando se ejecuta esta ú ltima alternativa , habitualmente se requ iere la colocación de pasajuntas de d iámetros comprendidos entre 31 .7 mm ( 1 �") y 38 . 1 mm (1 W') , de entre 40 y 45 cm de long itud . Esta medida obedece a que es necesario minimizar los movimientos relativos entre la losa nueva y la existente, sobre todo si el tránsito es pesado.

Grietas en esquina

Las causas más probables de este problema son un mal a l i n e a m i e n to de l a s pasaj u n ta s , a s í como u n a

Conservación

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE REPARACIÓN � ��..;..;.;..;��;.,,;;..;..�;;..;..;,..�....;..;;;;�,;_;;,,;_�;.;;;;_;_;,=.;....:,...;.;..;.;...;..; � 1mcyc

transferencia de cargas deficiente . También se puede deber a una mala planeación en el diseño, que permitió losas con ángu los agudos pronunciados, o losas con relación largo/ancho excesiva . Tal como ya se mencionó en el capítu lo 3 , para deterioros muy severos se deben real izar reparaciones a sección completa . Después de preparar las juntas, siguiendo los patrones existentes de las mismas, a l final se sel lan las ranuras preparadas con espuma de poliu retano, o las ranuras dejadas al retirar las ti ras delgadas de madera para dar el factor de forma , cuando el concreto todavía estaba fresco .

Cuando los daños son sólo superficiales, se procede a la restauración de los bordes de las g rietas mediante morteros resistentes , como puede ser los basados en resinas. Ocasionalmente será necesario preparar las grietas con un l igero serrado superficia l . Posteriormente se siguen los procedimientos de resel lado ya tratados en otras partes de este trabajo, es decir , l impieza, apl icación de chorro de arena (sandblasting) , aire a presión, y apl icación del sel lador.

Si el deterioro es muy severo , se debe emprender una reparación a sección completa . Casi siempre se real izan chaflanes en las esquinas de la reparación , con objeto de minimizar los efectos de la concentración de esfuerzos. Al final se debe apl icar sel lador alrededor de la reparación (figura 4.5) .

El d e te r i o ro s u p e rfi c i a l s ó l o se m a n i f iesta p o r desprendimientos e n los bordes d e las grietas. Estas últimas a su vez no son de gran extensión y abertura (5 mm). En estos casos procede restaurar los bordes de las grietas por medio de morteros resistentes, como pueden ser los que incluyen resinas. Previamente se debe eliminar la causa de la falla para evitar que se vuelva a presentar.

Grietas por discontinuidades estructurales del pavimento

Las so l uc iones son variab les ; depend iendo de la severidad , puede ser desde un simple sel lado, hasta la restitución de l fragmento averiado de losa, en cuyo caso se tiene que aislar mediante una junta a la losa del elemento que provoca la irregu laridad .

Agrietamiento consecuencia de la pérdida de soporte por

bombeo de finos

Aparte de los trabajos previos que posiblemente se tengan que ejecutar antes de un desbastado para mejorar escalonamientos, o agrietamientos severos por falta de soporte , merece atención especia l e l prob lema de bombeo (pumping) . Este problema se trata brevemente a continuación.


A reserva de que el lector consu lte la descripción completa en la parte de Evaluación de esta publ icación , e l mecanismo básico para que suceda este problema es que la capa de subbase sea erosionable; el problema es más evidente en las esquinas exteriores del pavimento . De las tres condicionantes q ue originan este problema -tránsito pesado, materia l de subbase erosionable y presencia de agua bajo la losa-, las dos primeras están i n t r í n s e c a m e n t e v i n c u l a d a s co n e l p roye cto y construcc ión ; es po r e l l o q u e e n u n p roceso d e conservación tales aspectos n o s e pueden corregir . Queda entonces la tercera , y conceptualmente consistirá en l imitar la presencia de agua entre las losas y sus apoyos. La técnica más común es la de proporcionar un d re n aj e l a t e ra l , s i t u a d o p o r d e b aj o de la j u n ta losa-acotamiento , ta l como se presenta en la figura 4 .6 .

Este sistema consiste básicamente en abrir una zanja de ancho comprendido entre 30 y 50 cm en el acotamiento , junto a la losa de concreto . Posteriormente se coloca un tubo ranurado de PVC, del orden de 5 cm de diámetro , procediéndose después al rel leno de la zanja; éste puede ser de material granu lar de fi ltro colocando encima una s e c c i ó n d e c o n c re t o h i d rá u l i c o o a s fá l t i co . Alternativamente , el rel leno puede ser concreto poroso subyaciendo a una carpeta asfá ltica , asegurándose que su permeabi l idad no sea menor que la de la subbase.

Otra manera de solucionar el problema es envolver con geotextil a l tubo de PVC, en lugar de colocar el rel leno g ra n u l a r de fi l t ro . Esta med ida pa ra d renaje se complementa con la instalación de sal idas latera les, también de tubería de PVC, a d istancias más o menos regu lares, dotadas de dispositivos de l impieza de los d re n es a cad a c ie rto n ú m e ro de sa l i das . Ta les dispositivos consisten en tuberías curvas que unen a las tuberías de salida con los drenes laterales, y que permiten la entrada de mangueras para apl icar agua a presión (figuras 4.6 y 4 . 7) .

Au nque n o es d esea b l e , e n ocas iones se p uede prescindir de las tuberías , dejando solamente a l concreto poroso (práctica común en España , por ejemplo) . La metodología de colocar d renes laterales no siempre funciona; aún más, en a lgunos casos, cuando existe mucha degradación de las capas de apoyo , puede resu ltar contraproducente. Es por el lo que a lgunas organizaciones , tales como la Asociación Mundial de Carreteras (P IARC-AIPCR, por sus siglas tanto en ing lés como en francés) , proponen los sigu ientes criterios:

1 ) No instalar dren lateral en pavimentos existentes cuando el deterioro es muy avanzado (ejemplos: C u a n d o e l p o rc e n t aj e d e a g r i e ta m i e n tos

Conservación


0.50 m , m ín . 1 .00 m, máx.

0.50 m, m ín . Centro del carri l , máx.

_L 0.50 m , m ín.

5 m m de material de expansión en la junta (al rededor de la separación)

/

��

Junta longitudinal

Chaflán 200 x 200 mm, m ín.

0.50 m, mín. Centro del carri l , máx. -- ..._ 1 .00 m , máx.

0.50 m, m ín.

Junta transversal

� 0.50 m, mín. 1 .00 m , máx.

1 1 .00 m , máx.

t

1 1 .00 m , máx. ( 0.50 m, m ín.

t 1 .00 m , máx.

\) 1mcyc

0.50 m , m ín . ¡._.

Pasajuntas de acero @

Centro del carri l , máx.

PLANTA

300 mm ele aproximadamente de 3 1 . 7 a 38. 1 mm de diámetro

Figura 4.5 Reparación de losas a sección completa (caso de grietas en esquina).


�--------------------------------------------C_R_IT_E_R_IO_S_D_E __ A_P_Ll_C_A_C_IÓ_N_D_E __ T_ÉC_N_l_C_A_S_D_E_R_E_P_A_R_A_C_IO�· N 1mcyc

A

Acotamiento interior

Losa de concreto 1 Peralte Pendiente longitudinal

,,...... _ T Acotamiento 1 exterior

PLANTA L

A'

L L .. 1 L= 30 a 50 m

Carpeta

Losa de concreto Capa de subbase

Capa de subbase granular, granulometría abierta

Sub base

CORTE A-A'

�

' �� //� � . . � sin ranurar ��

«-

�y de agua

Detal le 1

50 mm 0 sin ranurar

50 mm 0 sin ranurar

Entrada para el dispositivo de l impieza

Sub base

- -Tubería de sal ida

50 mm 0 de sal ida

n-� ....------------......-....-----------� �

pd (hermética)

sod sin ranurar

y Detal le 2

Figura 4.6 Ejemplo de sistema de subdrenaje lateral , para pavimentos en servicio.


CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE REPARACIÓN � �mcyc

Tubo de subdren en la ori l la

Pavimento de concreto Acotamiento asfáltico

+

Geotextil

Base permeable y subdren lateral

Pavimento de concreto +

Figura 4.7 Esquema general de drenes laterales.

atribuibles exclusivamente a bombeo ya es mayor al 1 0%; cuando el escalonamiento entre losas tiene un valor promedio mayor de 3 mm; o cuando los p rob lemas de bombeo son relativamente frecuentes, con más de uno por cada 200 m).

2) Tampoco se recomienda colocar d renes cuando se tenga evid enc ia de subbases con potencia l erosiona ble.

3) S i se l lega a p rever la instalación de los d renes, éstos no deberán interferi r con el funcionamiento estructural del pavimento.

El propio sistema de subdrenaje debe ser mantenido _ mediante una l impieza rutinaria a través de mangueras (cuyas cabezas se d iseñen para este propósito) que se introducen en las salidas con codos curvos previamente


Geotextil

insta lados. El avance de la manguera se hace con la ayuda de agua a presión.

El bombeo se puede disminuir si se adopta cualqu iera de las sigu ientes medidas preventivas o todas el las:

O Sel lar todas las juntas, así como las grietas.

O Cuando ya el bombeo es muy manifiesto (severidad media a a lta) , normalmente se asocia con falta de apoyo con respecto a la subbase. Esto se puede verificar a través de medición de deflexiones. Si éste es el caso, se debe proceder al rel leno de las oquedades con mortero o grout para estabi l izar las losas (cláusula 3 .3) .

O D re n e s , co m o ya se m e n c i o n ó en pá rrafos anteriores. Sin embargo, esta opción debe ser estudiada cuidadosamente, pues en algunos casos la porción fina de las capas que constituyen al

Conservación

ttÍ ��__;;_C�R�IT�E�R�IO�S�D�E�A:....:..:....;PL�l�C�A�C�IÓ�N�D�E::.....:...TE�· c�N�l�C�A�S�D�E�R�E�P�A�R�A�C�IO:.:.:.. N 1mcyc

pavimento puede ser expulsada junto con el agua a través de los drenes laterales. Es por el lo que la selección de los filtros que rodean a los tubos debe ser cuidadosa, de manera que minimice la pérdida de finos, pero que al mismo tiempo permita el flujo del agua.

O Otra manera de reducir el problema de bombeo es mediante la inclusión de pasajuntas para reducir las deflexiones, así como mediante ampl iaciones en los bordes del pavimento , como pueden ser vigas de borde. Las deflexiones también se pueden reducir con e l em p leo de acotam ie ntos de concreto hidráu l ico sujetados con vari l las. La restauración de transferencia de cargas en las losas se considera una medida correcta cuando se demuestre que existen condiciones pobres de traspaso de cargas; esta medida puede disminuir las deflexiones hasta en 50% . Es por el lo que esta técnica se debe rea lizar junto con el resellado de juntas y el rel leno de oquedades en la interfaz losa-capa de apoyo (estabi l ización de las losas) para brindar mejores resultados.

La aparición de oquedades por debajo de la losa , aparte de promover y propagar el fenómeno de bombeo, también l imita o reduce sensiblemente la transferencia de carga en la zona de juntas. Para restablecer la trabazón necesaria se procede a instalar pasajuntas nuevas; éstas se insertan en cajas previamente ejecutadas sobre las losas con deter ioros . Después de que se inserta n las p a s aj u n t a s , con s u s re s p e ct i v a s s i l l e t a s especialmente diseñadas para tal propósito , se rel lenan con concreto de fraguado rápido. Para mayores detal les, véase el inciso 3. 7 . 2 .

O I nyección de mortero. Se puede rel lenar con mortero la oquedad debajo de la losa; de esta manera se nivelan de alguna manera estas ú ltimas (cláusula 3 .3). Esta opción dependerá de si se c o l o ca n o no s u b d re n e s l a te ra l e s , p u e s e l funcionamiento d e estos últimos depende d e que no se taponen. En caso de que se adopte una solución conjunta , esto es, inyección de mortero e instalación de subdrenes, siempre se deberá in iciar con la inyección para que una vez seco el mortero, no interfiera con el funcionamiento de los subdrenes. El tiempo entre una apl icación y otra no debe ser muy grande, para no dar oportunidad a que se vuelva a degradar por erosión la capa de subbase.

O Desbastado del escalonamiento. Esta medida fu n c iona rá cuando se demu estre que exi ste escalonamiento pronunciado y frecuente en tramos representativos. Se puede hacer con o sin mortero previo rel lenando las oquedades. El desbastado


reducirá las molestias a los usuarios , y disminuirá el efecto dinámico creado en las losas por el tránsito de los veh ículos pesados.

O Reemplazo parcial o total de acotamientos. En este caso se coloca preferentemente un acotamiento de concreto hidráu l ico adosado al cuerpo principal del pavimento. Las juntas transversales de la capa de rodamiento deberá n ser extend idas también a l acotamiento recién constru ido.

4.1 . 7 H u ndimientos d iferencia les. Agrietam ientos

con hundimientos

Este tipo de agrietam iento se presenta con mayor frecuencia en los accesos a estructu ras tales como puentes , terraplenes, guardaganado, alcantari l las, etc. Básicamente los agrietamientos de este tipo responden a condiciones de apoyo d iferenciales en las zonas de transición a las estructuras, o a deformaciones excesivas en algunas capas que conforman los terraplenes altos.

L o s a s e n ta m i e n t o s h a c e n q u e s e p ro d u z c a n agrietamientos e n ambas direcciones, pues las losas no pueden acomodarse a las deformaciones de sus apoyos. Las deformaciones pueden modificar pelig rosamente el perfil longitudinal del camino en a lgunos casos.

Las reparaciones de grietas pueden ser con trátamiento e inyección , a sección completa , o restauración o adición de pasajuntas, cualqu iera de ellas. Sin embargo, una solución provisional consiste en rel lenar con mezcla asfá l t ica l as d e p res ion es , cuando por cuestiones climáticas o de presupuesto no se pueda corregir de manera defin itiva el problema.

La solución defin it iva puede ser cua lqu ie ra de las sigu ientes técnicas:

O Para el caso de losas sanas con hundimientos diferenciales, proceder a su levantamiento mediante gatos hidrául icos. Este procedimiento ya fue tratado en la cláusula 3 .3 . Básicamente consiste en el empleo de los mencionados gatos para que, con ayuda de una armadura metá l ica para la reacción , cuando sea necesario , se proceda a l levantamiento de las losas por incrementos. En el procedimiento se ap l ican incrementos vertica les de 1 9 mm y cuerdas para fijar los n iveles. El movimiento de la losa y las inyecciones de lechada empiezan en las partes más deprimidas, avanzando hacia afuera en ambas direcciones. Conforme se va avanzando se van apl icando inyecciones de mortero de cemento, que servirán como base de apoyo a las losas en su posición correg ida . Durante estos trabajos se deberá cuidar de a lternar los movimientos y las

Conservación


i n yecc io n es c o rres p o n d i e n tes en d ife re ntes regiones, de manera que los esfuerzos apl icados a la losa se reduzcan a un mínimo y así evitar el riesgo de agrietamiento . El ritmo de apl icación de las lechadas o morteros debe ser controlada a un va lor m í n i m o , d e e n t re 0 . 0 1 y 0 . 0 5 m 3/m i n u to comúnmente. Este ritmo debe apl icarse mediante ciclos: primeramente se in icia con un paso lento , para después incrementarse y se vuelve a reducir tan pronto se va a lcanzando la elevación deseada en la losa.

S i p o r a l g u n a c i rc u n s ta n c i a se p re s e n t a n expu lsiones d e lechada por las juntas/grietas, ori l las del pavimento o fisuras, será necesario ejecutar barrenos intermed ios para que por ahí se apl iquen inyecciones com plementarias que permitan l levar las losas a la posición deseada.

O I nyección a presión. Es una variante de la anterior, só lo que ahora se emplean barrenos para la inyección a pres ión de losas desviadas de su posición correcta . En resumen , se pueden emplear para :

a) rel lenar oquedades una vez levantada la losa , como en el caso anterior;

b) rel leno de la losa cuando el asentamiento no es permanente; y

c) para el levantamiento de la losa que haya sufrido asentamientos permanentes, hasta n ivelarla a su posición correcta .

La época más adecuada es el otoño, que es cuando teóricamente las capas de base y de subrasante están más secas , y las losas no están totalmente d i l a tad a s . Las a ct iv i d a d e s d e i n yecc ión d e preferencia deben ser realizadas por las mañanas.

O Renivelación con concreto hidráu l ico o con mortero . Se procede in icialmente a la inyección con lechada de las oquedades más evidentes; posteriormente se prepara la superficie con barrido enérgico y luego un picado superfic ia l para p rod uc i r una superficie rugosa que anteceda a la colocación de la capa n iveladora . Es siempre recomendable apl icar un riego de lechada de cemento antes de colocar e l mortero o el concreto hidrául ico (véase también la cláusula 3.9 de esta parte) .

O Finalmente, no cabe duda que la mejor solución siempre será la concebida para largo plazo, es decir, la corrección del problema de asentamientos por consol idación de los materia les cohesivos que conforman los terraplenes o cualquier estructura térrea en donde se apoyen los pavimentos . Dentro de las soluciones por emplear podrá inclu irse la


j� 1mcyc

precarga de terraplenes para reducir la influencia de las deformaciones de las capas de apoyo una vez que se haya constru ido el pavimento ; la sustitución parcial de materiales susceptibles a deformarse; la colocación de capas drenantes para el control del fenómeno de consol idación de los suelos (que origina los asentamientos), etc. En la defin ición de soluciones de este tipo es necesario contar con los servicios de un ingen iero especial ista en geotecnia .

4.1 .8 Fal las por expansión

Las losas ca m b i a n de vo l u m e n , n otá ndose más específicamente en el incremento de su tamaño, como resu ltado de aumentos de temperatura . Ello es más pronunciado en primavera e in icio del verano, cuando se presenta algo de calor y precipitaciones l igeras por las tardes. El efecto resu ltante es un levantamiento de las secciones de losa en las juntas ; dichos levantamientos son al principio incipientes , pero después, debido a las restricciones físicas, se man ifiestan fracturamientos severos (véase la figu ra 4.8 y también la figura 4 . 1 ) .

Otro factor que influye es la presencia de partícu las sólidas incompresibles que se infiltran dentro de las juntas. Se presenta más frecuentemente cuando existen tableros o secciones de losas muy largos, donde los movimientos ind ividuales de juntas son más pronunciados. Nótese en el esquema de la figura 4. 1 que el mecanismo de falla en la junta empieza primero en la parte inferior; posteriormente, ayudado por la expansión, se presenta una tendencia a desl izarse hacia arriba. Cuando esta parte de la losa falla por cortante , se pueden presentar fracturamientos de manera abrupta en forma de cuña.

IV - 147

Si bien algunos problemas de tipo qu 1m 1co , como la reactividad á lcal i-agregado, a lteran sensiblemente el volumen de las losas, las infi ltraciones de partículas sólidas en juntas son con mucho las que influyen más en el desarrol lo de este tipo de deterioro .

Otra conclusión que se puede derivar del anál isis de pavimentos con juntas en varios países es que este problema se minimiza si la separación entre juntas es menor de 6 m, aun cuando no cuenten con juntas de expansión . Sin embargo, en zonas expuestas a fuertes vientos que arrastran finos y arenas se sabe que se ha presentado el fenómeno. También se ha observado que el problema no es evidente en pavimentos nuevos, sino hasta que alcanzan edades de entre tres y cinco años.

Este tipo de problemas se resuelve mediante la remoción completa de todo el concreto fracturado, hacia los lados de las juntas, para l uego rel lenar el fa ltante de la capa de

Conservación

subbase que haya sido reti rado durante la remoción ya referida. El material de rel leno debe cumpl ir con las características de ca l idad exig idas a una capa de subbase granular. Posteriormente esta capa se debe impregnar con emu lsiones asfá lticas. Al final se restituye el concreto en la parte afectada .

Durante el proceso de remoción se deberá poner especial cuidado en la demol ición de las losas, verificando que las caras verticales en los cortes sean rugosas y que la insta lación de las pasajuntas, en caso de requeri rse, sea de acuerdo a lo ind icado en el proyecto . Una de las mitades de las pasajuntas debe ser recubierta con producto epóxico antes de su inserción dentro de los barrenos que las alojarán . La otra mitad se debe lubricar a n tes de l vaci ado de l co ncreto . P rev io a estas operaciones, en las juntas transversales programadas se deben dejar fajas de espuma de pol iuretano, o tiras de madera delgadas impregnadas de aditivo no adherente, con las dimensiones de las ranuras o cajas que recibirán el sello (véase la cláusula 3 .5 de esta parte) .

En casos de áreas grandes en juntas afectadas por este problema quizá resu lte más conveniente la remoción completa de las losas.

En los caminos de dos o más carriles por dirección (por ejemplo autopistas) en que solamente un carril presenta losas botadas por compresión, se ha encontrado que la reparación de ese único carril provoca el problema en los adyacentes. Ello parece ser debido a que la eliminación de las restricciones al movimiento en el carril produce una redistribución de presiones en los restantes, llevándolos a la falla.

4.1 .9 Cortes en el pavimento

Cualquier corte que se real ice en el pavimento para abrir una caja que permita la reparación de equipamiento

Figura 4.8 Esquema i lustrativo de una fal la por expansión.


subterráneo (tu berías de d renaje , para e lectricidad , telefonía , etc . ) puede representar un problema en e l desempeño de la estructura de l pavimento . E l l o se debe a que los cortes y colocaciones de material de reparación no siempre garantizan una continuidad en el pavimento . Entre los problemas posibles se puede citar, por ejemplo, el d islocamiento (rotación o desplazamiento) de las losas nuevas respecto a las existentes y el asentamiento excesivo de los rel lenos para apoyar a las secciones nuevas.

Una de las medidas principales que se deben tomar para evitar problemas futuros es garantizar una compactación adecuada del rel leno. Con ello se pretende d isminuir la posibi l idad de asentamientos del rel leno, y así mejorar el desempeño de las juntas en el pavimento . El material de re l leno debe ser seleccionado , de preferencia del tipo g ranu lar, compactado en capas de entre 1 O y 1 5 cm de espesor . Otra a l te rn at iva se r í a u t i l iza r m ate r i a l estabi l izado con cemento.

Una tercera opción consiste en el uso de rel lenos fl uidos, los cuales se mezclan en p lantas premezcladoras . Consisten en agregado fino (arena) , cemento, ceniza volante y agua. En rea l idad se requiere poco cemento, el suficiente para lograr resistencias a la compresión a los 28 d ías de entre 3 .5 y 7 kg/cm2 (50 y 1 00 psi ) . Este material presenta la ventaja de que fluye en toda la excavación , y se acomoda y conso l ida s in trabajo adicional , proporcionando un apoyo un iforme, resistente , y con deformación prácticamente nu la.

En caso de rel lenar con mortero flu ido trincheras con tuberías, se debe tener la precaución de colocar el rel leno en dos etapas, tal como aparece en la figura 4 .9 . Esto se hace con la final idad de evitar el efecto de flotación que pud ieía inducirle a la tubería, modificando de esa manera su al ineamiento .

Según se desprende de la figura , es necesario dejar una ho lgura en el corte , de manera que la parte de la superficie de apoyo afectada por la apertura de la zanja pueda ser enteramente restaurada. La idea fundamental detrás de esta práctica es evitar en todo momento la aparición de vacíos a futuro entre la losa y la citada superficie (se evita pérdida de soporte y problemas de bombeo). Las caras de contacto entre el concreto nuevo y el existente necesariamente deben de ser rugosas. Para el lo , se deben real izar los cortes que l imitan la frontera de reparación ún icamente al tercio del espesor de la losa existente . El espesor restante se debe recortar con d e m o l i c i ón , u s a n d o m a rt i l l o s l i g e ros e n las inmediaciones del corte frontera para no afectar las losas

Conservación

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE REPARACIÓN � 1mcyc

Corte con d isco

1 5 cm paño del corte de la F igura 4.9 Re l leno en

cortes para tubería , con

mortero flu ido. ---- 4h/3 osa a 1 5 cm del paño del corte de la excavación

h

11111 1 a. capa de rel leno fluido

� 2a. capa de rel leno fluido

adyacentes a l corte . El resto del área por abri r se puede demoler con pistolas neumáticas más pesadas.

Las losas también se pueden cortar y posteriormente levantar mediante izaje (véase la cláusula 3.5) . De esta manera , se real izarán dos cortes para l imitar el área: uno interior, a lo largo de toda la profundidad, y otro exterior, que propiamente es el que l imita el área por levantar, ejecutado sólo a l tercio del espesor. El concreto entre los dos cortes deberá ser entonces demolido con rotomarti l lo o con marti l lo neumático l igero , de 7 kg (14 lb de peso), buscando siempre lograr una superficie vertical y rugosa en los dos tercios inferiores del pavimento existente.

Cuando se tenga tránsito pesado, se debe garantizar la transferencia de carga entre las secciones de losa nueva con el pavimento existente. Un medio común para lograr esto es con pasajuntas . S i este es el caso, se debe proceder a ejecutar perforaciones en las caras del pavimento existente, previamente trabajadas para que presenten una superficie rugosa y vertical , para luego apl icarles a i re a presión y el iminar así los residuos. Acto seguido se insertarán las pasajuntas , cuidando que la perforación para la inserción ya esté rel lenada con la resina epóxica , e l mortero o en su defecto , grouts

especiales y de manera ad icional también se puede impregnar la mitad por insertar (véase la cláusula 3.5 de esta parte) .

En este tipo de trabajos la apertura al tránsito es un factor que debe tomarse en cuenta. Por el lo , es común emplear cemento tipo 1 con ad itivos acelerantes , o bien, cemento


t i p o 1 1 1 , a f i n d e l o g ra r res i s tenc ias te m p ra n as satisfactorias . Otra medida que ha probado ser eficaz es reducir la relación agua/cemento . Se ace pta como c r i t e r i o a b r i r la re p a ra c i ó n a l t rá n s i to c u a n d o a l ca nza res i s te n c ias a l a com p res ión e n 2 4 horas c e r c a n a s a 2 1 0 k g / c m 2 ( 3 0 0 0 p s i ) (o d e a p rox i m a d a m e n te 3 8 kg/cm2 (540 psi) de módulo de ru ptu ra obten ido en la modal idad de cargas al tercio medio) . El material de reparación puede ser obtenido de fa b r i can tes o p rod u cto res e s pec ia l iza dos en l a comercia l ización d e este tipo d e productos (morteros de a lta resistencia temprana).

Independientemente del t ipo de mezcla por usar, es importante , a l igual que en muchas modal idades de reparación , que el concreto nuevo se vibre y compacte adecuadamente. El enrasado debe hacerse paralelo al eje de trazo, usándose regla de 3 m o regla vibratoria . El texturizado deberá ser enteramente compatible con el pavimento circundante , esto es, siguiendo el mismo patrón de macrotexturizado, con objeto de no afectar sensiblemente la cal idad de ser\ticio del pavimento en su conjunto.

Una vez que el concreto o material de reparación ha perdido el exceso de agua, se procede a colocar la membrana de curado, de preferencia de pigmentación b lanca , ta l como la ap l icada , en p roced im iento y proporcionamiento , en el caso de pavimentos nuevos. La apl icación de esta membrana debe cubrir totalmente el área reparada.

Conservación

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El tiempo de apertura al tránsito , como ya se expl icó en las cláusulas 3.4 y 3.5, se puede reducir s i se colocan mantas o lonas sobre la reparación . Esta medida contribuye a una retención del calor dentro de la mezcla , y en consecuencia se alcanza mayor resistencia a edades tempranas.

4.1 . 1 0 Juntas sin sellar

Tal como se ha venido mencionando en d iferentes oportun idades en este trabajo , resu lta de primord ial importancia revisar de manera cuidadosa y periód ica el sel lado de las juntas. Esta inspección debe rea l izarse de manera sistematizada, con objeto de garantizar el buen funcionamiento de las juntas durante el periodo úti l del pavimento de concreto. Lo que se busca en ú ltima instancia es evitar el ingreso de agua y de partícu las incompresibles dentro de las juntas/grietas, así como min imizar la ocurrencia de desporti l lamientos en sus bordes.

El material de sel lo por emplear de preferencia debe tener propiedades ta les que permitan su deformación en las estaciones más ca lurosas del año, que es cuando es sometido a mayores compresiones, pero que durante las más frías no sufra cuarteamiento . Debe ser capaz de

\ adherirse adecuadamente a las paredes que forman el receptácu lo o caja de sel lo. Este ú ltimo debe estar l impio y tota lmente seco antes de recibir al sel lo de conservación. La descripción de sel los aptos para su empleo se describe en el inciso 4.3 . 1 de la parte sobre Proyecto.

Los trabajos detal lados para el resel lado de grietas fueron tratados en la cláusula 2. 1 de esta parte.

4.1 . 1 1 Resistencia inadecuada al derrapamiento

La resistencia al desl izamiento que ofrece un pavimento de concreto es función del tipo y profundidad de la ru g o s i d a d s u p e rf i c i a l , e s p e c í f i c a m e n t e d e l a macrotextura lograda por las pasadas d e las cerdas metál icas que se efectuaron durante su construcción. También depende de la resistencia a la abrasión y del pul imento de los agregados, especialmente del fino.

Existen varias formas básicas de corregir el problema de superficies pu l idas, debidas a la acción de tránsito , agregados y metodologías de terminado {del proceso constructivo orig inal) deficientes , como son:

O Ranurado longitud inal o transversal , empleando d i scos d i a m a ntados (c l á u s u l a 3 . 1 ) , fresad o , creac ión d e textu ra rug osa por percu s ión , y


exposición de agregados mediante el empleo de ácidos.

O La colocación de u na sobreca rpeta adherida , delgada, de concreto hidráu l ico .

O Apl icac ión d e u n a supe rf ic ie rug osa de lgada consistente e n mezcla asfá lt ica mejorada con res inas , con ag regado g rueso de muy buena cal idad .

O Tratamiento con postas (o "granal las") para lograr aspereza superficia l .

O Restablecimiento de la textura superficial mediante cubiertas de mortero de cemento.

Estos métodos ya fueron tratados en la cláusu la 3 . 1 2 , "Mantenimiento y reparaciones d iversas" de esta parte .

4.1 . 1 2 I rregularidades en la superficie que provocan

vibraciones

Los prob lemas en la reg u laridad superficial de los pavimentos ríg idos obedecen a una g ran gama de or íg en es ; pueden ser por p rob lemas en su etapa constructiva o bien derivados de problemas ocasionados por la propia vida de su servicio . Dentro de los primeros se puede mencionar el empleo de materia les poco durables y de prácticas incorrectas durante el proceso final de terminado durante la construcción. Dentro del segundo grupo están los deterioros ocasionados por el servicio que presta el propio pavimento , así como por las co n d i c i o n e s c l i m á t i c a s a q u e se ve s o m e t i d o : esca lonamiento d e j untas , asenta miento d e losas, fra ctu ra m i e ntos de esq u i n a , y d es p re n d i m i e ntos superficia les (véase la figura 3 . 1 5) .

La corrección de este t ipo de problemas, por lo menos en su etapa in icia l , consiste en rebajar las irregu laridades ( s a l i e n t e s ) m e d i a n t e d e s b a s t a d o c o n d i s co s d i a m a ntad o s , p rov is tos d e se rvo m e ca n i s m os d e n ivelación automática (véase la c láusula 3 . 1 ) . Las depresiones pueden min im izarse, pues el n ivel del árbol que aloja a los d iscos puede bajarse o subirse para contro lar la profundidad del rebajado.

Es evidente que, como ya se mencionó en cláusu las anteriores, se tienen que corregir las causas que dieron origen a los problemas de irregularidad superficia l , sobre todo con las relacionadas con problemas de las capas inferiores y las fal las estructurales en las losas. De esta manera , no tendría caso emprender una serie de actividades para restablecer la plan icidad o un iformidad en la superficie (por ejemplo mediante desbastado o c o l o c a c i ó n d e s o b re c a rpe tas d e con creto o d e

Conservación


microcarpetas asfá lt icas para rodamiento) si no se corrigen problemas de asentamiento por deformación de las capas de apoyo, bombeo interior, deficiencias de drenaje, infi ltración de sólidos en juntas, incl inaciones transversales por deformación de las capas inferiores, etcétera .

4.1 . 1 3 Deterioros propios de vial idades urbanas

Genera lmente los pavimentos urbanos están sujetos a tránsito l igero , y sólo a lgunas arterias principales o colectoras se someten a un tránsito pesado moderado. Por otro lado, muchas de las vías rápidas, periféricos y v ia l idades p ri ncipa les cuentan con muchos de los atributos de un pavimento carretero: espesores de losa y subbase importantes , pasajuntas , mayores exigencias en calidad del concreto , y tolerancias de construcción .

Los d e t e r i o ro s e n l os p a v i m e ntos u rb a n o s s o n predominantemente los mismos q u e para los pavimentos carreteros. Prácticamente todos los daños de tipo funcional y estructura l que ya se han tratado en el capítulo 3 y lo que va del 4 de esta parte se presentan en los pavimentos urbanos. Desde luego, algunos son más frecuentes que otros, atendiendo a las características de construcción y de d iseño p ropios de este tipo de pavimentos.

El papel del personal encargado del mantenimiento es de primera importancia . Dicho personal debe contar con los planos preparados por la empresa proyectista de manera oportuna. La revisión de planos y especificaciones debe permitir al personal de conservación conocer cuáles son las expectativas de comportamiento en el proyecto. Con esta práctica, aun dentro de los mismos planos se deben incluir a lgunas recomendaciones de conservación , para que el personal de este ú ltimo retroal imente a la entidad e n c a rg a d a d e l d i s e ñ o s o b re si s e c u m p l i e ro n satisfactoriamente las expectativas d e desempeño.

Los objetivos de un plan de conservación son :

O Hacer más du rab le la vida de los pavimentos manteniendo niveles de servicio aceptables.

O Reducir los costos de operación de los usuarios.

Resulta obvio que las visitas periód icas del personal de conservación perm it irán identificar con oportun idad daños evidentes y potenciales.

Al igual que en el caso de pavimentos carreteros, la conservación de pavimentos en vías urbanas también se puede agrupar en cuatro rubros: a) deterioros en la superficie, b) mantenimiento de juntas, c) reparación de


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daños estructurales, y d) casos particulares, los cuales se describen a continuación .

a) Problemas superficiales. Al igual que todos los pavimentos, los de tipo urbano eventualmente se desgastan en su superficie, debido a la acción de tránsito, erosión, y mala calidad del concreto. Esto tiene que ver con problemas tales como el pul imento de la superficie, desprendimiento o deterioro de los b o rd e s de l a s j u n ta s/g r ieta s , exfo l i ac iones , desprendimiento de partícu las, etcétera .

El pul imento de la superficie se puede corregir, como se m e n c i o n a e n e l i n c i s o 4 . 1 . 1 1 , c o n e l resta b lec im iento d e l a textu ra superfi c ia l con rebajado con d iscos d iamantados, entre otras posibi l idades. Otra alternativa para la corrección de este prob lema es med iante sobrecarpetas de concreto adheridas.

Los desprend imientos o costras , así como los problemas de desintegración del concreto (cuando éste sea de ca l idad dudosa , o debido a ciclos severos de gradientes térmicos) se pueden corregir con sobrecarpetas adheridas.

Las grietas por contracción plástica se pueden re l l e n a r con l echada de cemento , grouts , o impregnaciones o inyecciones de resinas, según el tamaño de las grietas y su profundidad .

b) Mantenimiento de juntas y grietas. Con mucho constituye uno de los principales problemas en los pavimentos urbanos. Los pavimentos urbanos se someten a daños por fatiga, por el paso continuo de veh ícu los, que aunque l igeros, afectan y deterioran la superficie y las zonas de juntas y grietas. Éstas s u fre n fu e rt e s d e s p re n d i m i e n tos o desconchamientos en sus bordes. Las actividades de inspección y evaluación de los daños deben ser rutinarias; un d iagnóstico oportuno de la evolución de deterioros permiti rá una conservación óptima, como se ha destacado en diferentes oportun idades de esta parte de la publ icación . Las acciones que se deben tomar implican el tratamiento y resellado de las aberturas. Este tratamiento consiste en tratar a la grieta como una junta convencional . Se forma sobre la grieta un cajeado superficial empleando equipo para ensanchar grietas, y posteriormente se sella. U n a segunda opción , depend iendo del caso , consiste en la inyección con productos epóxicos de baja viscos idad , de g rietas no contaminadas , siempre que no presenten movimientos relativos.

Las actividades de resellado son :

Conservación

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE REPARACIÓN � ��-�� 1mcyc

• Ext ra c c i ó n d e m a t e r i a l d efe c tu o s o c o n herramientas ahusadas e n sus extremos, o garfios.

• Limpieza con aire comprimido.

• Colocación de material sel lante de acuerdo con la cláusula 2. 1 .

Se debe tener cuidado de no derramar el exceso de sello en la superficie; tampoco se debe aceptar la apl icación de arena o gravi l la sobre el material de sel lo .

En el caso de grietas long itudinales, se puede proceder a "engraparlas" , ta l como se explica en el inciso 3 .7 .4 .

c) Reparación de daños estructura les. Las causas por las que se presenta este tipo de daños, que afectan seriamente la estructura del pavimento, pueden ser muy variadas: desde diseño y construcción, hasta las debidas a una erosión de la capa base, fatiga, etcétera .

Cuando los deterioros de bordes en juntas/grietas son muy severos, se puede optar por la reparación a sección parcial (cláusula 3.4 ) .

En cruces importantes, donde los camiones pesados arrancan y frenan con frecuencia, y donde además existe p rese n cia de a g u a , l as losas pueden presentar desgaste superficial y pérd ida de soporte ; e s t e ú l t i m o a s u vez p u e d e o ca s i o n a r escalonamientos inadmisibles entre losas. E n estos c a s o s c o n v i e n e e m p l e a r l a s t é c n i c a s d e restauración/suministro de pasajuntas .

Fracturamiento en esquinas

Un deterioro especialmente típico en este tipo de pavimentos son las grietas en esquinas. Éstas se presentan , aparte de en la vecindad de extremos, en juntas transversales y en juntas de control mal programadas en zonas de reg istros de obras subterráneas (tuberías para captar aguas pluviales, drenaje , cableado eléctrico , telefónico , etc). Como ya se mencionó, este tipo de problemas se corrige m e d i a n t e l a i n s ta l a c i ó n d e e l e m e n t o s d e transferencia d e carga (pasajuntas) e n e l área dañada .

En estos trabajos se debe poner especial cuidado en respetar el arreg lo de las juntas existentes. Toda reparación y creación de nuevos segmentos de junta deberá contar con su sellado correspondiente.


Escalonamientos

Tod o esca l o n a m i e n to exces ivo e nt re l o s a s , principalmente en zonas de tránsito pesado o por malas técnicas constructivas, puede corregirse mediante rebajado con discos diamantados. En algunos casos, antes de proceder a este desbastado se deberá corregir la causa de los problemas. Como una medida o trabajo concurrente previo se podrá optar por una estabi l ización de losas. Para el lo , se d e b e n d etecta r con p rec is ión l as á reas q u e presenten vacíos. Como en s u oportun idad se recomendó, esto ú lt imo se puede hacer de manera senci l la golpeando con una vari l la hasta detectar los ru idos característicos de losas con falta de soporte . Además, la medida de estabi l izar las losas debe estar ampl iamente documentada con indicios de la fa lta de soporte (por ejemp lo , observar s i los pavi mentos m u estra n eviden c ias de bombeo , movimiento de losas, desprendimientos acuñados en algunas juntas transversales, etc.) .

Otra alternativa , qu izá más drástica, justificable cuando el número de escalonamientos por ki lómetro es exces ivo , es e l e m p leo d e sobreca rpetas adheridas de concreto , a lternativa que es viable en los casos en que no se afecten mayormente los g á l i bos de pasos y estructuras superio res n i tampoco las guarn iciones de banquetas .

d ) Casos particu lares

Problemas por durabi l idad

La des i nteg rac ión d e l conc reto , como se ha mencionado en d iferentes oportunidades en este t ra b aj o , se d e be a l o s ca m b ios b ru s co s d e temperatura , empleo de sales qu ímicas para la re m o c i ó n d e n i e v e s o b re la s u p e rf i c i e d e l pavimento , y reactividad á lca l i-sí l ice del cemento. Cuando los pavimentos urbanos presentan este prob lema , es p refe rib le rehab i l ita r los con una sobrecarpeta no adherida . Ésta se apoyaría sobre el pavimento deteriorado. La función del pavimento existente sería la de una capa base de buena c a l i d a d . D e s d e l u e g o , l a a l t e r n a t i v a d e sobrecarpeta s e debe ap l icar cuando e l pavimento de la vial idad esté en muy malas condiciones, y que se demuestre en un anál isis de costos que otros trabajos concurrentes son muy onerosos para mejorar la condición de servicio del pavimento (véase también la c láusula 3 .9) .

Rampas y accesos

Este tema se trata para el caso de carreteras en la parte fina l de la cláusula 3 . 1 2 . En lo que sigue se

Conservación


d e ta l l a n a l g u n o s c r i te r i o s a p l i c a b l e s específicamente para e l caso d e cal les urbanas.

En las vial idades u rbanas se util izan banquetas de concreto , e l cua l se ext iende con espesores comprendidos entre 7 y 1 O cm; se construyen sobre una capa de arena nivelada con espesores de entre 2 y 5 cm. El conjunto descansa sobre una capa subrasante debidamente compactada y al ineada. Cuando los suelos naturales son de mala ca l idad es común emplear una capa subbase del tipo g ranular, más o menos de 8 cm de espesor.

L a s b a n q u e t a s q u e s i rv e n co m o a c c e s o habitualmente s e construyen con 1 O c m d e espesor, si es que soportarán veh ícu los l igeros; sin embargo, c u a n d o p u ed e n s e r c a m i o n e s p e s a d o s , l a s secciones d e banqueta s e deben diseñar como s i se tratase de rampas de acceso, esto es, como el cuerpo de rodamiento principa l .

E l mantenimiento común consiste solamente en mantener sel ladas las juntas , pues las losas en el lugar raramente manifiestan fal las. De esta manera , prácticamente cada año se debe revisar el sel lo para verificar que esté en buen estado; se repondrán sólo aquel las secciones con desprendimientos o con materiales sel lantes en mal estado.

Las banquetas requieren repararse cuando las losas se hayan levantado por la acción de raíces, o cuando hayan s i do d eter io radas po r i m pactos o por desfasamientos provocados por veh ícu los pesados. El procedimiento de reparación se puede consultar en la parte correspondiente de la cláusula 3 . 1 2 , "Mantenimiento y reparaciones d iversas".

Caso de adoquines artificiales

Cuando se uti l izan adoqu ines en banquetas, a menos que no estén correctamente fabricados o especificados , l a s p iezas ra ra vez p resentan problemas de fa l la , pues los adoqu ines de concreto de buena ca l idad p resentan sólo desviaciones relativas entre las diferentes piezas producto de sol icitaciones no previstas en su d iseño. Éstas se deben a l paso de vehículos, acciones sísmicas, o a la acción de raíces de a lgunos árboles viejos.

En estos casos, lo ún ico que se requiere es retirar las piezas en el área desnivelada, para luego volverlas a colocar en la misma posición original , una vez que ya se hayan preparado las capas inferiores en que se sustentan las piezas.


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4.1 . 14 Deterioros propios de pisos industriales

Se conoce como piso industria l a toda área pavimentada , com ú nmente con concreto h i d ráu l i co , ded icada a m a n iob ras d e a l m acenaj e , carga y d esca rga d e materiales. Por esta razón , pueden ser exteriores e interiores , si bien la acepción más conocida es para estos ú ltimos. De aqu í se sigue que los pisos industriales exteriores presentan problemas y desempeños muy simi lares a los pavimentos de concreto convencionales, como los que se han venido tratando a lo largo de esta obra .

Los p isos i n d u st ri a l es p a ra fi nes co merc ia l es e i n d us t ri a l e s confi n a d os con tech u m b re y m u ros perimetra les (o sea los interiores) presentan problemas muy característicos, propios de su d iseño y metodolog ías constructivas. El los pueden ser de concreto simple con o sin pasajuntas, y con o sin vari l las de sujeción en las franjas de co lado . Además , pueden ser del t ipo reforzado. En esta modalidad existen pisos reforzados con fines estructurales, losas estructu rales sólo con refuerzo l igero, las postensadas, las reforzadas para control de temperatura , y las losas de concreto de contracción compensada.

Por razones de espacio , y para tener congruencia con e l desarro l lo de todo e l trabajo en su conjunto , en lo que s igue so lamente se tratarán las losas de piso - -(tanto exteriores como interiores) de l t ipo s imple . As í , s e mencionarán excl us ivamente los pisos de concreto v ibrado , con o s in vari l l as de sujeción , y con o s in pasaju ntas . S in embargo , cabe hacer notar que la g ran mayoría de los comentarios y la problemática d escrita son a p l i cab les a p isos con otro tipo d e refue rzo.

Los p rob lemas o d eter ioros t í p i cos d e los p isos industriales de concreto tienen que ver mucho con las condiciones atmosféricas que prevalecieron durante el proceso de construcción (viento , humedad , temperatura ambiente , si contaba o no con muros confinantes, etc . ) . Otros aspectos se relacionan con las mezclas uti l izadas. Así , conviene anal izar si en los pisos

1 ) se uti l izaron mezclas con aire incluido,

2) si las juntas fueron correctamente planeadas, y

3) si las superficies se terminaron muy pronto o se trabajaron demasiado.

En los párrafos sigu ientes se enumeran de manera breve a lgunos de los problemas más comunes y sus prácticas correctivas.

Conservación

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE REPARACIÓN tt; ��;;_.;;.�__;;;.;...;..;...��__;;;...;;_;_,;.;...;..;...�;;..=.;..;.=��

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Superficies polvosas

Se presentan a simple vista en el concreto . El polvo fáci lmente se desprende al tacto . Sus orígenes se deben a un terminado de la superficie muy prematuro. También se debe a carbonatación del concreto en situaciones en donde se apl icó su curado en cl imas fríos; puede deberse a contenidos bajos de cemento o a que el acabado se apl icó en mezclas todavía con presencia de agua de sangrado o con demasiada humedad.

La aparición de polvo es el resu ltado de un terminado demasiado prematuro de la lechada superficial debido a la propensión que tienen las partículas grandes de la mezcla a sedimentarse cuando el concreto todavía está muy fresco, mientras que las finas, junto con el agua, tienden a elevarse. Si se al lana el concreto , y se sigue con las labores del terminado cuando existe demasiada agua de sangrado, lo que se provoca es arrastrar lechada y finos hacia la superficie del concreto. Al secarse esta cubierta pobre aparece entonces el polvo. El trabajar la superficie en estas condiciones tiene como resu ltado final una relación ag ua/cemento más alta en la parte superior y una relación a/c menor a mayores profundidades de la losa. Es por ello que la superficie del concreto es más permeable, débi l y con magras condiciones de servicio.

En colados en cl imas fríos eventualmente se podrán ut i l izar agentes ad it ivos ca le ntadores , para lograr re s i s te n c i a s te m p ra n a s . Es tos a g e n t e s d ej a n ocasionalmente residuos d e d ióxido d e carbono, que al combinarse con el hidróxido de calcio del concreto fresco pueden formar un carbonato de calcio en la superficie.

Como medida correctiva se puede rebajar con d iscos diamantados la superficie polvosa o débi l , hasta descubrir el concreto sano. En situaciones en donde la apariencia sea un requisito de primer orden , o cuando se requ ieran un piso resistente a la abrasión, se podrá colocar un material endurecedor (mineral o metálico). Estos ú ltimos materiales se apl ican por capas (o tratamientos) , dejando siempre secar una antes de proceder con las otras. Se debe tener en cuenta , s in embargo, que éstos no mejoran la calidad estructura l de losas con problemas , sino más b ien mejora n la ca l idad su perfic ia l de las losas , específicamente su rodamiento.

Descascaramiento (o exfol iación)

Se trata de desprendimientos superficiales, a manera de exfol iaciones, producto de pérdida de mortero superficial que deja expuesto el agregado más grueso. La causa principal son las presiones hidrául icas que ejerce el agua congelada dentro del concreto ya endurecido. Otras


causas frecuentes son el acabado del concreto fresco demasiado pronto, o un curado defectuoso.

En reg iones frías somet idas a n evadas , a l g u nos productos qu ímicos descongelantes (cloru ro de sodio o cloruro de calcio) incrementan las presiones nocivas a que ya se a ludió y propician el descascaramiento .

Los métodos correctivos i ncl uyen la ap l i cación de tratamientos superficiales con aceite de l inaza o con membranas a base de metacri lato .

Grietas

Al igual que los pavimentos carreteros , en los p isos industria les se pueden presentar agrietamientos por razones var ias . E ntre estas ú l t imas se i nc l uyen asentamientos , contracción restring ida por ciclos de secado y enfriamiento del concreto a edades tempranas, y cargas externas. Además, como ya se mencionó en otras partes de este trabajo, e l agrietamiento temprano se puede deber a asentamientos de la masa de concreto o a agrietamiento plástico . Este ú lt imo se presenta cuando en el concreto, a l estar todavía fresco , se presenta en su superficie un secado abrupto que genera tensiones que la masa no puede resistir.

También en este tipo de pavimentos, al igual que en los carreteros , se provocan agrietamientos después de que el concreto ha endurecido, debidos a los cambios en gradientes térmicos, contracción por secado o ambos. Se sabe por ejemplo que el concreto experimenta al secarse cambios volumétricos; específicamente se contrae en cas i 0 .5 mm por metro. Este acortamiento puede desarrol lar esfuerzos de tensión nada despreciables , y en ocasiones l lega incluso a trip l icar la resistencia a la tensión del concreto . S i e l concreto está confinado es cuando se presenta la fa l la .

Para dar una idea , una reducción de la temperatura por la noche del orden de 22°C provoca en muchos casos una contracción cercana a 0 .3 mm por metro. Al igual que en el caso anterior, si e l concreto no puede moverse, se presentará la fal la . En ambos casos se comprende la importancia de evitar que la i nfluencia de este cambio volumétrico afecte la integridad del concreto (a través de un d iseño de juntas, por ejemplo) . Para concretos nuevos -o de edad temprana- u n camb io de temperatura relativamente bajo puede ocasionar suficiente tensión como para orig inar su fa l la .

L a m a n e ra c o r re c ta d e re p a ra r e s t e t i p o d e ag rieta m ien tos es med ia nte i nyecc ión d e res i nas epóxicas o de grouts en agrietamientos finos y pequeños, no así en el caso de agrietamientos transversales que

Conservación

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE ·rÉCNICAS DE REPARACIÓN

abarcan el ancho total de las losas. En estos casos conviene mejor calafatear o ranurar la grieta y darle un tratamiento simi lar al de una junta , a saber, abrir una caja , l impiarla , colocar t ira de respaldo y ap l icar el se l lo correspondiente , según ya se explicó en la cláusula 2 . 1 de esta parte .

Si por estética el tratamiento de g rietas no es aceptable, sobre todo cuando se hace con morteros de cemento , se puede adoptar el criterio de dejarlas tal como están , ya q u e m u c h a s d e e l l as t i e n e n u n comportam ie nto estructural aceptable, atribuib le a la trabazón efectiva de a g re g a d o s . B aj o es te c r i te r i o , el p e rso n a l d e conservación debe real izar sólo visitas periód icas para i n s pecc io n a r l a evo l uc i ón d e d es co n ch a m i e ntos eventuales que se pud iesen presentar en los bordes de las grietas. Cuando éstos ya sean inadmisibles, se procederá a su corrección de acuerdo a la técn ica de reparación a espesor parcial de la losa (véase la cláusula 3.4 de esta parte) .

Cuando las losas se han asentado demasiado, por falta de soporte adecuado, qu izá se justifique una técn ica de re p a ra c i ó n d e m a y o r a l c a n c e , co m o l o e s e l levantamiento d e piezas con gatos hidráu l icos, para luego proceder a estabi l izar el apoyo o interfaz con mortero de cemento (véase la cláusula 3.3) .

Otros defectos son los desprendimientos de fragmentos cónicos (debidos a presiones h idráu l icas en la superficie) y el fisuramiento fino superficial ("mapeo"), que ya fueron d iscutidos en los incisos 4 . 1 .2 y 4 . 1 .4.

4.2 MANTENIMIENTO INADECUADO DEL DRENAJE Y DEL SUBDRENAJ E

Como ya se mencionó en la cláusula 3. 1 1 , existen dos tipos de drenaje que se tienen que tratar en las labores de conservación: el superficial y el subterráneo.

4.2.1 Drenaje

Dentro de esta categoría se encuentran las alcantari l las, las cuales se uti l izan para colectar aguas de cauces naturales, como el agua transportada hasta el las por medio de canales interceptores. Una vez colectada el agua se conduce por las alcantari l las a l lado opuesto de la via l idad. Es común considerar como alcantari l la a una estructura de claro menor de 6 m. Pueden ser de bóveda de mampostería sobre muros de mampostería o de concreto , de tubos o cajones de concreto , de losas de concreto sobre muros de mampostería , o de metal corrugado.


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Dado que el cauce puede crear embalses grandes sobre el corte o ta lud natural en donde se asienta el pavimento, resu lta entonces importante verificar que las entradas de las alcantari l las estén l ibres de obstrucciones. El lo se debe a que esta ú ltima reduce el área del cauce natura l . En g randes sol icitaciones o avenidas, la velocidad aumenta dentro de la estructura y en su sal ida, lo cual puede ocasionar fuertes erosiones. Así pues, conviene hacer remociones periód icas de fragmentos sólidos, ramajes, etc. en las entradas de alcantari l las.

El materi a l i n esta b le o desgastado a l rededor de cimentaciones, muros de rigidez y de cabezales se repara mediante el reemplazo del material erosionado con el material del lugar, si es de buena ca l idad , o de banco, o l lenando los huecos dejados por la erosión con un zampeado o concreto.

Las alcantari l las pequeñas se pueden l impiar sacando los residuos o desechos con chorro de agua a presión. También se pueden ocupar pipas, dotadas con una bomba y dispositivos de mangueras para dirigir el flujo desde la manguera hacia la sal ida de la alcantari l la . De esta manera los chorros de agua desalojan los residuos y sedimentos arenosos. Otra alternativa es med iante equipo industrial de trabajo pesado que opere al vacío.

Las alcantari l las de diámetro mayor de 1 m se pueden l impiar con herramienta manua l , empleándose un vagón que transporte los desechos hacia la sa l ida de la alcantari l la .

En alcantari l las de mayor diámetro incluso es posible el uso de tractores pequeños con cargador fronta l , montado en l lantas neumáticas .

En algunas situaciones, para evitar erosión, conviene colocar disipadores de energ ía en las sal idas de las alcantari l las y en los desagües. Estos disipadores , para que alcancen un buen comportamiento a mediano y largo p lazo , deben ser i nspeccionados per iód icamente , especialmente después de tormentas grandes.

Cuando son de tuberías de concreto, y éstas sufren asentamiento, sus uniones tienden a separarse. Estas un iones se pueden restituir apisonando sus bases de a poyo , o med ian te i nyectado de lechadas en las aberturas. Esta lechada consiste en una mezcla de una parte de cemento portland, dos partes de arena y una quinta parte de cal h idratada, todo con una cantidad suficiente de agua para producir una mezcla plástica . El tamaño de la arena debe ser tal que toda pase por la malla No. 8 , y deberá ser bien graduada.

Conservación

CRITERIOS DE APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE REPARACIÓN � ��

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Si bien las alcantaril las de concreto requieren menos conservación comparadas con otros tipos , es necesario que se inspeccionen regularmente , con objeto de verificar su buen estado y que esté l ibre de fisuras y de partes e ros i o n a d a s y/o d é b i l e s . Es to ú l t i m o se d e b e principalmente , según ya s e comentó , a las velocidades tan a l tas q u e pueden a l canzar l as corrientes en temporadas de tormentas fuertes. La corrección de estos problemas normalmente impl ica la colocación de los disipadores de energía .

En genera l , todos los sistemas de drenaje presentan prob lemas , excepto los concebidos para desagüe superficial . Tales problemas se atacan con programas de conservación , normalmente establecidos a priori, a manera de programas de inspección. Normalmente se l imita esta inspección a drenes provistos de tuberías o de conducciones de agua. El objetivo central de estos trabajos es el de verificar que los sistemas de drenaje no estén tapados y que el agua pueda salir por los cauces previstos en el proyecto.

4.2.2 Subdrenaje

El subdrenaje , a veces denominado profundo, está · formado por conductos que a lo largo de la carretera recogen el agua que proviene de las distintas capas que componen el pavimento, o aun el agua del terreno de apoyo que sube por variaciones en el nivel freático o por saturación de las capas superiores por ascensión capilar en los suelos de apoyo.

La capacidad de conducir el agua se mide mediante sistemas de control . En algunos países incluso se uti l izan piezómetros para verificar que las capas inferiores estén drenando correctamente.

El trabajo principal en las labores de mantenimiento será , aparte de el iminar obstrucciones para el buen drenaje, e l restablecimiento o reemplazo de fi ltros. Cuando existen deficiencias en el fu ncionamiento de subdrenes la situación se complica , pues es necesario romper la losa d e rod a m i e n to o p a rte d e l a cota m i e n to y s u correspondiente restitución para reparar las anomal ías. Existen noticias de que en Gran Bretaña se han ensayado sistemas de l impieza a l vacío de los filtros g ranulares. Con estas prácticas se busca automatizar la l impieza y la puesta en servicio de los fi ltros. Algunas empresas (en Bélgica) incluso producen cámaras de video automáticas que permiten la inspección de tuberías subterráneas con un mínimo de 1 3 cm de diámetro . Para el lo se hace uso de pozos de visita , sin alterar la operación del camino.


Siempre resu lta recomendable que, una vez instalados y antes de su puesta en operación , los tubos drenantes se deben inspeccionar, a fin de verificar que no están ovalados, o contaminados por filtros que hayan emigrado a su interior, pues el lo reduce su área hidrául ica o produce su eventual taponamiento.

Aunque en algunos pa íses se sigue apl icando la práctica de agua a presión para l impieza de los drenes, en algunos otros se p refi e re la l i m p ieza por carg a estát ica , consistente en obturar completamente la extremidad inferior de la tubería conductora , para luego l lenarla antes de abrir la obturación . Con el lo se intenta no sólo l impiar el dren , sino inferir su capacidad conductora y estimar su capacidad y duración de servicio.

Desde luego resu lta siempre mejor construir drenes de la m ejo r m a n e ra pos i b l e y e m p l e a n d o los m ej ores materia les , en aq ue l l os l uga res donde su pos i b le taponamiento represente un problema potencia l , sitios en los que por su ubicación se d ificu lte su mantenimiento o aun el acceso a su inspección. Esto es más cierto cuando su revisión es imposib le , a menos que se rompan algunos elementos , como es el caso de los d renes que subyacen a las carpetas de rodamiento .

En la práctica los g eotexti les se han comportado satisfactoriamente, y no se reportan taponamientos que inh iban su funcionamiento .

4.3 CONSIDERACIONES ESPECIALES. ACCIONES PARA CONSIDERAR EN ZONAS ADYACENTES

POTENCIALMENTE RIESGOSAS PARA LOS PA

VIMENTOS

4.3.1 Cortes y terraplenes en carreteras y autopistas

En zona de terraplenes se deben tomar precauciones para que el arrastre del agua no socave su estabi l idad ; para proteger contra la erosión a los taludes se pueden uti l izar mamposterías, colocación de losas de concreto, empedrados, zampeados con concreto pobre , diques permeables , muros de contención, pozos de tormenta, etc. La ve locidad potencial que pudieran lograr los escurrimientos es un factor que se debe tomar en cuenta al momento de seleccionar la técnica y los materiales de protección . En cualquier caso, siempre se tratará de que aun los sistemas de protección , sobre todo sus partes sal ientes , queden proteg idas también contra la erosión. Los t ra ta m i e n to s m á s co m u n es se e n u n c i a n a continuación : ·

O Empedrados, mamposteos o zampeados. Esta técnica de protección de taludes consiste en la

Conservación


colocación de fragmentos de roca de granulometría más o menos específica para resistir la velocidad de los caudales. Opcionalmente se puede mejorar la protección rocosa med iante revestim ientos con mortero.

O Recubrimiento de taludes con losas de concreto . Esta protección está compuesta por concreto reforzado con malla electrosoldada. Al igual que en el caso de recubrimiento con mampostería , los pies de talud que pudieran ser propensos a erosión severa se deberán proteger mediante empedrados .

O Concreto lanzado. Es básicamente un mortero que emplea mezclas de bajo revenimiento proyectadas por presión neumática contra la superficie que se va a proteger.

O Gaviones. La protección contra erosión de cortes en talud o de terraplenes muy altos puede lograrse mediante gaviones.

Todas estas reparaciones se pueden consultar en la parte correspondiente de la cláusula 3 . 1 2 , "Mantenimiento y reparaciones diversas".

4.3.2 Conservación de banquetas y guarn iciones

En obras de pavimentación, tanto en carreteras como en via l idades u rbanas , frecuentemente se construyen elementos por fuera de la zona de rodamiento que no necesariamente se incluyen en todas las secciones del proyecto. Consisten en guarniciones, banquetas, bordes, cunetas , muros de retención , acotamientos , etcétera .

Las obras complementarias necesitan ser identificadas y evaluadas con la mayor precisión posible, pues el las pueden representar montos económicos importantes en el p roceso de conservación . Es com ú n q u e los superintendentes encargados de esta última actividad conozcan con buen g rado de exacti tud los metros cuadrados de ca l les, guarniciones, banquetas, etc.

Si a el lo se agrega el conocimiento del estado físico que guardan, se estará en condiciones de incluir sus costos en los programas de conservación más importantes, a saber, los propios de las vial idades .

Las banquetas pueden consistir en piezas o tableros de concreto hidrául ico coladas en el lugar, o precoladas, util izadas para pavimentar las áreas centra les y en a lgu nos casos las late ra les de una v ia l idad . Las guarniciones son piezas cortas de concreto, típicamente precoladas, colocadas en los bordes. Ambos tipos de piezas comúnmente se adhieren a la superficie mediante

LPavimentos de concreto para carreteras IV - 1 57

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un lecho de mortero de arena y cemento, y las juntas se rel lenan con lechadas .

Las guarniciones y banquetas pueden dañarse por i m p a ctos p ro d u c i d o s p o r v e h í c u l o s , o p o r desplazamientos debidos a los asentamientos del apoyo. La reparación consiste en la remoción y sustitución de las piezas dañadas y en la restitución del mortero de unión. E l procedimiento deta l lado de reparación se puede consu ltar en la sección correspondiente de la cláusula 3 . 1 2 , "Mantenimiento y reparaciones diversas" .

Cuando las banquetas se cuelan en el lugar, sus fal las t a m b i é n se d e b e n a u n s o p o rte i n s u fi c i e n te , principalmente por erosión o por una compactación inadecuada. Pueden sufrir problemas de agrietamiento , por la falta de apoyo o por la acción de cargas pesadas por tránsito. En las banquetas también se presentan p ro b l e m a s d e d e s i n t e g r a c i ó n , d e b i d o s fundamentalmente a l empleo d e materiales defectuosos, a l t e rm i n a d o e x ce s i vo d u ra n te su p roceso d e construcción, o a la oxidación. E n las zonas de poco tránsito , eventualmente crece yerba entre las juntas y grietas.

Cuando los asentamientos no son mayores dé 7.5 cm y cuando las grietas no sobrepasan 2.5 cm de ancho, se puede considerar el hacer la reparación colocando encima una capa de emulsión asfáltica o una losa delgada de concreto, con agregado de tamaño máximo de 1 .25 cm. Este piso delgad� deberá cortarse con separaciones de no más de 1 m para formar las juntas, en tableros más o menos cuadrados. Cuando 1se haga con materiales asfálticos la superficie deberá barrerse y l impiarse antes de colocar un riego de l iga con emulsión asfáltica rebajado, el cual recibe a la nueva sobrecarpeta asfáltica . Al final esta ú ltima debe compactarse con rod i l l o m a n u a l o con a p i s o n a d o ras n e u m át icas ("bailarinas").

En zonas con asentamientos muy pronunciados, las áreas fracturadas se reparan mediante la remoción de las piezas dañadas, para luego seguir con la preparación de la capa de apoyo, la cual se compacta a los grados exigidos en las especificaciones de la entidad encargada del mantenimiento hasta el n ivel original , antes de colocar el nuevo material de banqueta . Cuando la reposición se real ice con concreto hidrául ico, se deberá respetar el arreg lo de juntas orig inal . Para ver el procedimiento detal lado de reparación por asentamiento, se refiere al lector a la sección correspondiente de la cláusula 3 . 1 2 , "Mantenimiento y reparaciones diversas".

Conservación

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Cuando las banquetas sean del tipo asfá ltico, y los daños superficiales sólo se deban a efectos cl imáticos , la superficie se podrá corregir con apl icaciones de mortero asfáltico (slurry sea/) o con sellos de arena .

4.3.3 Derecho de vía en carreteras y autopistas

El haber ubicado este punto al final de la cláusula no significa que sea el menos importante ; el mantenimiento de la vegetación es un reng lón importante en las erogaciones de algunas autopistas y cobra mayor peso conforme la vía cruza zonas propicias para el desarrol lo de espec ies vegeta l e s . Es i m p o rtan te p a ra e l admin istrador d e l a red carretera elegir o propiciar el desarrol lo de las cubiertas vegetalés que requieran de menor cuidado y mantenimiento a fin de no caer en abandonos del mantenimiento de estas áreas por el incremento de los costos en determinadas épocas del año o conforme pase el tiempo. En zonas semidesérticas puede tener un peso económico menor pero no por el lo deberá permitirse que sea ignorado .

En térm inos genera les se debe mantener un buen aspecto de la franja de derecho de v ía (espacio entre la via l idad y los l ímites de propiedad privada). Además, e l contar con u n área con pasto , l i b re d e ma lezas , proporcionará un aspecto ag radab le a la v ista , y contribuirá a una mejor visibi l idad de los usuarios y a una mayor resistencia a los efectos erosivos del medio ambiente.

El pasto debe ser ferti l izado, cortado y eventualmente sembrado en áreas seleccionadas. Al contrario que en las zonas ru ra les , en las u rbanas el pasto debe mantenerse más corto, con una a ltu ra de 8 a 16 cm. En las primeras su altu ra puede l legar a rangos de entre 1 O y 25 centímetros.

Entre las prácticas elegidas para el mantenimiento se tienen las siguientes:

O Las podadoras de carrete tienen el gran inconveniente de que son más susceptibles a daños por desechos sólidos en comparación con otros equipos.

O Las podadoras g i ratorias son muy út i les para vegetaciones ásperas y disparejas; al cortar por impacto, dañan de manera importante al pasto, por lo que se utilizan cuando no es muy importante la apariencia y se requ iere mayor manten imiento cuando existen condiciones secas. ·

O Las podadoras que util izan cuchi l las con impacto se puede decir que son las más perjud iciales para el pasto y comúnmente este tipo de equipo se util iza en


vegetaciones disgregadas y de difícil manejo, en donde no es importante la apariencia ni la calidad de la poda o recorte .

O Las podadoras tipo hoz son qu izás las que requieren menor energ ía y poco manten imiento ; pueden seguir operando aun con desperdicios de tamaño considerable, como pueden ser botel las, recipientes pequeños, etcétera .

O Remoción y poda de árboles. Los cortes de árboles, tanto en el derecho de vía como en propiedad privada, deberán ser precedidos de los permisos correspond ientes.

O Control de matorrales. Antes de proceder a los trabajos de l impieza y desenra ice, se deben instalar d i s pos i t ivos de s eg u ri d a d p a ra el cont ro l y señalización del tránsito . .

Todas estas prácticas se pueden consu ltar en la parte correspondiente de la cláusula 3 . 1 2 , "Mantenimiento y reparaciones diversas" .

4.4 CONSIDERACIONES SOBRE LA ADMIN ISTRACIÓN DE LA CONSERVACIÓN DE PAVIMENTOS

En esta cláusula se exponen algunas ideas sobre la o p t i m a c i ó n d e l a s i s te m a t i z a c i ó n y m a n ej o d e información. S e expl ica la necesidad d e los sistemas de admin istración de pavimentos, como una herramienta importante de apoyo para la real ización de los trabajos de conservación.

La ejecución de los trabajos de conservación sin el apoyo de un sistema de admin istración de conservación de la red normalmente l levará a una toma de decisiones anárq u ica, donde la opinión púb l ica o las presiones pol íticas guiarán principalmente la preferencia en cuanto al t ipo, programa y s it io en que debe ap l icarse la conservación en detrimento de la calidad y valor de la inversión en el resto de la red . El resu ltado final es que se tendrán unos caminos con una conservación excesiva o innecesaria , una g ran proporción de rutas mal o muy mal conservadas y una red ineficiente. Por el lo , conforme las redes se han ido ampl iando, ha sido más y más necesario el empleo de sistemas de admin istración de conservación de carreteras .

Con criterios de admin istración en genera l se busca que las decisiones de conservación, en sus d iferentes n iveles, sean más coherentes y rentables. Cualquier programa de conservación y cualquier sistema de administración va encaminado a mantener el nivel de servicio dentro de márgenes predeterminados a un mínimo costo.

Conservación


Otra manera de plantear los objetivos de la conservación sería elevar a la mejor cal idad posible la superficie de rodamiento ajustándose a los recursos económicosdisponibles. Así pues, los recursos apl icados están relacionados necesariamente con los n iveles de servicio buscados. En un sistema de este tipo deben tomarse en cuenta los dos n iveles que concurren en una decisión de administración , a saber, e l de toda una red , y el de una carretera particu lar , sus criterios de programación , pol íticas generales, pol íticas de mantenimiento de la red , d efi n i c i ó n de o rd e n de p r i o ri d a d e s , c á l c u l o d e n e c e s i d a d e s d e t i p o fi n a n c i e ro y a s i g n a c i o n e s presupuestarias para e l manten imiento, rehabil itación y reconstrucción.

Particularizando a una carretera como un idad , se deben incorporar de manera más detal lada criterios técnic()S sobre estrategias apl icables para solucionar uno o más t ipos de d eter ioros ; de esta forma el s istema de admin istración de pavimentos, al incluir componentes de los dos n iveles, ayuda a una toma de decisiones más racional .

__,...

Una medida del estado en que se encuentra un camino es el Índ ice de Servicio Actual ( ISA). El Índice de Servicio Actual se deriva de la correlación entre cal ificaciones subjetivas y mediciones objetivas. Las mediciones a que se hace referencia tienen que ver con deformaciones en el perfil longitudinal y en las secciones transversales (estado superficia l ) , así como con la tipolog ía y el grado de deterioro. La descripción y la operación de los equipos para hacer las mediciones, así como sus alcances, se presentan en el capítu lo 4 de la parte sobre Evaluación de esta publ icación .

En términos de los factores que lo conforman, e l ISA está dado por la siguiente expresión :

ISA9 = ISct + ISseg

donde:

ISA9 = índ ice de servicio g lobal

ISct = índ ice de servicio por confort

ISseg = índ ice de servicio por seguridad

El valor de IScr se relaciona con características tales como señalización horizontal , integridad superficial , ru ido al rodamiento , etc. También se relaciona con el grado de d e t e r i o ro , i n c l u y e n d o l o s d e l t i p o e s t r u ctu ra l (agrietamientos, escalonamientos, baches , etc.) . E l valor de ISseg está relacionado con los factores que aumentan la seguridad del conductor al transitar con el vehículo y entre el los se tienen factores como fricción, drenaje para preven i r h i d rop laneo , trazo de l ca m ino en cu rvas


Q 1mcyc

verticales y horizontales, etc. Cabe aclarar que este enfoque fue el adoptado por la AASH02, en su prueba , y apl icando modelos de deterioro.

Conviene destacar que con objeto de poder tener congruencia y rentabi l idad en los periodos y ejercicios de conservació n , es n ecesa rio em p lear herramientas anal íticas capaces de incorporar los diferentes tipos de deterioros, o más específicamente , sus modelos, para que se pueda medir tanto el impacto individual como el combinado en el desempeño futuro del pavimento. En todo este anál isis se debe establecer un índice de servicio objetivo; así , este último se podrá relacionar con una estrategia de conservación particular, la cual a su vez necesariamente también deberá justificarse en términos económicos.

Al final de la etapa de calificación del servicio de un tramo representativo se prepara un resumen que contenga los sigu ientes resu ltados: variación del perfil longitudinal y transversal respecto a la rasante orig inal o proyectada, disposición de grietas, su abertura , etc . , escalonamientos , fracturas de esquina, desprendimientos, etc. , referidos a una escala previamente definida.

La dec is ión de las opc iones más adecuadas d e conservación , d e acuerdo a l o discutido e n párrafos precedentes, se hará con base en un programa analítico para la eva luación de d iferentes estrategias. Esta característica es común en nuestros d ías, pues_ los programas de cómputo tienen esta capacidad. El costo de cada estrategia de conservación debe ser la suma del costo de las actividades que se prevén real izar en un p e r i o d o e s t a b l e c i d o , l o s c o s t o s a s o c i a d o s a l mantenimiento rutinario y los costos d e operación. Los montos de los costos asociados al mantenimiento se. fijan de acuerdo a los índices funcionales que presente el tramo por evaluar; estos índices los establece cada entidad responsable de los trabajos de conservación . Los costos que maneje esta entidad deben actual izarse para el año de anál isis; preferentemente se debe establecer una tasa diferencial entre la inflación y el interés que produzca el dinero.

Una vez que se establece la estrategia óptima para cada tramo de características homogéneas, es recomendable establecer las estrategias de conservación para toda la red , pues se sobreentiende que esta última ha sido regional izada. Muchos programas de administración lo que hacen es integrar al final a l grupo de estrategias con sus respectivos costos, obtenidos previamente para cada grupo de zonas. Esta integración se logra real izando actividades homogéneas para tramos contiguos. Esta práctica no necesariamente es la óptima para cada tramo,

Conservación

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pues algunos de éstos podrán requerir mantenimiento de mayor o menor importancia , y en consecuencia de costo .

Mediante el análisis de todos los escenarios posibles de conservación es factib le determinar el monto de las inversiones a corto, mediano y largo plazo para l levar al pavimento de la red a niveles de servicio predeterminados.

Como una parte fundamental de los prog ramas de conservación se requiere un programa sistematizado de inspección de pavimentos, o más específicamente su evaluación (véase la parte sobre Evaluación de esta publ icación) . Este conjunto de actividades tendrá la misión de mantener actual izado el desempeño de las co n s e rv a c i o n e s p reve n t iv a s , c o r r e c t i v a s y d e rehabi l itación, haciendo posible identificar de manera oportuna las neces idades de i nversión , de forma d iscretizada para cada tramo.

4.4.1 Se lección de la opc1on más adecuada de

conservación preventiva y correctiva

La decisión de apl icar una técnica de reparación o una combinación de el las, es función de los alcances que se pretenda lograr, esto es , si por ejemplo sólo se intenta alargar la vida de servicio del pavimento, o bien si se busca restaurar a una condición de pavimento nuevo. En e l p r i m e r caso por ej e m p l o se pod rá n e m p l e a r reparaciones a profundidad parcia l , rel leno d e baches , desbastado superficia l , etc. En el segundo se podrán ejecutar reparaciones a profund idad tota l de losas (sección total ) en piezas con daño estructura l ; además, se podrán estabil izar secciones de losa y de interfaces losa-subbase que presenten oquedades, etc. Todas estas técnicas fueron discutidas en el capítulo 3 y en éste . La decisión final evidentemente obedecerá a criterios económicos, de programación , y a condiciones que prevalecen en caminos o tramos adyacentes . En térm inos económicos , como ya fue d iscutido en e l capítulo 1 , importa mucho la correlación existente entre e l beneficio de las inversiones y la oportunidad con que éstas se hagan : una inversión fuera de tiempo o tard ía podrá s ign ificar q u e una ca rrete ra con daños de severidad baja a media cambie a estados críticos de deterioros, con el consecuente costo alto que representa volver el pavimento a una condición de seguridad y servicio aceptable. El costo alto no es sólo desde el punto de vista de inversión para su rehabil itación, sino también el alto costo asociado del transporte u operación que implica dejar deteriorar un pavimento a l ímites intolerables. Esto ú ltimo está estrechamente l igado con la evaluación técnico-económica de cada una de las estrategias de


conservación planteadas para cada etapa de deterioro de un pavimento en particular, relacionado siempre con todo el entorno general de la red a la cual pertenece.

En las etapas in iciales de la vida del pavimento es cuando más se justifican labores l igeras de manten imiento preventivo y correctivo , consistentes en reparaciones superficiales y en a lguna medida, en pequeños refuerzos o adecuaciones de las capas que subyacen a la losa de rodamiento . El restablecimiento de las condiciones del pavimento consiste básicamente en reemplazar a lgunas de sus secciones deteriorados, a veces a isladas, o en disminuir la rapidez con que se presentan los deterioros. El tiempo idóneo para real izar actividades correctivas en el pavimento está del imitado por el tiempo en que la técn ica empleada represente una solución efectiva para la estructura de l pavimento ; la fa l ta de so luciones efectivas o su demora obl iga a que conforme pase el tiempo se deban emprender acciones más radicales, como pueden serlo las de rehabi l itación por medio de sobrecarpetas, o aun las de reconstrucción.

Las técnicas de reparación coadyuvan , asimismo, a mejorar o a reparar errores de d iseño o de construcción antes de que el camino se ponga en operación . En el caso de caminos existentes en los cuales se evalúe su posible rehabi l itación con sobrecarpetas , también las citadas técnicas contribuyen a extender la vida útil de los tramos por rehab i l i tar , pues m in im izan los futu ros deterioros. Existen casos en que las sobrecarpetas adheridas_de concreto hidráu l ico pueden adoptarse como una medida preventiva , sobre todo cuando los daños en la superficie de rodamiento todavía son incipientes si se justifica la oportu n idad de la decis ión a través de espesores atractivos y costos bajos de mantenimiento durante la vida de la sobrecarpeta .

En diferentes oportunidades se ha mencionado que la selección de la estrategia de conservación debe estar fundamentada en criterios técnicos, admin istrativos y financieros. Para establecer la medida adecuada no solamente se requiere conocer el diagnóstico correcto del tipo de problema y su manera de corregirlo, sino que requiere también conocer la influencia, desde el punto de vista técnico-económico, que ejerce en toda una red el adelantar o retrasar las actividades de conservación . En este sentido , es importante también poder identificar las soluciones que se pueden considerar transitorias, de mediano y largo plazo. Este tipo de decisiones determina si un tramo carretero será sujeto sólo a medidas de mantenimiento para l levarlo a la calidad de servicio promedio de la red a la cual pertenece; o si por el contra rio , se le ap l icarán técn icas de reparación o

Conservación


rehabi l itación de gran a lcance, que posibil iten extender su vida úti l . I ndudablemente, y como ya se ha reiterado, la decisión contendrá un importante criterio económico.

Por ú lt imo, no deberá dejarse de lado la ejecución de la conservación rutinaria , la cua l es la ún ica actividad común a cua lqu ier t ipo de pavimento (r íg ido o flex ib le) y corresponde a todas las actividades de conservación que se efectúan con una periodicidad anual y de manera sistemática , como son :

O Mantenimiento de las condiciones de drenaje y l imp ieza d e la superficie de rodamiento y de l derecho de vía

O Rehabi l itación de registros

O Limpieza y reposición de señalamientos

O Conservación y reposición de barreras y defensas

O Mantenimiento del derecho de vía

O Limpieza de alcantari l las

O Limpieza de cunetas

O Conservación de puentes

O Otras

4.4.2 Importancia de la recolección de información

para las tareas de conservación

Esta i n fo rm a c i ó n con s t i t uye de h e c h o la p i eza fundamental para la toma de decisiones respecto al tipo o tipos de técnicas de reparación por real izar: ¿Cuáles son los daños predominantes? ¿Cuáles fueron las causas? ¿Cuáles· son las medidas correctivas para solucionar dichos problemas , y si minimizarán , una vez ejecutadas, la nueva ocurrencia de los deterioros? ¿ Es oportuna la real ización de las técnicas de reparación adoptadas, esto es, desde el punto de vista técnico-económico? La respuesta a estas interrogantes dará efectivamente la pauta para seleccionar de manera oportuna la opción más a d e c u a d a d e re p a rac ión en l as l abores d e mantenimiento preventivo y correctivo.

La opción empleada de reparación se debe decidir apoyándose en un programa de evaluación previo (véase la parte sobre Evaluación de esta publ icación) . En especial , la acción que se va a tomar se debe apoyar en la información que se recabe sobre el camino o sección del camino por conservar. Esta información, como ya se mencionó en diferentes secciones de este manual , tiene que ver con información sobre el proyecto y de su


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correspondiente construcción , conservación prevista , requerimientos de rehabi l itación y niveles de servicio.

En el momento de real izar los trabajos preparatorios de conservación es necesario verificar , en base a la experiencia y ju icio del profesional a cargo, que la información sobre e l tramo sea fidedigna y que el procedimiento especificado sea el adecuado, ya que podrán existir ocasiones en que se generen errores en la captura o procesamiento de la información dentro del programa y no corresponda la información al tramo y por ende la estrategia de conservación resulte errónea. Esta ve r i fi ca c i ó n p e rm i te co r re g i r e rrores a t i e m p o , retroalimentar a l sistema con oportunidad y apl icar los recursos disponibles de la mejor manera posible.

4 . 4 . 3 H e rra m i e ntas de a p o y o . P a q u etes d e

computación

En los últimos años se ha vuelto prácticamente una necesidad manejar la información via l y económica para las carreteras med ian te e l uso d e computadoras personales. Comúnmente los sistemas actualmente en uso permiten recopilar y actual izar las bases de datos de manera sistematizada . Los modelos de deterioro que uti l izan !os sistemas informáticos permiten establecer las acc io nes por rea l iza r p a ra una estrateg ia d a d a , asociándole un deterioro con e l tiempo d e acuerdo a la estrategia de conservación ya citada. Genéricamente se sustentan en las sigu ientes premisas:

1 ) Considerar el conjunto de la red via l por administrar a partir de un banco de datos;

2) Se estud ia y se lecc iona una estrateg ia de mantenimiento a partir de la simulación de varias d e esta s ú l t i m a s a t ravés d e u n a n á l i s i s costo/beneficio; y

3) Se adopta un método racional de programación para varios años de las obras para los diferentes t i p o s d e m a n te n i m i e n to : r u t i n a r i o , d e re h a b i l i tac i ó n , y d e reco nstrucc ión . Esta tendencia o ya casi una general idad se justifica en los costos cada vez más accesibles de estos e q u i p o s y e n l o s g ra n d e s vo l ú m e n es d e información que s e requiere manejar. Con el advenimiento de los bancos de datos , cada vez más populares y necesarios, se util izan en la actualidad programas de cómputo especialmente diseñados para su manejo, por ejemplo, USERS, JCP-1 , EXPEAR, HDM-4 , etc . , y los programas

Conservación

o 1mcyc

específicamente d iseñados para datos viales, como son VISAGE, UL YSSE, etcétera .

Prácticamente todos los programas d isponibles uti l izan catálogos con estándares defin idos de reparación , así como sus costos respectivos . Esto permite que, una vez conocido el estado físico de los pavimentos , se puedan real izar d iferentes alternativas de conservación , incluso de manera escalonada, ya que muchos programas cuentan con modelos que permiten pronosticar la evolución de los deterioros. Así , se pueden crear escenarios de conservación oportunamente, midiendo rigurosamente el impacto de determinada técnica de conservación , o de un conjunto de el las, en el presente y en el futuro , para un estado de deterioro específico del pavimento. Al mismo tiempo, se pueden valuar con precisión los costos de los d iferentes escenarios de conservación y su oportu:iidad económica:

1 ) Costo de operación para el usuario en el caso de no hacer nada;

2) Efectuar conservación oportuna; y finalmente,

3) Según el caso, postergar la inversión .

El empleo de programas de computadora diseñados para la administración de la conservación de pavimentos , hace posible que se anal ice con oportun idad información sobre evaluación de las cond iciones de un pavimento, técn icas de mantenimiento , y los costos asociados para cada estrategia de mantenimiento.

Pavimentos ce concreto para carreteras IV - 1 62


En el cap ítulo 5 de la parte de Evaluación se d iscute con m a yor a m p l i t u d el a s p e cto de l o s S i s tem a s d e Admin istración d e Pavimentos.

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Conservación

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