diseÑo y construcciÓn de pavimentos de...

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN

ESTADO DEL ARTE Y ALGUNAS RECOMENDACIONES

2

ESTADO DEL ARTE Y ALGUNAS RECOMENDACIONES

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN

Temario:

• Pavimentos flexibles y rígidos

• Pavimentos de Hormigón - Tecnologías disponibles

• Whitetopping - Recubrimiento de pavimentos asfálticos con hormigón

• Fast-track - Pavimentos de rápida habilitación al tránsito

• Control de calidad de pavimentos de hormigón

• Transferencia de carga sobre el terreno

• Paquetes estructurales típicos de pavimentos urbanos

• Paquetes estructurales típicos de pavimentos de ruta

• Ventajas y desventajas del uso de cada uno

• Whitetopping convencional

• Whitetopping ultradelgado (UTWT)

• Conceptos básicos

• Nociones sobre el diseño de la mezcla de hormigón

• Métodos de trabajo

• Criterios de apertura al tránsito

• Métodos de control de resistencia

3

Pavimento Flexible Pavimento Rígido

60°

4,90 m

0,20

5°

DISTRIBUCIÓN DE CARGAS SOBRE EL SUELO

CONCEPTOS BÁSICOS

4


60°

4,90 m

0,20

5°


CONCEPTOS BÁSICOS

5


CONCEPTOS BÁSICOS

6

INFLUENCIA DE LA UNIFORMIDAD DE LA BASE DE APOYO

CONCEPTOS BÁSICOS

zona de suelo rígido

zona de suelo muy compresible y/o bombeable

ESTADO INICIAL

ESTADO FINAL

zona de suelo rígido

7

Pavimento en estado ideal

Pavimento durante asoleamiento

Pavimento durante la noche

INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIAMBIENTALES

ALABEOS DE LOSAS DE PAVIMENTO

8






9




CARGA CENTRAL CARGA DE BORDE

CARGA EN ESQUINA

s = f (P, Ec, 1/h, 1/k)

10




CARGA CENTRAL CARGA DE BORDE CARGA EN ESQUINA

s = f (P, Ec, 1/h, 1/k)

q = k.y

11




detalle de micro -

fisuración bajo la

carga

detalle de posible

micro -fisuración por

alabeo forzado

12




z D

detalle de micro -

fisuración superior

por carga de

esquina sobre

losa alabeada

Si sz > sz adm fisura

zona afectada

13

CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS

CONTRACCIÓN TEMPRANA

Estado inicial

Luego de algunas horas

Luego de algunos días

14

CONTRACCIÓN Y RESTRICCIONES INTERNAS Y EXTERNAS

CONTRACCIÓN TEMPRANA

Estado inicial

Luego de algunas horas

Luego de algunos días

restricción

15

JUNTAS DE CONTROL DE CONTRACCIÓN

JUNTAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN

16



Fisuras de

contracción por

secado

17



18


2,5 cm

7,5 cm

20 cm

15 cm

15 cm

5 1

3

4

2

6

1.- Carpeta de concreto asfáltico

2.- Base granular asfáltica (base negra)

3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal

4.- Subrasante VS > 5 %

5.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m2)

6.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m2) + riego de liga

1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa

2.- Subbase de suelo seleccionado


1

2

3

PARA PAVIMENTOS URBANOS (CARGA LIVIANA)

PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS

19

PARA PAVIMENTOS INTERURBANOS (RUTAS)

PAQUETES ESTRUCTURALES TÍPICOS


6 cm

10 cm

15 cm

15 cm

25 cm

6 1

3

4

2

7

1.- Carpeta de concreto asfáltico

2.- Base granular asfáltica (base negra)

3.- Base de suelo-cemento / suelo granular / suelo-cal

4.- Subbase de suelo granular / suelo-cal


6.- Riego de liga con ER1 (0,50 lts/m2)

7.- Imprimación con EBRL (1,50 lts/m2) + riego de liga

1.- Losa de hormigón MR = 4,5 MPa

2.- Subbase de suelo seleccionado


1

2

3

15 cm

5

20

5

4

3

2

1

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Tiempo de análisis [años]

Niv

el

de S

erv

icio

Pavimento de asfalto

Pavimento de concreto

DE ACUERDO AL TIPO DE PAVIMENTO

ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO

21

5

4

3

2

1

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20


Niv

el

de S

erv

icio





22

5

4

3

2

1

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20


Niv

el

de S

erv

icio





$

23

Pavimento de Asfalto Pavimento de Hormigón

• Menor costo de construcción

• Mayor costo de mantenimiento

• Generalmente mayor costo final

• Mayor costo para el usuario

• Mayor costo de iluminación

• Mayor costo de construcción

• Menor costo de mantenimiento

• Generalmente menor costo final

• Menor costo para el usuario

• Menor costo de iluminación

Costo

• Requiere recapados en períodos

definidos de tiempo para

restablecer el nivel de servicio

• Se obtienen vidas útiles de

hasta 70 años con

mantenimiento rutinario Durabilidad

• Menor luminosidad / espejismo

• Presencia de Baches

• Ahuellamientos (tránsito pesado)

• Derrames de gasoil (degradación)

• Mayor luminosidad

• Pocos baches

• Mayor lisura superficial

• Inalterable

Seguridad

ANÁLISIS COMPARATIVO

PAVIMENTOS DE ASFALTO Y HORMIGÓN

24

ANÁLISIS COMPARATIVO

PAVIMENTOS DE ASFALTO Y HORMIGÓN

• Alta velocidad de ejecución en

pavimentos urbanos y rutas

• Rápido recapado

• Rápida habilitación al tránsito

• Alta velocidad de ejecución en

rutas

• Baja velocidad en pav. Urbano

• Rápida habilitación con

tecnología fast-track y HCRV

Velocidad

• Requiere el uso de equipos para

elaboración y colocación

• Idem anterior o mano de obra

intensiva con equipamiento

mínimo de campo Flexibilidad

CONTINUACIÓN

25

Costo de Construcción

Costo de Mantenimiento Rutinario

Costo de Reparación Mayor

Costo de Operación

Valor Residual

Costo Total del Pavimento

+

+

+

-

RUBROS A CONSIDERAR EN EL ANÁLISIS

ANÁLISIS DE COSTO DEL CICLO DE VIDA

26

INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE

COSTO DE OPERACIÓN

100

80

60

40

20

0

2,25 4,50 9,50 19,00 23,50

Peso bruto del vehículo [x 1000 kg]

Ah

orr

o d

e C

om

bu

sti

ble

(*)

[lit

ros/1

000 k

m]

(*) Ahorro debido a la circulación en pavimento rígido respecto de circular sobre pavimento flexible en las

mismas condiciones.

Fuente: FHWA - Federal Highway Administration – Revista CEMENTO, N°13, Febrero de 1997 (páginas 16 a 19)

27


INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE

COSTO DE OPERACIÓN

28

Pavimento de Asfalto Pavimento de Hormigón

50 % ahorro en

energía eléctrica

INFLUENCIA DEL TIPO DE SUPERFICIE SOBRE EL CONSUMO DE ENERGÍA

COSTO DE OPERACIÓN

29

INFLUENCIA DE LA ESTRATEGIA DE MANTENIEMIENTO SOBRE EL USUARIO

COSTO DE OPERACIÓN

30

0


Co

sto

s [

$/m

2]



Costo Mantenimiento

Mayor

Costo Mantenimiento

Rutinario

Costo

Construcción

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

CASH FLOW


31

PAVIMENTOS URBANOS - ¿CUÁNTAS CUADRAS PODEMOS PAVIMENTAR?


0

5

10

15

20

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo [años]

Cu

ad

ras A

nu

ale

s

Figura N°3: Cantidad de cuadras construidas por cada $ 1.000.000.- de presupuesto

municipal anual destinado a construcción, mantenimiento y reparación de pavimentos

urbanos de 7,35 m de ancho. Fuente: E. Becker, Noviembre de 2004. Estudio Comparativo de Costos de Pavimentos Urbanos para Buenos Aires.

Hormigón

0,05 m

0,20 m

PAVIMENTO DE

ASFALTO

SUB-BASE

SUBRASANTE

0,15 m

BASE

0,075 m

0,15 m

PAVIMENTO DE

ASFALTO

SUB-BASE

SUBRASANTE

0,15 m

BASE

Hormigón

Asfalto #1

Asfalto #2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25 30

Tiempo [años]

Cu

ad

ras A

cu

mu

lad

o

32

PAVIMENTOS URBANOS - ¿CUÁNTAS CUADRAS PODEMOS PAVIMENTAR?


0,05 m

0,20 m

PAVIMENTO DE

ASFALTO

SUB-BASE

SUBRASANTE

0,15 m

BASE

0,075 m

0,15 m

PAVIMENTO DE

ASFALTO

SUB-BASE

SUBRASANTE

0,15 m

BASE

Hormigón

Asfalto #1

Asfalto #2

Figura N°4: Cantidad de cuadras acumuladas construidas por cada $ 1.000.000.- de

presupuesto municipal anual destinado a construcción, mantenimiento y reparación de

pavimentos urbanos. Fuente: E. Becker, Noviembre de 2004. Estudio Comparativo de Costos de Pavimentos Urbanos para Buenos Aires.

33 FECHA DE LA PRESENTACIÓN

COMO VAMOS?? CANSADOS, ABURRIDOS,

FALTA MENOS…

34

• Forma de colocación

• Diseño

• Whitetopping convencional

• Whitetopping ultradelgado (UTWT)

• para bases

• para superficies de rodamiento

• con moldes y regla vibratoria

• con moldes y pavimentadora

• con pavimentadora de moldes deslizantes

• hormigón simple

• hormigón armado

• hormigón bicapa

• texturizado

• agregado expuesto

• hormigón arquitectónico

• Pavimento convencional

• HCRV (hormigón compactado a rodillo vial)

• Whitetopping - Recubrimiento de pavimentos asfálticos con hormigón

• Fast-track - Pavimentos de rápida habilitación al tránsito

• Hormigón poroso

• Pavimentos de hormigón con fibras

• Pavimentos de hormigón polimerizado

• Pavimentos de hormigón con agregados reciclados

• Pavimentos con tratamientos superficiales especiales

TECNOLOGÍAS DISPONIBLES


• convencional

• con losas de tamaño optimizado

35

• Pavimento de hormigón simple

•Pavimento de hormigón armado

•Pavimento de hormigón bicapa

• con juntas longitudinales y transversales

• con armadura de repartición

• con armadura contínua

• econocreto

• grandes espesores

• pavimentos urbanos

• rutas y autopistas

• pistas de aeropuertos

• otros (pisos industriales, playas de

estacionamiento, etc.)

• rutas

• autopistas

• pistas de aeropuertos

• autopistas sin restricción de carga

• con pasadores

• sin pasadores

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A DIFERENCIAS DE DISEÑO

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN CONVENCIONALES

36

EJEMPLO PRÁCTICO CON ALGUNAS ALTERNATIVAS QUE PUEDEN ESTUDIARSE

PARA UN MISMO PROYECTO


Fuente: E. Becker, 2011. Estudio preliminar de alternativas para duplicación de calzada en

ruta nacional con TMDA = 2.500-3.000 vehículos/día

39

CONSTRUCCIÓN CON LOSAS TRADICIONALES

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN SIMPLE

40

CONSTRUCCIÓN CON LOSAS OPTIMIZADAS O LOSAS CORTAS

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN SIMPLE

41

CONSTRUCCIÓN CON LOSAS GRANDES Y ARMADURA DE REPARTICIÓN (cuantía 0,20%)

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO

42

CONSTRUCCIÓN SIN JUNTAS TRANSVERSALES Y ARMADURA CONTÍNUA (cuantía 0,50 - 0,70%)

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO

43

Hormigón

pobre

Hormigón

rico Capa

Superior

Capa

Inferior

Econocreto Gran Espesor

ECONOCRETO Y/O DE GRAN ESPESOR

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN BICAPA

44

• AG monotamaño

• Defecto de arena

• 20 - 30 % de vacíos

PARTICULARIDADES DE LA MEZCLA

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN PERMEABLE

45

LA TECNOLOGÍA EN IMÁGENES

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN PERMEABLE

47

LOSAS CONVENCIONALES y CAPA NO ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente sirve de base del

nuevo pavimento)

WHITETOPPING CONVENCIONAL

48

WHITETOPPING CONVENCIONAL LOSAS CONVENCIONALES y CAPA NO ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente sirve de base del

nuevo pavimento)

49

LOSAS CHICAS y CAPA ADHERIDA (el pavimento asfáltico existente forma parte del nuevo pavimento)

WHITETOPPING ULTRADELGADO (UTWT)

50



51



52

• Materiales componentes

• Proceso constructivo

• Construcción y sellado de juntas

• Temperatura y condiciones de curado

• Determinación de la resistencia

• Criterio de apertura al tránsito

CRITERIOS DE DISEÑO Y PARTICULARIDADES

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK

53

• Tipo de cemento: CPN40 ó CPN50 ó CPC40 ó CPF40 u otro adecuado

• Altos contenidos de cemento: 350 kg/m3 < CUC < 500 kg/m3

• Baja relación agua/cemento: a/c < 0,40

• Agregado grueso: TMN = 19 mm ó 26,5 mm

• Aditivos: a) reductores de agua (plastificantes y superfluidificantes)

b) incorporadores de aire

c) acelerantes de resistencia

DISEÑO DE MEZCLA


54

CRITERIOS DE APERTURA AL TRÁNSITO – INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA


23 °C

13 °C

5 °C

-4 °C

0 1 3 7 280

25

50

75

100

Edad del hormigón [días]

Res

iste

nci

a a

com

pre

sión d

el h

orm

igón [

%]

55

• Rotura de probetas curadas en condiciones similares a las del

pavimento

• Utilización de métodos indirectos:

• Madurez

• Esclerometría

• Velocidad de pulso ultrasónico

• Otros

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK CRITERIOS DE APERTURA AL TRÁNSITO – DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE HABILITACIÓN

56

• El criterio de habilitación debe ser siempre sobre la resistencia

efectiva.

• Parámetros que influyen en su elección:

• Tiempo disponible para la reparación

• Tipo de vehículos

• Cantidad de vehículos

• Diseño del pavimento

• Espesor del pavimento

• Módulo de reacción de la subrasante

• Resistencia de habilitación más utilizada: f´cm = 22 - 24 MPa

PAVIMENTOS DE HORMIGÓN FAST-TRACK CRITERIOS DE APERTURA AL TRÁNSITO

57

• Control sobre los materiales componentes

• Control del hormigón en estado fresco

• Control sobre las tareas de compactación,

terminación y curado

• Control del hormigón en estado endurecido

• Agregados

• Agua

• Cemento

• Aditivos

• Consistencia

• Temperatura

• PUV

• Contenido de aire

• Tiempo de fraguado

• Compactación

• Terminación

• Curado

• Resistencia a compresión en probetas

• Resistencia a flexión (MR)

• Resistencia a compresión en testigos

CONTROL DE CALIDAD EN PAVIMENTOS DE

HORMIGÓN ETAPAS DEL CONTROL DE CALIDAD

LOMA NEGRA C.I.A.S.A. - Asesoría Técnica Prohibida su reproducción parcial o total sin autorización

… empolvamiento

Base

Losa de Hormigón

Agua de exudación

La llamada "debilidad" superficial del hormigón es

un fenómeno que, suele tener alto impacto y ser de

preocupación en aquellos elementos sometidos a

desgaste y abrasión. Uno de los elementos

estructurales sometidos a mayor desgaste son sin

duda los pavimentos y pisos industriales. Este

fenómeno se produce a causa de una mayor

concentración de agua en la zona superficial

debido a la exudación.

..

PAVIMENTOS - EXUDACION

Exudación

1.- Si el proceso de exudación es muy marcado, la superficie del hormigón resulta débil. Lo mismo ocurre si se sobretrabaja mucho la superficie en tareas de alisado.

¿Cómo la determinamos?

Según Norma IRAM 1604. Se mide la cantidad de agua exudada a intervalos de tiempo regulares. Luego se calcula: • Volumen de agua por unidad de superficie, • Relación entre el volumen de agua exudada y el agua total de mezclado contenida en la muestra.

Problemas más frecuentes por exudación

“Debilidad” Superficial y Descascaramiento

“Debilidad” Superficial y empolvamiento

PAVIMENTOS - EXUDACION


PAVIMENTOS - DEBILIDAD SUPERFICIAL


Procurar “conformar” hormigón manualmente

Incorporar agua a la superficie

Espacio de trabajo inadecuado

Pasaje de cinta engomada

Lo que NO SE DEBE HACER!!

No es recomendable su utilización ya que anula la

macrotextura además de favorecer el empolvamiento

Terminación superficial y reglado, sin abusar del manipuleo del mortero superficial

62

CONTROL DE RESISTENCIA POR TESTIGOS ALGUNAS RECOMENDACIONES…

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 7 14 21 28 35 42 49 56

Edad [días]

Resis

ten

cia

a c

om

pre

sió

n d

el

ho

rmig

ón

[MP

a]

0 3 7 28 56

Referencias:

CPN40 - Catamarca

CPF40 – Catamarca

CPP30 (ARS, BCH, RRAA)

Evolución de resistencia de un hormigón clase H-30 para pavimentos

utilizando 3 tipos de cemento diferentes.

63


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 7 14 21 28 35 42 49 56

Edad [días]

Resis

ten

cia

a c

om

pre

sió

n d

el

ho

rmig

ón

[MP

a]

0 3 7 28 56

Referencias:

CPN40 - Catamarca

CPF40 – Catamarca



utilizando 3 tipos de cemento diferentes.

Evolución

s/Ross

3,69 + T2/3

1,4 . T2/3

64


0

5

10

15

20

25

30

35

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0 7 14 21 28 35 42 49 56

Edad [días]

Resis

ten

cia

a c

om

pre

sió

n d

el

ho

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ón

[MP

a]

0 3 7 28 56

Referencias:

CPN40 - Catamarca

CPF40 – Catamarca


Evolución

s/Ross

3,69 + T2/3

1,4 . T2/3


utilizando 3 tipos de cemento diferentes comparados con la evolución de Ross.

65


0

5

10

15

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25

30

35

40

45

50

0 7 14 21 28 35 42 49 56

Edad [días]

Resis

ten

cia

a c

om

pre

sió

n d

el

ho

rmig

ón

[MP

a]

0 3 7 28 56

Referencias:

CPN40 - Catamarca

CPF40 – Catamarca



utilizando 3 tipos de cemento diferentes comparados con la evolución de Ross.

Evolución

s/Ross

3,69 + T2/3

1,4 . T2/3

66 Corrientes, 11/05/2011

Organiza:

¡Gracias!

¿preguntas?

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