protocolo de investigacion rehabilitacion pavimento
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REhabilitacion de un pavimento flexibleTRANSCRIPT
INGENIERIA CIVIL
Asignatura: Diseño y Construcción de Pavimentos
Semestre: Sexto Grupo: 6P-1
Proyecto:
Rehabilitación de un Pavimento Asfáltico
Realizan:
Aguilar Garrido José Alberto
Jiménez Mujica Carlos Mario
Asesor:
Ing. Miguel López Herrera
Mayo del 2015
Instituto Tecnológico Superior Del Oriente Del Estado De Hidalgo
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CONTENIDO INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 3
MARCO TEÓRICO ....................................................................................................................... 4
Tipos de fallas ............................................................................................................................... 4
Fallas Funcionales.................................................................................................................... 4
Fallas Estructurales .................................................................................................................. 4
OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 9
Objetivo General ........................................................................................................................... 9
Objetivos Específicos ................................................................................................................... 9
DESARROLLO ................................................................................................................................. 9
Área de Estudio ............................................................................................................................ 9
Procedimiento ............................................................................................................................... 9
SOLUCIÓN ...................................................................................................................................... 20
CONCLUSIÓN ................................................................................................................................ 21
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INTRODUCCIÓN
La relación entre la causa y el efecto es aquella en la que se establece que un
suceso precede al otro, que hay una relación directa para que siempre que suceda
un hecho se produzca otro y que existe una proximidad temporal y espacial entre
un suceso y otro, es decir, que hay una interacción en la que los primeros se
llaman causa y a los segundos se denominan efecto.
La causalidad es un principio elemental de la ciencia que se manifiesta de
diversas formas como en la física o en la mecánica newtoniana que admite que la
causa precede al efecto, es decir, a toda acción corresponde una reacción igual y
en sentido contrario; en las matemáticas se representa en forma lógica y
estructurada con la definición de una función entre una variable dependiente de
una independiente, de manera que conduce a la manifestación analítica de la
linealidad, fundamento de la descripción matemática de gran cantidad de
fenómenos científicos de la naturaleza y es la piedra angular de la calidad en su
forma gráfica llamada diagrama espina de pescado o diagrama Ishikawa.
La fiabilidad es la probabilidad de un buen funcionamiento o comportamiento bajo
condiciones fijadas durante un periodo determinado, en el caso que nos ocupa, el
material con que está construida la vía de comunicación llamada carpeta asfáltica.
Ésta es la capa o el conjunto de capas, formada de agregados pétreos y asfalto
colocadas sobre la capa base y cuya función principal es ofrecer una superficie
segura y tersa para el rodamiento de vehículos.
Como elemento adicional a la aplicación de cargas, una vía está sujeta a los
elementos naturales como los cambios de temperatura y los fenómenos del ciclo
hidrológico, que conducen a que la masa que forma el firme, pierda las cualidades
del diseño original definido en el proceso de compactación, dando origen a fallas
que son difíciles de estimar porque distorsionan la hipótesis original del análisis
fundamentalmente debido a que alteran la condición de continuad del medio.
Estas fallas conducen a que la carpeta asfáltica presente ondulaciones,
hundimientos, protuberancias, burbujas, grietas, fisuras, entre otras, que modifican
las condiciones de rodamientos de los vehículos en forma segura, de manera que
aumenta el índice de accidentes, es más insegura la conducción y se incrementa
el costo de mantenimiento de los vehículos. Además se incrementa el tiempo de
traslado de un punto a otro, con más fatiga en el conductor.
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MARCO TEÓRICO
Tipos de fallas
Antes que nada definiremos como falla a las condiciones que se presentan en un
pavimento, cuando este pierde las características de servicio para las que fue
diseñado
Fallas Funcionales
El defecto se presenta o circunscribe a la superficie de la capa asfáltica y las
acciones de reparación se dirigen a la corrección de la fricción (seguridad), o al
restablecimiento de la a rugosidad o regularidad (comodidad), lo cual se logra con
la colocación de capas asfálticas de bajo espesor que no contribuyen desde el
punto de vista estructural.
Fallas Estructurales
Es una deficiencia del pavimento que ocasiona, de inmediato o posteriormente,
una reducción en la capacidad de este. En su etapa mas avanzada, la falla
estructural se manifiesta en la obstrucción generalizada del pavimento, a la que se
asocia precisamente el índice de servicio, no necesariamente implica una falla
estructural inmediata, ya que lo primero es consecuencia de su incapacidad para
soportar las cargas del proyecto.
Las fallas estructurales se pueden dividir en 3 ramos distintos:
Fisuras y Grietas
1.- Piel de cocodrilo
Las grietas de fatiga o piel de cocodrilo son una serie de grietas interconectadas
cuyo origen es la falla por fatiga de la capa de rodamiento bajo acción repetida de
las cargas de tránsito. El agrietamiento se inicia en el fondo de la capa asfáltica (o
base estabilizada) donde los esfuerzos y deformaciones unitarias de tensión son
mayores bajo la carga de una rueda. La piel de cocodrilo se considera como un
daño estructural importante y usualmente se presenta acompañado por
ahuellamiento.
Medición
Metros cuadrados (m2) de área afectada. La mayor dificultad en la medida de este
tipo de daño radica en que, a menudo, dos o tres niveles de severidad coexisten
en un área deteriorada.
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Opciones de reparación
Daño Ligero: No se hace nada, sello superficial. Sobre-carpeta.
Daño Medio: Parcheo parcial o en toda la profundidad (Full Depth). Sobre-carpeta.
Reconstrucción.
Daño Mayor: Parcheo parcial. Sobre-carpeta. Reconstrucción.
2.- Fisuras en Bloque
Las grietas en bloque son grietas interconectadas que dividen el pavimento en
pedazos aproximadamente rectangulares. Los bloques pueden variar en tamaño
de 0.30 m x 0.30 m a 3.0 m x 3.0 m. Las grietas en bloque se originan
principalmente por la contracción del concreto asfáltico y los ciclos de temperatura
diarios.
Medición
Metros cuadrados (m2) de área afectada.
Opciones de reparación
Daño Ligero: Sellado de grietas con ancho mayor a 3.0 mm. Riego de sello.
Daño Medio: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y
sobre-carpeta.
Daño Mayor: Sellado de grietas, reciclado superficial. Escarificado en caliente y
sobre-carpeta.
3.- Grietas Longitudinales y Transversales
Las grietas longitudinales son paralelas al eje del pavimento y pueden ser
causadas por:
1. Una junta de carril del pavimento pobremente construida.
2. Contracción de la superficie de concreto asfáltico debido a bajas temperaturas o
al envejecimiento del asfalto.
3. Una grieta de reflexión causada por el agrietamiento bajo la capa de base,
incluidas las grietas en losas de concreto de cemento Portland, pero no las juntas
de pavimento de concreto.
Las grietas transversales se extienden a través del pavimento en ángulos
aproximadamente rectos al eje del mismo. Usualmente, este tipo de grietas no
está asociado con carga.
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Medición
Metros lineales. La longitud y severidad de cada grieta debe registrarse después
de su identificación. Si la grieta no tiene el mismo nivel de severidad a lo largo de
toda su longitud, cada porción de la grieta con un nivel de severidad diferente
debe registrase por separado.
Opciones de reparación
Daño Ligero: No se hace nada. Sellado de grietas de ancho mayor que 3.0 mm
Daño Medio: Sellado de grietas.
Daño Mayor: Sellado de grietas. Parcheo parcial.
Deformaciones Superficiales
1.- Ahuellamientos
El ahuellamiento es una depresión en la superficie de las huellas de las ruedas.
Puede presentarse el levantamiento del pavimento a lo largo de los lados del
ahuellamiento, pero, en muchos casos, éste sólo es visible después de la lluvia
cuando las huellas están llenas de agua. El ahuellamiento se deriva de una
deformación permanente en cualquiera de las capas del pavimento o la
subrasante, usualmente producida por consolidación o movimiento lateral de los
materiales debido a la carga del tránsito. Un ahuellamiento importante puede
conducir a una falla estructural considerable del pavimento.
Medición
Metros cuadrados (m2) de área afectada y su severidad está definida por la
profundidad media de la huella.
Opciones de reparación
Daño Ligero: No se hace nada. Fresado y sobre-carpeta.
Daño Medio: Bacheo superficial, parcial o profundo. Fresado y sobre-carpeta.
Daño Mayor: Bacheo superficial, parcial o profundo. Fresado y sobre-carpeta.
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2.- Corrimientos
Los corrimientos son una serie de cimas y depresiones muy próximas que ocurren
a intervalos bastante regulares, usualmente a menos de 3.0 m. Las cimas son
perpendiculares a la dirección del tránsito. Este tipo de daño es usualmente
causado por la acción del tránsito combinado con una carpeta o una base
inestable.
Medición
Metros cuadrados (m2) de área afectada.
Opciones de reparación
Daño Ligero: No se hace nada.
Daño Medio: Reconstrucción
Daño Mayor: Reconstrucción
3.- Hundimientos
Los hundimientos son desplazamientos hacia abajo, pequeños y abruptos de la
superficie del pavimento. Las distorsiones y desplazamientos que ocurren sobre
grandes áreas del pavimento causando extensas o largas depresiones en el
mismo, se llaman “ondulaciones” (hinchamiento: swelling).
En múltiples ocasiones, los hundimientos suaves sólo son visibles después de la
lluvia, cuando el agua almacenada forma empozamientos. En el pavimento seco
las depresiones pueden ubicarse gracias a las manchas causadas por el agua
almacenada.
Medición
Metros lineales. Si el abultamiento ocurre en combinación con una grieta, ésta
también se registra.
Opciones de reparación
Daño Ligero: No se hace nada.
Daño Medio: Reciclado en frío. Parcheo profundo o parcial.
Daño Mayor: Reciclado (fresado) en frío. Parcheo profundo o parcial. Sobre-
carpeta.
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Desintegración del Pavimento
1.-Bache
Oquedad en la estructura de un pavimento cuyo origen se da por el
desprendimiento de una parte de la superficie de rodamiento al paso de los
vehículos.
Medición
En metros cuadrados (m2) de área afectada, sin embargo, si un solo Bache tiene
áreas de diferente severidad, éstas deben medirse y registrarse de forma
separada.
Opciones de reparación
Daño Ligero: No se hace nada.
Daño Medio: Bacheo superficial.
Daño Mayor: Bacheo profundo. Reconstruccion.
2.- Peladura
Pérdida parcial del agregado dejando expuestas áreas aisladas de la capa de
apoyo.
Medición
En metros cuadrados (m2) de área afectada
Opciones de reparación
Daño Ligero: Tratamiento aislado en mantenimiento rutinario.
Daño Medio: Reposición del material perdido y tratamiento superficial, en
mantenimiento periódico.
Daño Mayor: Sobre-capa asfáltica > 5 cm
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OBJETIVOS
Objetivo General
Evaluar la condiciones estructurales de la avenida 1 de Mayo, con base en
los diferentes tipos de falla de los pavimentos, con el fin de proponer la
mejor solución para la rehabilitación de dicho tramo.
Objetivos Específicos
Identificar los principales daños en el pavimento
Conocer los distintos procesos constructivos de rehabilitación de
pavimentos asfálticos.
Proponer las soluciones más adecuadas respecto al nivel de deterioro del
pavimento.
DESARROLLO
Área de Estudio
El presente trabajo se realizó en la avenida 1 de Mayo ubicada en la colonia San
Rafael de la ciudad de Apan Hidalgo con una longitud de 512m (Fig. 1).
Procedimiento
Para llevar a cabo este proyecto, se comenzó por una visita a dicha avenida, se
realizó una inspección visual y una memoria fotográfica donde se muestran las
condiciones actuales del pavimento, con una longitud de 512m con cadenamientos
a cada 50m.
El análisis y evaluación de las condiciones del pavimento fueron registrados por
cada cadenamiento, ubicando las fallas y sus probables causas, así como una
solución.
Fig. 1. Ubicación Satelital del Proyecto
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Cadenamiento 0+000 a 0+050
Fallas Posibles Causas Solución
Baches
Insuficiente penetración (< 0.5 cm) del riego de imprimación en bases hidráulicas.
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad. Debido a la magnitud del daño
encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Condiciones actuales de la Avenida 1ero de Mayo, cadenamiento 0+050
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Cadenamiento 0+050 a 0+100
Fallas Posibles Causas Solución
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Peladuras encontradas en el cadenamiento 0+100
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Cadenamiento 0+100 a 0+150
Fallas Posibles Causas Solución
Hundimientos
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Sub-drenaje inadecuado. Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad.
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento. Peladuras
(perdida de la base)
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Sub-drenaje inadecuado. Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Dosificación insuficiente de ligante Espesor insuficiente de la capa de rodadura (carpeta)
Daño mayor reflejado en perdida de capas inferiores del pavimento en el cadenamiento 0+150
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Cadenamiento 0+150 a 0+200
Fallas Posibles Causas Solución
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Cadenamiento 0+200, capas granulares inferiores expuestas debido a la ausencia casi total de la carpeta asfáltica
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Cadenamiento 0+200 a 0+250
Fallas Posibles Causas Solución
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Peladuras y erosionamiento de la carpeta asfáltica, Cadenamiento 0+250
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Cadenamiento 0+250 a 0+300
Fallas Posibles Causas Solución
Baches
Insuficiente penetración (< 0.5 cm) del riego de imprimación en bases hidráulicas.
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad.
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Hundimientos
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Sub-drenaje inadecuado. Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad.
Baches y hundimientos, Cadenamiento 0+300
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Cadenamiento 0+300 a 0+350
Fallas Posibles Causas Solución
Baches
Insuficiente penetración (< 0.5 cm) del riego de imprimación en bases hidráulicas.
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad. Debido a la magnitud del daño
encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Evidentes baches, peladuras y erosión de la carpeta superior, Cadenamiento 0+350
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Cadenamiento 0+350 a 0+400
Fallas Posibles Causas Solución
Baches
Insuficiente penetración (< 0.5 cm) del riego de imprimación en bases hidráulicas.
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad.
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Hundimientos
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Sub-drenaje inadecuado. Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad.
Cadenamiento 0+400, en estos tramos las condiciones prácticamente imposibilitan el transito con fluidez
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Cadenamiento 0+400 a 0+450
Fallas Posibles Causas Solución
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Cadenamiento 0+450, donde se puede visualizar el deterioro de la carpeta debido a las repeticiones vehiculares.
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Cadenamiento 0+450 a 0+512
Fallas Posibles Causas Solución
Baches
Insuficiente penetración (< 0.5 cm) del riego de imprimación en bases hidráulicas.
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad.
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo profundo del pavimento.
Peladuras
Lluvia durante el esparcido o antes del fraguado del ligante (asfalto).
Limpieza insuficiente previa al tratamiento superficial. Ligante inadecuado Compactación deficiente Envejecimiento del ligante
Hundimientos
Mantenimiento periódico incorrecto o nulo Espesor insuficiente de la capa de rodadura Sub-drenaje inadecuado. Ligante (asfalto) inadecuado o de mala calidad.
De igual manera se observa que el principal problema son las peladuras, Cadenamiento 0+500
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SOLUCIÓN
Debido a la magnitud del daño encontrado la mejor solución será un bacheo
profundo del pavimento, bajo el siguiente proceso constructivo:
Eliminación de la carpeta asfáltica dañada mediante equipo mecánico para
perfilar bien el perímetro, utilizando una motoescrepa Caterpillar 350-B.
Se procede a abrir caja con una profundidad de 30 cm realizando
operaciones de excavación, extracción y retiro del material suelto inestable
o saturado, ubicando un banco de tiro a por lo menos 1km de distancia, se
utilizara una excavadora Caterpillar 320-C y un camión de volteo de 7 m3.
Una vez llegado al fondo del terreno, se compactara el terreno descubierto,
verificando la compactación de la superficie descubierta, se utilizara un
Vibrocompactador Caterpillar CS-563.
A continuación se formara la base hidráulica utilizando grava en forma
acamellonada siendo la Motoconformadora la encargada de extender el
material previamente humedecido y posteriormente compactado, utilizando
una Motoconformadora Caterpillar 140-K y una pipa de agua de 30 000
litros.
Ya compactada la base hidráulica se procederá al barrido del tramo para
limpiarla de cualquier impureza mediante una barredora marca Rosco
RB-38.
En seguida se aplicara un riego de impregnación con emulsión asfáltica el
cual servirá como pegamento para recibir la carpeta asfáltica y generar una
mejor adherencia entre la base hidráulica y la carpeta asfáltica, utilizando
una Petrolizadora marca Mercedes Benz.
Terminado el proceso de impregnación se realiza la colocación de la
carpeta asfáltica para posteriormente compactarla, la colocación de la
carpeta asfáltica se llevara a cabo con una Pavimentadora de asfalto
(Finisher marca Caterpillar modelo AP-1055-B), y un camión de 7m3 para
alimentar a la maquina en el tendido del asfalto.
Una vez colocada la carpeta asfáltica se compacta con una plancha marca
IngerSoll-Rand, cuidando que el rodillo este humedecido para evitar la
adherencia.
Finalmente se procede a realizar otra compactación con equipo de
neumáticos marca Tampo SP-950, mientras la carpeta asfáltica tiene una
temperatura entre los 90°C y 100°C.
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CONCLUSIÓN
Podemos concluir que por muy pequeño que sea el tramo de pavimento que se
realice se debe tener en cuenta la realización de los mantenimientos requeridos
por dicho tramo, deben ser tomados con toda la seriedad que merecen ya que
esto nos ahorra tiempo y trabajo a futuro sin mencionar el ahorro de recursos
económicos.
Por otro lado, aun cuando muchos de los procedimientos constructivos en in
pavimento son simples deben de realizarse bajo los mayores estándares de
calidad para así poder garantizar la servicialidad del pavimento.