apuntes de pavimentos

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APUNTES DE PAVIMENTO

ÍNDICEUnidad 1 Introducción

1.1 Antecedentes históricos 1.2 Clasificación usual de pavimentos 1.3 Estructuración de pavimentos 1.4 Efectos del transito y el clima

Unidad 2Diseño de pavimentos rígidos

2.1 Comportamiento de las losas de un pavimento rígido 2.2 Efecto del transito y el clima en las losas de un pavimento rígido 2.3 Dimensionamiento de la losa de un pavimento rígido 2.4 Diseño de juntas longitudinales y transversales2.5 Ejemplo de cálculo de una losa de pavimento rígido

Unidad 3Construcción de pavimentos rígidos y control de calidad

3.1 Preparación del terreno, trazo y nivelación 3.2 Construcción de las capas de apoyo de la losa del pavimento 3.3 Colocación de guías y juntas transversales y longitudinales 3.4 Colocación del concreto y acabados 3.5 Aserrado de juntas 3.6 Muestreo del concreto y pruebas de resistencia 3.7 Nuevas tecnologías de construcción de pavimentos

Unida 4Diseño de pavimentos flexibles

4.1 Efectos del transito 4.2 Obtención de espesores de un pavimento flexible 4.3 Teorías de distribución de esfuerzos de Boussinesq 4.4 Distintos métodos de diseño de un pavimento flexible 4.5 Estructuración de un pavimento flexible4.6 Ejemplo de estructuración de pavimento flexible

Unidad 5Construcción de pavimentos flexibles y control de calidad

5.1 Construcción de las terracerías y control de calidad 5.2 Construcción de sub-bases y bases de pavimentos y control de calidad 5.3 Construcción de carpetas y su control de calidad

Unidad 6Conservación de pavimentos

6.1 Pavimentos rígidos 6.2 Pavimentos flexibles

UNIDAD 1.- INTRODUCCIÓN

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1.1.- ANTECEDENTES HISTORICOS

Desde que los hombres aprendieron a vivir en comunidad y en asentamientos estables, la búsqueda de materiales y procesos constructivos para conseguir una pavimentación más confortable y duradera ha sido una inquietud constante.

Desde piedras naturales, pasando por adoquines de madera, arcilla prensada a mano y cocida... han sido muchos los tipos de materiales empleados en la pavimentación a lo largo de los siglos. Al principio los criterios eran fundamentalmente prácticos y, una vez resueltos éstos, fueron complementados por criterios más refinados en los que la belleza y el diseño cobraron mayor relevancia.

Puede decirse que los pavimentos en nuestro país se iniciaron en 1925 con caminos que partían de la ciudad de México hacia Puebla, Pachuca, Cuernavaca y Toluca y que posteriormente fueron prolongándose hacia otros centros de población.

Para el inicio, en nuestro país, de la construcción de pavimentos, se tuvo la participación de la compañía estadounidense byme brothers, y todas las técnicas de construcción empleadas fueron anticuadas, aún para esa época.-. No se dio ninguna importancia a la calidad de los materiales ni a su tratamiento para formar las terracerías.- los materiales empleados en la superficie de rodamiento se seleccionaban a criterio del ingeniero encargado.

Se instaló un laboratorio en la ciudad de México, y le eran enviadas muestras de vez en cuando, con todas las dificultades que ello significaba, debido a los medios de comunicación disponibles de la época.

Fue por esas fechas en las que se formaron algunas sociedades y organismos como aashto, astm y el instituto del asfalto, y varios estados norteamericanos, como california y Texas formaron sus departamentos de carreteras.

En el año de 1927, se editó en México la primera versión de unas “especificaciones de caminos”.

MOSAICOS

Buen ejemplo de ello es la pavimentación con mosaicos, que, procedentes de Oriente, fueron introducidos en Europa por los griegos, y divulgados por los romanos. Estos mosaicos se realizaban combinando pequeñas piezas de mármol y piedras naturales que se fijaban entre sí y al suelo utilizando cemento natural a base de cal.

PIEDRA ARTIFICIAL

Con la aparición en 1824 del Cemento Portland, así denominado por su inventor el inglés Joseph Aspdin, se posibilitó la producción de Piedra Artificial, como elemento constructivo que permite obtener piezas de formas muy diversas mediante procesos industrializados, mejorando el comportamiento de los productos de pavimentación y dando respuesta a las necesidades de un creciente mercado.

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MOSAICO HIDRAULICO

La tecnología de la piedra artificial dio paso al Mosaico Hidráulico, antecedente del Terrazo, que desde el último cuarto del siglo XIX ha sido el material más usado y de mayor calidad con que se ha pavimentado los suelos de las viviendas y que aún se siguen utilizando.

Muchos y variados han sido los modelos de mosaico hidráulico, existiendo verdaderas obras de arte que incorporan dibujos sofisticados (realizados con cemento coloreado y extendido en moldes bruñidos de acero con trepas especiales) que podrían emular a las alfombras orientales.

El proceso de fabricación de este material, que aún pervive, tiene un gran componente artesanal, lo que limita su producción.

PRODUCCION INDRUSTRIAL Y APARICION DEL TERRAZO

Con el desarrollo industrial en el sector de los materiales para la construcción, apareció una nueva tipología de maquinaria y proceso de fabricación, que sin perder las posibilidades creativas del mosaico hidráulico, permitieron mejorar las características mecánicas de las baldosas y producirlas en series mayores, naciendo el terrazo.

El terrazo en forma de baldosas permite aglutinar piedras naturales (de cantos rodados, granitos y/o mármoles triturados) mezcladas entre sí y con cemento Portland, habitualmente coloreado que, una vez endurecido, permite obtener diferentes acabados superficiales para presentar una superficie lisa o rugosa y resaltar las formas y colores de sus componentes.

Su superficie externa puede ser sometida a numerosos tratamientos mecánicos secundarios industrializados que aumentan sus posibilidades estéticas y funcionales.

Las formas, colores y texturas, y sus combinaciones finales, permite la obtención de pavimentos variados en los que, además, se puede conseguir la funcionalidad prevista sin limitaciones en las posibilidades de diseño.

El uso de terrazo se generalizó en España a partir de la década de los 60, cuando consiguió moldear y producir piezas en procesos de fabricación automatizados que ofrecían un producto de lata calidad y belleza a precios competitivos.

Casi toda la pavimentación de viviendas, locales comerciales y áreas peatonales entre los '60 y '80 estaban constituidas por baldosas prefabricadas de hormigón. A partir de los años 80, el terrazo ha mantenido su supremacía en la pavimentación de áreas comerciales y espacios peatonales, a pesar de la incorporación en el mercado de otros materiales.

Sus características mecánicas, superiores a otros productos, lo hacen idóneo para cualquier uso interior, toda vez que pueden adaptarse estas características a los requerimientos de la superficie a pavimentar. En pavimentación exterior, las baldosas prefabricadas de hormigón siguen siendo las más utilizadas.

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Con el desarrollo del terrazo, adaptándolo a los requerimientos de uso exterior, crecieron sus posibilidades de diseño, enriqueciendo la estética urbana.

1.2.-CLASIFICACIÓN USUAL DE PAVIMENTOS

Se llama pavimento al conjunto de capas de material seleccionado que reciben en forma directa las cargas del tránsito y las transmiten a los estratos inferiores en forma disipada, proporcionando una superficie de rodamiento, la cual debe funcionar eficientemente.

Las condiciones necesarias para un adecuado funcionamiento son las siguientes: anchura, trazo horizontal y vertical, resistencia adecuada a las cargas para evitar las fallas y los agrietamientos, edemas de una adherencia adecuada entre el vehículo y el pavimento aun en condiciones húmedas. Deberá presentar una resistencia adecuada a los esfuerzos destructivos del tránsito, de la intemperie y del agua. Debe tener una adecuada visibilidad y contar con un paisaje agradable para no provocar fatigas.

Puesto que los esfuerzos en un pavimento decrecen con la profundidad, se deberán colocar los materiales de, mayor capacidad de carga en las capas superiores, siendo de menor calidad los que se colocan en las terracerías además de que son los materiales que más comúnmente se encuentran en la naturaleza, y por consecuencia resultan los más económicos.

La división en capas que se hace en un pavimento obedece a un factor económico, ya que cuando determinamos el espesor de una capa el objetivo es darle el grosor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inmediata inferior.

La resistencia de las diferentes capas no solo dependerá del material que la constituye, también resulta de gran influencia el procedimiento constructivo; siendo dos factores importantes la compactación y la humedad, ya que cuando un material no se acomoda adecuadamente, éste se consolida por efecto de las cargas y es cuando se producen deformaciones permanentes.

TIPOS DE PAVIMENTOS.

Básicamente existen dos tipos de pavimentos: rígidos y flexibles.

El pavimento rígido se compone de losas de concreto hidráulico que en algunas ocasiones presenta un armado de acero, tiene un costo inicial más elevado que el flexible, su periodo de vida varía entre 20 y 40 años; el mantenimiento que requiere es mínimo y solo se efectúa (comúnmente) en las juntas de las losas.

El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial, tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento constante para cumplir con su vida útil. Este tipo de pavimento está compuesto principalmente de una carpeta asfáltica, de la base y de la sub-base.

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Terracería. Se llama terracería al conjunto de obras compuestas de cortes y terraplenes,

formadas

Principalmente por la sub-rasante y el cuerpo del terraplén, constituida generalmente por materiales no seleccionados y se dice que es la subestructura del pavimento. Cuando se va a construir un camino que presente un TPDA (Tránsito Promedio Diario Anual) mayor a 5000 vehículos, es necesario que se construya bajo la sub-rasante una capa conocida como sub-yacente; la cual deberá tener un espesor mínimo de 50 cm.

PAVIMENTO RIGIDO

En un pavimento rígido, debido a la rigidez de la losa de concreto hidráulico se produce una buena distribución de las cargas de las ruedas de los vehículos, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante. En un pavimento flexible, el concreto asfáltico, al tener menor rigidez, se deforma y transmite tensiones mayores en la subrasante.

Debido a la rigidez y alto módulo de elasticidad del concreto, los pavimentos rígidos basan su capacidad portante en la losa de concreto más que en la capacidad de la subrasante.

Los pavimentos rígidos pueden dividirse en tres tipos:

• Hormigón simple con juntas.

• Hormigón armado con juntas.

• Hormigón armado con refuerzo continúo.

El pavimento de concreto simple no contiene armadura en la losa y el espaciamiento entre juntas es pequeño entre 2.50 a 5 metros. Las juntas pueden o no tener dispositivos de transferencia de cargas.

CONCRETO

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Los pavimentos de concreto armado con juntas tienen espaciamientos mayores entre juntas entre 5 a 12 metros y llevan armadura distribuida en la losa a los efectos de controlar y mantener cerradas las fisuras de contracción. Este tipo de pavimentos se cubrirán con mayor detalle en el capítulo correspondiente.

Los pavimentos de concreto armado continuo tienen armadura continua longitudinal y no tienen juntas transversales, excepto juntas de construcción. La armadura transversal es opcional en este caso. Estos pavimentos tienen más armadura que los de hormigón armado con juntas y el objetivo de esta armadura es mantener un espaciamiento adecuado entre fisuras y que éstas permanezcan cerradas.

Costo inicial (construcción) en comparación con los rígidos: bajoViada útil: máxima de 20 años, con mantenimiento mayor La calidad de la superficie es muy baja, ya que prontamente aparecen baches y hundimientosLa resistencia tiende a disminuir, principalmente en climas calientesPara su construcción: requiere mayores excavaciones, movimiento de tierras, y son más las capas a colocar en comparación con los rígidosPAVIMENTO FLEXIBLELos pavimentos flexibles se caracterizan por ser sistemas multicapa con las capas de mejor calidad cerca de la superficie donde las tensiones son mayores. La capa superior es de concreto asfáltico.

Un pavimento flexible trabaja distribuyendo la carga hasta que llegue a un nivel aceptable para la subrasante. Por debajo de la capa de concreto asfáltico se coloca una base que puede ser de piedra partida, grava bien graduada o materiales estabilizados (con cemento, cal o asfalto). Por debajo de esta base se coloca una capa de menor calidad denominada sub-base.

Costo inicial (construcción) en comparación con los rígidos: bajoViada útil: máxima de 20 años, con mantenimiento mayor La calidad de la superficie es muy baja, ya que prontamente aparecen baches y hundimientosLa resistencia tiende a disminuir, principalmente en climas calientes

1.3.- ESTRUCTURACIÓN DE PAVIMENTOS

PAVIMENTO RIGIDO

LOSA DE CONCRETO HIDRAULICO

Es colocada sobre un terreno con la calidad satisfactoria de soporte se puede construir sin una base, el cemento a utilizar para la elaboración del concreto será preferentemente Portland, de marca aprobada oficialmente, el cual deberá cumplir lo especificado en las normas NMX - C-414 - 1999 - ONNCCE.

SUBBASE

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Tiene la finalidad de aumentar la capacidad de carga del suelo.

Los materiales para sub-base y base estarán sujetos a los tratamientos mecánicos que lleguen a requerir para cumplir con las especificaciones adecuadas, siendo los más usuales: la eliminación de desperdicios, el disgregado, el cribado, la trituración y en algunas ocasiones el lavado, los podemos encontrar en cauces de arroyos de tipo torrencial, en las partes cercanas al nacimiento de un río y en los cerros constituidos por rocas ande siticas, basálticas y calizas. Es de gran importancia conocer el tipo de terreno con el que se va a trabajar ya que en base a esto se elige el tipo de maquinaria y el personal suficiente para trabajar en forma adecuada.

El material que se manda del banco para efectuar el análisis correspondiente, deberá traer las etiquetas adecuadas y al llegar a laboratorio se le efectuará un secado, su disgregación y se le cuarteará.

SUBRASANTE

La función de la sub-rasante es soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación, además de considerarse la cimentación del pavimento. Entre mejor calidad se tenga en esta capa el espesor del pavimento será más reducido y habrá un ahorro en costos sin mermar la calidad. Las características con las que debe cumplir son: f máximo de 3", expansión máxima del 5%, grado de compactación mínimo del 95%; espesor mínimo de 30cm para caminos de bajo tránsito y de 50cm en caminos con un TPDA > de 2000 vehículos. Otra de las funciones de la sub-rasante es evitar que el terraplén contamine al pavimento y que sea absorbido por las terracerías.

PAVIMENTO FLEXIBLE

CARPETA ASFALTICA

La carpeta asfáltica es la parte superior del pavimento flexible que proporciona la superficie de rodamiento, es elaborada con material pétreo seleccionado y un producto asfáltico dependiendo del tipo de camino que se va a construir, las principales características que debe cumplir el pétreo son las siguientes: a) un diámetro menor de una pulgada y tener una granulometría adecuada, b) deberá tener cierta dureza para lo cual se le efectuarán los ensayes de desgaste los agentes, intemperismo acelerado, densidad y durabilidad. C) la forma de la partícula deberá ser lo más cúbica posible, recomendamos no usar material en forma de laja o aguja pues se rompen con facilidad alterando la granulometría y pudiendo provocar fallas en la carpeta, se efectuarán pruebas de equivalente de arena ya que los materiales finos en determinados porcentajes no resultan adecuados.

BASE

Es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. La carpeta es colocada sobre de ella porque la capacidad de carga del material friccionante es baja en la superficie por falta de confinamiento. Regularmente esta capa además de la

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compactación necesita otro tipo de mejoramiento (estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además de transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores.

El valor cementante en una base es indispensable para proporcionar una sustentación adecuada a las carpetas asfálticas delgadas. En caso contrario, cuando las bases se construyen con materiales inertes y se comienza a transitar por la carretera, los vehículos provocan deformaciones transversales.

En el caso de la granulometría, no es estrictamente necesario que los granos tengan una forma semejante a la que marcan las fronteras de las zonas, siendo de mayor importancia que el material tenga un VRS (valor relativo de soporte) y una plasticidad mínima; además se recomienda no compactar materiales en las bases que tengan una humedad igual o mayor que su límite plástico.

SUBBASE

Cumple una cuestión de economía ya que nos ahorra dinero al poder transformar un cierto espesor de la capa de base a un espesor equivalente de material de sub-base (no siempre se emplea en el pavimento), impide que el agua de las terracerías ascienda por capilaridad y evitar que el pavimento sea absorbido por la sub-rasante. Deberá transmitir en forma adecuada los esfuerzos a las terracerías.

SUBRASANTE

La función de la sub-rasante es soportar las cargas que transmite el pavimento y darle sustentación, además de considerarse la cimentación del pavimento. Entre mejor calidad se tenga en esta capa el espesor del pavimento será más reducido y habrá un ahorro en costos sin mermar la calidad. Las características con las que debe cumplir son: f máximo de 3", expansión máxima del 5%, grado de compactación mínimo del 95%; espesor mínimo de 30cm para caminos de bajo tránsito y de 50cm en caminos con un TPDA > de 2000 vehículos. Otra de las funciones de la sub-rasante es evitar que el terraplén contamine al pavimento y que sea absorbido por las terracerías.

TERRAPLEN

La finalidad del cuerpo del terraplén es proporcionar la altura necesaria para cumplir con el proyecto, deberá resistir las cargas de las capas superiores y distribuirlas adecuadamente en el terreno natural. Por normatividad no se acepta material del tipo MH, OH, y CH cuando su límite líquido sea mayor del 80%, deberá tener un VRS mínimo de 5%. Si esta compuesto de rocas, se recomienda formar capas del espesor del tamaño máximo y se pasará un tractor de oruga en tres ocasiones por cada lugar con un movimiento de zig-zag que se conoce como bandeado, el grado de compactación mínima será del 90% y si es necesario realizar modelos en barrancas donde no es fácil el empleo del equipo, se permite que el material se coloque a volteo hasta una altura donde ya pueda operar la maquinaria. Se recomienda el compactador pata de cabra con equipo de vibrado y un peso aproximado de 20 a 30 toneladas.

1.4.- EFECTOS DEL TRANSITO Y EL CLIMA

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TRANSITO

Los pavimentos se proyectan para que resistan determinado número de cargas durante su vida útil.

La falla estructural en un pavimento se presenta cuando los materiales que conforman la estructura, al ser sometida a repeticiones de carga por acción del tránsito, sufren un agrietamiento estructural relacionado con la deformación o la tensión horizontal por tracción en la base de cada capa; en este sentido la falla relaciona la deformación o la tensión producida con el número de repeticiones admisibles; esto se denomina falla por fatiga o sea por repeticiones de carga. Estos fenómenos que se producen en el pavimento durante su funcionamiento, pueden ser modelados en el laboratorio haciéndose los llamados ensayos de fatiga; el agrietamiento que se produce en los materiales cuando se hacen las pruebas de laboratorio sobre las muestras de materiales o a escala natural, se asocia con la respuesta resiente (recuperable) del pavimento ante las cargas dinámicas; en estos ensayos se ha determinado que las grietas se propagan de la base de cada capa hacia arriba.

CLIMA

AGUA: Se ha demostrado que el agua libre al interior de un pavimento puede deteriorar de 20 a 50 veces más su capacidad estructural que cuando se restringe su presencia, constituyéndose en el factor climático erosivo más peligroso.

La presencia de agua libre dentro del pavimento se debe principalmente a dos causas de diferente naturaleza: Infiltración de agua a través de grietas en el pavimento, zanjas laterales, cunetas sin pavimentar, etc. Ascensión capilar desde el nivel freático.

Cada uno de estos aspectos contribuye a la degradación de la capacidad portante de las estructuras. H. H. Ridgeway (1976) atribuye los mayores daños en los pavimentos a la infiltración de agua por las fisuras que se generan en la carpeta de rodadura.

TEMPERATURA

En cuanto al efecto de la temperatura y del flujo de calor sobre los pavimentos flexibles, como los materiales asfalticos son extremadamente sensibles a los cambios de temperatura debido a su comportamiento viscoso. La resistencia de estos materiales es inversamente proporcional a la temperatura.

Ante la presencia de altas temperaturas y/o altos periodos de aplicación de carga (bajas frecuencias), se generan deformaciones irreversibles o plásticas en el pavimento denominadas huellas. Las mezclas asfálticas presentan una variación de su resistencia con la temperatura similar a la registrada en los materiales asfálticos

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UNIDAD 2.-DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

2.1.- COMPORTAMIENTO DE LAS LOSAS DE UN PAVIMENTO RÍGIDO

El espesor de las losas se calcula por medio de nomogramas que elaboran las asociaciones de productores de Cemento Portland, tomando en cuenta los esfuerzos siguientes a que están sometidas:

1. Esfuerzos debidos al tránsito2. Esfuerzos debidos a la temperatura3. Esfuerzos debidos al apoyo

Los esfuerzos debidos al tránsito se han estudiado en tres posiciones de las llantas. La primera se da cuando la huella de una llanta es tangente en forma simultánea a dos orillas; o sea, la llanta está en una esquina. De esta manera la losa trabaja en cantiléver y los esfuerzos principales de tensión se presentan en un ángulo de 45° respecto a las orillas y en la parte superior.

La siguiente posición estudiada se presenta cuando la huella de la llanta es tangente sólo a una orilla de la losa, en este caso, el esfuerzo principal de tensión es paralelo a la orilla y se da en la parte inferior.

Por último, se han estudiado los esfuerzos de la losa de concreto hidráulico cuando la llanta está en el centro de ella. En esta posición, los esfuerzos máximos de tensión se desarrollaran en el lecho inferior de la losa y en forma radial.

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2.2 EFECTO DEL TRANSITO Y EL CLIMA EN LAS LOSAS DE UN PAVIMENTO RÍGIDO

Cuando el cambio de temperatura es igual en la parte superior y en la inferior de la losa, se presentan los fenómenos de dilatación y contracción; pero si se encuentra en forma simultánea a diferentes temperaturas, hay un gradiente que provoca la presencia de alabeos. Si la temperatura de la superficie es menor que en la parte inferior, el alabeo es hacia arriba; o sea, la superficie de rodamiento se torna cóncava. En el caso contrario, el alabeo es hacia abajo y por lo tanto la superficie de rodamiento es convexa

En estos casos, los esfuerzos producidos por la temperatura no son importantes, siempre que no se agriete la losa, sin embargo, los esfuerzos debidos al tránsito se modifican, pues la losa no está apoyada en forma continua y aparecen en el primer caso los esfuerzos de tensión en la parte superior y, en el segundo caso, en la parte inferior. Estos fenómenos de alabeo se alternan durante el día y la noche, por lo que se presentan las dos situaciones. Asimismo, cuando la superficie de rodamiento es cóncava, los esfuerzos aumentan en 20%, en relación con las losas apoyadas en forma continua; en el caso contrario es menos crítico, pero el efecto también es mayor cuando la sub-base es más rígida.

2.3 DIMENSIONAMIENTO DE LA LOSA DE UN PAVIMENTO RIGIDO

Generalidades

CóncavoConvexo

CóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoCóncavoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexoConvexo

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Los pavimentos de concreto hidráulico o pavimentos rígidos, están sujetos a los siguientes esfuerzos:

Esfuerzos abrasivos causados por las llantas de los vehículos.

Esfuerzos directos de compresión y cortante causados por las cargas de las ruedas.

Esfuerzos de compresión y tensión que resultan de la flexión de las losas bajo las cargas de las ruedas.

Esfuerzos de compresión y tensión causados por la expansión y contracción del concreto.

Esfuerzos de compresión y tensión debidos a la combadura o alabeo de las losas

De los esfuerzos debidos a las cargas, se puede decir, que los de flexión son en general los más importantes en los pavimentos de concreto.

FACTORES DE DISEÑO

a) ESTIMACION DEL TRANSITO

Consiste en la obtención de los pesos, frecuencias, tipos y distribución de las cargas o ejes que circulan por el pavimento en proyecto. Será preciso conocer los pesos, frecuencias y tipos de carga (tráfico pesado) que soportará el pavimento en su vida de servicio. El numero y peso de los vehículos pesados esperados durante la vida del proyecto, es uno de los factores más importantes para el diseño de espesores de los pavimentos de concreto, es decir, el conocimiento del volumen y características del tránsito actual, así como una adecuada proyección en el futuro, son necesarios para poder definir el numero y ancho requerido para las vías, en tanto que el peso que soportará será imprescindible para el cálculo de los espesores de las losas. Lo anteriormente expuesto, implica la obligación del proyectista en hacer los mayores esfuerzos sobre una investigación del tránsito sumamente cuidadosa.

b) MODULO DE REACCION DE LA CAPA SUBRASANTE (k)

El modulo de reacción de la capa subrasante, se define con la siguiente expresión:

K= P△

Donde:

P, es la presión que se aplica al suelo y △, la deformación correspondiente.

En la práctica, en valor de “K” se obtiene de una prueba de placas, comúnmente con `placas circulares de 76.2 cm. de diámetro (30”). La deformación de la placa se mide con micrómetros que deben estar sostenidos en elementos apoyados fuera de la zona de influencia de las deformaciones; al igual que en las pruebas de placas para los pavimentos flexibles, es también costumbre en las placas para los pavimentos rígidos

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utilizar varias placas de diámetros descendentes, para rigidizar el conjunto.las cargas se aplican por medio de gatos hidráulicos, que se apoyan para transmitirlas en algún elemento pesado, generalmente en camión cargado.

Los incrementos de carga que se den a la placa no deben exceder del 10% de la máxima carga que se estime ha de llegar a aplicarse; cada incremento se mantiene hasta que no se produzcan asentamientos perceptibles. Una velocidad de asentamiento del orden de 0.005 cm/min, suele ser el límite del asentamiento que debe detectarse.

También el proceso de carga debe retirarse gradualmente, utilizando decrementos iguales a los incrementos que se hayan aplicado. Para nuestro caso, el valor “K” se determinó en base a la correlación existente entre “K” y el V.R.S (valor relativo de soporte) del suelo.

Estas correlaciones son utilizadas para el diseño cuando se dispone de mediciones directas del modulo de reacción en campo, ya que no se requiere gran precisión en la determinación de “K” y variaciones moderadas en sus valores no influyen sino ligeramente en el espesor de la losa de concreto, de acuerdo a los resultados obtenidos en el estudio geotécnico, se observa que el valor relativo de soporte acusa valores de 22 a 36%, obteniéndose en promedio un VRS de 29%, con el cual de la grafica, se

obtiene el valor de “K” para la subrasante de 8.5 Kg/cm3.

c) PERIODO DE DISEÑO

Este factor se considera como la vida del pavimento, el cual normalmente se toma como 20 años, sin embargo, puede ser menor o mayor. En términos generales ingenieros, instituciones de investigación y departamentos de carreteras consideran que la vida de un pavimento de concreto termina cuando se le coloca la primera sobrecapa, la vida de los pavimentos de concreto pueden variar desde 20 años en aquellos proyectos que han soportado ms trafico que para el que originalmente fueron proyectados o que han tenido defectos de construcción; hasta 40 años en aquellos proyectos donde los defectos han estado ausentes. El periodo de diseño seleccionado afecta el diseño del espesor de un pavimento dado que determina años y a qué tipo de vehículos pesados debe dar servicio el pavimento.

d) MODULO DE RUPTURA (MR)

La resistencia a la tensión por flexión del concreto es aplicable en el procedimiento de diseño para el análisis o criterio a la fatiga, el cual controla las fallas del pavimento bajo cargas pesadas repetitivas.

La resistencia del concreto para pavimentos rígidos, se valúa por su resistencia a la flexión, en base a la propiedad llamada modulo de ruptura (MR), el cual se determina mediante ensayes del concreto empleando una viga simple con carga al centro o con carga a los tercios del claro, tomándose esta última condición para el diseño estructural del pavimento por arrojar resultados inferiores y por lo tanto más críticos.

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Otra forma de expresar la resistencia a la tensión por flexión, es a través de la correlación con el valor F’c, resistencia del concreto a la compresión simple tras 28 días de fraguado. Esta correlación no es muy segura, pues se ve afectada por el tipo de cemento utilizado y la naturaleza de los agregados; de lo anterior se establece que:

0.10 F’c≤MR ≤ 0.17 F’c

En México, parece conveniente el valor promedio de MR=0.14 F’c

El ingeniero Clifford Older fue, probablemente, el primero que diseñó pavimentos de concreto hidráulico, basando sus análisis en que l pavimento era una estructura capaz de resistir ciertas cargas y que el punto crítico del mismo lo constituía en la esquina. El procedimiento seguido por dicho investigador fue el siguiente:

Considérese una carga P aplicada en la intersección de una junta y la arista exterior del pavimento rígido. Al aplicar la carga P a la losa, esta tiende a romperse según la línea A-B a una distancia X de la esquina.

Por observaciones directas, Older llegó a concluir que el ángulo formado por la línea A-B y la arista del pavimento se puede considerar de 45 grados, de tal modo que el momento flector producido por la carga P es:

M=P.x

Momento que debe ser contrarrestado por el momento resistente de la losa por lo tanto:

P.x=SIC

Donde:

S= esfuerzo de trabajo del concreto a flexión, siendo igual al modulo de ruptura a la flexión dividido entre dos, como coeficiente de seguridad.

EI modulo de ruptura del concreto a flexión puede estimarse como un 15% de fc’= M.R.=PL/

b2 en kg .

cm.2.

I= momento de inercia de una sección vertical según la línea A-B con respecto al eje neutro.

C= Distancia del eje neutro a la fibra más alejada, en centímetros.

I= bh3

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Si se hace b igual a 2x, y a h se toma como el espesor de la losa se tiene=

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I=2xh3

12= xh3

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El eje neutro de la sección se localiza aproximadamente en el centro, así que C se puede considerar igual a h/2, por lo tanto:

P.x=S . IC

= S . x .h3

6.h/2 = S . x .h2

3

Y despejando a h, se tienes:

h= √ 3 PS

Esta fórmula se refiere a una losa de concreto plana y que no recibe ningún apoyo de la losa adyacente.

Como puede observarse, Older suponía que la carga estaba concentrada en un punto sin tomar en cuenta, además, la reacción de la subrasante, por lo que el valor de h siempre salía excesivo y por lo tanto antieconómico.

Posteriormente varios investigadores han propuesto formulas que han significado un gran progreso con respecto a la que ya se ha indicado, siendo el más conocido y el que ha sido generalmente adoptado por los proyectistas, el análisis matemático desarrollado por el Dr. H. M: Westergaard, quien estudió los esfuerzos producidos por las cargas de ruedas colocadas en las esquinas, en el borde a cierta distancia de la esquina, y en el centro de las losas.

Como conclusión de sus análisis teóricos, el Dr. Westergaard dedujo formulas semiempiricas para calcular el esfuerzo provocado por las cargas, y además, otras formulas para calcular el esfuerzo provocado por las diferencia de rupturas.

Las formulas del Dr. Westergaard significaron un gran progreso, como ya se ha indicado, con respecto a la primitiva de Older por que toma en cuenta el área de la distribución de las cargas de las ruedas sobre un circulo cuya área es equivalente a la correspondiente de apoyo de las ruedas sobre el pavimento y, además, toma en cuenta la reacción a la subrasante.

La fórmula propuesta por el Dr. Westergaard, para el caso critico de esquina que en el más interesante, es la siguiente:

S=3P

h2 [1−( a√2l )

0.6]En la que:

S= esfuerzo provocado en la losa por la carga P, en Kg/cm2

16


P= carga en kg. Que se aplica a la esquina de la losa.

a= radio del circulo de área equivalente al área cargada, en centímetros.

l = radio de rigidez relativa entre la losa y subrasante, en centímetros, que vale:

l=4√ Eh3

12 (1−u2 ) k

E= modulo de elasticidad del concreto en Kg/cm2

u = coeficiente de Poisson para el concreto son un valor medio de 0.15

K= modulo de reacción de la subrasante en kg/cm2; presenta la presión necesaria en kg/

cm2 que debe aplicarse un área circular (cuyo diámetro comprendido entre 15 y 76 cm)

para producir un hundimiento de 1.27 cm. (Gráfica).

Las formulas de Westergaard fueron sometidas a una extensa verificación de carácter experimental, llevada a cabo por el Departamento de Caminos Públicos de Estados Unidos de América en su campo experimental ubicado en Arlington, en donde se sometieron los esfuerzos de las losas construidas especialmente y sometidas a la acción de cargas de ruedas. Estos ensayes demostraron que los esfuerzos reales que se desarrollan en las esquinas de las losas cuando ésta está alabeada hacia arriba a causa de la diferencia de temperatura y humedad entre el fondo y la superficie, es decir, cuando no hay un contacto completo entre la losa y la subrasante, son más elevadas que las que se obtiene por las formulas del Dr. Westergaard para el caso de la carga en la esquina. Como consecuencia de esas y otras comprobaciones efectuadas en los ensayes de Arlington, se propusieron diversas modificaciones a la fórmula del Dr. Westergaard, formulas que toman en cuenta la condición indicada.

El Dr. Gerald Pickett, físico investigador de la Asociación del Cemento Portland de E.U.A., de acuerdo con los ensayes de Arlington propuso la formula que sigue:

S= 4.2 Ph2 [1− √ a

l

0.925+0.22 ql]

En esta fórmula las literales indican lo mismo que en la fórmula del Dr. Westergaard.

La formula de Pickett es aplicable cuando a ∙√2

l varíe entre 0.1 y 1.0 o sea (0.1≤

a ∙√2l

≤

1.0), valores que encierran probablemente todos los que se pueden presentar, y para cuando no haya transferencia de carga de una losa a otra. La carga P usada debe ser igual a la carga estática por eje sencillo dividida entre dos. Con cargas en rueda duales o ejes tándem se usa la carga equivalente. Cuando haya alguna transferencia de carga de una

17


losa a la otra, la formula debe duplicarse `por 0.8 para tomar en cuenta un 20% de transferencia ya que se supone es de ese orden. En este caso la formula de Pickett quedaría así:

S= 3.36Ph2 [1− √ a

l

0.925+0.22 al]

Además de la fórmula del Dr. Gerald Pickett, que quizá sea la mejor, se han propuesto otras que a continuación se insertan, todas ellas para carga de esquina.

Formula de royal D. Bradbury:

S=3Ph2 [1−( a

l )0.6 ]

Formula de E. F kelley:

s=3 P

h2 [1−( a√2l )

1.2]La formula de Gerald Pickett tiene en cuenta un 40% de aumento en los esfuerzos debido a la distribución no uniforme del momento a lo largo de la sección normal a la bisectriz del ángulo de la esquina que, según Spangler, sería el factor de mayor importancia para que los esfuerzos experimentales resulten mayores que los teóricos, y también tiene en cuenta la falta de soporte en la subrasante en la región de la esquina, a la que Kelley y otros autores indican como la causa primaria a que obedece la falta de concordancia señalada.

Siendo las formulas anteriores (Westergaard, Bradbury, Kelley y Pickett) algo laboriosas se han preparado gráficos que sirven para facilitar su empleo.

Más aun, en la práctica, el pavimento de concreto hidráulico puede calcularse por medio de las formulas de Frank T. Sheets quien desarrolló relaciones empíricas para calcular la sustentación del terreno a emplear en la formula de Clifford Older de determinación de espesores.

Las formulas propuestas por Sheets son las siguientes:

a) Para llantas neumáticas sencillas:

S=2.4W . C

h2 (sin transferencia de carga

S=1.92W . C

h2 (con transferencia de carga)

18


b) Para llantas neumáticas dobles

S=1.85W . C .

h2 (sin transferencia de carga)

S=1.48W .C .

h2 (con transferencia de carga)

En las formulas de sheets los coeficientes fueron determinados en muchas pruebas de pavimentos de concreto hidráulico en los que las esquinas se sometieron a distintas cargas y se observaron las deformaciones y los esfuerzos producidos. Téngase muy en cuenta que en estas formulas ya se tiene considerado un factor de impacto de aproximadamente 1.2 y por lo tanto la carga W debe ser nada mas la carga estática por rueda.

El coeficiente C empleado en estas formulas depende del valor relativo de soporte del suelo y se puede obtener de la tabla de relaciones.

Todos los esfuerzos obtenidos hasta aquí se refieren nada mas a los producidos por las cargas, pero ya se ha indicado que no solo la carga produce esfuerzos en las losas de concreto hidráulico, sino que además, el combado de las losas, debido a los cambios de temperatura/humedad en la paste superior e inferior de las mismas, induce un nuevo esfuerzo que es necesario considerar.

Cuando la parte superior de una losa de concreto hidráulico está a una temperatura más alta que la parte inferior, como ocurre en un día de verano, la losa tiende a ponerse convexa respecto a la superficie. Cuando el gradiente de temperatura en inverso, las losas se pones cóncavas y por lo tanto las esquinas pueden separarse claramente de la subrasante que las soporta.

El Dr. Westergaard analizó el problema de los esfuerzos de combado o alabeo producidos por los diferentes gradientes de temperatura a través de las losas, suponiendo que dichos gradientes correspondías a una línea recta. El encontró la siguiente expresión para el caso de una losa muy grande:

Sc=E .e .t2 (1−u )

En la cual:

Sc= esfuerzo debido al gradiente de temperatura, en kg/cm2.

E= modulo de elasticidad del concreto, en kg/cm2.

e = coeficiente de dilatación térmica lineal del concreto (cm/cm/℃), tomando

usualmente como 1×10−5 cm/cm/℃ .

19


T = diferencia de temperatura entre la parte superior y la inferior de la losa (℃¿ .

u = coeficiente de Poisson, usualmente 0.15.

De las medidas reales de temperatura se ha demostrado que el gradiente de temperatura no es, de hecho, una línea recta y por lo tanto los esfuerzos debido al alabeo o combado de las losas resultan diferentes a los calculados con la formula anterior propuesta por Westergaard. Cuando la parte superior de un pavimento de concreto hidráulico esta más fría que la parte inferior del mismo, las losas tienen la tendencia a combarse hacia arriba, tendencia que es resistida por el peso de las losas, provocándose un esfuerzo de alabeo. Diferencias en el contenido de humedad entre la parte superior y la inferior de las losas provocan un similar efecto. Sin embargo, lo importante en esta condición no corresponde al efecto en si del esfuerzo de combado, sino mas bien a que la losa tiende a levantarse de la subrasante en las esquinas lo que reduce el soporte dado a las losas por la subrasante y por lo tanto tiende también a incrementarse el esfuerzo de flexión inducido por las cargas por rueda. Las esquinas de las losas, en las cuales los esfuerzos dados por las cargas son mayores, los esfuerzos de combado o alabeo son despreciables por que la tendencia al combado de las losas es resistido por una pequeña cantidad de concreto. De aquí que en las formulas de Pickett, Bradbury y Kelley fueron desarrolladas para obtener los esfuerzos de flexión en las esquinas de las losas de tal modo que concordaran con los esfuerzos medios, en el campo experimental de Arlington, en los casos de las losas combadas hacia arriba. Por lo tanto, los efectos del combado en las esquinas de las losas están ampliamente tomados en cuenta con el uso de las formulas antes dichas.

En el interior de las losas o en lo largo de los bordes de ellas a alguna distancia de la esquina, los esfuerzos de combado, cuando existen, son aditivos a los esfuerzos provocados por las cargas. Sin embargo, los esfuerzos debidos a las cargas en los bordes y en el interior de las losas de espesor uniforme son menores que los causados por las mismas cargas en las esquinas, por lo tanto, en esos lugares la resistencia de las losas es mayor que en las esquinas y lo suficiente para contrarrestar los efectos del alabeo o combado.

Los esfuerzos del combado no son siempre aditivos a los esfuerzos provocados por las cargas sino que, frecuentemente, son sustractivos, de tal manera que el esfuerzo resultante el provocado por la carga menos el esfuerzo, por combado. De hecho esta última condición prevalece la gran mayoría de las veces. La razón de esto estriba en que la parte inferior de las losas, como descansan sobre una subrasante húmeda, usualmente presenta mayor contenido de humedad que en la parte superior, lo que tiende a causar una condición de expansión y combado en sentido opuesto al causado por la mayor temperatura de la losa en su parte superior. Así, pues, bajo condiciones normales, y con juntas bien localizadas, el reducir el esfuerzo de trabajo a flexión del concreto para compensar el esfuerzo del combado, no se justifica ni es necesario. Las formulas de Pickett, de Bradbury y de kelley para diseñar las losas de concreto hidráulico, tienen un exceso de resistencia con el propósito de equilibrar los esfuerzos provocados por el combado.

20


Generalmente las losas de los pavimentos de concreto hidráulico se colocan directamente sobre las terracerías cuando estas son de buena calidad. Sin embargo, en algunos casos, como por ejemplo cuando las cargas a soportar son muy grandes, la subrasante es fina y expansiva y hay la posibilidad de un exceso de humedad en la subrasante, conviene colocar entonces, una capa de material de subbase sobre la subrasante debiendo ser cuidadamente construida esta subbase a efecto de que produzca los beneficios requeridos. También puede la subrasante ser estabilizada con cemento Portland. El efecto de diferentes espesores de la subbase sobre el valor de K a considerar se puede obtener de las curvas, las cuales están basadas en el análisis teórico de un sistema de dos capas del Ing. Donald M. Burmister.

También conviene hacer notar aquí que el modulo a ruptura a flexión del concreto aumenta bastante con la edad del mismo, sobre los 28 días de edad a la cual se obtiene el mencionado modulo de ruptura a la flexión.

3.4.- DISEÑO DE JUNTAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES.

Juntas de los pavimentos rígidos.

La necesidad de construir juntas en los pavimentos de concreto hidráulico es obvia, ya que de no hacerlo se presentarían grietas e intervalos bastante regulares debido a la contracción y dilatación del concreto.

Las juntas son, generalmente, puntos débiles de la superficie de rodamiento.

Tipos de juntas.

JUNTAS LONGITUDINALES:

Juntas de construcción

Juntas de contracción

JUNTAS TRANSVERSALES:

Juntas de contracción

Juntas de construcción

21


Juntas de dilatación

JUNTAS TRANSVERSALES DE CONTRACCIÓN:

Para determinar el espaciamiento L de las juntas transversales de contracción o dilatación de una losa entre dos juntas transversales se ve, en parte, coartada por la fricción entre la losa y el terreno provocando con ello esfuerzos que pueden ser perjudiciales máxime en las primeras horas de vaciado el concreto.

Para una contracción de una losa, el máximo esfuerzo de tensión se producirá en la sección media y tendrá, en ton/m², el siguiente valor:

En la que:

a= Ancho de la losa en metros.

h= Espesor de la losa en metros.

L= Longitud de la losa en metros.

ƒ= Coeficiente de fricción entre el suelo y el concreto, y varia de 0.5 a 2.5, usualmente 2.

ɣ= Peso volumétrico del concreto en Ton/m³.

Conociendo el valor del esfuerzo de tensión del concreto, como por ejemplo

20 Ton/m², se puede obtener, de la fórmula anterior, la longitud de las losas entre

Juntas de contracción.

De lo anterior se deduce de inmediato la necesidad que se tiene de que la subrasante o la base sobre la cual se cuelen las losas de concreto hidráulico para

JUNTAS TRANSVERSALES

L a

S2= a ۰ h ۰ 2 ۰ ƒ ۰ ɣ L=L ۰ ɣ ۰ ƒ a ۰ h 2

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pavimentos, sea lo mas liso posible a efecto de no producir un anclaje perjudicial de las losas con el suelo. cuando las losas se cuelan sobre las bases granulares, parece ser que un riego de impregnación excedido ofrece una buena protección a las mismas y evita el fuerte anclaje del concreto a ellas. Quizá la mejor guía es la experiencia local sobre calles en servicio. Sin embargo, con razonable aproximación se pueden usar los datos que siguen para controlar las grietas de contracción considerando la calidad del agregado pétreo:

TABLA DE TIPO DE AGREGADO

Tipo de agregado separación máxima

entre juntas

Granito triturado ------------------ 7.40 m

Gravas calizas -------------------- 6.00 m

Gravas silicosas ------------------ 4.50 m

Escorias de alto horno ---------- 3.00 m

Las juntas de contracción tipo plano debilitado que se ha indicado con anterioridad, prácticamente esta cayendo en desuso debido a lo molesto que resulta este tipo de junta por la irregularidad en la superficie y por la serie de brincos que provocan en el transito cuando no son perfectamente bien construidas.

Dispositivos especiales en juntas.

Con el propósito de mantener unidas las losas de concreto hidráulico, o con el fin de transmitir cargas verticales de una losa a otra, se emplean dispositivos especiales llamados pasadores y pasa-juntas.

Estos dispositivos se hacen de dos maneras, según el fin que con ellos se persiga.

A) si su objeto es mantener con ellos unidas las losas, soportaran nada mas cargas axiales. En este caso el esfuerzo máximo de tensión a que las barras pasadores pueden estar sometidas será igual al esfuerzo necesario para la fricción entre el pavimento y la subrasante o la base, en la distancia comprendida entre la junta y el bordo libre, del pavimento en el caso de que los pasadores se coloquen en las juntas longitudinales; si los pasadores se colocan en las juntas transversales, la distancia a considerar será entonces aquella que separa a dichas juntas dividida entre dos.

Es muy común emplear como pasadores varillas corrugadas redondas de 5/8´´ de diámetro.

La separación entre pasadores en el caso de que se coloquen en las juntas longitudinales se obtendrá de la igualdad.

23


ᶩ ۰ a ۰ h ۰ ɣ ۰ ƒ = π ۰ d² ۰ ƒs

4

De donde, la separación entre pasadores será:

ᶩ= π ۰ d² ۰ ƒs

4a ۰ h ۰ ɣ ۰ ƒ

ᶩ = Separación entre pasadores, en cm. Mínimo 20 cm, máximo 45 cm.

d= Diámetro, en cm de la varilla usada como pasador.

ƒs= Esfuerzo de trabajo a tensión, en kg/cm², del acero empleado como pasador.

a= Distancia, en cm, de la junta al bordo del pavimento.

h= Espesor, en cm de las losas.

ɣ = peso volumétrico del concreto en kg/cm³.

ƒ= Coeficiente de fricción del concreto con la subrasante o con la base (usualmente 2).

Ejemplo: Para calcular la separación entre pasadores.

En un pavimento de 7.32 m de ancho se sección pavimentada (3.66 m por carril), de 20 cm de espesor, con un concreto de 2.4 ton/m³ de peso volumétrico y empleando varillas de 5/8´´ de diámetro (1.59 cm) con esfuerzo de trabajo a tensión de 1400 kg/cm², la separación entre pasadores será la que sigue si se considera un coeficiente de fricción de 2.

Ejemplo: Calculo de la longitud de las barras pasadores.

La longitud de las barras pasadores que se emplean para mantener las losas unidas, dependerá de su adherencia con el concreto. Si se supone un esfuerzo admisible de adherencia, entre el concreto y el acero de 29.0 kg/cm² y que la distancia b, mitad de la longitud necesaria, puede desarrollar la resistencia total de tensión de la barra de acero que sirve de pasador, se tiene, para el perímetro de 5 cm de la barra de 5/8´´ de diámetro, lo siguiente:

p.b.u. = π∗¿ d² ۰ ƒs

24


4

b¿(π )(d )² (ƒs)(4 )( p)(u)

Y por lo tanto, la longitud de las varillas corrugadas que se emplearán como pasadores será de 20 x 2= 40 cm.

Tabla recomendada para dispositivos de transmisión de carga en una losa de pavimento rígido.

Espesor del pavimento (cm)

Diámetro de la barra (cm)

Longitud (cm)

Separación entre centros

10 1.27 25 30

11-13 1.59 30 30

14-15 1.91 35 30

16-18 2.22 35 30

19-20 2.54 35 30

21-23 2.86 40 30

24-25 3.18 45 30

26-28 3.49 45 30

29-30 3.81 50 30

JUNTAS CON PASADORES.

En el caso de que se empleen los pasadores en las juntas transversales, el procedimiento que se sigue es el mismo, nada mas que ahora la longitud de la franja ᶩ, en vez de ser a, es L/2 como se ve en la figura.

Como se ha podido observar, los pasadores que se emplean para mantener unidas a las losas deben ser varillas corrugadas que se adhieran bien al concreto. La separación máxima entre pasadores es de 45 cm, y la mínima de 20 cm.

25


Si el objeto de las pasa-juntas es el de transmitir cargas de una losa a otra, permitiendo que las juntas puedan abrir y cerrar, pero manteniendo las losas a la misma altura, ellas deben formarse con varillas lisas redondas en las que un extremo de cada varilla debe estar engrasado o pintado para evitar su adherencia al concreto. Recientes experiencias han demostrado que la longitud de las varillas pasa-juntas debe estar comprendida entre 30 y 40 cm de tal manera que penetren de 15 a 20 cm en cada una de las losas.

En carreteras el uso de las pasa juntas y barras de sujeción son recomendables en las juntas de expansión, sin embargo, estos elementos suelen suprimirse en las juntas de contracción cuando el espaciamiento entre juntas sea menor de 6 m, utilizándose en zonas de condiciones severas de servicio como cruceros o uniones de pavimentos rígidos diferentes.

FACTORES DE FRICCIÓN.

Dr. Westergaard.

ECUACION EMPLEADA PARA PASA-JUNTAS.

P= W* 1.3*.80

P= CARGA

1.3= SOBRE CARGA POR IMPACTO

80%(.80)= PORCENTAJE DE CARGA PARA LA LOSA EN LA QUE SE ENCUENTRA EL EJE.

Diseño de juntas en intersecciones

1. Dibujar los bordes de calzada y las cunetas (si existen).

26


2. Trazar paralelas a los bordes donde se producen cambios en el ancho de calzada.

3. Dibujar las líneas que definen los carriles de ambas arterias.

4. Prolongar los carriles principales que intercepten líneas auxiliares.

5. Trazar juntas transversales donde el pavimento cambia de

ancho. No prolongar juntas

que alcancen una paralela. La junta en la arteria transversal que se encuentran más

alejadas de la principal deberá ser de dilatación.

6. Agregar juntas transversales intermedias a las anteriores. Mantener el espaciamiento por debajo de las máximas recomendadas.

7. Extender los bordes del pavimento para definir la “zona de intersección”.

27


8. Observar las distancias entre la “zona de intersección” y las juntas adyacentes.

9. Si las separaciones superan la máxima deseada, agregar juntas intermedias.

10. Trazar líneas desde el centro de la curva a la “zona de intersección” y a cualquier

junta intermedia. Agregar juntas en las mismas. Resolver los puntos conflictivos.

2.5 CALCULO DEL ESPESOR DE LA LOSA DE UN PAVIMENTO RIGIDO

(METODO DE WESTERGAARD-BRADBURY)

FORMULAS:

1.- D=√ 3PS [1−( a

I )0.6]

D= Espesor de la losa (cms.)

28


2.- P=W ×1.30×0.802

P= Pesos ejercida sobre la losa (Kg.)

W= % mayor de la carga de servicio (kg.)

1.30= Coeficiente por impacto

0.80= Coeficiente reductivo por pasa juntas

3.- S=0.17 ( f ' c )

S= esfuerzo provocado en la losa por la carga P, en Kg/cm2

F’c= Resistencia del concreto (kg/cm2 ¿

4.-Ec=15860 (√ f ' c )

Ec= Modulo de elasticidad del concreto (Kg/cm2 ¿

5.- a=√ A

a= Radio del área cargada en el borde de la losa (cms.)

A= Área cargada en el borde de la losa (cm2 ¿

A= P0.25 ( f ' c )

6.- I=4√ Ec (d )3

12 (1.−μ )k

I= Radio de rigideces relativa (cms.)

μ= Relacion de poisson del concreto

k=¿ Modulo de reacción del soporte

d=¿ Espesor de la losa propuesto

7.- L= a0.71

29


L= Longitud de la losa (mts. Lineales)

Condición para la longitud de una losa

4 I<L<6 I

EJERCICIO DEL DIMENSIONAMIENTO DE UNA LOSA DE PAVIMENTO RÍGIDO

Se desea construir un camino tipo “A” el cual se va a realizar con pavimento rígido con anchos de carril de 3.75 m (dos carriles) y acotamientos de 1 metro, para lo cual se propone fabricar un concreto de 300 kg/cm2 y que contará con pasajuntas, para una capacidad de carga del terreno de 2.5 kg/cm2; con las características geométricas mencionadas diseñe el espesor y el dimensionamiento de la losa así como el diámetro de las pasajuntas y de las barras de amarre. Después de realizar aforos de origen y destino y otros métodos se decidió tomar como vehículo de diseño un tractocamión doblemente articulado T3-S2-R3. Con un “d” propuesto de 25 cm.

Datos:Camino tipo “A”a = 3.75 md = 25 cmf’c = 300 kg/cm2

k = 2.5 kg/cm2

μ = 0.15Carga de servicio: T3-S2-R3

Encontrar “P”P = (carga del eje más pesado) (carga de impacto) (coeficiente de reducción por pasajuntas)P = (10 000 kg) (1.30) (0.80)P = 10 400 kg

Encontrar “S”S = 0.17 x f’cS = 0.17 x 300 kg/cm2

S = 51 kg/ cm2

Encontrar “a”

a=√ A Donde A= P

0.25 ( f ' c )= 10400kg

0.25 (300kg /cm2 )=138.67cm2

a=√138.67 cm2=11.78cm

30


Obtener “Ec”

Ec=15860√300 kg/cm2

Ec = 274 703 kg/cm

Obtener el momento de inercia “I”

I=4√ Ec d3

12 (1−μ2) k=4√ 274 703 (253 )12 (1−0.152 )2.5

=4√ 429223437529.325=¿

¿ 4√146367753.6=I=109.99≈110 cm

Obtener el espesor “D”

D=√ 3PS [1−( a

I )0.6]=√ 3(10400 kg)

51 [1−( 11.78cm110 cm )

0.6]=√611.76 (1−0.26 )

√452.7024=21.28≈ D=21cm

Se construirá una losa de 21 cm de espesor que llevará:Pasajuntas de 1/8 del espesor de la losa = 2.63 cm ≈ 1 pulgada.Barras de amarre de 1/ 2 del espesor del pasajuntas = 1.31 cm ≈ 1/2 pulgada.DIMENSIONAMIENTO6 I > L > 4 I6 x 110 = 660 cm4 x 110 = 440 cma = 3.75 + acotamiento = 4.75 mDespeje:

a = 0.71 L ∴ L = a0.71

=4.75m0.71

=Longitud=6.69m

Se construirá la losa con dimensiones de 4.75 m de ancho de carril y 6.69 m de longitud, cumpliéndose así la condición de 6 I > L > 4 I.

CLASIFICACIÓN DE LOS VEHICULOS

Para los fines de esta Norma los vehículos se clasifican en:

31


1.- Atendiendo a su clase: (CLASE NOMENCLATURA)

AUTOBUS BCAMION UNITARIO CCAMION REMOLQUE CRTRACTOCAMION ARTICULADO TSTRACTOCAMION DOBLEMENTE ARTICULADO TSR y TSS4.2. Atendiendo a su clase, nomenclatura, número de ejes y llantas

10

8-10

6

3

2

B4

B3

B2

AUTOBUS

4

VEHICULON° DE LLANTASN° DE EJESNOMENCLATURA

18

14

5

4

C3-R2

C2-R2

N° EJES N° LLANTAS VEHÍCULONOMENCLATURA

CAMIÓN REMOLQUE

32


22

18

6

5

T3-S1-R2

T2-S1-R2

N° EJES N° LLANTAS VEHÍCULONOMENCLATURA

TRACTO CAMIÓN DOBLEMENTE ARTICULADO

33


"PESO Y DIMENSIONES MAXIMAS AUTORIZADAS POR TIPO DE VEHICULO Y CAMINO"

TABLAS

TABLA "A" pesos máximos autorizados por tipo de eje y camino (toneladas)TABLAS "B" peso bruto vehicular máximo autorizado por tipo de vehículo y camino (toneladas)TABLAS "C" largo máximo autorizado por tipo de vehículo y camino (metros)

PESOS MAXIMOS AUTORIZADOS POR TIPO DE EJE Y CAMINO (TONELADAS)

TIPO DE CAMINOCONFIGURACIÓN DE EJES

CB4 Y B2A4 Y A2 D

34


6.50 6.50 5.50 5.00

10.00 10.00 9.00 8.00

11.00 11.00 10.00 9.00

15.50 15.50 14.00 12.50

18.00 18.00 16.00 14.00

19.50 19.50 17.50 15.50

22.50 22.50 20.00 18.00

TABLA 1BPESO BRUTO VEHICULAR MAXIMO AUTORIZADO POR TIPO DE VEHICULO Y CAMINO(TONELADAS)

A U T O B U S

SENCILLO (DOS LLANTAS)

SENCILLO (CUATRO LLANTAS)

MOTRIZ SENCILLO (CUATRO LLANTAS)

MOTRIZ DOBLE O TANDEM (SEIS LLANTAS)

MOTRIZ DOBLE O TANDEM (OCHO LLANTAS)

DOBLE O TANDEM (OCHO LLANTAS)

TRIPLE O TRIDEM (DOCE LLANTAS)

35


CONFIGURACIONDELVEH ICULO

NUMERODELLANTAS

TIPOS DE CAMINOS

A4 Y A2 B4 Y B2 C D

B2

6 17.50 17.50 15.50 14.00

8 22.00 22.00 19.50 17.50

B3

10 26.00 26.00 23.00 20.50

B4

10 30.50 30.50 27.50 24.50

C A M I O N U N I T A R I O

C2

6 17.50 17.50 15.50 14.00

C3

8

10

22.00

26.00

22.00

26.00

19.50

23.00

17.50

20.50


C A M I O N R E M O L Q U E

36



NUMERODELLANTAS

TIPOS DE CAMINOS

A4 Y A2 B4 Y B2 C D

C2-R2

14 37.50 37.50 33.50 NA

C3-R2

18 46.00 46.00 41.00 NA

C3-R3

22 54.00 54.00 48.00 NA

C2-R3

18 45.50 45.50 40.50 NA

NA=NO AUTORIZADO


T R A C T O C A M I O N A R T I C U L A D O

37



NUMERODELLANTAS

TIPOS DE CAMINOS

A4 Y A2 B4 Y B2 C D

T2-S1

10 27.50 27.50 24.50 NA

T2-S2

14 35.50 35.50 31.50 NA

T3-S2

18 44.00 44.00 39.00 NA

T3-S3

22 48.50 48.50 43.00 NA

NA=NO AUTORIZADO


T R A C T O C A M I O N D O B L E M E N T E A R T I C U L A D OCONFIGURACION NUM.DE TIPOS DE CAMINOS

38


DEL VEH ICULO LLANTAS A4 Y A2 B4 Y B2 C D

T2-S1-R2

18 47.50 47.50 42.50 NA

T3-S1-R2

22 56.00 56.00 50.00 NA

T3-S2-R2

26 60.50 60.50 52.50 NA

T3-S2-R4

34 66.50* 66.50* 58.00 NA

T3-S2-R3

30 63.00 63.00 55.00 NA

T3-S3-S2

30 60.00 60.00 51.50 NA

NA=NO AUTORIZADO

* El Peso Bruto Vehicular para este tipo de unidades que trasladan carga seca o fluida por caminos tipo A y B, podrán incrementarse a 72.5 Ton. por un periodo de 5 años, si cuenta con un sistema auxiliar de frenos, independiente del sistema de balatas; ambas disposiciones se aplicaran a la entrada en vigor de la presente Norma y posteriormente al plazo de referencia, el peso deberá ajustarse al valor indicado.

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TABLA 2C

C A M I O N R E M O L Q U ECONFIGURACIONDELVEH ICULO

NUMERODEEJES

LARGO MAXIMO DEL VEHICULO POR TIPO DECAMINO(m)

A4 Y A2 B4 Y B2 C D

C2-R2 4 LT=28.50 LT=28.50 LT=22.50 NA

C3-R25 LT=28.50 LT=28.50 LT=22.50 NA

C3-R36 LT=28.50 LT=28.50 LT=22.50 NA

C2-R3

5LT=28.50 LT=28.50 LT=22.50 NA

NA = NO AUTORIZADO LT = LONGITUD TOTAL MAXIMA(m)

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TABLA 1CA U T O B U SCONFIGURACIONDEL VEHICULO

NUM.DEEJES


A4 Y A2 B4 Y B2 C D

B2

2 LT=14.00 LT=14.00 LT=14.00 LT=12.50

B3

3 LT=14.00 LT=14.00 LT=14.00 LT=12.50

B4

4 LT=14.00 LT=14.00 LT=14.00 LT=12.50

C A M I O N U N I T A R I O

C2

2 LT=14.00 LT=14.00 LT=14.00 LT=12.50

C3

3 LT=14.00 LT=14.00 LT=14.00 LT=12.50

LT = LONGITUD TOTAL MAXIMA(m)

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TABLA 3C

T R A C T O C A M I O N A R T I C U L A D OCONFIGURACIONDELVEH ICULO

NUMERODEEJES


A4 Y A2 B4 Y B2 C D

T2-S1

3 LT=20.80 LT=20.80 LT=18.50 NA

T2-S2

4 LT=20.80 LT=20.80 LT=18.50 NA

T3-S2

5 LT=20.80 LT=20.80 LT=18.50 NA

T3-S3

6 LT=20.80 LT=20.80 LT=18.50 NA

NA=NO AUTORIZADO LT = LONGITUD TOTAL MAXIMA(m)

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TABLA 4C

TRACTOCAMION DOBLEMENTE ARTICULADOCONFIGURACIONDELVEH ICULO

NUMERODEEJES

TIPOS DE CAMINOS

A4 Y A2 B4 Y B2 C D

T2-S1-R2

5 LT=31.00 LT=28.50 LT=23.50 NA

T3-S1-R2

6 LT=31.00 LT=28.50 LT=23.50 NA

T3-S2-R2

7 LT=31.00 LT=28.50 LT=23.50 NA

T3-S2-R49 LT=31.00 LT=28.50 LT=23.50 NA

T3-S2-R3

8 LT=31.00 LT=28.50 LT=23.50 NA

T3-S3-S28 LT=25.00 LT=25.00 LT=20.00 NA

NA=NO AUTORIZADO LT= LONGITUD TOTAL MAXIMA(m)

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UNIDAD 3.- CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Y CONTROL DE CALIDAD

3.1 PREPARACIÓN DEL TERRENO, TRAZO Y NIVELACIÓN

Tradicionalmente el proyecto de una carretera involucra las siguientes etapas:

Planeación: consiste en agrupar dentro de un análisis técnico los siguientes aspectos.

Estudios geográficos-físicos: estudia la topografía, el clima, orografía, demografía, comunicaciones del lugar.

Estudio económico-sociales: se determina las necesidades de las diferentes regiones para su desarrollo, por área económico-social (industria, comercio, ganadería, educación, salud, etc.).

Estudios políticos: es indispensable para conocer las jerarquías, procedimientos y jurisdicciones, así como para determinar la viabilidad política de los proyectos.

Proyecto: los datos y condiciones fijadas por la planeación son la base y punto de partida del proyecto.

Estudios topográficos: consiste en fijar puntos obligados técnicos y políticos sociales, a partir de los cuales se realiza el trazo preliminar, y posteriormente la definitiva. En el trazo de la línea definitiva se considera las características geométricas se definen con base en los elementos de proyecto. el proyecto geométrico incluye la determinación de curvas horizontales, curvas verticales, secciones de construcción, diagrama de masas y drenaje superficial.

Estudio de mecánica de suelos: tiene por objeto sondear y caracterizar los materiales sobre posibles rutas, y reconocimientos geológicos e hidrológicos.

Estudio de estructuras: se encarga de los cruces del camino, cargas vivas, cargas muertas en alcantarillas, flexión transversal en el interior de los tubos, puentes, vados, drenaje subterráneo, etc.

Construcción: Comprende los procedimientos adecuados para lograr que la obra proyectada sea eficazmente construida.

Dirección técnica: Se refiere a la capacidad para entender los proyectos y en función de esta capacidad realizar correctamente la obra.

Ejecución de la obra: Involucra las técnicas para la realización de la obra de acuerdo a las especificaciones establecidas.

Control de Mecánica de Suelos: Se refiere a los estudios específicos antes de la construcción y durante ella para hacer cumplir las especificaciones.

Reconocimiento del terreno

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Consiste en la observación directa del terreno por donde va a pasar el camino, previa definición de una faja por analizar basada en estudios de cartas geográficas (Cartas INEGI1 ), con el objeto de examinar una zona del relieve terrestre para fijar “puntos obligados” que pueden ser topográficos o técnicos y los políticos o sociales.

El reconocimiento se lleva a cabo por parte de técnicos en vías terrestres, mecánica de suelos, geología y economía. Las consecuencias de una buena o mala localización y reconocimiento pueden llevar a la falla de un camino y dichas fallas pueden ser de dos tipos; falla funcional y falla estructural. El reconocimiento se hace generalmente a través de una inspección ocular del terreno, el cual debe recorrerse empleando cualquier medio de transporte; jeep, caballo, avión, helicóptero.

Los datos que deben tomarse en el reconocimiento son:

Altura de los puntos obligados para obtener la diferencia relativa entre ellos, distancias entre los puntos obligados, pendientes aproximadas del terreno (datos obtenidos de los datos de altura y distancia).

Localización: Consiste en fijar en el terreno los puntos intermedios por donde debe pasar el eje del camino, dando como resultado una poligonal con una pendiente tal que nunca sobrepase la máxima permisible que haría inadecuado el camino. Pueden existir dos tipos de localizaciones:

a) Localización en terreno plano

b) Localización en terreno montañoso

1.2.1 Localización en terreno plano: Esta se realiza cuando la pendiente del terreno en cualquier punto es menor que la máxima especificada y la solución es muy simple y consistirá en el trazo del eje del camino formando tangentes largas entre los puntos de control. En este caso se pueden eliminar la localización y realizarse prácticamente al mismo tiempo que el trazo definitivo, y entonces se llamará “trazo directo”.

1.2.2 Localización en terreno montañoso: Cuando se tiene un terreno cuya pendiente es superior a la pendiente máxima aceptable, la localización de la línea a través de la región se hace fijando puntos en el terreno con la ayuda del clisímetro o nivel con vernier, y una baliza.

Trazo preliminar

Se traza la poligonal abierta que por todos los puntos obligados que se localizan tanto en el reconocimiento como en las cartas geográficas.

Consiste en buscar tangentes con deflexiones pequeñas, las cuales se pueden unir de forma fácil mediante curvas.

Procedimiento:

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Partimos de un punto inicial u origen; caminando sobre la línea se irán clavando estacas a cada 20 mts así como en lugares con accidentes topográficos notables hasta llegar al siguiente vértice o punto de intersección de tangente.

Sucesivamente se trabaja así a lo largo de toda las líneas hasta encontrar el punto final o destino.

Objetivo:

Proporciona datos que sirve para preparar presupuestos preliminares de la obra. Debido a ello debe ser llevado a cabo de la mejor manera posible.

Trazo preliminar: Consiste en ligar entre ángulos y distancias los puntos fijados por el observador (localizador) en el campo.

Personal necesario para el trazo preliminar Un trazador (jefe de brigada) Un aparatero (peón que carga el aparato) 2 cadeneros 1 estaquero 1 trompero Brecheros suficientes según el caso. Equipo necesario en el trazo preliminar Un tránsito con doble graduación y aproximación al minuto 1 cinta de acero de 20 m. 2 balizas 2 plomadas 1 nivel de cinta 1 marro de 6 libras Crayones, pintura roja y pincel 1 cincel de cuña de acero Tachuelas suficientes 1 Libreta de campo Machetes Hachas

Nivelación preliminarHabiendo trazado línea preliminar se nivela ella para poder tener el perfil del terreno, determinado cada una de las cotas de las estaciones del trazo.La nivelación es la operación mediante la cual se determina la diferencia de nivel entre dos o varios puntos, y su estudio y práctica se agrupa entre grandes capítulos:Nivelación geométrica o topográfica Nivelación trigonométrica yNivelación barométrica.BRIGADA DE NIVELACIONIngeniero niveladorEstaladeros Peones EQUIPO

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Nivel fijo.Estación totalEstadalesCintasMarros Estacas

Secciones transversales preliminaresPara conocer las configuraciones topográficos de zona utilizamos el método de secciones transversales los cueles parten de la poligonal base que se trazo. Las secciones nos permite conocer e los puntos del terreno de cota cerrada los cuales a su vez determinaran la relieve del terreno.Una vez trazada la línea y habiéndole nivelado, se procede a sacar secciones transversales del terreno en cada una de las estaciones de 20 metros y en todos aquellos puntos intermedios en los cuales existe cambio notable de pendiente; a su vez este corte se realiza por lo menos de 30 metros del eje.

BRIGADA DE SECCIONES TRANSVERSALES • Topógrafo o jefe de brigada• Estaladeros • Cadeneros• Peones

EQUIPO• Niveles de mano• Niveles fijos o estación total• Estadales • Cinta• Juego de fichas • Machete y mar

Trazo, nivel y secciones transversales fotogramétricos1. Reconocimiento de todo el área entre los puntos de origen y destino• Examen estereoscópico de las fotografías aéreas a una escala pequeña

complementadas dicho estudio con cartas geográficas disponibles.• Determinación de controles topográficos o puntos de control• Localización de las posibles rutas sobre topografías y las cartas geográficas

2. Levantamiento de l reconocimiento de las rutas posibles.• Examen estereoscópico de las fotografías aéreas a una escala mayor de cada una

de las rutas.• Comparación detallada de controles topográficos o puntos de control.

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• Ubicación y comparación de las posibles rutas sobre fotografías y cartas fotográficas.

• Selección de la mejor ruta. 3. Levantamiento preliminar de la mejor ruta.• Preparación de mapas topográficos a gran escala, por medio de los métodos

fotogramétricos y fotografías de ruta.• Diseño de la línea preliminar.• Preparación de los planos ejecutivos de la obra.4. Materialización de la mejor ruta, localización el derecho de vía, las estructuras con

que cotara el camino así como las rutas de acceso para equipo material, maquinaria y personal.

Trazo definitivo: Una vez que en gabinete se tenga el dibujo de la línea preliminar, es necesario proyectar, en dicho plano, la línea definitiva para después trazarla en el terreno.

Alineamiento horizontal.• Tangente• Trazo de curvas horizontales

Nivelación de las ramas definitivas.Secciones transversales de cada rama.Proyecto de subrasanteAlineamiento vertical

• Curvas verticales Cantidad de obras DesmonteDespalme Cortes Excavación de bancos

• Formación de estructuras• Construcción de terraplenes • Compactación acarreos

Planos definitivos

3.2 CONSTRUCCIÓN DE LAS CAPAS DE APOYO DE LA LOSA DEL PAVIMENTO

CAPAS DE APOYO

Las capas de apoyo del pavimento de concreto podrán ser el terreno natural, o una capa de transición o de sub-base, a fin de que se cumpla con la función estructural, para que de esta manera los espesores requeridos para el pavimento sean menores. Esta capa, al ser de tipo granular, servirá también para drenar el agua que tiende a acumularse en la parte inferior del pavimento de concreto, ya sea por la lluvia o por elevaciones estaciónales de los niveles freáticos del terreno.

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Subrasante

Esta capa sirve de transición entre el cuerpo de terraplén y el pavimento, por lo tanto debe ser capaz de resistir los esfuerzos que le son transmitidos por este último. Interviene en el diseño del espesor de las capas del pavimento e influye en el comportamiento del pavimento. Proporciona el nivel necesario para la subrasante y protege al pavimento conservando su integridad en todo momento, aún en condiciones severas de humedad, proporcionando condiciones de apoyo uniformes y permanentes.

Valores estándar de calidad para materiales de: subrasante.

Sub-base

Cuando se trate de un pavimento rígido, esta capa se ubica inmediatamente debajo de las losas de concreto, y puede no ser necesaria cuando la capa subrasante es de elevada capacidad de soporte.

Su función es proporcionar a la base un cimiento uniforme y constituir una adecuada plataforma de trabajo para su colocación y compactación. Debe ser un elemento permeable para que cumpla también una función drenante, para lo cual es imprescindible que los materiales utilizados carezcan de finos y en todo caso suele ser una capa de transición necesaria.

Valores estándar de calidad para materiales de: Sub-base y revestimiento

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Cuerpo de terraplén

Esta capa puede construirse con materiales procedentes de préstamos laterales o de bancos tales como limos, arcillas, mezclas de ellos, rocas, etc.

Debe evitarse el empleo de arcillas expansivas, así como suelos orgánicos, ya que un cambio de volumen en el cuerpo de terraplén, se reflejará inmediatamente en la superficie de rodamiento.

Valores estándar de calidad para materiales del: cuerpo de terraplén.

3.3 COLOCACIÓN DE GUÍAS Y JUNTAS TRANSVERSALES Y LONGITUDINALES

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TIPOS DE JUNTAS

JUNTAS TRANSVERSALES

⇒ Contracción: Controlan la formación de fisuras

⇒ Construcción: Juntas de fin de jornada

⇒ Aislación / Dilatación: permite movimientos relativos con estructuras fijas u otros pavimentos.

JUNTAS LONGITUDINALES

⇒ Contracción: Controlan la formación de fisuras

⇒ Construcción: Pavimentación por fajas.

La necesidad de construir juntas en los pavimentos de concreto hidráulico es obvia, ya que de no hacerlo se presentarían grietas a intervalos regulares debido a la contracción y dilatación del concreto. Las juntas son, generalmente, puntos débiles de la superficie de rodamiento en los cuales pueden presentarse desperfectos al aumentar los pesos de los vehículos; pueden también, despostillarse por el efecto de los elementos extraños en las mismas, tales como piedras, etc., provocando, además, un aumento de los gastos de conservación, por lo que es conveniente tener mucho cuidado en su proyecto y construcción.

Tipos de juntas a. Transversales.- Se tienen los siguientes tipos:

De contracción.- Localizadas en forma transversal al eje central del pavimento, su espaciamiento es para evitar agrietamiento provocado por los esfuerzos debidos a cambios de temperatura y humedad. Contribuyen a aliviar los esfuerzos por tensión al contraerse la losa por un lado, y por el otro los esfuerzos de alabeo generados en las losas por cambios en los gradientes térmicos.

De construcción.- Juntas colocadas al final del día o por cualquier otra interrupción en los trabajos, deben ser planeadas con anticipación para ubicarlas en los cambios de pendientes o en las losas de aproximación de puentes. Cuando estas juntas son proyectadas en las ubicaciones normales de las juntas y al tratarse de juntas empalmadas a tope, requieren de pasajuntas ya que no podrán contar con la trabazón del agregado para la transferencia de carga, en el caso de una junta de construcción no planeada en donde la interrupción se presenta en los dos primeros tercios de la separación normal de las juntas, la junta debe ser machihembrada con barras de amarre con el propósito de prevenir que la junta no agriete la losa adyacente

De aislamiento/expansión.- Necesarias para permitir el movimiento horizontal o los desplazamientos del pavimento respecto a estructuras existentes como estribos de puentes, losas de aproximación, alcantarillas, etc., las juntas de expansión no

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son necesarias teniendo un buen diseño, construcción y mantenimiento de las juntas de construcción.

b. Longitudinales.- Se tienen los siguientes tipos:

De contracción.- Se deben utilizar para dividir a los carriles en la dirección longitudinal o donde se construyen dos o más anchos de carriles al mismo tiempo.

De construcción.- Se deben de localizar entre dos carriles construidos en diferentes etapas, deben ser del tipo machihembradas

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Pasajuntas: dispositivos de transferencia de cargas, que permiten desahogar un 20 % de la carga a la losa contigua

Características:

Son barras lisas Se colocan ½ espesor de la losa Diámetro 1/8 de espesor de la losa

Barras de amarre: se utilizan en las juntas longitudinales para amarrar o ligar dos losas contiguas, tiene la finalidad de mantenerlas juntas.

Características:

Barras de acero corrugadas Se colocan ½ de espesor de la losa Diámetro 1/16 de espesor de la losa

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3.4 COLOCACIÓN DEL CONCRETO Y ACABADOS

Los pavimentos de concreto se construyen con equipo mecánico muy especializado, manejado por trabajadores hábiles. Todo el trabajo se organiza cuidadosamente y a cada trabajador se le asignan tareas definidas responsabilidades también definidas. La inspección realizada por el ingeniero de campo y sus ayudantes es precisa

El colado de concreto hidráulico para el pavimento.

Procedimiento constructivo

La superficie sobre la que se colocará el concreto fresco deberá estar perfectamente limpia, ligeramente humedecida y libre de sustancias ajenas al concreto, terminada dentro de los niveles y tolerancias que más adelante se indican. Debido al colado de detalles pequeños, remplazo de losas de concreto, o colado de ventanas pendientes, se podrán extender el concreto con rodillos compactadores de concreto o con regla vibratoria en los tramos que se requiera; de la misma manera se podrán realizar colados a mano.

Para que sea autorizado el colado de las losas de concreto para el pavimento, se deben cumplir los requisitos solicitados de la capa de soporte (sub-base), como son: grado de compactación, pendientes: transversal y longitudinal, localización de instalaciones superficiales y subterráneas, etc.

EXTENDIDO DEL CONCRETO CON REGLA VIBRATORIA

La regla vibratoria es un equipo de colocación que consta de una estructura tipo cercha, tornillos de ajuste y un motor lateral con sistema de vibración por eje rotatorio, adecuado con pesas excéntricas que le brindan una vibración uniforme a todo lo ancho del equipo.

EXTENDIDO DEL CONCRETO CON RODILLOS VIBRATORIOS

Los rodillos vibratorios son equipos de colocación que generalmente constan de tres rodillos metálicos de una misma longitud, conectados a uno o dos motores. Los dos rodillos traseros dan tracción al equipo y son los encargados del desplazamiento hacia

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adelante y hacia atrás. El rodillo delantero gira a gran velocidad en dirección contraria al avance y es el encargado de dar acabado a la superficie.

FLOTADO DEL CONCRETO

La operación de flotado se utiliza para abrir los poros en el concreto fresco y sacar el agua de sangrado a la superficie, permitiendo un mejor acabado de ésta. Una vez utilizado el equipo de colocación se pasa el flotador para dar un mejor acabado superficial, con el fin de tener una superficie lisa, necesaria para corregir cualquier irregularidad, posterior al vibrado o compactación, producto del paso del equipo de colocación.

El flotador: consiste en una superficie metálica, lisa y rígida, provista de un mango largo articulado, que al ser rotado acciona un mecanismo de elevación, que le permite el deslizamiento planeado sobre la superficie del concreto.

Debe tener sus bordes ligeramente curvos y chaflanados, evitando que se hunda en el concreto. Su sección transversal en forma de canal le da a la herramienta una mayor estabilidad y planicidad, que se traduce en un acabado de excelente calidad.

Acabado


Una vez tendida y conformada la losa de concreto, se espera un tiempo suficiente, hasta que desaparezca el exceso de agua de sangrado después del afinado con llana de la superficie para posteriormente dar una pasada con tela de yute y así efectuar un primer micro texturizado que elimine la superficie lisa que deja la llana metálica.

Posteriormente se procede a realizar el macro texturizado transversal en forma manual o mecánica mediante una rastra de alambre en forma de peine

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EL CURADO DEL CONCRETO HIDRÁULICO

La operación de curado del concreto, se efectuará aplicando en la superficie una membrana de curado a razón de un litro por metro cuadrado (1 lt/m2 ), para obtener un espesor uniforme de aproximadamente 1 mm, que deje una membrana impermeable y consistente, de color claro, que impida la evaporación del agua que contiene la mezcla del concreto fresco.

La aplicación de la membrana de curado se hace mediante la irrigación de compuestos curadores sobre la losa de concreto fresco, con ayuda de equipos especiales integrados en las pavimentadoras. Este trabajo lo hace la texturizadora-curadora, donde hay un depósito de membrana de curado y conductos que llevan el líquido hasta los aspersores o espreas.

Los compuestos curadores más adecuados tienen un pigmento de color blanco, esto les da la ventaja de no concentrar el calor en el concreto y permiten distinguir las zonas ya tratadas y la uniformidad de su aplicación. El compuesto curador se aplica inmediatamente después de efectuarse el texturizado transversal, aunque en ocasiones y con el fin de proteger el concreto de la acción del sol y vientos fuertes rasantes, se puede hacer en dos etapas aplicando la primera antes del micro texturizado y la segunda después de el texturizado transversal. Hay que realizar la aplicación de la membrana también sobre los bordes verticales de la losa. El espesor de la membrana podrá reducirse si, de acuerdo con las características del producto que se use, se puede garantizar su integridad, cubrimiento de la losa y duración, de acuerdo con las especificaciones del fabricante de la membrana de curado.

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3.5 ASERRADO DE JUNTAS

Los cortes transversales y longitudinales de las losas

Debido a que el concreto se contrae durante el proceso de fraguado y por estar apoyado sobre toda una superficie fija, se generan esfuerzos de tensión al cambiar de volumen que a su vez producen agrietamientos.

La función de realizar juntas de contracción cortadas con disco es para inducir al concreto la ruta que deben de seguir sus agrietamientos por contracción y evitar que se propaguen en cualquier dirección.

Los cortes de las juntas de contracción se realizan con equipo de corte con discos de diamante cuando el concreto tiene un cierto grado de endurecimiento y las contracciones son inferiores a aquellas que causan el agrietamiento (4 a 6 horas aproximadamente).

Los cortes deben realizarse a una profundidad de un tercio del espesor. No debe cortarse toda la profundidad de la losa ó todo su espesor.

a. El proceso de corte transversal y longitudinal de las losas para formar las juntas de contracción se ejecutara inmediatamente después de iniciado el proceso de fraguado inicial, se deben utilizar para esto cortadoras mecánicas con discos de diamante para corte con agua.

b. La profundidad del corte deberá ser de 1/3 del espesor de losa para garantizar la creación de un plano de falla, el ancho de este corte será de 1/8 de pulgada, posteriormente a este corte y antes de la aplicación del sello, se debe ensanchar, utilizando dos discos para formar una junta de ¼ de pulgada, este ensanchado se debe realizar a una profundidad de ¾ de pulgada para alojar la tirilla de respaldo y el sellador.

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SELLADO DE JUNTAS

Limpieza:• La limpieza es por lejos la tarea más importante en el sellado de juntas. Para la mayoría de los selladores líquidos, los distintos fabricantes recomiendan esencialmente los mismos procedimientos.• El objetivo es eliminar en forma integral todo resto de lechada de cemento, compuesto de curado y demás materiales extraños y de mejorar la adherencia a las paredes de la junta

1º Paso: Hidrolavado• Objetivo: Eliminar los restos de material fino producto de las tareas de aserrado• La presión de agua deberá ser de 5 a 7 kg/cm2.• Se recomienda aplicarlo inmediatamente después del aserrado secundario (cajeado).

2º Paso: Arenado• Objetivo: Alcanzar una textura rugosa en las caras de la junta para mejorar la adherencia del sellador a las paredes de la junta.• El arenado no debe efectuarse dirigiendo la boquilla directamente a la junta.• La boquilla debe sostenerse en ángulo cercana a la junta para limpiar los 25 mm superiores de la caja.• Deberán efectuarse una pasada por cada pared del reservorio para alcanzar buenos resultados.

3º Paso: Soplado

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• Objetivo: Eliminar restos de arena, suciedad y polvo de la junta y de la superficie del pavimento, provistos por la tarea anterior o el propio tránsito de obra.• Presión recomendada 6kg/cm2.• Deberá aplicarse en lo posible justo antes de proceder a la instalación del cordón de respaldo y sellado.• Se debe repetir la limpieza con chorro de aire en aquellas juntas que han quedado abiertas durante la noche o por períodos prolongados.

Colocación del material de respaldo• Impide el contacto del sellador con el fondo de la caja y permite alcanzar el factor de forma especificado.• Optimizar la cantidad de sellado utilizada, minimizando las pérdidas de material en el fondo de la junta.• Diámetro: mínimo 25 % mayor que ancho de caja (no estirar)• Se coloca con una herramienta especial (rueda), que posiciona el cordón a la profundidad necesaria

Colocación del sellador

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3.6 MUESTREO DEL CONCRETO Y PRUEBAS DE RESISTENCIA

MUESTREOS DE CONCRETO.

Caso de carreteras se describen algunas prácticas comunes en nuestro país, mismas que el IMCYC ha venido desarrollando para controlar la calidad del concreto fresco.

Los ensayes del peso volumétrico, revenimientos, contenido de aire, temperatura de las mezclas tanto en planta como en el sitio de colocación: se efectúan durante los primeros tres (3) a cinco (5) camiones de cada día. De esta manera se lleva un control consistente de las mezclas.

El peso volumétrico y el contenido de aire se determinan en el primer y tercer camión que salgan de la planta y en lapsos no mayores de una hora.

En condiciones normales se determinan en campo de manera aleatoria los revenimientos y contenido de aire, en un mínimo tres determinaciones diarias, de preferencia en aquellos camiones de donde se hay obtenido concreto para la fabricación de especímenes.

Los especímenes se fabrican de ollas cuyas mezclas correspondan a producciones consistentes, sin cambios bruscos en sus calidades o propiedades aparentes. Para cada muestra se prepara el siguiente numero de especímenes:

6 vigas para determinar la resistencia a la flexión.2 vigas para ensayes a los tres días.

1 viga para ensayes a los siete días.

3 vigas para ensayes a los veintiocho días.

5 cilindros para la determinación de resistencia a la compresión.

2 cilindros a los tres días.

1 cilindro a los siete días.

2 cilindros a los veintiocho días.

Se registraran las temperaturas de ambiente, cemento, concreto en estado fresco, así como la temperatura del agua de curado (piletas).

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CRITERIOS DE ACEPTACION.

Un cabal cumplimiento de lo dispuesto en el proyecto y especificaciones de materiales, así como un seguimiento acucioso a través de un control de calidad de los materiales y procesos constructivos hará que se minimicen los riesgos de la obra, los costos asociados a corrección de anomalías, y que haya una reducción de los trabajos de muestreo verificatorio por medio de extracción de núcleos.

Resistencias a la flexión: sin pretender restringir los trabajos de control de calidad a solo este tipo de ensayes, la determinación sistemática de los módulos de ruptura constituye un paso esencial en obras de pavimentación.

CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO

El control de calidad del concreto involucra la obtención de muestras directamente de los camiones transportadores de las mezclas, previamente a la salida de las plantas de mezclado. Las técnicas de muestreos, preparación y manejo de muestras deben hacerse de acuerdo con la normatividad NMX vigente.

Resistencias a la compresión: se fabrican cilindros de 15 cm de diámetro por 30 cm de alto, a edades de 3, 7 y 28 días.

Resistencias a la flexión: normalmente se aplican al caso de carreteras y vialidades urbanas de primer orden (vías primarias y colectoras, periféricos, libramientos, etc.). cada muestra deberá estar compuesta de varias vigas como se menciona en párrafos subsecuentes.

Es necesario resaltar que en las vías primarias y en el caso de las carreteras rige la resistencia a la flexión en términos del módulo de ruptura, más que la resistencia a la compresión.

CRITERIOS DE RESISTENCIA

Es común establecer resistencias mínimas que deben cumplir los especímenes individuales, así como una resistencia característica; ambas se deberán cumplir simultáneamente tanto en compresión como en flexión. Asimismo, se deberá establecer un criterio de resistencia mínima individual, la cual deberá ser igual a la resistencia de diseño menos una cantidad que refleje el producto de una desviación estándar promedio y un coeficiente que represente a las condiciones de trabajo esperadas , esto es, porcentaje de resistencia individuales defectuosas. Como criterio normativo simplista se puede adoptar que la mínima aceptable sea igual a la resistencia de diseño menos 50 kg/cm2.

Otro criterio de control de resistencia exige que el promedio de la resistencia a la flexión de cada cinco especímenes consecutivos deberá ser igual o mayor que la resistencia especificada a los 28 días.

Asociado y complementario a lo anterior en cuanto a requerimientos de resistencia, lo es que cuando menos cuatro de un grupo de cinco especímenes consecutivos tengan una

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resistencia igual o mayor que el 90 % de la resistencia fijada en el proyecto también a edad de 28 días.

PRUEBAS DE RESISTENCIA PARA EL PROYECTO DE PAVIMENTO RIGIDO.

PRUEBAS DE CALIDAD DEL CONCRETO PREMEZCLADO”

Cada ensayo debe constar de la rotura de por lo menos cuatro cuerpos de prueba. La edad normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días, pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete (7) días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho (28) días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días.

Durante el avance de la obra, el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere necesarios para controlar la calidad del concreto. El Contratista proporcionará la mano de obra y los materiales necesarios y ayudará al Interventor, si es requerido, para tomar los cilindros de ensayo.

El valor de los ensayos de laboratorio ordenados por el Interventor serán por cuenta del Contratista. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de rotura por cada diez metros cúbicos de mezcla a colocar para cada tipo de concreto. Cuando el volumen de concreto a vaciar en un (1) día para cada tipo de concreto sea menor de diez metros cúbicos, se sacará una prueba de rotura por cada tipo de concreto o elemento estructural, o como lo indique el Interventor; para atraques de tuberías de concreto se tomarán dos cilindros cada 6 metros cúbicos de avance.

La resistencia promedio de todos los cilindros será igual o mayor a las resistencias especificadas, y por lo menos el 90% de todos los ensayos indicarán una resistencia igual o mayor a esa resistencia. En los casos en que la resistencia de los cilindros de ensayo para cualquier parte de la obra esté por debajo de los requerimientos anotados en las especificaciones, el Interventor, de acuerdo con dichos ensayos y dada la ubicación o urgencia de la obra, podrá ordenar o no que tal concreto sea removido, o reemplazado con otro adecuado, dicha operación será por cuenta del Contratista en caso de ser imputable a él la responsabilidad. Cuando los ensayos efectuados a los siete (7) días estén por debajo de las tolerancias admitidas, se prolongará el curado de las estructuras hasta que se cumplan tres (3) semanas después de vaciados los concretos.

Prueba de resistencia a la compresión del concreto

La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide tronando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga.

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La resistencia a compresión es una medida de la capacidad del concreto para resistir cargas que tienden a aplastarlo.

¿POR QUÉ SE DETERMINA LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN?

• Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada, ƒć, del proyecto.

• Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros moldeados se pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia del concreto en estructuras, para programar las operaciones de construcción, tales como remoción de cimbras o para evaluar la conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura.

Los cilindros sometidos a ensayo de aceptación y control de calidad se elaboran y curan siguiendo los procedimientos descritos en probetas curadas de manera estándar según la norma ASTM C31 “Práctica estándar para elaborar y curar cilindros de ensaye de concreto en campo”. Para estimar la resistencia del concreto in situ, la norma ASTM C31 formula procedimientos para las pruebas de curado en campo. Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto”.

• Un resultado de prueba es el promedio de, por lo menos, dos pruebas de resistencia curadas de manera estándar o convencional elaboradas con la misma muestra de concreto y sometidas a ensaye a la misma edad. En la mayoría de los casos, los requerimientos de resistencia para el concreto se realizan a la edad de 28 días.

PROBLEMAS, CAUSAS Y SOLUCIONES

• Al diseñar una estructura los ingenieros se valen de la resistencia especificada, ƒć, y especifican el concreto que cumpla con el requerimiento de resistencia estipulado en los documentos del contrato del proyecto. La mezcla de concreto se diseña para producir una resistencia promedio superior a la resistencia especificada de manera tal que se pueda minimizar el riesgo de no cumplir la especificación de resistencia. Para cumplir con los requerimientos de resistencia de una especificación de proyecto se aplican los siguientes dos criterios de aceptación:

*El promedio de tres ensayes consecutivos es igual o supera a la resistencia especificada, ƒć.

Resulta importante comprender que una prueba individual que caiga por debajo de ƒć no necesariamente constituye un fracaso en el cumplimiento de los requerimientos del trabajo.

Cuando el promedio de las pruebas de resistencia de un trabajo caiga dentro de la resistencia promedio exigida, f’c, la probabilidad de que las pruebas de resistencia individual sean inferiores a la resistencia especificada es de aproximadamente 10% y ello se tiene en cuenta en los criterios de aceptación.

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Cuando los resultados de las pruebas de resistencia indican que el concreto suministrado no cumple con los requerimientos de la especificación es importante reconocer que la falla puede radicar en las pruebas, y no en el concreto.

Los registros históricos de las pruebas de resistencia se utilizan para establecer la resistencia promedio deseada de mezcla de concretos para obras futuras.

CÓMO REALIZAR LA PRUEBA DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

• Las cilindros para pruebas de aceptación deben tener un tamaño (15 x 30 cm) o (10 x 20 cm), cuando así se especifique. Las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto.

•Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero de azufre (ASTM C 617) o con almohadillas de neopreno (ASTM C 1231). El cabeceo de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas antes y preferiblemente un día antes de la prueba.

• Las almohadillas de neopreno se pueden usar para medir las resistencias del concreto entre 10 a 50 MPa. Para resistencias mayores de hasta 84 MPa se permite el uso de las almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con cabeceo de azufre. Los requerimientos de dureza en durómetro para las almohadillas de neopreno varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensaye. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgaste excesivo.

• No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la prueba.

•El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los dos diámetros medidos difieren en más de 2%, no se debe someter a prueba el cilindro.

• Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en más 0.5% y los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas (0.05 mm).construcción 22 y tecnología

• Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con máquina hidráulica se debe mantener en un rango de 0.15 a 0.35 MPa/s durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura. Verse fácilmente en el cilindro, bien inmediatamente o mediante examen petrográfico. Si se desechan o botan estos cilindros se puede perder una oportunidad fácil de corregir el problema. En algunos casos se elaboran cilindros adicionales de reserva y se pueden probar si un cilindro de un conjunto se truena a una resistencia menor.

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• Una prueba a los tres o siete días puede ayudar a detectar problemas potenciales relacionados con la calidad del concreto o con los procedimientos de las pruebas en el laboratorio, pero no constituye el criterio para rechazar el concreto.

• La norma ASTM C 1077 exige que los técnicos del laboratorio que participan en el ensaye del concreto deben estar certificados.

• Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto actual o para proyectos futuros.

• Los reportes se deben remitir lo más pronto posible al productor del concreto, al contratista y al representante del propietario

PRUEBA DE REVENIMIENTO DEL CONCRETO

La prueba de REVENIMIENTO muestra la TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO. La trabajabilidad es una medición de qué tan fácil resulta colocar, manejar y compactar el concreto. En pocas palabra dictamina la relación agua - cemento

Secuencia de la toma del camión.

MUESTREO

El primer paso consiste en tomar una muestra para prueba de la carga total del concreto premezclado. La muestra se toma en tres o más intervalos, (no antes de realizar el 15% ni después del 85% del total de la descarga). La muestra debe ser representativa del

concreto entregado. La muestra debe ser de una cantidad suficiente para la realización de todas y cada una de las pruebas.

Esta prueba se hace para asegurar que una mezcla de concreto sea trabajable. La muestra medida debe de estar dentro de un rango establecido, o tolerancia, del revenimiento pretendido.

MATERIAL:

Cono estándar de revenimiento (10 cm de diámetro en la parte superior x 20 cm de diámetro en la parte inferior x 30 cm de altura).Cucharón pequeño.Varilla con punta redondeada (60 cm de largo x 16 mm de diámetro)

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METODO:

1.-Humedézcase el interior del cono de revenimiento y colóquese sobre una superficie plana, húmeda y no absorbente de por lo menos 1x2 pies. La superficie debe de ser firme y estar nivelada. Manténgase el cono en su lugar al colocarlo sobre bases.

2.-Llévese el cono hasta un tercio de su capacidad y varíllese el concreto exactamente 25 veces con la varilla compactadora, distribuyendo el varillado de manera uniforme sobre el área. Varilla punta de bala.

3.-Llénese el cono con una segunda capa, hasta dos tercios de su capacidad, varíllese esta capa 25 veces como se indicó antes, procurando que la varilla penetre en la primera capa, pero no a través de ella.

4.-Llénese el cono un poco más de su capacidad y varíllese esta capa 25 veces, igual que en los pasos anteriores.

5.-Úsese la varilla compactadora para eliminar el exceso de concreto de la parte superior del cono y límpiese el concreto derramador alrededor del fondo del cono.

6.-Levántese el cono verticalmente y con lentitud en un lapso de 5 a 10 segundos, evite realizar un movimiento de torsión, sacudir o chocar contra el concreto.

7.-Colóquese el cono de revenimiento sobre la superficie cercana del concreto revenido, pero de modo que no toque a éste, tiéndase la varilla compactadora a través de la parte superior de cono.

Mídase la cantidad de revenimiento, desde la parte de debajo de la varilla hasta la parte superior de la varilla revenida, sobre el centro original de la base de esta última. Deséchese este concreto una vez que se ha medido el revenimiento. No se use para hacer los cilindros de prueba.

Toda la operación a partir del momento e que se indica el llenado, debe de realizar en un lapso de 2 ½ min. Si se tiene

una marcada caída hacia uno de los lados o un recorte de una parte de la muestra en dos pruebas consecutivas para que sea aplicable a la prueba de revenimiento.

El procedimiento que se use depende del equipo del cual se extrae. Los procedimientos siguientes se han resumido de la ASTM designación C172. Conformarse al método adecuado de muestreo es esencial para obtener resultados confiables y se considera el factor único más importante de las pruebas de concreto.

La prueba solo puede ser tan precisa como lo sea la muestra.

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Si la muestra falla por estar fuera de la tolerancia (es decir, el revenimiento es demasiado alto o demasiado bajo), debe tomarse otra muestra. Si ésta también falla la cantidad restante de la mezcla debe ser rechazada.

La resistencia a la flexión es una medida de la resistencia a la tracción del concreto. Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas (15 x 15 cm) de sección transversal y con una luz de cómo mínimo tres veces el espesor. La resistencia a la flexión se determina mediante los métodos de ensayo que puede ser cargada en los puntos tercios o cargadas en el punto medio.

El modulo de rotura es mas bajo que el caso de la carga en el punto medio. La tensión máxima en el tercio medio de la viga.

El modulo de rotura será mayor que en el caso de la carga en los puntos tercios. La tensión máxima solo en el centro de la viga.

El modulo de ruptura es cerca de 10% al 20% de la resistencia a la compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado. Se considera del 15 % del f´c.

Módulo de ruptura: Es el valor obtenido mediante el procedimiento indirecto para determinar la resistencia a la tensión del concreto por el ensaye a la flexión de una viga.

Dispositivo de aplicación de carga: Se debe utilizar un dispositivo capaz de aplicar cargas en los tercios del claro de prueba de tal modo que las fuerzas sean perpendiculares a las caras horizontales de la viga y se distribuyan y apliquen uniformemente en todo lo ancho. Este dispositivo debe ser capaz de mantener fija la distancia entre los puntos de carga y los puntos de apoyo del espécimen con una tolerancia de ± 2 mm; además, las reacciones deben ser paralelas a la dirección de las fuerzas aplicadas durante el tiempo que dure la prueba.

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La sección de cada uno de los bloques que entran en contacto con la viga, deben ser cilíndricos con las superficies endurecidas, teniendo en cuenta que la línea de contacto de estas superficies no deben variar en más de 0,05 mm, con relación a un plano tangente a las mismas. El radio de curvatura de estas superficies debe tener como centro el eje del rodillo del apoyo o el centro de la rotula.

Equipo para obtención de la muestra:

Los moldes para las muestras y los sujetadores de dichos moldes que deben estar en contacto con el concreto deben ser de acero, hierro forjado, o de otro material no absorbente y que no reaccione con el concreto utilizado en los ensayos. Los moldes deben estar hechos conforme a las dimensiones y tolerancias especificadas en el método para el cual van a ser usados. Los moldes deben ser herméticos de tal forma que no se escape el agua de la mezcla contenida. Un sellante apropiado como arcilla, parafina, grasa o cera microcristalina, puede ser utilizado para impedir filtraciones por las uniones. Para fijar el molde a la base del mismo, éste debe tener medios.

Varilla compactadora – Debe ser de acero, cilíndrica y su extremo compactador debe ser hemisférico con radio igual al radio de la varilla. Según el diámetro y longitud, la varilla compactadora puede ser de dos tipos:

Varilla compactadora larga – De diámetro igual a 16 mm (5/8"), y aproximadamente 600 mm (24") de longitud.

Varilla compactadora corta – De diámetro igual a 10 mm (3/8") y aproximadamente 300 mm (12") de longitud

Martillo

Vibradores

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO.

Lugar del moldeo – Se deben moldear los especímenes lo más cerca posible al lugar donde se van a guardar para su fraguado en las siguientes 24 horas. Los moldes se llevarán al depósito inmediatamente después de su elaboración y se colocarán sobre una superficie rígida y libre de vibraciones, evitando inclinaciones y movimientos bruscos. Durante el transporte, se deben evita r sacudidas, golpes, inclinaciones o raspaduras de la superficie.

Colocación del concreto- El concreto se debe colocar en los moldes utilizando una pala o un utensilio similar. Se debe seleccionar cada palada de concreto de tal manera que sea representativa.

En la colocación de la capa final se debe intentar colocar una capa de concreto que complete exactamente el relleno del molde. No se permite la adición demuestras que no sean representativas del concreto dentro de un molde insuficientemente llenado.

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Consolidación – La preparación de especímenes satisfactorios requiere diferentes métodos de consolidación. Los métodos de consolidación son el apisonado con varilla y la vibración interna o externa.

Acabado – Después de la consolidación se debe remover el exceso de concreto que sobresalga de los bordes del molde y se empareja con una llana según lo especifique la norma de ensayo aplicable al espécimen elaborado. Si no se especifica nada con respecto al acabado, éste se deberá realizar con una llana de madera.

Curado

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Almacenamiento inicial – Para evitar la evaporación de agua del concreto sin endurecer, las muestras deben ser cubiertas inmediatamente después del acabado preferiblemente con una platina no reactiva con el concreto, o con una lámina de plástico dura e impermeable.

Extracción de la muestra – Las muestras deben ser removidas de sus moldes en un tiempo 24 ± 8 horas después de su elaboración. Ambiente de curado – A menos que se especifique otra cosa, las muestras se deben mantener en condiciones de humedad con temperatura de 23.0° ± 2.0°C desde el momento del moldeo hasta el momento de ensayo. Si el almacenamiento se realiza por inmersión en agua, ésta se deberá saturar con hidróxido de calcio para prevenir el deslavado desde los especímenes. Al final del período de curado, entre el tiempo que el espécimen ha sido retirado de su curado hasta que la prueba se haya completado, se debe prevenir el secado de sus superficies.

Procedimiento: Se debe voltear el espécimen sobre un lado con respecto a la posición del moldeado. Se centra en los bloques de apoyo; éstos a su vez deben estar centrados respecto a la fuerza aplicada. Los bloques de aplicación de carga se ponen en contacto con la superficie del espécimen en los puntos tercios entre los apoyos. Se debe tener contacto total entre la aplicación de la carga y los bloques de apoyo con la superficie del espécimen. Se debe lijar las superficies del espécimen o bien usarse tiras de cuero si la separación de la línea de contacto entre ellas y los bloques es mayor de 0,1 mm. Se recomienda que el lijado de las superficies laterales de los especímenes sea mínimo, ya que puede cambiar las características físicas de las mismas y por lo tanto afectar los resultados. Asimismo, se deben utilizar tiras de cuero únicamente cuando las superficies de los especímenes en contacto con los bloques de aplicación de carga, se aparten de un plano en no más de 0,5 mm.

Aplicación de la carga: La carga se debe aplicar a una velocidad uniforme, tal que el aumento de esfuerzo de las fibras extremas no exceda de 980 kPa/min (10 kgf/cm2 por min), permitiéndose velocidades mayores antes del 50% de la carga estimada de ruptura.

3.7.- NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS

Los pavimentos de concreto fibroso, en este tipo de losas, el armado consiste en fibras de acero, de productos plásticos o de fibra de vidrio, distribuidos aleatoriamente, gracias a lo cual se obtienen ventajas tales como el aumento de resistencia a la tensión y a la fatiga,

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fisuración controlada, resistencia al impacto, durabilidad, etc. Con una dosificación de unos 40 kg/m3 de concreto, es posible reducir el espesor de las losas en 30% y aumentar el espaciamiento entre juntas por lo que puede resultar atractivo su uso en ciertos casos a pesar de su costo.

AditivosUn aditivo es un producto que incorporado en pequeñas cantidades dentro del concreto o el mortero en el momento de su mezcla, o extendido sobre la superficie de los mismos, cuando están aún en estado plástico, provocan modificaciones inherentes a sus propiedades habituales o a su comportamiento. Su empleo no debe deteriorar a largo plazo las características del concreto ó mortero. Se trata en general de productos químicos muy activos. Las normas establecen por lo general un empleo del 0.5% o menos del peso del cemento.

Los aditivos más frecuentemente utilizados son:

• Inclusores de aire.- Introducen micro-burbujas de aire en la mezcla de concreto, que mejoran su maleabilidad en estado plástico y la durabilidad. Su eficacia puede ser afectada por los siguientes factores: concentración del aditivo; presencia de otros aditivos; tiempo y

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velocidad de mezclado; contenido de agua; granulometría y forma de los agregados; temperatura; contenido de cemento y de finos.• Reductores de agua.- Minimizan las cargas eléctricas entre las partículas de cemento, disgregándolas y dispersándolas en la mezcla, reduciendo en consecuencia la cantidad de agua requerida y mejorando la eficacia del cemento, sin afectar la maleabilidad e incrementando inclusive, la resistencia del concreto.Hay aditivos reductores de agua que retardan o aceleran el tiempo de hidratación del cemento.• Retardantes de fraguado.- Pueden retardar significativamente el tiempo de fraguado del concreto, y se emplean por lo regular en trabajos de clima cálido, o cuando el concreto se coloca en dos capas y se desea evitar juntas frías entre ellas.• Acelerantes del fraguado.- Se utilizan cuando se requiere que el concreto alcance rápidamente el fraguado inicial y/o una rápida resistencia. Generalmente se utiliza en climas fríos para acelerar el fraguado del concreto y minimizar el tiempo durante el cual debe ser protegido contra temperaturas de congelamiento. También se utiliza en colados que requieren una rápida apertura al tránsito.

Concreto reforzado con fibra metálica

El uso de las fibras metálicas como refuerzo del concreto es cada día más cotidiano en México.Sus aplicaciones más comunes van desde el refuerzo de pisos industriales, comerciales y pistas de aeropuertos, hasta el de lineamientos de túneles y la estabilización de taludes a través de concreto lanzado por vía húmeda o seca.

Las fibras metálicas ofrecen muchos beneficios al concreto. A 10 años de haberse comenzado a utilizar este material en nuestro país, un gran número de constructores, diseñadores, ingenieros, arquitectos y usuarios finales ya incorporan en sus especificaciones este tipo de refuerzo.

Sin embargo, pocos comprenden realmente las propiedades que las fibras metálicas aportan al concreto.

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UNIDA 4.- DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

El pavimento de asfalto o pavimento flexible, es una estructura formada por varias capas (sub-base, base y carpetas asfálticas) con el fin de satisfacer los siguientes propósitos:

1. Resistir y distribuir adecuadamente las cargas producidas por el transito: un pavimento de asfalto debe estar constituido de tal manera que las cargas que sobre el se apliquen no provoquen deformaciones permanentes y perjudiciales en la subrasante sobre la cual esta colocado, y a la vez, se impida la formación de grietas internas en la estructura del mismo y el desplazamiento de partículas ocasionadas por la acción de amasadura del tránsito. Por lo tanto, un pavimento de asfalto debe tener el espesor necesario para soportar y distribuir las cargas del tránsito.

2. Tener la impermeabilidad necesaria: el pavimento debe tener la suficiente impermeabilidad para impedir la infiltración del agua de lluvia, ya que si ésta penetra en exceso provoca la lubricación de las partículas con su consiguiente pérdida en la capacidad de soporte.

3. Resistir la acción destructora de los vehículos: la acción abrasiva de las llantas de los vehículos provoca desgaste de la superficie y desprendimiento de partículas del pavimento. También el tránsito provoca cierta acción de molienda y amasado. De ahí que el pavimento debe resistir estos efectos.

4. Tener resistencia a los agentes atmosféricos: los agentes atmosféricos actúan continuamente sobre la superficie de los pavimentos provocando la meteorización y alteración de los materiales que lo forman. Es de tenerse en cuenta que hay materiales que resisten mejor que otros estos efectos y por lo tanto la vida económica y útil del pavimento será mayor cuando los materiales que lo formen tengan más capacidad de resistencia a los agentes físicos y químicos.

5. Tener una superficie de rodamiento adecuada que permita en todo tiempo un tránsito fácil y cómodo de los vehículos: la superficie de rodamiento de un pavimento debe de ser segura para la conducción de los vehículos y lo suficientemente lista para proporcionar una marcha confortable y una larga vida de los vehículos, sin embargo, esa superficie lisa y uniforme debe ser siempre antideslizante cuando se encuentre húmeda.

6. Presentar flexibilidad para adaptarse a algunas fallas de la base o sub-base: en no pocas ocasiones, por una u otra circunstancia, generalmente controlables, se presentan pequeños asentamientos ya sea de la base o de la sub-base, los cuales no son en extremo perjudiciales, de ahí que convenga que el pavimento tenga cierta flexibilidad que la haga capaz de adaptarse a esa pequeñas fallas sin necesidad de reparaciones costosas.

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DISTINTOS MÉTODOS DE DISEÑO DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE

Son muchos y muy diferentes los métodos que existen para proyectar el espesor de un pavimento. Sin embargo, el problema es bastante complejo y su estudio bastante reciente como para que se pueda haber llegado a un método que sea tan seguro y de una aceptación tan general como los métodos de proyecto que se emplean en otras ramas de la ingeniería. Es decir, que la confianza en que se puede tener en ellos depende de la cantidad de comprobaciones experimentales que se hayan sido sometidos.

Sin embargo, los métodos que existen para proyectar el espesor de un pavimento exigen suficiente cantidad de experiencia.

LOS MÉTODOS EXISTENTES PUEDEN SER CLASIFICADOS EN 4 GRUPOS DEFINIDOS.

1. MÉTODOS EMPÍRICOS QUE NO EMPLEAN ENSAYES DE RESISTENCIA TÉCNICA DEL SUELO.

2. MÉTODOS EMPÍRICOS QUE EMPLEAN UN ENSAYE DE RESISTENCIA DEL SUELO.

3. MÉTODOS BASADOS PARCIALMENTE EN LA TEORÍA Y PARCIALMENTE EN LA EXPERIENCIA.

4. MÉTODOS TOTALMENTE TEÓRICOS.

1.- METODOS EMPIRICOS QUE NO EMPLEAN ENSAYES DE RESISTENCIA DEL SUELO.

En estos métodos el espesor del pavimento se determina basándose en los espesores que la experiencia ha demostrado que son necesarios para cargas por rueda similares y suelos que dan resultados iguales en ensayes de clasificación tales como los limites de consistencia.

2.- METODOS EMPIRCOS QUE EMPLEAN UN ENSAYE DE RESISTENCIA DEL SUELO

Estos métodos se basan en un ensaye de penetración que generalmente, solo es aplicable en relación con el método de proyección asociado con el. Se aplica como medio de comparación para obtener el espesor de pavimento que, según la experiencia es necesario sobre suelos que daban los mismos valores de resistencia.

3.- METODOS BASADOS PARCIALMENTE EN LA TEORIA Y PARCIALMENTE EN LA EXPERIENCIA

En estos métodos se determinan las propiedades fundamentales de la relación de esfuerzo- deformación del material que forma la terracería por medio de ensayes de corte y

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los resultados se emplean aunados a una teoría modificada de la distribución de presiones, la cual se ha encontrado tiene una justificación experimental.

4.- METODOS TOTALMENTE TEORICOS

Estos métodos se basan en un análisis matemático de los esfuerzos y deformaciones atreves del pavimento y la terracería y las verdaderas características de la función esfuerzo-deformación de los diversos materiales. Constituyen un ideal que, es muy posible, que nunca llegue a lograrse.

DE LOS CUATRO GRUPOS ANTERIORMENTE INDICADOS, PROBABLEMENTE LOS METODOS MAS SEGUROS SON EL DEL VALOR RELATIVO DE SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.) PARA PAVIMENTOS FLEXIBLES QUE PERTENECE AL GRUPO DOS.

ESTRUCTURACIÓN DE UN PAVIMENTO

La estructura de un pavimento flexible puede proyectarse para que resista sin romperse o deformarse en forma perjudicial, cualquier densidad de tránsito y cualquier carga por eje que se le aplique, existiendo una gran variedad de combinaciones que permitan un proyecto económico para tales condiciones. Se ha indicado ya que los pavimentos de asfalto son llamados comúnmente pavimentos flexibles ya que tienen poca resistencia a flexión tal como se les construye. Sin embargo, es posible construir pavimentos de asfalto de tal manera que se comporten como pavimentos rígidos, por ello no es conveniente ya que una ligera deformación o adaptabilidad del pavimento nos brinda muchas ventajas técnicas y económicas al poder seguir las pequeñas deformaciones de la subrasante.

Cuando una carga se aplica, mediante una superficie de contacto, a la superficie de un pavimento de asfalto, se desarrollan dos resistencias fundamentales, una de corte perimetral función de la longitud del perímetro del área afectada por la carga. Cuando se aplica la carga se desarrolla de inmediato resistencias al corte en el perímetro para pequeñas deformaciones (0.0 a 1.5 mm) de la superficie de apoyo de la carga. La proporción de aumento en la resistencia al corte con pequeñas deformaciones puede llegar a ser tan grande que se provoque un momento negativo en el centro del área de soporte de la carga, la resistencia por comprensión llega a ser un factor que se opone a deformaciones posteriores debido a la combinación de la resistencia al corte en el perímetro y la resistencia a compresión desarrollada en la estructura del pavimento, además de la distribución de cargas que se provoca en la carpeta, base, sub-base y subrasante.

Como puede observarse, la capacidad de un pavimento flexible para transmitir cargas en forma más eficiente por medio de elevados valores de resistencia al corte, dependerá de la densidad del pavimento y de la fricción interna entre las partículas del mismo: por lo tanto, una compactación cuidadosa de la estructura, una granulometría apropiada de los materiales y un buen drenaje son factores esenciales en un pavimento de asfalto bien proyectado y bien construido.

Estas se pueden determinar o puede ser llevadas a cabo simplemente midiendo la resistencia a la penetración del material o sea mediante la determinación del valor relativo

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de soporte de california (C.B.R. = california bearing radio) que es un índice de la resistencia al suelo más conocido como valor relativo de soporte.

Este método fue propuesto por O.J. Porter cuando formaba parte del cuerpo de ingenieros del departamento de california.

Cuando se trata de proyectar el espesor de un pavimento flexible por medio de valor relativo de soporte el principal obstáculo que se presenta es el darle al material en el laboratorio la humedad más conveniente para tomar en cuenta los posibles cambios que se puedan presentar después de construido el pavimento

METODO DEL VALOR RELATIVO DE SOPORTE MODIFICADO (V.R.S.)

El método que se va explicar para la determinación del espesor de un pavimento flexible se refiere esencialmente a una prueba de proyecto ,es decir, que los resultados obtenidos deberán ser verificados posteriormente en el camino ya construido a fin de comprobar dichos resultados o bien hacer las modificaciones de acuerdo con los nuevos datos obtenidos.

Dichas pruebas consisten en medir la resistencia ala penetración en especímenes de material compactados por medio de cargas aplicadas.

Los siguientes pasos necesarios para verificar la prueba se detallan a continuación:

PRUEBAS.

Preparación de la muestra según si el suelo de la sub-rasante es fino o contiene material grueso.

Determinación de las humedades de prueba para diferentes grados de compactación en función de la humedad optima y de acurdo con las condiciones de precipitación pluvial de la región y drenaje del camino.

Calculo de la cantidad de agua que es necesario incorporar al suelo para que este adquiera la humedad de prueba en cada uno de los grados de compactación deseado.

Calculo de cantidad de material que deberán emplearse para reducir cada uno de los pesos volumétricos secos correspondientes a los diferentes grados de compactación considerados.

Incorporación al agua y compactación al material con carga estática para reproducir el peso volumétrico correspondiente.

Medición de la resistencia a la penetración ofrecida por el suelo para las diferentes condiciones obtenidas en el punto anterior.

DETERMINACION DEL VALOR RELATIVO DE SOPORTE ESTÁNDAR (C.B.R.)

La muestra para llevar a cabo la prueba deberá haber sido secada, disgregada y cuarteada según los procedimientos normales. Cuando se a logrado la disgregación de los

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grupos se tamiza la muestra por la malla de 3/4´´. Si la muestra original contiene material mayor de 3/4´´, ese peso debe remplazarse por la misma cantidad de material que pasa la malla 3/4´´ y se retiene en la de 1/4´´.

El método comprende de tres ensayes que son:

a) Determinación del peso volumétrico máximo seco y humedad optima.

b) Determinación del as propiedades expansivas del material.

c) Determinación de la relación de soporte de california (C.B.R.).

a).- Determinación del peso volumétrico seco máximo:

El peso volumétrico máximo se determinan mediante una prueba de compactación con carga estática o mediante la compactación dinámica.

b).- Determinación de las propiedades expansivas del material.

La expansión de material, producido por la absorción de agua durante la saturación. Se mide con los siguientes pasos.

a) Se compacta el material con la humedad optima.

b) Se coloca encima del material compactado un papel filtro o un sedado fino.

c) Sobre el papel fino se coloca una placa perforadora.

d) Se coloca el cilindro con la muestra compactada.

e) El cilindro permanece todas las 24 horas durante cuatro días bajo agua.

f) Se calcula el porcentaje de expansión.

DETERMINACION DE LA RAZON DE SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.) O VALOR RELATIVO DE SOPORTE ESTANDAR.

La prueba consiste en lo siguiente: Después de saturada la muestra durante cuatro días, se saca el modelo del agua, se le retira el extensómetro cuidadosamente.

Las cargas registradas para la penetración deben ser expresadas como un porcentaje de la carga estándar y si la prueba estuvo bien hecha el porcentaje así obtenido es la razón de soporte california (C.B.R.) correspondiente ala al a muestra ensayada con el C.B.R. Así obtenido se puede calcular el espesor del pavimento flexible.

Para clasificar el material. A continuación la siguiente tabla.

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CBR (V.R.S.) CLASIFICACION

0-5 Sub rasante muy mala

5-10 Sub rasante mala

11-20 Sub rasante regular-buena

21-30 Sub rasante muy buena

31-50 Sub base buena

51-80 Base buena

81-100 Base muy buena

METODO DE HVEEN

Este método se usa en el Estado de California, EUA, y se basa en cuatro pruebas:

• Exudación

• Expansión

• Estabilidad

• Cohesión

El espécimen se elabora y se compactan con el amasador un aparato bastante robusto que esta acoplado a una compresora.

Después se preparan en moldes de 3 o 4 especímenes con distintos humedades que darán lugar a diferentes pesos volumétricos secos sin especificar cuáles son ni qué relación tiene con las condiciones reales de las obra. Una vez elaborados los especímenes en la forma escrita se les proporciona una compactación estática con cierta carga para que el material empiece a expulsar agua.

Se deben tener 3 o 4 especímenes de exudación sea mayor que 7kg/cm2 pero menor que 55kg/cm2.

Con los especímenes anteriores se realiza la prueba de expansión mediante un aparato llamado compactador con esta presión se encuentra la presión de expansión.

Con este dato se obtiene tal espesor de pavimento (D2) para cada humedad (D2 = presión de expansión / peso volumétrico del material.)

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DISEÑO DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE POR EL PROCEDIMIENTO DEL INSTITUTO NORTEAMERICANO DEL ASFALTO (INA).

Ejemplo:

Diseñar la sección estructural de un pavimento flexible empleando el método de la INA.

Datos:

1) VRS subrasante = 20%

2) VRS sub base = 30%

3) VRS base = 100%

4) No. carriles = 2

5) r = 6%

6) n = 20 años

CLASIFICACIÓN VEHICULAR

TIPO DE

VEHÍCULOTDPA

PESO TOTAL DEL VEHÍCULO

(toneladas)

A-2 1500 2.0

A´2 150 5.5

B2 60 15.5

C2 95 15.5

C3 80 23.5

T2-S1 30 25.5

T2-S2 15 33.5

T3-S3 10 35.5

Σ = 1940

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a) Evaluación del tránsito de vehículos

1.- Cálculo del tránsito diario inicial (TDI) = tránsito diario promedio anual (TDPA)

TDI = TDPA

2.- Cálculo del número promedio diario de vehículos pesados en al carril de diseño, en una dirección (N).

Con base en datos de aforo y clasificación vehicular del transito. El propio instituto del asfalto, indica cual es la distribución de vehículos pesados que conviene considerar en el carril de diseño, en los diferentes casos.

N = TDI x A/100 x B/100

A = (SVP/TDPA) 100

S VP = B2+C2+C3+T2-S1+T2-S2+T3-S3 =

60+95+80+30+15+10 = 290

A = (290/1940)100 = 14.95 %

El valor de B se calcula de la tabla de porcentaje de tránsito total de vehículos pesados para una carretera de dos carriles

B = 50 %

N = 1940 (14.95/100) (50/100) = 145

82


3.- Cálculo del peso promedio de los vehículos pesados (Ppc)Ppc = (No. de vehículos) (peso total vehículo) /SVP

4.- Límite de carga legal por eje sencillo, establecido por las autoridadesEn México, se utiliza como estándar un eje sencillo, soportando una carga total de

8.2 ton. (18000 lb), es decir 4.1 ton. Por rueda.5.- Cálculo del número de tránsito inicial (NTI)

Porcentaje del tránsito total de vehículos pesados en dos direcciones que deberá

considerarse en el carril de diseño

No. total de carriles en la carretera

% de camiones a considerar en el carril

de diseño

2 50

4 45 (oscila entre 35 y 48)

6 o más 40 (oscila entre 25 y 48)

83


Vaciar los datos obtenidos en los cálculos de N, Ppc, Límite de carga legal.6.- Cálculo del número de tránsito de diseño (NTDCon el periodo de diseño del pavimento considerado, que será de 20años, y la tasa de crecimiento anual de transito, podrá buscarse en la tabla de Factores de Corrección del NTI.

NTD = (NTI) (FACTOR DE CORRECCIÓN)

84


FACTORES DE CORECCIÓN DEL NTI, PARA OBTENER EL NTD

PERIODO DE DISEÑO

TASA DE CRECIMIENTO ANUAL DEL TRANS.

AÑOS 0 2 4 6 8 10

1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05

2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10

4 0.20 0.20 0.21 0.22 0.22 0.23

6 0.30 0.32 0.33 0.35 0.37 0.39

8 0.40 0.43 0.46 0.50 0.53 0.57

10 0.50 0.55 0.60 0.66 0.72 0.80

12 0.60 0.67 0.75 0.84 0.95 1.07

14 0.70 0.80 0.92 1.05 1.21 1.40

16 0.80 0.93 1.09 1.28 1.52 1.80

18 0.90 1.07 1.28 1.55 1.87 2.28

20 1.00 1.24 1.49 1.84 2.29 2.86

15 1.25 1.60 2.08 2.74 3.66 4.92

30 1.50 2.03 2.80 3.95 5.66 8.22

85


35 1.75 1.50 3.68 5.57 8.62 13.55

b) Análisis estructural del pavimento1.- Cálculo del espesor necesario de cubrimiento de concreto asfáltico.

Con los datos del V.R.S. y el N.T.D., aplicable al caso, se entra en el monograma de la siguiente figura, y se obtiene el espesor total del pavimento, dado en concreto asfáltico.

2.- Cálculo del espesor mínimo de carpeta asfáltica (Em)

86


En la gráfica de la siguiente figura, se obtiene el espesor mínimo de carpeta asfáltica (Em), requerido por un determinado tipo de base hidráulica.

87


NUMERO DE TRANSITO PARA DISEÑO (NTD)

REQUISITOS MINIMOS PARA MATERIALES DE BASES HIDRÁULICAS

TIPO DE PRUEBA NORMAS

BAJA CALIDAD ALTA CALIDAD

VRS MÍN 20 100

LL max 25 25

IP max 6 NP

Equivalente de arena 25 50

Finos (% max) 12 7

El instituto del asfalto, especifica los espesores mínimos de concreto asfáltico que deben colocarse en la carpeta del pavimento cuando se utilizan bases asfálticas. Estos valores aparecen en la siguiente tabla.

ESPESORES MINIMOS PARA CARPETAS DE CONCRETO ASFALTICO SOBRE BASES ASFÁLTICAS

NUMERO DE TRANSITO DE DISEÑO (NTD) ESPESOR MINIMO (cm)

Menor que 10 (transito ligero) 5

Entre 10 y 100 (transito medio) 7

Mayor de 100 (transito intenso) 10

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3.- Cálculo del espesor de la base granular.

Esp. Base granular en concreto asfáltico = Et – Em

FACTORES DE EQUIVALENCIA ENTRE CAPAS CONVENCIONALES Y CAPAS DE CONCRETO ASFALTICO, EN CUANTO A ESPESOR

CAPAS CONVENCIONALES FACTOR DE EQUIVALENCIA

Bases asfálticas de arena, mezcla en planta 1.3

Bases asfálticas elaboradas con asfalto liquido o emulsificados

1.4

Bases granulares de alta calidad (VRS > 100%)

2.0

Bases granulares de baja calidad (VRS > 20%)

2.7

El espesor de la capa de súbase y de la capa subrasante se obtiene por especificación.

NOMENCLATURAS

VRS=valor relativo de soporter=tasa de crecimiento anual del tránsiton=vida útil del pavimentoTDI=tránsito diario inicialTDPA=tránsito diario promedio anualN=número de camiones pesadosA=porcentaje de camiones pesados en dos direccionesB=porcentaje de camiones pesados en el carril de diseñoSVP=suma del número de vehículos pesadosPpc=peso promedio de los camiones pesadosNTI=número de tránsito inicialNTD=número de tránsito inicialEt=espesor total de cubrimiento expresado en C.A. (concreto asfáltico)Em=espesor mínimo

89


UNIDAD 5.- CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y CONTROL DE CALIDAD

5.1 CONSTRUCCIÓN DE LAS TERRACERÍAS Y CONTROL DE CALIDAD

EL PAVIMENTO FLEXIBLE

El pavimento flexible: Esta formado por una o varias capas de material seleccionado para cada una de ellas, y cuya función principal fue la de transmitir las cargas de los vehículos en forma disipada a la capa subrasante, distribuyéndola en tal forma que no se presenten deformaciones en las terracerías.

Los pavimentos flexibles distribuyen las cargas la subrasante en un área menor que los pavimentos

rígidos esto es debido a que la distribución en estos pavimentos flexibles dependen del espesor del sistema de capas de que esta constituido este tipo de pavimentos.

El pavimento flexible resulta en su construcción inicial más económico, pero tiene la desventaja de que requiere mayor mantenimiento en lo largo de su periodo de vida útil, que esta comprendido entre los 10 a 15 años.

Las terracerías pueden definirse como los volúmenes de materiales que se extraen o que sirven de relleno en la construcción de una vía terrestre .La extracción puede hacerse a lo largo de la línea de la obra y si este volumen de material se usa en la construcción de los terraplenes o rellenos ,las terracerías son compensadas y el volumen de corte que no se usa se denomina desperdicio .si el volumen que se extrae en la línea no es suficiente para construir los terraplenes o los rellenos ,se necesita extraer material fuera de ella ,ósea en zonas de préstamo .si estas zonas se ubican cerca de la

90


obra ,de 10 a 100 m a partir del centro de la línea ,se llaman zonas de prestamos laterales, si se encuentran a mas de 100 m ,son de prestamos de banco.

Las terracerías en terraplén se dividen en el cuerpo del terraplén, que es la parte inferior y la capa subrasante, que se coloca sobre la anterior con un espesor mínimo de 30 cm, a su vez, cuando el transito que abra de operar sobre el camino es mayor que 5000 vehículos diarios, se construyen en el cuerpo de terraplén los últimos 50 cm con material compactible y esta se denomina.

Las características y funciones de los materiales utilizados en estas capas de las terracerías son las que se mencionan a continuación.

TERRAPLÉN

Las finalidades de esta parte de la estructura de una vía terrestre son las siguientes, alcanzar la altura necesaria para satisfacer principalmente las especificaciones geométricas (sobre todo en lo relativo a la pendiente longitudinal), resistir las cargas de transito transmitidas,

91


por las capas superiores y distribuir los esfuerzos atreves de su espesor para transpórtalos en forma adecuada al terreno natural de acuerdo con su resistencia.Los materiales empleados para construir el cuerpo de terraplén debe tener un valor relativo de soporte (vrs) mayor a 5% con tamaños máximos a 75 cm. Los materiales para suelo se aceptan por un limite liquido comprendido entre el 40% y 70%, y es preciso utilizar materiales con mas de 30% de partículas que pasen por las maya 200. Se requiere de un 95% de compactación en capas de 50cm y de un 90% en capas de 30cm, del peso volumétrico suelto máximo (pvsm).

EN SU CONSTRUCCION LOS MATERIALES SE PUEDEN ACOMODAR DE TRES MANERAS DIFERENTES.1.- cuando los materiales son compactables se les debe dar este tratamiento con el equipo que corresponde según su calidad, en general el grado de compactación de esos materiales en el cuerpo de terraplén es de 90% en el espesor de las capas responde al equipo de construcción.2.- si los materiales no son compactables se forman una capa con un espesor casi igual al tamaño de los fragmentos de roca, no menor de 15cm3.- si es necesario efectuar rellenos en barrancas angostas y profundas, en donde no es fácil el acceso del equipo de acomodo o compactación, se permite colocar el material o volteo, hasta una altura en la que ya pueda operar el equipo. Cuando el transito que soportara un camino es de mayor de 5000 vehículos por día, los últimos 50cm superiores del cuerpo de terraplén se construyen con material compactible y se les da ese tratamiento hasta alcanzar un grado de 95% de PVSM (peso volumétrico seco máximo)Si el material de la parte inferior también es compactible la diferencia solo es el grado de compactación de cada capa.

CAPA SUBRASANTE

92


Su función principal es la de recibir y resistir las cargas de transito que le son permitidas por las capas superiores del pavimento. Transmitirlas y distribuirlas de modo adecuado al cuerpo de terraplén así como las siguientes funciones estructurales y comunes en una vía terrestre:1.- Evitar que los materiales finos plásticos que formen el cuerpo de terraplén contaminen el pavimento, el tamaño de las partículas debe estar entre las finas correspondientes al cuerpo del terraplén y las granulares del pavimento.2.-Economisar espesores de pavimentos en especial cuando los materiales de las terracerías requieren un espesor grande.

En los procedimientos de construcción los materiales se deben compactar con el equipo mas adecuado de acuerdo con sus características en general, la capa subrasante consta de dos capas de 15 cm de espesor mínimo. Los materiales encontrados en la zona cercanas a la obra no cumplen con las características marcadas en las normas se requieren estabilizarlos mecánica o químicamente. En otras ocasiones para construir las terracerías es necesario construir una casa y sustituir el material extraído por otro de características adecuadas; en este procedimiento se utiliza a menudo para construir la capa subrasante en cortes.

A veces el material de los cortes es adecuado para la capa subrasante y por lo mismo no debe acarrearse material de prestamos de banco, si no utilizarse el que ya existe para no tener salientes en la cama de los cortes y que la compactación sea constante para esto se escarificaran 15cm del material, se humedece de forma homogénea, se extiende dando el bombeo o sobre elevación del proyecto y se compacta a 95% de su pvsm.

93


5.2 CONSTRUCCIÓN DE SUB BASES Y BASES DE PAVIMENTOS Y CONTROL DE CALIDAD

En caminos y aeropuertos, sobre la capa subrasante se construye el pavimento, que en el tipo flexible está constituido por sub-base, base y carpeta, aunque en ocasiones la sub-base no se requiere.

SUB-BASE

Es la capa de material que se construye directamente sobre la terracería y que está formada por un material de mejor calidad que el de la terracería, obtenido en la generalidad de los casos de depósitos cercanos a la obra. La sub-base tiene como funciones;

1.- Reducir el costo del pavimento, disminuyendo el espesor de la base que se construye generalmente con materiales de

mayor costo por tener que cumplir con especificaciones más rígidas.

2.- Proteger a la base aislándola de la terracería ya que cuando ésta está formada por material fino y plástico (generalmente es el caso) y cuando la base es de textura abierta, de no existir el aislamiento dado por el material de sub-base, en material de la terracería se introduciría en la base, pudiendo provocar cambios volumétricos perjudiciales al variar las condiciones de humedad, a la vez que se disminuiría la resistencia estructural de la base. El aislamiento producido por la sub-base no sólo consiste en evitar que los finos plásticos de la terracería se introduzcan en la base de textura abierta, sino también en evitar los bufamientos y revoltura de ambos materiales cuando se usan piedras trituradas o gravas de río para formar la base.

BASE

Es la capa de material que se construye sobre la sub-base o, a falta de ésta, sobre la terracería, debiendo estar formada por materiales de mejor calidad que el de la sub-base. Esta capa se construye con material cementante o tepetate, grava triturada y arena de una sola granulometría. Los principales requisitos que debe satisfacer la capa de base son los que siguen:

94


1.- Tener en todo tiempo la resistencia estructural para soportar las presiones que le sean transmitidas por los vehículos estacionados o en movimiento.

2.- Tener el espesor necesario para que dichas presiones al ser transmitidas a la sub-base o a la subrasante, no excedan la resistencia estructural de éstas.

Los procedimientos de construcción para las bases y sub-bases, incluidas las etapas de muestreo y pruebas preliminares son;

a) Exploración: se requiere efectuar un reconocimiento completo de la zona donde se construirá la obra vial, a fin de encontrar posibles bancos para pavimentación.

b) Muestreo, Pruebas de Laboratorio, Elección de Bancos: una vez localizados los probables bancos, se realizan sondeos preliminares para tener una idea de la

1-376

10 mín.20 máx.40 máx.15 máx.95 mín.

Estándar-

30 mín.

-

1-351

25 máx.

30 máx.10 máx.100 mín.

30 mín.30 mín.

-

VALORES DE CALIDAD PARA MATERIALES DE SUB-BASE Y REVESTIMIENTO

Características Revestimiento Adecuada Deseable

Calidad

1-251

15 máx.

25 máx.6 máx.

100 mín.

40 mín.40 mín.

40 mín.

*GranulometríaZona granulométrica

*Tamaño máximo (mm)% Finos(Material 0.074 mm)

*Límite Líquido (LL) (%)Índice Plástico (IP)(%)

*Compactación (AASHTO Modificado)

*Equivalencia arena (%)VRS (%)(Compactación dinámica)(1)Desgaste de los Ángeles (%)

VALORES DE CALIDAD PARA MATERIALES DE BASE

AdecuadoDeseables Calidad

Características

1-351

15 máx.


100 mín.

80 mín.

40 máx.

1-238

10 máx.


100 mín.

100 mín.

40 máx.

*Granulometría:Zona granulométrica

*Tamaño máximo (mm)% Finos(Material 0.074mm)

*Límite Líquido (LL%)Índice Plástico (ÍP%)Equivalente arena (5)

*Compactación (%)AASHTO modificado

*VRS (%)(Compactación dinámica)(1)Desgaste de los Ángeles (%)

95


calidad de los materiales y si los resultados son positivos, se efectúan más sondeos definitivos para conocer la extensión del banco y la variabilidad del material.

c) Extracción y Acarreo de Materiales: para extraer los materiales es preciso que aquellos que se encuentren en forma masiva se obtengan con tamaños accesibles, que en obras viales son de 75 cm como máximo.

d) Tratamientos previos: los tratamientos previos de cribado o de trituración se llevan a cabo antes de llegar a la obra, en la mayoría de los casos en que se necesita.

e) Acarreo a la obra: los materiales tratados previamente o los que pueden llevarse en forma directa del banco se acarrean a la obra, en donde se acamellonan; es decir, se hace un acordonamiento de sección constante para medir su volumen y, en caso de que haya fáltate, se realizan los recargues necesarios, estos se acamellonan con motoconformadora.

f) Tratamientos en la obra: en el tramo se aplican los tratamientos (casi siempre son estabilizaciones) a los materiales que los necesiten.

g) Compactación: en seguida se compacta el material para lo cual se humedece con una cantidad de agua cercana a la óptima; esta humedad óptima de campo es en general menor que la de laboratorio por que las maquinas que se utilizan son de gran peso, aunque se compensa el agua que se evapora mientras se hacen los tratamientos. El agua no se riega de una sola vez, sino que se distribuye en varias pasadas de la pipa.

h) Riego de impregnación: estando la base seca, se barre para retirarle el material suelto y el exceso de polvo de la superficie, inmediatamente se le da un riego de producto asfáltico de Fraguado Medio.

i) Riego de liga: este tratamiento es indispensable para unir la base con la siguiente carpeta.

ESTABILIZACIONES

Se denomina estabilización de suelo al proceso de someter a los suelos naturales a ciertos tratamientos para aprovechar sus mejores cualidades de manera que puedan soportar las condiciones adversas de clima, y construir con ellos buenas terracerías, o adecuadas sub-bases y bases de pavimento.

Después del despalme, se toma una muestra transversal del suelo y se manda al laboratorio de mecánica de suelos para determinar sus propiedades, dependiendo a estos resultados, se toma la decisión si es necesario darle un tratamiento de estabilización a determinada capa.

TIPOS

ESTABILIZACIÓN POR COMPACTACIÓN ESTABILIZACIÓN MEDIANTE LA UNIÓN DE LOS

GRANOS DEL SUELO CON UN MATERIAL CEMENTANTE (CEMENTO, CAL Y ASFALTO)

ESTABILIZACIÓN MEDIANTE TRATAMIENTOS QUÍMICOS

ESTABILIZACIÓN MECÁNICA EMPLEANDO SUELOS GRANULARES

ESTABILIZACIÓN ELECTROSMÓTICA

96


ESTABILIZACIÓN POR COMPACTACIÓN

Este tratamiento se utiliza solo en suelos naturales.

Cuando se compactan los suelos se aprietan los granos entre sí aumentando su fricción interna, lo que incrementa su poder soportante. Por otro lado, al densificarse la masa del suelo por la compactación, se reducen los vacíos del mismo y por lo tanto se reduce también la cantidad de agua que puede penetrar y afectar su resistencia al corte así mismo causar cambios volumétricos perjudiciales.

Compactadores vibratorios equipados con controles para modificar la amplitud y frecuencia de vibración.

ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO PORTLAND

Si se considera utilizar cemento Portland para estabilizar el suelo, debe estudiarse primeramente el material a lo largo del mismo. Posteriormente se hace una estimación de la cantidad de cemento requerida para ver si el costo de construcción es razonable. Se realizan varios presupuestos con otros tipos de pavimentos y se comparan para determinar si este sistema es ventajoso. De ser así se hace un estudio más detallado del suelo:

Se localiza los puntos débiles de sub-rasante.

Efectuar sondeos en toda la longitud del camino.

Los datos que se obtengan se indican en un perfil del camino para facilitar la selección de los suelos que se van a mezclar para aumentar la uniformidad del terreno y los materiales de préstamo.

Localizar los bancos de préstamos próximos al camino.

Procedimiento de estabilización:

1. Se mezcla el cemento con el suelo en seco.

2. El camino debe ser conformado y perfilado en forma adecuada con motoconformadora.

3. Se cuida la dosificación de los materiales no rebase el 3% del contenido de cemento.

4. Se colocan estacas laterales cada 20m para controlar la escarificación.

97


5. El cemento se controla con sacos a lo largo del camino. El agua debe ser un 3% más, previo a la compactación.

6. Antes de compactar la mezcla debe tomarse una muestra para comprobar la humedad.

7. Se compacta el camino.

8. Se vuelve a perfilar y agregar agua(para compensar lo evaporado).

9. Se termina compactando con rodillo liso, dejando una superficie lisa y bien acabada.

10. Se deja curar durante 7 días mínimo, se puede colocar cualquier material que retenga la humedad como paja, aserrín, tierra, materiales asfálticos (este puede servir como riego de impregnación).

Si el objetivo es reducir la plasticidad las proporciones varían del 2 al 7% de cemento. En este caso las mezclas son de mejoramiento del suelo (suelo mejorado).

Si el objetivo es aumentar de manera considerable la resistencia la proporción es del 5 al 15%. En este caso se obtiene el suelo-cemento. La resistencia varía de 20-50kg/cm2 a los 7 días.

ESTABILIZACIÓN CON PRODUCTOS ASFÁLTICOS

También conocida como base negra (mezcla de productos asfálticos con la capa base).

Cuando se vaya a estabilizar un camino con productos asfálticos hay tener en cuenta que cada tipo de suelo que exista en el camino influye sobre la selección de producto asfáltico y sobre el sistema de construcción a emplear.

El material grueso (mayor de 1/4”) es más recomendable para este tipo de estabilización.

En la estabilización de suelos se emplean los asfaltos rebajados y las emulsiones asfálticas.

Asfalto rebajado de FR: se usa en arenas gruesas y grava.

Asfalto rebajado de FM: se usa en suelos con buena granulometría y debe contener material aglutinante.

Asfalto rebajado de FL: se usa en arcillas, también puede servir como impermeabilizante.

Normalmente la cantidad de producto asfáltico varia del 3 al 10% en peso del material pétreo.

ESTABILIZACIÓN CON CAL

Esta estabilización se utiliza en suelos arcillosos.

La cal debe tener un pH de 12.4 al mezclarlo con arcillas.

98


Con este producto es posible bajar la plasticidad y aumentar la resistencia.

Los porcentajes de cal empleados varían del 2 al 7%.

La humedad óptima debe ser mayor al 3%.

Como las resistencias que se piden en las normas para materiales estabilizados son a siete días, los especímenes elaborados con cal pueden dejarse a la intemperie con todo y molde durante dos o tres días, para luego sumergirlos en agua durante otros cuatro o cinco días más y conocer tanto la resistencia VRS, con su expansión correspondiente. Esto permite que la cal reaccione antes de la saturación.

ESTABILIZACIÓN MEDIANTE TRATAMIENTOS QUÍMICOS

Se hace necesario emplear aditivos para superar las pequeñas variaciones del suelo y asegurar la conservación de la resistencia aun en presencia de humedad, también son efectivos en la reducción de la formación de polvo en caminos no revestidos y ayudan a impermeabilizar y mejorar la durabilidad de los materiales.

CON RESINA DE ANILINA

DE SUELOS POR MEDIO DE INYECCIONES DE CAL

CON ACRILATO DE CALCIO

CON CLORURO DE SODIO O CON CLORURO DE CALCIO

COMBINANDO DOS PRODUCTOS QUÍMICOS

ESTABILIZACIÓN MECÁNICA EMPLEANDO SUELOS GRANULARES

En la estabilización mecánica de los suelos granulares a menudo se acarrea de otros lugares el material empleado.

La estabilización mecánica depende de la cohesión y de la fricción interna que puedan desarrollarse mezclando adecuadamente distintos tipos de suelos.

Para esta estabilización se usan los suelos arcillosos ya que poseen bastante cohesión cuando su contenido su contenido de humedad se encuentra dentro de ciertos límites, y por lo tanto emplearse como aglutinantes para mantener unidas las gravas y la arena.

ESTABILIZACIÓN ELECTROSMÓTICA

Este sistema consiste en aplicar al suelo, combinadamente, una corriente eléctrica que origina una serie de fenómenos de naturaleza físico-químico y la acción de dispositivos de bombeo.

99


Consiste en excavar en el camino una serie de pozos de bombeo dentro de los cuales se coloca cátodos eléctricos. En el interior de la zona se coloca una hilera paralela de barras que sirven a modo de ánodos. Se aplica un potencial eléctrico a los electrodos y entonces el agua se concentra hacia los pozos cátodos, de los cuales se extrae mediante bombas. Abatido el nivel freático hasta la profundidad deseada, se pueden hacer los trabajos de excavación requeridos.

5.3.- CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS ASFÁLTICAS Y CONTROL DE CALIDAD

GENERALIDADES

ASFALTOS

Son componentes naturales de muchos petróleos en los cuales se encuentran disueltos, generalmente es un material viscoso, pegajoso y de color negro y es usado en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, autovías y autopistas.

ANTECEDENTES

Anteriormente los cementos asfálticos se clasificaban por su dureza en:

Ca-0 para climas fríos.

Ca-6 para climas templados.

Ca-10 para climas cálidos.

En México este tipo de producto se empleaba para la construcción de carpetas desde aproximadamente 1920; anteriormente se le clasificaba de acuerdo a su dureza, siendo el cemento asfáltico más usado el que tenía una dureza media (ca-6). Con la entrada de México al tratado de libre comercio se tuvieron que adecuar las normas mexicanas a las de la (ASTM) y a las especificaciones del sep. (Programa estratégico de investigación de carreteras.) De la ASTM (American Standard Test Materials.) De ese tiempo a la fecha, los materiales asfálticos se clasifican de acuerdo a la viscosidad que presentan. A continuación

100


se anotarán las recomendaciones generales para cada uno de los productos asfálticos con la finalidad de darles un mejor uso.

RIEGO DE IMPREGNACION

Es la aplicación de un material bituminoso ligero aplicado a la superficie de la capa de la base en donde se hará el tendido de la carpeta asfáltica. El propósito de la aplicación de este tipo de riego es que actué como un agente ligante y a la vez selle la base y de esta manera se evite la ascensión de la humedad por el fenómeno de capilaridad.

Procedimiento

a) Antes del riego se procederá a barrer la superficie a tratar para eliminar todo el material suelto, polvo y materias extrañas.

b) El material de aplicación será aplicado por medio de petrolizadora durante las horas de más calor del día, siempre y cuando la base no se encuentre mojada. La cantidad de material aplicado será a razón de 1.5 lt/m2 de emulsión asfáltica AC-20 RL; a una presión mayor de 1.5 kg/cm2 y a una temperatura de 130 a 140°c. la duración de adsorción será en 24 horas y el periodo de normal de curado y secado es aproximadamente de 48 hora.

c) una vez terminada la aplicación del riego de impregnación, no debe permitirse la circulación de vehículos sobre la superficie impregnada con el, con el fin de prevenir la perdida del material asfaltico y evitar la excesiva acumulación de polvo.

d) Cuando el caso lo amerite o no pueda evitarse el trafico vehicular se distribuirá arena medianamente fina de manera uniforme sobre la superficie para proteger el material de impregnación a lo cual se denomina como poreo.

RIEGO DE LIGA

101


Es una aplicación de material asfaltico sobre una capa de pavimento, con el propósito de lograr una buena adherencia entre la base y la carpeta asfáltica. Normalmente se utiliza una emulsión asfáltica de rompimiento rápido (RR).

Procedimiento:

1. Antes de realizar el riego, la superficie por cubrir deberá estar debidamente preparada, exenta de materias extrañas, polvo, grasa o encharcamiento polvo y sin irregularidades.

2. El material de riego de liga será aplicado por medio de petrolizadora durante las horas de más calor del día, siempre y cuando la base no se encuentre mojada. La cantidad de material aplicado será a razón de 1 lt/m2 de emulsión asfáltica AC-20 RR.

La carpeta asfáltica es la capa superior de un pavimento flexible que proporciona la superficie de rodamiento para los vehículos y que se elabora con materiales pétreos y productos asfálticos. Esta carpeta se coloca sobre la base, la carpeta asfáltica está compuesta de;

Material Asfáltico: puede ser cemento asfáltico Emulsión Asfáltica: aniónicas (+), catiónicas (-) y de rompimiento rápido, medio, y

lento. Agregados pétreos

MATERIAL ASFÁLTICO: El asfalto es un material bituminoso, solido o semisólido con propiedades aglutinante y que se licua gradualmente al calentarse, se obtiene de la destilación del petróleo. En México este tipo de producto se emplea para la construcción de carpetas desde aproximadamente 1920, anteriormente se le clasificaba de acuerdo a su dureza, siendo el cemento asfáltico más usado el que tenía una dureza media. Con la entrada de México al Tratado de Libre Comercio se tuvieron que adecuar las normas Mexicanas a las de la ACTM y a las especificaciones del Programa Estratégico de Carreteras, de ese tiempo a la fecha, los materiales asfálticos se clasifican de acuerdo a la viscosidad que presentan. Y de acuerdo a ello se presenta la siguiente clasificación de los mismos, para darles un mejor uso;

A30

A20

A10

A5

Norte y noroeste del país, excluido el estado de Tamaulipas.

Para el sureste de la república y las regiones costeras del golfo y el pacífico, pasando por Sinaloa e inclusive hasta Baja California.

Se recomienda para la región central y el altiplano de la república mexicana.

Sirve para elaborar emulsiones y concretos asfálticos que se utilicen en la zona de la sierra madre occidental, en Durango o Chihuahua, y en algunas regiones altas de los estados de México, Morelos y Puebla.

REGION RECOMENDADAASFALTOS

102


En las determinaciones del contenido de Cemento asfáltico (AC) en el proyecto de Mezclas Asfálticas se determinarán;

1.- El Contenido Mínimo de Cemento Asfáltico

2.- El Contenido Óptimo de Cemento Asfáltico

Para mezclarse con los materiales pétreos, debe calentarse a 140°C, por lo que es necesaria una planta. Las especificaciones correspondientes se encuentran en la siguiente tabla, el cemento más utilizado es el 6.

EMULSIÓN ASFALTICA: casi se puede decir que todos los tipos de asfalto que se utilizan en las construcciones viales provienen de la refinación del petróleo y son producidos en una gama de tipos y grados que van desde sólidos duros y frágiles a líquidos de baja viscosidad, sin embargo, los productos que se emplean en pavimentación se encuentran alejados de ambos extremos. Aunque el asfalto empleado de uso vial es a temperatura ambiente, semisólido, éste puede ser licuado rápidamente ya sea por calentamiento, mediante la adición de un solvente del petróleo o mediante la emulsificación del mismo en agua.

Cuando el asfalto es separado en partículas microscópicas, llamadas micelas y dispersadas en agua con un agente químico emulsor se convierte en una emulsión asfáltica donde las moléculas del agente emulsor rodean a las micelas. En la práctica cuando se emplean las emulsiones, el agua se evapora quedando el agente emulsor en el asfalto.

Una emulsión asfáltica está formada por tres ingredientes; asfalto, agua, y un emulsor, aunque en algunos casos puede contener otros aditivos, como estabilizantes, mejoradores de adherencia o controladores de rotura.

Las emulsiones asfálticas se clasifican en tres categorías; aniónicas, catiónicas y no iónicas, pero para la construcción y mantenimiento de Pavimentos Flexibles solo son utilizables las dos primeras. Una segunda clasificación de las emulsiones se basa en la velocidad con que

Núm.8Núm.7Núm.6Núm.3

Cemento AsfálticoCaracterísticas

180-200

60220

37-4360

99.5

401.4

80-100

85232

45-5210099.5

501.0

40-50

120232

52-6010099.5

580.8

60-70

100232

48-5610099.5

540.8

*Penetración, 100 g 5 s, 25°C, grados*Viscosidad Saybolt-Furol:

A 135°C, s, mínimo*Punto de inflamación (copa abierta de Cleveland), °C mín.*Punto de reblandecimiento, °C*Ductilidad, 25°C, cm, mínimo*Solubilidad en tetra cloruró de carbono, por ciento, mín.*Prueba de la película delgada, 50 cm3, 5 h, 163° c: Penetración retenida, por ciento, mínimo

Penetración por calentamiento, por ciento mín.

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las micelas coalescen, es decir, se juntan restaurando el volumen de cemento asfáltico. La tendencia a coaleser está íntimamente relacionada con la rapidez con que la emulsión se vuelve inestable y rompe al entrar en contacto con el agregado pétreo.

Las emulsiones se identifican con una serie de números y letras que se refieren a la viscosidad de las mismas y a la consistencia de la base del cemento asfáltico, las siglas siguientes se han adoptado para simplificar y normalizar esta clasificación;

RR ó FR: Rotura Rápida ó Fraguado Rápido

RM ó FR: Rotura Media ó Fraguado Medio

RL ó FL: Rotura Lenta ó Fraguado Lento

Con la entrada de México al Tratado de Libre Comercio, las nuevas reformas recomiendan los siguientes usos para las diferentes emulsiones asfálticas:

AGREGADOS PÉTREOS: la manera comúnmente empleada de hacer uso del asfalto en la elaboración de carpetas para caminos, es mezclándolo con un agregado pétreo de características conocidas. Sin embargo, no cualquier tipo de agregado pétreo puede emplearse en forma adecuada para formar carpeta. De ahí la necesidad de que conozcamos sus características físicas para saber si es apto o no. Para conocer las características físicas de los agregados que se pretendan emplear en la elaboración de carpetas asfálticas es necesario llevarles a cabo pruebas de laboratorio tales como peso volumétrico seco y suelto, granulometría, densidad, absorción, desgaste, adherencia con el asfalto, índice de plasticidad, contracción lineal, etc. En general los materiales pétreos para carpetas asfálticas deben llenar los siguientes requisitos:

a) No deben emplearse agregados pétreos que presenten más del 35% en peso de fragmentos en forma de lajas o que tengan marcada tendencia a romper en forma de laja cuando se les tritura. Generalmente se consideran como lajas las que tengan una longitud mayor de tres veces la dimensión menor del agregado.

EMULSIÓN

APLICACIÓN DE LOS PRODUCTOS

AC-5, AC-10, AC-20, y AC-30

Fraguado Rápido

(+) Fraguado Medio

(-) Fraguado Lento

Para riegos de liga, carpetas asfálticas de riego y riegos de sello convencionales.

Para carpetas asfálticas mezcladas en frio, para carreteras con tránsito máximo de 2000 vehículos, así como en mantenimientos.

Para riego de impregnación de bases hidráulicas.

Para realizar concretos asfálticos en las regiones señaladas y sobre todo en carreteras de alta circulación con alta intensidad de tránsito y con un elevado número de carga por eje.

TRABAJOS RECOMENDADOS EMULSIÓN

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b) No deben emplearse agregados pétreos que contengan materia orgánica en forma perjudicial o arcilla en grumos.

c) Los agregados pétreos no deben tener más del 20% de fragmentos suaves.

d) Los agregados pétreos deben emplearse de preferencia secos o cuando mucho con una humedad igual a la de absorción de ese material. En caso contrario, debe emplearse un adicionante en el asfalto.

e) El tamaño máximo del agregado pétreo no deberá ser mayor que las 2/3 partes del espesor de la carpeta proyectada.

f) Tener suficiente resistencia para soportar, sin romperse, las cargas del equipo de compactación.

g) La porción que pase la malla N°40 no debe tener una contracción lineal mayor de tres para materiales que, en mezclas en el lugar, su granulometría caiga en la zona número uno, y del 2% si cae en la zona número dos. Para concretos asfálticos la contracción lineal debe ser igual o menor a 2%.

h) Los materiales pétreos deben llenar características granulométricas tales que su curva graficada debe quedar dentro de las zonas marcadas por las curvas siguientes, según sea el caso. Se recomienda para dar una superficie antiderrapante, usar siempre como curva de proyecto la curva inferior, o ligeramente más abajo, mostrada por los concretos asfalticos.

i) El desgaste determinado con la maquina Los Ángeles no debe ser mayor de 40%.

j) La absorción del material pétreo no debe ser mayor de 5%.

k) LA densidad aparente del material pétreo no debe ser menor de 2.3%.

l) El material pétreo debe tener buena adherencia con el asfalto, debiendo satisfacer una de las especificaciones siguientes:

Desprendimiento máximo por fricción, 2.5% Cubrimiento máximo con asfalto, 90% Pérdida máxima de estabilidad, por inmersión en agua, 25%

m) El material pétreo debe resistir la prueba de intemperismo acelerado.

FUNCION

Las Carpetas Asfálticas deben cumplir con las siguientes funciones;

1.- Proporcionar una superficie de rodamiento adecuada que permita en todo tiempo un tránsito fácil y cómodo de los vehículos.2.- Impedir la infiltración del agua de lluvia hacia las capas inferiores, para impedir que el agua disminuya su capacidad de soportar cargas.3.- Resistir y reducir la acción destructora de los vehículos y de los agentes climatéricos.

TIPOS DE CARPETAS ASFALTICAS

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a) A base de riegos:

* De un riego

* De dos riegos

* De tres riegos

b) macadam asfaltico

c) Mezcla en el lugar:

* Elaborado con moto conformadora

* Elaborado con mezcladora ambulante

d) con mezcla en caliente

e) con mezcla en frio

f) con materiales asfalticos modificados (polímeros)

DE UN RIEGO

Para poder aplicar este tipo de riego, la base ya debe de estar bien conformada, compactada, impregnada, seca y barrido, Como punto de partida se dará un riego de liga del tipo de fraguado rápido, a razón de 1.5 a 2 lt/m2, e inmediatamente se cubre con material pétreo del numero 3A (entre la malla 3/8” y No 8), a razón de 6 a 8 lt/m2. Se rastrea para uniformar la superficie y se plancha con compactador liviano de 5 a 8 Ton. Una vez compactado el material se abrirá el paso vehicular después de 24 hrs, debiéndose barrerse de la superficie de la superficie el material pétreo sobrante para evitar formar ondulaciones en la carpeta. Este tipo de carpeta es aconsejable para un transito inferior de 200 vehículos por día. Si se emplea emulsión asfáltica puede emplearse, de 1.3 a 1.4 l/m2 y de 10 a 12 l/m2 de material pétreo 3A o 3E.

DOBLE RIEGO:

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consiste en dar un riego liga con emulsión asfáltica tipo FR-AC 20 a razón de 2 l/m2 e inmediatamente se cubre con material pétreo del No 2 (mallas ½” a1/4”) a razón de 12 a !4 l/m2, se rastrea y se compacta con compactador de 5 a 8 ton; transcurrido de dos a tres días, se barre y se le da un nuevo riego de liga con emulsión asfáltica FR-AC 20 de 1.5 a 2 l/m2, y se cubre inmediatamente con material pétreo del No 3B, (malla de ¼” y No 8), se rastrea para uniformar la superficie y se compacta con compactador de 5 a 8 ton; tres días después puede abrirse el transito.

TRIPLE RIEGO:

Este tipo de carpeta que es de tres riegos se construye de la siguiente manera: se comenzara con la aplicación de un riego de liga con emulsión asfáltica de FR-AC 20 a una razón de 2.5 l/m2 e inmediatamente se cubre con material pétreo del No 1 (de la malla 1” y ½”), a razón de 20 a 22 l/m2, se rastrea y se compacta con compactador de 5 a 8 ton; pasado de dos a tres días se barre el material pétreo sobrante y se coloca una carpeta de dos riegos sobre esta, quedando terminada la carpeta de tres riegos. Esta carpeta admite perfectamente bien los 1000 vehículos diarios.

MACADAM ASFÁLTICO: el macadam asfáltico o de penetración es una carpeta asfáltica que consiste de capas sucesivas de piedras progresivamente más pequeñas de abajo hacia arriba, limpia, y angulosas. Cada capa se extiende y se acuña mediante compactación por vibración después de lo cual se baña con producto asfáltico.

Para esto es necesario contar con una buena base ya que siendo el macadam asfáltico una carpeta que presenta gran porcentaje de vacíos, principalmente en la parte inferior de la capa, si la base se reblandece, el paso constante de los vehículos obligara a que la base se incruste en la carpeta provocando una deformación perjudicial.

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MEZCLAS EN EL LUGAR: la mezcla asfáltica en el lugar o en el camino se lleva a cabo revolviendo los agregados pétreos con el producto asfáltico mediante el uso de motoconformadora o empleando mezcladoras ambulantes, el procedimiento es el siguiente:

Estando la base conformada, compactada, impregnada y seca, se acordonara el material pétreo y después se extenderá en una capa de espesor uniforme a lo largo del camino y se darán riegos sucesivos de producto asfáltico hasta completar la cantidad determinada como óptima por medio de laboratorio. Se puede agregar un aditivo a razón de 0.5 al millar para darle trabajabilidad a una temperatura baja de la mezcla (10°C).

Después de cada riego de producto asfáltico sobre el material pétreo se procederá a voltear éste con la motoconformadora con el objeto de que se mezcle bien el producto asfáltico con el material pétreo, al final del mezclado el material debe presentar un aspecto uniforme en cuanto a granulometría y color.

MEZCLA EN PLANTA POR DOSIFICACION POR VOLUMEN: se llevan a cabo generalmente calentando el asfalto y muchas veces calentando también el agregado pétreo. Como la dosificación de los agregados se hace por volumen, no resulta una mezcla de alta calidad a no ser que su control sea extremadamente riguroso. Debido a la incertidumbre en la dosificación estas mezclas resultan casi iguales a las elaboradas en el camino con mezcladoras ambulantes, por lo que su uso no se ha generalizado.

CONCRETOS ASFÁLTICOS: los concretos asfálticos son mezclas elaboradas por peso en plantas estacionarias, calentando los agregados y empleando en su elaboración cementos asfálticos. Los concretos asfálticos, debido a la precisión de su dosificación resultan de alta calidad. El agregado pétreo para la mezcla es secado y calentado entre 135°C y 177°C en la planta antes de entrar en la mezcladora. Después de calentado, el agregado se cribara en los tamaños especificados, que se depositaran en compartimentos, listos para ser mezclados con agregado, se procederá a pesarlos exactamente, proporcionando sus cantidades de acuerdo con lo anteriormente explicado, de manera que la mezcla resultante se ajuste a la granulometría especificada. El material pétreo dosificado se introduce en la mezcladora y a continuación se añade el cemento asfáltico para proceder al mezclado. El cemento asfáltico se calienta en pailas o tanques apropiados que produzcan el calentamiento uniforme. No deberá calentarse a más de 177°C. La cantidad de cemento asfáltico la fija el laboratorio.

La temperatura de la mezcla al salir de la mezcladora estará comprendida entre 135°C, el tiempo del mezclado se cuenta desde el momento en que se termine de introducir el cemento asfáltico hasta que la mezcla salga de la mezcladora.

La mezcla será transportada de la planta de mezclado al lugar de uso en camiones de volteo, que deberán limpiarse cuidadosamente para evitar que entren materias extrañas en la mezcla (se recomienda untar detergente en las paredes del volteo para evitar que la mezcla se adhiera). Los camiones tendrán una lona que cubra la mezcla mientras dure el transporte, en

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casos de tiempo inseguro o distancias a recorrer muy largas. La mezcla se descargará en la terminadora, a una temperatura comprendida entre 275°C y 350°C y aun a temperaturas más bajas, si un laboratorio lo autoriza, siempre que los resultados del extendido y la compactación sean satisfactorios. No se podrá continuar el trabajo cuando por la hora del día la luz no permita ejecutarlo a entera satisfacción, la mezcla solo se extenderá sobre la base cuando ésta esté seca y las condiciones del tiempo lo permitan. Antes de empezar la operación, la base deberá barrerse o limpiarse por medio de aire a presión hasta que no quede ningún material suelto sobre la calzada.

La mezcla se esparcirá en fajas de 3 a 3.60 m de ancho, en capas de espesor uniforme, por medio de una maquina terminadora con una velocidad de 3 a 6 m por minuto, que no produzca arranques o desgarramientos en la capa de mezcla asfáltica que se está extendiendo. La colocación de la mezcla será tan continua como sea posible y las maquinas solo pasaran sobre un borde no protegido de una carpeta recién colocada, cuando la colocación de esta carpeta vaya a suspenderse por tato tiempo que permita enfriarse a la mezcla, en los tramos adyacentes a cunetas, brocales, etc., aún no construidos, deberán usarse formaletas que den soporte lateral al pavimento durante la compactación.

Lograda la compactación inicial, se desmontara y se rellenara el hueco hasta el hombrillo con material adecuado, que se compactara de modo que el hombrillo tenga el ancho requerido tal y como muestren los planos. Inmediatamente después de terminada la extensión de una capa y antes de comenzar la siguiente compactación, deberá comprobarse la superficie y corregirse cualquier desigualdad que aparezca, agregando o quitando material con rastrillos.

Después de extender la mezcla, estará completa y uniformemente compactada con aplanadoras Tándem de 10 a 12 ton., tan pronto como la mezcla aguante el aplanado sin desplazamiento indebido, no tolerándose dilaciones en el aplanado. El empleo de un vibrador en la compactación de la carpeta puede ser muy útil en muchos casos. Este comenzara longitudinalmente en los bordes y procederá hacia el eje del pavimento, excepto en las curvas peraltadas, que procederá del borde inferior al superior, traspalando en sucesivos viajes por lo menos una mitad del ancho de la rueda trasera. Se harán viajes alternados de la aplanadora, con longitudes ligeramente diferentes, donde el ancho lo permita, el pavimento será aplanado en diagonal en dos direcciones con una aplanadora Tándem que pese de 10 a 12 ton., el segundo aplanado diagonal cruzando las marcas del primero.

RIEGO DE SELLO:

El riego de sello consiste en darle a la carpeta asfáltica, un riego de FR-AC 20 a razón de 1 l/m2 y cubrirlo inmediatamente con material No 3B y se compacta con compactador liviano.

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1) Antes de aplicar el riego, la superficie por tratar deberá estar seca y barrida quedando exenta de materiales extrañas y polvo.

2) En la ejecución del riego se procederá regando la emulsión asfáltica de FR-AC 20 con petrolizadora cubriéndola después con una capa material pétreo mencionado utilizando mecánicos o depositándolo directamente del camión volteo.

3) Se rastrea y planchara el material pétreo mencionado mediante el uso de un rodillo liso para acomodar las partículas del agregado.

4) se planchara con compactador de llantas neumáticas con el peso especificado en el proyecto, pasando una sastra de cepillos de fibras, las veces que se considere necesario para mantener uniformemente el material y evitar formaciones de bordos ondulaciones.

5) los compactadores neumáticos se pasaran ultimadamente con la rastra el tiempo necesario para asegurar que el máximo material pétreo se adhiera al material asfaltico. Y por ultimo se recogerá por barrido y removerá al material pétreo excedente que no se adhiera al material asfaltico.

UNIDAD 6.- CONSERVACION DE PAVIMENTOS

Detectar y reparar oportunamente pequeñas deformaciones fallas en los pavimentos es de gran importancia e interés para nuestro país.

Por causa del deterioro de los caminos, el país ha perdido mucha infraestructura, si estos pavimentos se hubieran arreglado de inmediato o se les hubiese hecho una mantención adecuada, el gobierno, hubiera ahorrado miles de millones de pesos.

Los caminos construidos, no han recibido un mantenimiento adecuado y han sido maltratados y usados en mayor medida de la que fue prevista.

Si este descuido continúa, los caminos seguirán deteriorándose, acelerándose las fallas y deformaciones que éstos presentan.

El mantenimiento oportuno de estas vías de comunicación cuesta entre 3 a 5 veces menos, que la restauración de dichos caminos.

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A pesar del interés que se tenga en hacer un buen programa de Conservación de Caminos, muchas veces el fondo destinado no alcanza, puesto que el dinero debe destinarse entre la mantención de defensas camineras, letreros, pinturas, pavimentos, etc., por lo que la mantención de pavimentos se realiza a cada 2 años aproximadamente, o cuando visualmente el pavimento está en muy malas condiciones, ya que se le da prioridad a reparar o mantener a lo que se encuentre en peor estado. Hasta ahora, el Asfalto ha sido una solución rápida, buena y muy económica para reparar pavimentos con fallas o deformaciones, dando soluciones correctas a pavimentos asfálticos y pavimentos de hormigón, ejerciendo además funciones de aglomerante e impermeabilizante.

Los defectos que presenta un pavimento, disminuyen la comodidad del usuario o la vida de servicio de esa estructura. A comparación del mantenimiento que se le da al pavimento Rígido, al pavimento flexible requiere de mantenimiento constante para cumplir con su vida útil, sabiendo que su construcción es mucho mas económica que la del pavimento Rígido.

Con el mantenimiento constante llega a tener una vida útil entre 10 a 15 años.

MANTENIMIENTO DE LOS PAVIMENTOS

DEFINICIÓN DE MANTENIMIENTO

Se denomina Mantenimiento, o conservación, de Pavimentos a los trabajos constantes o periódicos que se ejecutan para evitar el deterioro o destrucción prematura de una obra y que los mantienen en su calidad y valor.

El mantenimiento sólo debe incluir trabajos, que en términos generales, estén orientados a preservar el camino para que preste un servicio adecuado, por el tiempo previsto en el diseño y bajo las condiciones de tránsito y ambientales prevalecientes. De acuerdo con ello, un camino bien diseñado y perfectamente construido sobre un terreno ideal de características homogéneas, no debería requerir mas mantenimiento que el que corresponde a operaciones de conservación rutinaria y periódica. Sin embargo, claramente la situación es otra; a veces, al poco tiempo después de la puesta en servicio, comienzan a detectarse pequeñas fallas que, de no repararse en momento oportuno, llevan a colapso prematuro de sectores crecientes de la obra. Por lo tanto, la vida útil de una carretera puede prolongarse significativamente aplicando oportuna y adecuadamente las prácticas de mantenimiento disponibles en la actualidad.

Viene siendo la mejor inversión posible, ya que no sólo garantiza la inversión inicial de la construcción, si no que disminuye el costo de la explotación y alarga la vida, tanto del camino, como de los vehículos que circulan.

Todos los pavimentos requieren de mantenimiento, para evitar fisuras, depresiones y otros tipos de fallas que son evidencias visibles del desgaste del pavimento.

EXISTEN 2 TIPOS DE MANTENIMIENTO:

Rutinario o preventivo

Permite mantener la utilidad del camino a lo largo de su vida de diseño. Su ejecución es de un mínimo de dos veces cada año, consiste en actividades de limpieza de cunetas y

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alcantarillas, corte de ramas, chapeo de monte, bacheo menor y remoción de pequeños derrumbes.Participación exclusiva de mano de obra no calificada (peones).

Periódico o correctivo

Son obras destinadas a impedir el deterioro de las capas inferiores del pavimento y se realiza en función del daño observado en el camino. Cuando se hace mantenimiento periódico no se hace rutinario.

Es realizado una vez al año y comprende la reposición de capa de balasto hasta un 25 % del total del proyecto, conformación del proyecto, reparación de obras de drenaje. Esta actividad se realiza durante dos años continuos y al tercer año se debe realizar una rehabilitación.

Necesidades de mantenimiento

Las carreteras requieren de intervenciones motivadas tanto por la obsolescencia propia de los materiales que las conforman como por fallas, generalmente puntuales, que pueden tener su origen ya sea en situaciones especiales no detectadas en el diseño o en problemas derivados de la construcción.

Debe tenerse presente que parte importante de las obras de una carretera, corresponden a suelos, cuyas características cambian a lo largo de su emplazamiento y que sus prioridades se modifican al variar las condiciones ambientales y otros factores que no pueden ser completamente controlados no previstos.

Los estudios más recientes destinados a mejorar la eficiencia en el mantenimiento vial indican que los mejores resultados se logran cuando se aplica la técnica de mantenimiento adecuada en el momento oportuno.

Mantenimiento Preventivo

La detección y reparación oportuna de pequeños defectos, es el trabajo mas importante que realiza el personal de mantenimiento. Las fisuras y otras roturas o deformaciones, que en primera instancia, son casi imperceptibles, pueden transformarse en daños muy severos, si no son reparados oportunamente. Por esta razón la inspección debe realizarse frecuente y minuciosamente por personas capacitadas.

Si se detecta un fuerte deterioro del pavimento, debe hacerse una investigación detallada para detectar si son fallas funcionales o estructurales, si es éste el caso deben realizarse pozos de inspección a lo largo del área dañada, para determinar el tipo de reparación que se requiere.

El mantenimiento adecuado y oportuno de un camino requiere de un conjunto de operaciones durante la vida útil e la obra. Estos se clasifican en 3 niveles, en función de las características del trabajo y periocidad con que suelen requerirse: operación de conservación rutinaria, operación de conservación periódica, restauraciones.

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1.- Operaciones de conservación rutinaria: Son aquellas que implican intervenciones relativamente frecuentes durante el año. Se incluyen en este grupo: limpieza de faja, perfilado de caminos de tierra, bacheos, limpieza de obras de drenaje, demarcación del pavimento, etc.

2.- Operaciones de conservación periódica: Corresponden a intervenciones que pueden programarse con alguna anticipación pues quedan determinados por el volumen del tránsito y/o por el clima, normalmente son repetitivos y cíclicos. Se incluyen en esta categoría: recebo de carpetas granulares, sellos asfálticos, reparación de defensas fluviales, reparación de losas de hormigón, etc.

3.- Operaciones de restauración: Son intervenciones destinadas a devolver a las obras deterioradas su condición inicial, a veces, reforzarla sin alterar la estructura sub-yacente, con el objetivo de evitar su destrucción, preservar la calidad de rodadura y asegurar la integridad estructural. Típicamente en esta categoría encontramos los tratamientos superficiales, micro pavimentos, recapados sobre pavimentos existentes, etc.

Modalidades de ejecución de las obras de mantenimiento

Parte de las operaciones de mantenimiento se ejecutan directamente por la Dirección de Vialidad a través de las Direcciones Regionales, las que disponen de personal, equipos y maquinarias para operar administrativamente bajo la modalidad conocida como Administración Directa. A dicha modalidad, el mantenimiento se aborda mediante otros 5 tipos diferentes de procedimientos o modos de contratación. En consecuencia son 6 cuyos alcances se indican a continuación.

1.- Administración Directa: En esta conservación s utiliza personal y equipos de la Dirección de Vialidad en tramos de mantenimiento de los caminos. Se realizan operaciones de: reperfiladuras, bacheos asfálticos, limpieza de fajas, puentes, saneamientos, etc. Predominantemente opera sobre caminos de la red comunal y, por lo tanto, principalmente en caminos con carpeta de rodadura de ripio o tierra. Su financiamiento es a través de recursos asignados de la Dirección Regional de Vialidad.

2.- Contratos individuales de Conservación: En esta modalidad se licita la conservación de un camino o tramo de él, para ser ejecutada por una empresa contratista. Normalmente en este tipo de contratos se incluyen de manera importante, operaciones de conservación periódica. Su plazo es normalmente menor a 1 año. Su financiamiento es a través de los recursos asignados para tales efectos de las Direcciones Regionales de Vialidad.

3.- Contratos de conservación global: En cada contrato se incluyen una red de caminos, cuya longitud total alcanza, en general, entre 400 y 600

km. Las operaciones, previamente definidas en cuanto a tipo y cantidades de obra por ejecutar, se contratan a serie de precios unitarios. El procedimiento se utiliza para que se realicen operaciones tanto rutinarias como periódicas y en caminos con diferentes tipos de carpeta de rodadura. Su plazo de ejecución es de 2 ó 3 años. Su financiamiento es a través de los recursos asignados para tales efectos de las Direcciones Regionales de Vialidad.

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4.- Contrato de Conservación por nivel de servicio : Este tipo de contrato está orientado, preferentemente, a la red de caminos pavimentados; en ellos el contratista está obligado a mantener, a suma alzada, una red definida de caminos dentro de ciertos niveles estándares prefijados, los que son periódicamente verificados por la Dirección de Vialidad. Normalmente estos contratos se entregan por periodos más largos y que, en una primera etapa, son de 5 años. Habitualmente incluyen operaciones de mantenimiento rutinaria y periódica, además de ciertos trabajos de restauración y de reposición o mejoramiento, se cuantifican separadamente y se pagan a precios unitarios. Su financiamiento, en lo que corresponde a operaciones de mantenimiento, es a través de los recursos asignados para tales efectos de las Direcciones de Regionales de Vialidad. En lo que respeta a los trabajos de reposición o mejoramiento, el financiamiento requiere de una asignación presupuestaria específica

5.- Concesión de mantenimiento: Los contratos de mantenimiento por concesión son de largo plazo (10 años o más). Durante el periodo estipulado, el concesionario se obliga a ejecutar todas las operaciones de mantenimiento que se requiera la o las rutas incluidas en el contrato, para mantenerlas dentro de ciertos niveles o estándares prefijados por la Dirección de Vialidad. También se incluye en algún momento dentro del plazo de vigencia del contrato, alguna construcción de vía(s) y/o ampliación o mejoramiento de los existentes. Se establecen planes anuales de mantenimiento, los que deben confirmarse en forma previa al año que se inicia y que deben ser presentados con el concesionario a la Dirección de Vialidad para su aprobación. La forma en que se financian estos contratos es a través de cobros que hace el concesionario directamente a los usuarios de la ruta, o a través de pagos indirectos realizados por el Fisco (Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas) o mediante cobro mixto.

6.- Conservación a través de corporaciones viales: Las corporaciones viales son entidades creadas con aportes del sector privado u organismos públicos regionales, con la finalidad de atender el mantenimiento de parte de la red comunal con claro impacto económico y/o social. La Dirección de

Vialidad aporta maquinaria, asesoría y supervisión.

Fallas de los Pavimentos

Es necesario tener presente que la sola inspección visual de las fallas en un pavimento, deben estudiarse cuidadosamente en laboratorio para así, poder sacar conclusiones reales.

Podemos encontrar fallas funcionales y fallas estructurales.

a) Fallas funcionales: Corresponden a un defecto que se refleja en la superficie de rodamiento del pavimento y afectan al cómodo movimiento de los vehículos, sin imposibilitar su uso.

b) Fallas estructurales: Corresponden a una deficiencia del pavimento que provoca , de un inmediato a corto plazo o posteriormente, una reducción de la capacidad de carga del mismo, la falla estructural se mantiene en una etapa avanzada en una destrucción generalizada del pavimento.

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Calificación Estado del pavimento

0 – 1 Muy malo

1 – 2 Malo

2 – 3 Regular

3 – 4 Bueno

4 – 5 Muy bueno

Guía para calificar

a) Calificación 5.0:

Corresponde a una superficie de rodamiento en perfecto estado, con textura adecuada que además de hacerla impermeable le da una rugosidad tal que sea antideslizante. Deberá estar totalmente exentas de grietas, ondulaciones o depresiones y permitir velocidad de operación del tramo con absoluta seguridad y comodidad.

b) Calificación 4.5:

Corresponde a superficies de rodamiento en muy buen estado, pero en ella se presentan en forma muy aislada pequeños defectos como grietas de no mayor de 3 mm y ondulaciones o depresiones que no sobrepasen el centímetro. Son defectos que no se notan a velocidad de operación para revisar y juzgar adecuadamente.

c) Calificación 4.0:

Presencia de grietas del orden de 3mm formando piel de cocodrilo en áreas aisladas no mayores de 5 m2, ondulaciones y depresiones que no sobrepasen los 1,5 cm. Defectos aislados en la textura como áreas lisas o lloradas no mayores de 5 m2, pueden aceptarse calaseras aisladas tapadas pero no baches.

d) Calificación 3.5:

Grietas en forma de piel de cocodrilo sobrepasando algunas los 3 mm , en áreas no mayores de 20 m2. Ondulaciones y depresiones aisladas hasta 2.5 cm. Defectos leves en las texturas, como ligero exceso de asfalto en la zona de rodado en tramos con pendientes excesivas con fuerte sobre elevación. Aún así se pueden desarrollar las velocidades de operación con absoluta seguridad y comodidad.

e) Calificación 3.0:

Grietas en forma de piel de cocodrilo en zonas extensas del orden de 100 metros continuos. Grietas aisladas longitudinales de hasta 1 cm de ancho. Ondulaciones y depresiones fuertes , pero sin sobrepasar los 2.5 cm . Zonas ligeramente lloradas continuas.

f) Calificación 2.5:

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Grietas de piel de cocodrilo generalizadas. Grietas frecuentes de 1 cm de ancho. Ondulaciones, depresiones y asentamientos frecuentes del orden de 2.5 cm o mas , pero sin sobrepasar los 4.0 cm.

g) Calificación 2.0:

Grietas generalizadas con inicio de desprendimientos. Asentamientos, ondulaciones y depresiones de 2.5 y 4.0 cm frecuentes. Calasetas y baches sin arreglar. Superficie de rodamiento inaceptable requiriendo reconstrucción.

h) Calificación 1.5:

Grietas de todo tipo generalizadas. Asentamientos frecuentes, algunos con mas de 4.0 cm. Textura inadecuada, zonas lisas o lloradas.

Obliga a reducir la velocidad en un 30 % respecto a la operación del tramo, pero no ofrece comodidad adecuada.

i) Calificación 1.5 a 0:

En el caso de destrucción calificada, con profusión de los defectos descritos anteriormente. Los asentamientos y depresiones llegan a ser del orden de 10 cm.. La variación entre la calificación 1.0 a 0 , podría referirse a la velocidad otorgando la primera a aquellos tramos que obliguen a reducir en un 40 % respecto a la operación del tramo y la última a aquellos tramos prácticamente intransitables donde hay que reducir la velocidad un 60 % para obtener seguridad mas no comodidad.

TIPOS DE FALLAS QUE EXISTEN EN LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES

BACHEO: es probablemente el método de reparación en el mantenimiento de pavimentos más difundidos. Todos los pavimentos necesitan de bacheo alguna vez. Los Baches no ocurren por causas naturales, si no, que se producen por el tránsito vehicular.

Bacheo, no es otra cosa que, la reparación superficial o en profundidad de un área dañada del pavimento. Esta reparación puede ser temporal o permanente.

Una reparación oportuna de los baches ayuda considerablemente en bajar los costos de mantenimiento de los pavimentos, ya que si éstos no se reparan a tiempo, puede entrar agua a la sub-rasante provocando fallas mayores. Generalmente para las operaciones de bacheo se utilizan mezclas de cemento asfáltico en caliente hechas en planta, ya que éstas a pesar de tener un costo más elevado que otras, producen parches de duración mayor.

Últimamente se han estado utilizando diversos tipos de asaltos modificados, los que no necesitan un clima demasiado exigente para su colocación en obra. Éstas son mezclas asfálticas en frío, no requieren de maquinaria pesada y son fáciles de colocar. Actualmente existe en el mercado una gran variedad de ellos, aunque el más utilizado en estos momentos es “EZ Street”, un producto americano, con gran aceptabilidad en nuestro país. Este producto se caracteriza por: ser compatible con el medio ambiente, puede ser aplicado en diferentes condiciones climáticas, es u producto con tecnología avanzada, es especialmente formulado con polímeros que le confieren al producto excelente adherencia

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y resistencia al agua (por lo que es un producto muy utilizado en el sur de Chile), listo para el tráfico inmediatamente, ideal para baches y grietas mayores a 1” y cortes de utilidad, 35 libras de material cubre aproximadamente 3 pies cuadrados, con una profundidad de 1”.

Su aplicación es muy sencilla: - Se limpia la superficie que se desea reparar, asegurándose retirar todos los escombros y material suelto. - Rellenar el bache con el producto (EZ street), en caso de baches mayores a 10 cm de espesor; compactar el producto en dos capas iguales de 5 cm cada una.- Compactar el bache con una pala, vehículo o cualquier medio disponible, dejándolo un poco más alto que el pavimento existente.

CAUSAS Y REPARACIÓN DE FISURAS

Las fisuras en los pavimentos asfálticos pueden ocurrir por diversos motivos, por lo tanto el tratamiento que se les dará estará directamente relacionado con el tipo de fisura que encontremos en el pavimento.

Los tipos de fisuras que comúnmente encontramos son:

- Fisuras en forma de piel de cocodrilo

- Fisuras de borde

- Fisuras longitudinales a lo largo de los bordes

- Fisuras a lo largo de la junta de las vías

- Fisuras de Reflexión

- Fisuras de Contracción

- Fisuras de Desplazamiento

Fisuras en forma de Piel de Cocodrilo

Son fisuras interconectadas que forman una serie de pequeños bloques que semejan una piel de cocodrilo.

- FISURAS EN FORMA DE PIEL DE COCODRILO

En la mayoría de los casos, las fisuras en forma de piel de cocodrilo son ocasionadas por deflexiones excesivas de una superficie apoyada sobre una subrasante. La saturación de bases granulares o subrasante es la consecuencia de un soporte inestable. Generalmente esta fisura afecta áreas pequeñas, pero algunas veces puede cubrir secciones completas de un pavimento.

Cuando esto ocurre, probablemente es debido a la acción de cargas repetidas que exceden la

capacidad de carga del pavimento. Puesto que las fisuras en forma de piel de cocodrilo son,

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generalmente, el resultado de la saturación de bases o subrasante, la corrección debe incluir la remoción del material húmedo. Para la confección del parche se debe colocar un material granular de base nuevo, compactándolos en capas de igual espesor.

La base granular debe ser imprimada y luego rellenar el bache con concreto asfáltico. Cuando sea necesario, se pueden realizar reparaciones temporales, aplicando parches superficiales en las áreas afectadas. En todos los casos, las reparaciones deben hacerse prontamente para evitar daños mayores en el pavimento.

Reparación Permanente:

Para realizar este trabajo se procede de la siguiente manera:

1.- Se remueve la superficie del pavimento y la base hasta la profundidad que sea necesaria para alcanzar un apoyo firme, fuera del área fisurada. Esto significa que parte del material de la subrasante tendría también que ser removido.

Se hará un corte en forma rectangular o cuadrada. Un par de las caras debe formar ángulo recto con la dirección del tránsito. Una sierra para pavimento puede hacer un corte rápido y limpio, formando caras rectas y verticales.

2.- Se debe aplicar un riego de liga en todas las caras verticales y en el fondo de la zona a reparar.

3.- Se rellena el bache con concreto asfáltico densamente graduado., el cual debe extenderse cuidadosamente para evitar segregación d la mezcla.

4.- En caso que el bache tenga más de 15 cm de profundidad es necesario compactar en capas. La compactación debe realizarse con un compactador vibrante plano para parches pequeños, y con rodillo para áreas más grandes.

5.- Con una regla se verifica que tengan igual cota, la superficie del pavimento con la del parche.

Reparación temporal:

Esta reparación se realiza para fisuras con más de 3mm de ancho. Para realizar esta reparación se procede de la siguiente manera:

1.- Se abre una zanja poco profunda alrededor del área que se va a reparar, de tal forma que los bordes de las caras sean verticales.2.- Se limpia el área fisurada, ya sea barriéndola o con aire comprimido.3.- Se usa un escobillón para extender el concreto asfáltico de graduación fina sobre las fisuras.4.- Se compacta con un compactador vibrante plano o con rodillo.5.- Se coloca un parche delgado de concreto asfáltico. Antes de compactar debe verificarse que los bordes estén limpios.6.- Se compacta el parche con un compactador vibrante o con rodillo.

Fisuras de borde

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Son fisuras longitudinales que aparecen unos 30 cm o más del borde del pavimento, acompañadas o no de fisuras transversales que se extienden hacia la berma.

- FISURAS DE BORDE

Generalmente este tipo de fisuras se producen por falta de soporte lateral (berma). También pueden ser ocasionadas por el asentamiento o desplazamiento del material que se encuentra del área fisurada, lo cual, puede deberse a una deficiente evacuación del agua del pavimento, levantamiento por congelamiento, o encogimiento debido a la evaporación del agua de los suelos cercanos. En los tres últimos casos, los arbustos o la vegetación fuerte próxima al borde del pavimento pueden ser la causa.

Reparación:

Se rellenan las fisuras con concreto asfáltico, pero el agregado debe ser arena, si el borde del pavimento se ha asentado, se debe llevar a su nivel utilizando concreto asfáltico de graduación densa.

Para realizar este tipo reparación de fisuras, debemos seguir los siguientes pasos:

1.- Se limpia el pavimento y las fisuras con escobillón y aire comprimido.2.- se rellenan las fisuras con concreto asfáltico de graduación fina 3.- Se aplica riego de liga en la sección que se va a

reparar.4.- Se nivelan los bordes asentados, extendiendo concreto asfáltico. Se comprueba la nivelación con una regla. Posteriormente se compacta con un compactador vibrante plano. Los bordes del parche deben quedar limpios y rectos.5.- Se remueve todo tipo de vegetación que se encuentre cercana al pavimento.

Fisuras longitudinales a lo largo de los bordes

Las fisuras longitudinales a lo largo de los bordes, no es otra cosa que una hendidura, es decir, es la separación que se produce entre el pavimento y la berma.

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-FISURAS LONGITUDINALES A LO LARGO DE LOS BORDES

Una de las causas que generalmente produce este tipo de fisuras, es el mojado y secado alternativo de la superficie bajo la berma. Esto pude deberse a la evacuación deficiente del agua del pavimento hacia la berma, esto es debido a una elevación formada por material que rellena la junta, o por depresiones en el borde del pavimento , lo cual estanca el agua y permite que se mantenga a lo largo de las juntas y se filtre a través de ellas. Otros factores que pueden influir en estas fisuras son el asentamiento de las bermas y los daños ocasionados por los camiones o vehículos de carga pesada que se montan sobre ellas.

Reparación:

Si el agua es la que produce los daños, lo primero que se necesita hacer es evacuar las aguas y eliminar la causa del estancamiento de ellas. Las fisuras se deben llenar con cemento asfáltico de graduación fina.


1.- Se limpia la fisura con un escobillón de cerdas duras o aire comprimido.2.- Utilizando el escobillón, se rellena la fisura con concreto asfáltico de graduación fina.3.- Se recubre con arena seca la superficie de la fisura sellada, para evitar que el tránsito levante el material.

Fisuras a lo largo de la junta de las vías

Se llaman así a las separaciones longitudinales a lo largo de la junta entre dichas vías.

-FISURAS A LO LARGO DE LAS JUNTAS DE LAS VÍAS

Este tipo de fisuras se generan a la debilidad de la junta entre las capas del pavimento contiguo, cuando éste se está extendiendo. Para la reparación de estas fisuras se procede de igual manera que para la reparación de las fisuras longitudinales a lo largo de los bordes

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Fisuras de Reflexión

Las fisuras de reflexión, son fisuras en los recubrimientos asfálticos que reflejan la configuración de las fisuras de la estructura del pavimento que se encuentra debajo.

FISURAS DE REFLEXIÓN

Estas fisuras pueden ser de apariencia longitudinal, transversal o diagonal. Aparecen con mayor frecuencia en los recubrimientos asfálticos sobre pavimentos de hormigón, también pueden aparecer recubrimientos asfálticos sobre pavimentos asfálticos, cuando las fisuras en los pavimentos viejos no han sido oportunamente reparadas.

Las fisuras de reflexión son ocasionadas por movimientos horizontales y verticales del pavimento que está por debajo del recubrimiento,

producidos por la expansión y contracción debidas a las variaciones de temperatura o de humedad. También pueden ser ocasionadas por el tránsito vehicular, por movimientos del suelo o por la pérdida de humedad de la subrasante.

Reparación:

Las fisuras pequeñas (menos de 3 mm de ancho) son demasiado angostas para ser selladas efectivamente. Las fisuras mayores (sobre los 3 mm de ancho), deben sellarse con concreto asfáltico de graduación fina.


1.- Se limpian las fisuras con escobillón y aire comprimido.

2.- Las fisuras grandes se rellenan utilizando el escobillón, después se sellan utilizando una maestra de mano.

3.- Se recubre con arena seca la superficie del área rellenada, para evitar que el tránsito vehicular levante el material.

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Fisuras de Contracción

Se llaman así a las fisuras interconectadas formando una serie de bloques grandes y usualmente con esquinas.

- FISURAS DE CONTRACCIÓN

Es difícil determinar las causas de estas fisuras, ya que pueden producirse por cambios de volumen en la superficie del pavimento, en la base o en la subrasante. Frecuentemente son causadas por un cambio volumétrico de la mezcla asfalto – agregado. La ausencia de tránsito vehicular sobre el pavimento, acelera la aparición de estas fisuras.

Reparación:

Las fisuras de contracción deben ser llenadas con concreto asfáltico seguido de un sellado (cemento asfáltico emulsificado mas agregado fino bien graduado) de toda la superficie del pavimento.

Para reparar estas fisuras se procede siguiendo los siguientes pasos:

1.- Se remueve todo el material suelto de las fisuras y de la superficie del pavimento, con escobillón y aire comprimido.2.- Se humedece con agua la superficie del pavimento.3.- Se aplica un riego de liga, después que se haya humedecido toda la superficie y sin que haya exceso de agua.4.- Se rellenan las fisuras con concreto asfáltico.5.- Cuando el concreto asfáltico ha obtenido una consistencia firme, se aplica un sellado a toda la superficie del pavimento.

Fisuras de desplazamientoSon fisuras en forma de luna creciente que se orientan en la dirección del empuje de las ruedas sobre la superficie del pavimento, apuntando invariablemente en la dirección del tránsito.

FISURAS DE DESPLAZAMIENTO

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Las fisuras de desplazamiento se ocasionan por la falta de adherencia entre la carpeta de superficie y la carpeta inferior. La falta de adherencia puede deberse por la presencia de polvo, aceite, agua o cualquier otro material no adhesivo entre estas dos carpetas. Generalmente la falta de adherencia se produce cuando no se ha colocado un riego de liga. Algunas veces la mala compactación ocasiona la rotura d la adherencia entre las dos carpetas.

Reparación:

La manera más apropiada para reparar estas fisuras, es remover la carpeta superficial alrededor de la fisura, hasta donde exista una buena adherencia entre las capas, y posteriormente rellenar el bache con concreto asfáltico.

Procedemos de la siguiente manera para la reparación:

1.- Se remueve el área desplazada, extendiéndose al menos 30 cm más allá d los bordes dañados, y haciendo las caras del corte verticales y rectas. Una sierra mecánica para pavimentos sirve para hacer este trabajo n forma rápida y limpia.

2.- Se limpia la superficie expuesta de la carpeta inferior con escobillón y aire comprimido.

3.- Se aplica un riego de liga.

4.- Se coloca una cantidad suficiente de cemento asfáltico en el área ha reparar, para que al compactarlo quede a ras con la superficie del pavimento contiguo, extendiéndose cuidadosamente para evitar la segregación de los materiales.

5.- Se comprueba que la superficie del parche se encuentre al mismo nivel del pavimento circundante, utilizando una regla.

6.- Se compacta el parche con un compactador vibrante plano o con rodillo.

CAUSAS Y REAPARACIÓN DE DEFORMACIONES

La deformación de un pavimento es cualquier cambio en la forma original de su superficie. Usualmente es ocasionada por causas tales como poca compactación de las capas del pavimento, demasiado asfalto, hinchamiento de las capas inferiores o asentamientos.

Las deformaciones se presentan bajo diferentes formas:

- Ahuellamientos

- Ondulaciones y desplazamientos

- Depresiones

- Levantamientos

Ahuellamientos

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Son depresiones canalizadas, que se forman en los pavimentos asfálticos bajo las huellas de las ruedas de los vehículos.

-AHUELLAMIENTO

Los Ahuellamientos pueden producirse por la consolidación o por el movimiento lateral, bajo el transito, de una o mas de las capas inferiores, o por desplazamientos, en la propia capa asfáltica superficial. Pueden desarrollarse bajo la acción del tránsito, en los pavimentos asfálticos nuevos que han tenido poca compactación durante la construcción.

Reparación:

Se enrasa el pavimento rellenando las depresiones con concreto asfáltico, y luego se coloca una recubrimiento asfáltico delgado en toda la superficie del pavimento, cubriendo tanto el parche como la zona alrededor de éste.

Para realizar este trabajo, se procede de la siguiente manera:

1.- Se determinan los límites de las depresiones con una regla, demarcando las áreas a rellenar.

2.- Se aplica un riego de liga en el sector a rellenar.

3.- En las depresiones se rellena con concreto asfáltico densamente graduado.

4.- Se compacta el parche con rodillo neumático o en su defecto con un rodillo de rueda metálica.

5.- Se aplica un recubrimiento delgado de material asfáltico.

Ondulaciones y desplazamientos

La ondulación es una forma de movimiento tipificada por ondas en la superficie del pavimento asfáltico. El desplazamiento es una forma de movimiento plástico consistente en un hundimiento y levantamiento localizado de la superficie del pavimento. Ocurre, generalmente, en los sitios donde los vehículos frenan durante la bajada, en las curvas cerradas y donde los vehículos golpean un resalte.

Las ondulaciones y desplazamientos usualmente se producen en las capas asfálticas que carecen de estabilidad. La falta de estabilidad se

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produce a que la mezcla del concreto asfáltico es demasiado rica en asfalto, también puede ser ocasionada por la alta proporción de agregados finos, o que la superficie del pavimento tenga una superficie demasiado lisa.

Reparación:

Se procede a escarificar el pavimento en aquellas zonas donde esté ondulado o haya desplazamientos, hasta la profundidad donde el pavimento este en buenas condiciones. Luego se limpia la zona dañada con escobillón y aire comprimido. Se aplica un riego de liga o imprimación dependiendo si el bache abarca en profundidad hasta la base granular o sólo la carpeta de rodado. Se rellena la zona en reparación con concreto asfáltico a nivel del pavimento circundante.


1.- Se escarifica y se rompe la superficie con una cortadora rotativa.

2.- Se limpia con escobillón y aire comprimido el área a reparar.

3.- Se aplica el riego de liga o imprimación, dependiendo si se está trabajando en la base granular o en la carpeta d rodado.

4.- Se rellena el bache con concreto asfáltico, hasta el nivel del pavimento circundante.

5.- Se compacta la zona reparada con un rodillo o un compactador vibrante.

Depresiones (de la rasante)

Las depresiones son áreas bajas localizadas, de tamaño reducido, que pueden estar o no acompañadas de fisuras. Penetran varios centímetros (2 o mas) por debajo de la rasante y el agua se estanca en ellos.

Pueden ser ocasionadas por transito mas pesado (que circula por el pavimento) para el que ha sido diseñado el pavimento o por haberse empleado métodos constructivos deficientes.

Reparación:

Las depresiones deben llenarse con concreto asfáltico y posteriormente compactarse hasta quedar parejo con el pavimento circundante.


1.- Se delimitan los bordes de la zona hundida con una regla, marcando la superficie del pavimento.

2.- Con una máquina de lijar se rebaja el área, a fin de obtener una cara vertical alrededor de los bordes, si no se dispone de esta máquina puede omitirse este paso.

3.- Se limpia perfectamente toda el área, abarcando al menos unos 30 cm más allá de los límites marcados, esta limpieza se realiza con aire comprimido.

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4.- Sobre la superficie limpia, se aplica un riego de liga.

5.- Se extiende sobre la depresión suficientemente concreto asfáltico, hasta alcanzar, cuando se compacte el nivel original.

6.- Se verifica el nivel del parche con una regla.

7.- Se debe compactar el parche perfectamente con un compactador vibrante plano.

Levantamientos

El levantamiento es el desplazamiento localizado de un pavimento hacia arriba, debido al hinchamiento de la subrasante o de alguna parte de la estructura del pavimento.

Son causados principalmente, por la expansión del hielo en las capas inferiores del pavimento o de la subrasante. También pueden ser causados por el hinchamiento de los suelos expansivos debido a la humedad.

Reparación:

Se procede de la siguiente manera:

1.- Se remueve el pavimento hasta la profundidad que sea necesaria para alcanzar apoyo firme. Hacer un corte cuadrado o rectangular con caras rectas y verticales.

2.- Se aplica un riego de liga a las caras verticales y al fondo de la zona en reparación.

3.- Se rellena la zona dañada con concreto asfáltico densamente graduado.

4.- Si se emplea una base granular, debe ser imprimada. La reparación se completa colocando cemento asfáltico y compactándola hasta dejarla a ras con la superficie circundante del pavimento.

5.- Utilizando una regla, se verifica el nivel del parche.

CAUSAS Y REPARACIONES DE LA DESINTEGRACIÓN

La desintegración es la rotura del pavimento en fragmentos pequeños y sueltos, o también disgregación de las partículas del agregado. Es necesario hacer esta reparación en sus comienzos, ya que si la desintegración progresa se debe reparar todo el pavimento.

Los tipos más comunes de desintegración son los baches y el desprendimiento.

Baches; Son pozos de distintos tamaños, que se forman en el pavimento como resultado de la desintegración localizada.

Los baches son causados generalmente por, pavimento estructuralmente insuficiente para el nivel de solicitaciones y características de la subrasante, resultante de la escasez de

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asfalto, superficie de asfalto demasiado fino y drenaje inadecuado de las aguas o insuficiente.

Reparación:

Generalmente los baches aparecen cuando es difícil hacer una reparación permanente, requiriéndose entonces medidas de emergencia.

Reparación de emergencia:

1.- Se limpia el bache de todo el material suelto y el agua que sea posible.

2.- Se rellena el bache con concreto asfáltico, y se rastrilla hasta dejar la superficie lisa.

3.- Se compacta con un compactador vibrante plano o con rodillo.

Reparación permanente:

1.- Se corta con sierra eléctrica alrededor del bache, dejando las caras verticales de éste, se remueve la superficie y la base hasta la profundidad que sea necesaria para alcanzar un apoyo firme.

2.- A las caras verticales y al fondo del bache se le aplica un riego de liga.

3.- Se rellena el bache con concreto asfáltico densamente graduado.

4.- Se compacta la superficie del parche con un compactador vibrante plano o con rodillo.

Desprendimiento

El desprendimiento es la disgregación progresiva de las partículas de agregado de un pavimento desde la superficie hacia abajo o desde los bordes hacia adentro. Usualmente el agregado fino se desprende primero y deja algunas marcas en el pavimento. A medida que aumenta la erosión, las partículas mayores se van rompiendo y el pavimento va adquiriendo un aspecto rugoso y áspero, caso típico de una superficie erosionada.

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El desprendimiento de los bordes puede ser causado por falta de compactación durante la construcción, construcción durante tiempo húmedo o frío, agregados sucios o desintegrados, escasez de asfalto en la mezcla o calentamiento excesivo de la mezcla asfáltica.

Reparación:

Las superficies con bordes desprendidos, requieren generalmente un tratamiento superficial (agregado de 25 mm mas cemento asfáltico). Este tratamiento puede considerarse tanto una medida de mantenimiento como preventiva. En el primer caso, se utiliza para corregir una situación existente, en el segundo para evitar una condición prevista que se transforme en realidad.

Reparación de emergencia:

1.- Se barre todo el material suelto y polvo que se encuentre sobre la superficie del pavimento.

2.- Se aplica un sello (cemento asfáltico emulsión) sobre la superficie del pavimento. No se requiere agregado de cubierta.

3.- Debe prohibirse el tránsito vehicular por un periodo razonable, para impedir que el sello se levante por las ruedas.

Reparación permanente:

Se hace el mismo procedimiento que para la reparación de emergencia, sólo que para la reparación permanente en vez de un sello, se aplica un tratamiento superficial (agregado de 25 mm mas cemento asfáltico) en toda la superficie del pavimento.

CAUSAS Y REPARACIÓN DE SUPERFICIES RESBALADIZAS

Varias son las causas que hacen que un pavimento sea resbaladizo. Una de las más frecuentes es la presencia de una delgada película de agua sobre una superficie lisa, otra es la de una gruesa película de agua que, a altas velocidades. Hace que el vehículo pierda el contacto con la superficie del pavimento y se deslice. La condición de pavimento liso es, la presencia de una película de asfalto sobre la superficie o de agregado pulido en la carpeta de rodamiento. El resbalamiento pude producirse también, por la presencia de aceite en la superficie del pavimento.

La reducción de los peligros de resbalamiento se logra restaurando la superficie del pavimento, de forma que el agua pueda fluir alrededor de las partículas de agregado.

Los tratamientos que se aplican van desde la limpieza de la superficie contaminada a la remoción del exceso de asfalto y la repavimentación para mejorar las condiciones de evacuación del agua superficial desde el pavimento a la berma.

Exceso de asfalto

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Es la salida hacia la superficie del material ligante de un pavimento asfáltico, con la consiguiente formación de una película sobre la superficie.

El exceso de asfalto en una o más capas del pavimento, se produce en tiempo caluroso. Esto puede ser producto de una mezcla asfáltica demasiado rica, es decir, con mucha cantidad de asfalto. Un riego de liga o imprimación muy grueso, también un tránsito de vehículos demasiado pesado puede ocasionar la compresión del pavimento que contiene demasiado asfalto, obligando a éste brotar hacia la superficie.

Reparación:

En la mayoría de las veces, puede solucionarse este problema esparciendo arena caliente sobre la superficie. Cuando el exceso de asfalto es ligero, basta con un tratamiento superficial usando agregado absorbente.

Reparación con agregado caliente: Se procede de la siguiente manera:

1.- Se esparce arena o gravilla cuyo tamaño no debe sobrepasar 1 cm, sobre el área afectada. Este agregado debe ser calentado al menos a 150ºC y extendido sobre la superficie del pavimento.2.- Inmediatamente después de extendido el agregado, se apisona con un rodillo de rudas de goma.3.- Cuando el agregado se ha enfriado se barren las partículas gruesas.4.- Si es necesario se repite el proceso.

Agregados pulidosSon partículas de agregado, en la superficie del pavimento, cuyas caras han sido pulidas. Esto incluye a gravas sin triturar lisas por naturaleza como a las rocas trituradas que se desgastan rápidamente bajo la acción del tránsito de vehículos.

Reparación:

La única manera efectiva de reparar un pavimento construido con agregados pulidos es recubriendo la superficie del pavimento con un tratamiento anti-resbaladizo. Para ello se debe aplicar un tratamiento superficial, en donde el agregado debe ser duro y angular.

PAVIMENTO RIGIDO

JUNTAS

DEFICIENCIAS DEL SELLADO

Deterioro del sello de las juntas que permite la incrustación de materiales incompresibles (piedras, arenas, etc.) y/o la infiltración de una cantidad considerable de agua superficial.

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Se considera como deterioro del sello cualquiera de los siguientes defectos: endurecimiento, despegado de una o ambas paredes, fluencia fuera de la caja, carencia total, incrustación de materias ajenas y crecimiento de vegetación.

Causas Posibles:

Endurecimiento: producto de mala calidad, envejecimiento Despegado de las paredes de la junta: producto de mala calidad, sellado mal colocado, caja mal diseñada.

Fluencia fuera de la caja: exceso de sello, producto de mala calidad, procedimiento de colocación deficiente.

Carencia: producto de mala calidad, procedimiento de colocación deficiente.

Incrustaciones de materias incompresibles: bermas no pavimentadas, vehículos que dejan caer materiales.

Niveles de Severidad:

- Baja: longitud con deficiencias de sellado < 5% de la longitud de la junta.

- Media: 5% < longitud con deficiencias de sellado < 25% de la longitud de la junta.

- Alta: longitud con deficiencias de sellado > 25% de la longitud de la junta.

Medición:

- Para juntas transversales indicar cuantas están deterioradas (N°) y para cada una especificar el nivel de severidad del deterioro.

- Para juntas longitudinales, contabilizar el número de tramos (mínimo de 1 m de longitud cada uno) deteriorados y su longitud total (m) y deteriorada (m). Indicar el nivel de deterioro que presenta cada una.

Reparación:

- Verificar que la caja disponga de un ancho compatible con la elongación admisible del producto de sellado por utilizar y los movimientos que experimentan las losas.

Retirar todo vestigio del antiguo sello, limpiar cuidadosamente la caja, imprimar con el material adecuado, cuando corresponda, colocar cordón de respaldo y vaciar la cantidad exacta de sellante, todo en conformidad con lo dispuesto en la operación N° 1, Sellado de Juntas y Grietas.

JUNTAS SALTADAS

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Descripción:

Desintegración de las aristas de una junta, longitudinal o transversal o una grieta, con pérdida de trozos y que puede afectar hasta unos 500 mm dentro de la losa, medidos como se indica en la Figura.

Causas Posibles:

Debilitamiento de los bordes de la junta debido a un acabado excesivo u otro defecto de construcción.

Penetración de partículas incompresibles dentro de la caja de una junta o dentro de una grieta activa.


Baja: ancho saltaduras < 50 mm, medido al centro de la junta o grieta, con pérdida de material o saltaduras, sin pérdidas de material y no parchadas. ~~

Media: 50 mm < ancho saltaduras < 150 mm, medido al centro de la junta o grieta y con pérdida de material.

Alta: ancho saltadura > 150 mm, medido al centro de la junta o grieta y con pérdida de material.

Medición:

Establecer para cada nivel de severidad la longitud (m) de juntas y grietas que presentan saltaduras.

Reparación:

Severidad baja: reparar el sello, según Operación N° 1, Sellado de Juntas y Grietas.

Severidad media y alta: reparar mediante el procedimiento denominado reparación de espesor parcial, según Operación N° 4, Reparación de Espesor Parcial.

SEPARACION DE LA JUNTA LONGITUDINAL

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Descripción:

- Abertura en la junta longitudinal del pavimento.

Causas Posibles:

Ausencia de barras de acero de amarre entre pistas adyacentes.

Desplazamiento lateral de las losas motivado por un asentamiento diferencial en la subrasante.

Carencia de bermas.


Baja: ancho separación < 3 mm y sin deformación perceptible de la sección transversal.

Media: 3 mm «; ancho separación «; 20 mm y la deformación de la sección transversal no implica riesgos para la seguridad de los usuarios.

Alta: ancho separación > 20 mm y/o la deformación de la sección transversal, cualquiera sea el ancho de la separación, conlleva riesgos.

Medición:

-Determinar su longitud (m) y clasificar según grado de severidad.

Cuando la sección transversal no presenta deformaciones que signifiquen un riesgo para la seguridad de los usuarios, sellar de acuerdo con la Operación N° 1, Sellado de Juntas y Grietas. Si hay deformación peligrosa de la sección transversal, reconstruir el tramo, reconfirmando y recompactando la subrasante y colocando barras de acero de amarre en la junta longitudinal. Luego construir el pavimento de reemplazo de acuerdo con el sistema reparación en todo el espesor; Operación N° 2 ó N° 3 Reparación en todo el Espesor, según corresponda.

Fresado para restituir el perfil longitudinal original.

Reparación:

Cuando la sección transversal no presenta deformaciones que signifiquen un riesgo para la seguridad de los usuarios, sellar de acuerdo con la Operación Nº 1, Sellado de Juntas y Grietas.

Si hay deformación peligrosa de la sección transversal, reconstruir el tramo, reconformando y recompactando la subrasante y colocando barras de acero de amarre en la junta longitudinal. Luego construir el pavimento de reemplazo de acuerdo con el sistema reparación en todo el espesor; Operación Nº 2 ó Nº 3 Reparación en todo el Espesor, según corresponda.

Fresado para restituir el perfil longitudinal original.

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GRIETAS

GRIETAS DE ESQUINA

Descripción:

- Grieta que origina un trozo de losa de forma triangular, al interceptar las juntas transversal y longitudinal y que forma un ángulo de aproximadamente 50 grado. Con la dirección del tránsito. La longitud de los lados del triángulo varía entre 300 mm y la mitad del ancho de la losa. (Ver Figura).

Causas Posibles:

Falta de apoyo de la losa, originado por erosión de la base o alabeo térmico.

Sobrecarga en las esquinas.

Deficiente transmisión de cargas entre las juntas.


Baja: longitud con saltaduras < 10% de su longitud; escalonamiento imperceptible y el trozo de la esquina está completo.

Media: saltaduras de severidad baja en más del 10% de la longitud o la saltadura de la grieta o junta < 15 mm y el trozo de la esquina está completo.

Alta: saltaduras de severidad media o alta en más del 10% de longitud o la saltadura de la grieta o junta es > 15 mm o el trozo de la esquina está quebrado en dos o más pedazos.

Medición:

Establecer el número (N°) de grietas de esquina para cada nivel de severidad. Clasificarlas con el más alto nivel de severidad presente en al menos el 10% de la longitud.

Reparación:

Para severidad baja, sellar, según Operación N° 1, Sellado de Juntas y Grietas.

Para severidades media y alta, reparar en todo el espesor una franja de pavimento del ancho de la losa y de una longitud mínima igual a la distancia entre la junta y la intersección de la grieta con el borde externo ( L en la Figura); Operación N° 2 ó N° 3 Reparación en Todo el Espesor, según corresponda.

GRIETAS LONGITUDINALES

Descripción:

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Grietas que son predominantemente paralelas al eje de la calzada o que se extienden desde una junta transversal hasta el borde de la losa, pero la intersección se produce a una distancia (L en la Figura) mucho mayor que la mitad del ancho de la losa (a/2 en la Figura).

Causas Posibles:

Asentamiento de la base y/o la subrasante. Losa de ancho excesivo. Carencia de una junta longitudinal.

Mal posicionamiento de las barras de traspaso de cargas. Aserrado tardío de la junta.


Baja: ancho < 3 mm, sin saltaduras y escalonamiento imperceptible

Media: 3 < ancho grieta «s 10 mm ó con saltadura de ancho < 50 mm ó escalonamiento < 15 mm.

Alta: ancho > 10 mm ó saltaduras de ancho > 50 mm ó escalonamiento > 15 mm.

Medición:

Determinar la longitud (m) y número (N°) de grietas longitudinales para cada nivel de severidad.

Determinar separadamente también la longitud (m) de grietas longitudinales selladas, clasificándolas según nivel de severidad.

Reparación:

Para niveles de severidad baja y media, sellar según Operación N° 1 Sellado de Juntas y Grietas.

Para nivel de severidad alta, reparación en todo el espesor del tramo dañado; Operación N° 2 ó N° 3 Reparación en Todo el Espesor, según corresponda.

GRIETAS TRANSVERSALES

Descripción:

Grietas predominantemente perpendicular al eje de la calzada. También pueden extenderse desde una junta transversal hasta el borde del pavimento, siempre que la intersección con la junta esté a una distancia del borde mayor que la mitad del ancho de la losa (T> a/2 en la

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Figura) y la intersección con el borde se encuentre a una distancia inferior que la mitad del ancho de la losa (L < a/2 en la Figura).

Causas posibles:

Losas de longitud excesiva.

Junta de contracción aserrada o formada tardíamente.

Espesor de la losa insuficiente para soportar las solicitaciones.

Retracción térmica que origina alabeos.


Baja: ancho < 3 mm, sin saltaduras y escalonamiento imperceptible

Media: 3 «s ancho grieta < 6 mm ó con saltaduras de ancho < 50 mm ó escalonamiento < 6 mm.

Alta: ancho s« 6 mm ó saltadura de ancho s« 50 mm ó escalonamiento s 6 mm.

Medición:

Determinar el número (N°) y la longitud (m) de grietas para cada nivel de severidad.

Asignar a cada grieta el nivel de severidad más alto que representa al menos el 10% de la longitud total.

Determinar separadamente también la longitud (m) total de grietas, agrupadas por nivel de severidad, que tengan el sello en buenas condiciones.

Reparación:

Para niveles de severidad baja y media, sellar; según Operación N°1, Sellado de Juntas y Grietas.

Para nivel de severidad alta, reparación en todo el espesor; Operación N° 2 ó N° 3 Reparación en Todo el Espesor, según corresponda.

DETERIORO SUPERFICIAL

FISURAMIENTO POR RETRACCION (TIPO MALLA)

Descripción:

Grietas capilares (fisuras) limitadas sólo a la superficie del pavimento. Frecuentemente, las grietas de mayores

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dimensiones se orientan en sentido longitudinal y se encuentran interconectadas por grietas más finas distribuidas en forma aleatoria.

Causas Posibles:

Curado del hormigón inapropiado.

Exceso de amasado superficial y/o adición de agua durante el alisado de la superficie.

En zonas de clima frío; acción del clima o de productos químicos cuando el hormigón fue mal construido.


Baja: Fisuramiento tipo malla, bien definido pero sin descascaramiento.

Media: Fisuramiento con descascaramiento que afecta menos del 10% de la superficie deteriorada.

Alta: Fisuramiento con descascaramiento que afecta al 10% o más de la superficie deteriorada

Medición:

- Establecer la superficie (m2) deteriorada por cada nivel de severidad

Reparación:

Para cualquier nivel de deterioro, mediante el procedimiento denominado reparación de espesor parcial, Operación N°4 Reparación de Espesor Parcial.

Colocar un parche asfáltico, siempre que se acepte el incremento de las irregularidades superficiales (IRI, Índice de Rugosidad Internacional) que ello implica.

DESINTEGRACION

Descripción:

Desintegración progresiva de la superficie perdiéndose primero la textura y luego el mortero, quedando el árido grueso expuesto.

Causas Posibles:

Hormigón con exceso de mortero

Hormigón mal dosificado

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En climas fríos, acción del tránsito y de los ciclos de hielo-deshielo cuando la superficie presenta fisuramiento por retracción (tipo malla, Deterioro 3.1) o el hormigón no contiene aire incorporado.

Curado inapropiado.


No pueden determinarse niveles de severidad mediante inspección visual.

Se pueden establecer niveles de severidad en función de la reducción que experimente la resistencia al deslizamiento (coeficiente de fricción).

Medición:

Establecer la superficie (m2) afectada.

Reparación:

Mediante el procedimiento denominado reparación de espesor parcial, Operación N° 4, Reparación de Espesor Parcial.

Recubrir con una mezcla asfáltica, si se acepta el incremento de las irregularidades (IRI, Indice de Rugosidad Internacional) que ello significa.

BACHES

Descripción:

Cavidad, normalmente de forma redondeada, que se forma al desprenderse hormigón de la superficie. Su diámetro varía entre unos 25 mm y 100 mm y la profundidad supera los 15 mm.

Causas Posibles:

Materiales deleznables (terrones de arcilla, cal viva, etc) en el interior del hormigón, - Mortero poco homogéneo.


No se clasifican por niveles de severidad. - Se pueden establecer niveles de severidad en función de la intensidad de baches por tramo unitario o unidad de muestreo.

Medición:

- Establecer la cantidad (N°) de baches y la superficie (m2) de cada uno de ellos.

Reparación:

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Limpiar muy bien las paredes, colocar un puente de adherencia y luego rellenar con un hormigón que contenga un aditivo expansor. Si el deterioro es generalizado, reparar colocando una carpeta asfáltica u otra alternativa, siempre que se garantice la adherencia entre las capas.

AGRIETAMIENTO POR DURABILIDAD

Descripción:

Agrietamiento caracterizado por grietas finas muy cercanas y con forma de un cuarto de luna.

Ocurre en las inmediaciones de las juntas, grietas o bordes del pavimento; se inicia en las esquinas de las losas.

La zona agrietada y la circunvecina presenta una coloración oscura.

Causas Posibles:

- Reactividad álcali-sílice de los agregados que conforman el hormigón, cuando estos se congelan y expanden.


Baja: grietas muy compacta, sin trozos sueltos o faltantes.

Media: grietas bien definida, con algunos trozos pequeños sueltos o desplazados.

Alta: patrón de la falla bien desarrollado, con una cantidad significativa de trozos sueltos o faltantes.

Medición:

- Determinar el número de losas (N°) que presentan este tipo de agrietamiento y establecer la superficie (m2), para cada nivel de severidad presente en, por lo menos, el 10% del área afectada.

Reparación:

Severidad baja y media: reparar según Operación N° 4, Reparación de Espesor Parcial.

Severidad alta: reparar de acuerdo con las Operaciones N° 2 ó N° 3, Reparación en Todo el Espesor, según corresponda.

OTROS DETERIOROS

LEVANTAMIENTO LOCALIZADO

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Descripción:

Levantamiento de parte de la losa, localizado a ambos lados de una junta transversal o grieta. Habitualmente el hormigón afectado se quiebra en varios trozos.

Causas Posibles:

Variaciones térmicas cuando la longitud de las losas es excesiva y no cuenta con juntas de expansión.

En pavimentos con barras de traspaso de cargas, mala colocación de estos elementos.

Presencia de un estrato de suelos expansivos a poca profundidad.


No se aplican criterios de niveles de severidad. Sin embargo, la severidad debe ser función del efecto de esta falla en el nivel de serviciabililidad y muy especialmente, en el riesgo que puede significar para los usuarios.

Medición:

Determinar el número (N°) de levantamientos, la longitud (m) y altura (mm) de cada uno.

Reparación:

Reparar en todo el espesor, una franja del ancho de la losa y que comprenda longitudinalmente, toda la zona afectada. Reconstruir la junta de contracción, cuando corresponda. Trabajos a realizar en conformidad con la Operación N° 2 ó N° 3, Reparación en Todo el Espesor, según corresponda.

ESCALONAMIENTO DE JUNTAS Y GRIETAS

Descripción:

Desnivel entre dos superficies del pavimento, separadas por una junta transversal o grieta.

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Causas Posibles:

Erosión de la base en las inmediaciones de la junta o grieta. Deficiencia en el traspaso de cargas entre las losas o trozos de losas.

Asentamiento diferencial de la subrasante.

Drenaje insuficiente.


Se pueden establecer niveles de severidad en función de la altura del desnivel, pero lo mejor es establecerlo en función del aumento de las irregularidades (IRI, Índice de Rugosidad Internacional) que este deterioro origina. - Para catalogar la severidad individual, considerar lo siguiente:

Baja: desnivel <5mm

Media: 5 mm < desnivel < 10 mm

Alta: desnivel > 10 mm

Medición:

Determinar el desnivel a 300 mm del borde externo del pavimento.

Si la losa de "aproximación" está más alta que la de "salida", registrar como escalonamiento negativo (-); en el caso contrario indique escalonamiento positivo (+).

Establecer el número (N°) de juntas con escalonamiento, indicando la altura (mm) del desnivel en cada una de ellas. Indicar también el número total de juntas (N°) en el tramo estudiado.

Para medir, recordar que una moneda de $100 chilenos tiene 2 mm de espesor.

Mejorar el sistema de drenaje.

Para evitar que el fenómeno se acentúe, inyectar las losas levantándolas hasta nivelarlas con la adyacente y luego mejorar el sistema de transferencia de cargas, normalmente colocando barras de traspaso. Utilizar este procedimiento para todas las losas que presenten un nivel de escalonamiento de severidad alta. Para escalonamientos de severidad baja y media, cepillar la superficie, según Operación N° 6, Cepillado de la Superficie.

Reparación:

Mejorar el sistema de drenaje. Para evitar que el fenómeno se acentúe, inyectar las losas levantándolas hasta nivelarlas con la adyacente y luego mejorar el sistema de transferencia de cargas, normalmente colocando barras de traspaso. Utilizar este procedimiento para todas las losas que presenten un nivel de escalonamiento de severidad alta. Para

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escalonamientos de severidad baja y media, cepillar la superficie, según Operación Nº 6, Cepillado de la Superficie.

apuntes de pavimentos

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