PAVIMENTOS RÍGIDOS

GENERALIDADES

¿QUÉ SON LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS?

Son aquellos que están formados por una losa de concreto de cemento Portland sobre una base, sub base o directamente sobre la sub rasante.

SITUACIÓN EN PANAMÁ

SITUACIÓN EN PANAMÁ• El Estado panameño le faculta al Ministerio de Obras Públicas la potestad de estudiar, diseñar, construir y

mantener las vías que en su conjunto forman la red vial.

• Esta red de caminos, carreteras y autopistas de

15,137.12 kilómetros a nivel nacional, diseminados en las diez provincias y cinco comarcas,

SITUACIÓN EN PANAMÁ

De los 15,137.12 kilómetros:

• 5.59 % (837.20 km), están construidos en hormigón hidráulico

• 35.47% (5,368.74 km), están cimentados en hormigón asfáltico y tratamientos superficiales

• 28.25 % (4,276.21 km), poseen revestimientos de piedra o de material selecto

• 30.69 % (4,645.76 km), están en tierra

SITUACIÓN EN PANAMÁ

Tenemos que las rutas hechas en hormigón hidráulico desde 1935, se mantiene en uso, no obstante su mantenimiento ha sido poco, estas son:

• La Carretera Interamericana entre la frontera con Costa Rica y Panamá

• La Carretera Transístmica

SITUACIÓN EN PANAMÁ

Desde 1980 hasta hoy, se han construido otras obras

en hormigón hidráulico tales como:

• Avenida Ricardo J. Alfaro

• Autopista Panamá-Colón

• Carretera de Divisa a Las Tablas

• Los Corredores Norte y Sur

• Las tres fases de la Cinta Costera.

SITUACIÓN EN PANAMÁ

• Por los beneficios económicos, seguridad y comodidad, las empresas constructoras de viviendas en las ciudades de Panamá, Colón, David, Santiago, Chitré, Las Tablas y otras, han erigido calles de hormigón hidráulico, dado que duran muchos años y su mantenimiento rutinario se da en periodos largos.

COMPOSICIÓN DE LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS

COMPOSICIÓN

• Los pavimentos de concreto cuentan con una serie de capas que se sostienen desde la sub-rasante hasta la carpeta de rodadura.

• Las capas que conforman el pavimento rígido son: sub-rasante, sub-base, y losa o superficie de rodadura

SUB-RASANTE

• Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura de pavimento y que se extiende hasta una profundidad que no afecte la carga de diseño que corresponde al tránsito previsto.

• Esta capa puede estar formada en corte o relleno

• Una vez compactada debe tener las secciones transversales y pendientes especificadas en los planos finales de diseño.

SUB-BASE

• Es la capa de la estructura de pavimento destinada fundamentalmente a soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas aplicadas a la superficie de rodadura de pavimento

• Debe controlar los cambios de volumen y elasticidad que serían dañinos para el pavimento.

• Se utiliza como capa de drenaje y controlador de ascensión capilar de agua, protegiendo así a la estructura de pavimento, por lo que generalmente se usan materiales granulares

CAPA DE HORMIGÓN

Es la capa superior de la estructura de pavimento, construida con concreto hidráulico, por lo que debido a su rigidez y alto módulo de elasticidad, basan su capacidad portante en la losa, más que en la capacidad de la sub-rasante, dado que no usan capa de base.

VARIACIONES O TIPOS

VARIACIONES O TIPOS

Existen tres tipos de pavimentos de concreto utilizados en vías:

• Pavimento de concreto simple con juntas

• Pavimento de concreto armado con barras transversales

• Pavimentos de concreto continuamente reforzados

PAVIMENTO DE CONCRETO SIMPLE CON JUNTAS• En este tipo de pavimentos se requiere realizar juntas de contracción transversal que varían entre

3.5 y 6.0 m. La transferencia de carga entre paños adyacentes se puede dar mediante el empleo de pasadores.

• Las juntas inducen el agrietamientopropio del comportamiento delconcreto por las tensiones originadas por los cambios de temperatura y humedad.

PAVIMENTO DE CONCRETO ARMADO CON BARRAS TRANSVERSALES

• La carpeta de rodadura es de concreto reforzado con mallas de acero, las que permiten incrementar la distancia entre juntas llegando a valores entre 7.5 y 9.0 m.

• Aunque tiene refuerzo moderado de acero siempre se espera que se produzcan fisuras controladas dentro de los paños.

• La transferencia de carga entre paños adyacentes se realiza mediante el empleo de pasadores.

PAVIMENTOS DE CONCRETO CONTINUAMENTE REFORZADOS

• Las tensiones son controladas por una armadura de acero. Se espera la aparición de fisuras controladas a lo largo de todo el pavimento, distanciadas entre 0.6 y 2.0 m.

• Los pavimentos de concreto continuamente reforzados son especificados para periodos de diseño mayores a 30 años, por lo que es común apreciarlos en otras realidades como las de Estados Unidos y Europa

DIFERENCIAS GENERALES ENTRE PAVIMENTOS RÍGIDOS/FLEXIBLES

En su formas más sencilla

• Los pavimentos flexibles están constituidos por la sub-rasante, una capa sub-base, una capa base y una carpeta asfáltica de rodamiento.

• En cambio pavimentos rígidos, están constituidos por una sub-rasante, una capa sub-base, una capa base y una capa de concreto.

Este tipo de pavimento es poco utilizado en nuestro país debido a su alto costo y a su tedioso proceso constructivo.

Pero el mismo debe ser empleado en carreteras en donde el tránsito vehicular sea elevado, en especial los vehículos pesados, ya que este tipo de pavimento tiende a ser más duradero en el tiempo que los pavimentos flexibles, y requieren de menos mantenimiento.

DURABILIDAD

COSTOS EN EL CICLO DE VIDA

EFECTO ISLA DE CALOR

CONSUMO DE COMBUSTIBLE

VENTAJAS

• Por su color claro la visibilidad en la noche es buena

• Debido a su rigidez requiere poco espesor para distribuir la carga a la sub- rasante

• El costo de conservación es pequeño, su vida es larga (puede llegar a 30 años y puede sobrepasar esta cifra)

• Deterioro mínimo durante su vida útil

• • Mantenimiento mínimo

• • Deformación mínima de su superficie

• • Mayor velocidad de construcción

• • Disminución de Costos de Operación

• • Mejor drenaje superficial

VENTAJAS

La alternativa de construcción de pavimentos rígidos se vuelve más relevante, principalmente por su bajo costo de conservación y algunos otros ahorros :

• Hasta 20% en combustibles de camiones.

• Entre 20 y 25% en iluminación de vialidades urbanas.

DESVENTAJAS

• El color claro que presenta permite reflejar la luz del sol afectando al usuario (día)

• El efecto de sonoridad que se siente al avanzar en la vía

• Elevado costo inicial, su costo de construcción es alto por lo tanto su uso ha sido limitado a obras especificas

PATOLOGÍAS QUE AFECTAN LOS PAVIMENTOS

PATOLOGÍAS

Antes de analizar los principales tipos de fallas y patologías debemos conocer los principales componentes del sistema

EROSIÓN POR BOMBEO Y ESCALONAMIENTO

Movimiento del agua (con material en suspensión) ubicada debajo de la losa o su eyección hacia la superficie como resultado de la presión generada por la acción de las cargas.

Causas (deben coexistir)• Material fino capaz de entrar en suspensión

(arenas finas y limos).

• Disponibilidad de agua en las capas inferiores del pavimento.

• Deflexiones excesivas en bordes y esquinas.

FISURACIÓN LONGITUDINAL / TRANSVERSAL

Son fisuras con orientación longitudinal o transversal al eje del pavimento.

Causas posibles• Fisuración por fatiga: espesor de calzada

insuficiente y/o separación de juntas excesiva.

• Reflexión de juntas o fisuras de capas inferiores o losas contiguas.

• Perdida de soporte por erosión (T).

• Asentamientos diferenciales (L).

DESINTEGRACIÓN

Este daño se caracteriza por una desintegración de la superficie del pavimento por pérdida de material fino, quedando expuesto el agregado grueso.

Posibles causas• Curado inapropiado

• Hormigón mal dosificado.

• Cuando la superficie presenta fisuración por retracción (tipo malla).

BACHES

Es una desintegración normalmente de forma redondeada, que se forma al desprenderse el hormigón de la superficie.

Posibles causas:• Espesores insuficientes

• Retención de agua en zonas hundidas y /o fisuradas.

• Cargas debidas al tránsito sobre fisurasque han alcanzado un alto nivel de severidad.

LEVANTAMIENTO DE LOSASSobreelevación de la superficie del pavimento, situada generalmente en zonas cercanas a las juntas o fisuras transversales. Puede presentarse con una explosión repentina, principalmente en las juntas.

Posibles causas• Restricción en la expansión de losas

por la acción de las raíces de árboles.

• Variaciones térmicas cuando la longitud de las losas es excesiva yno hay aplicadas juntas de expansión.

• Mal colocación de barras de traspasode cargas.

• Suelos expansivos a poca profundidad.

ESCALONAMIENTO DE JUNTAS Y GRIETAS

Desnivel de dos superficies del pavimento separadas por una junta o fisura transversal.

Posibles causas:• Erosión de la base

• Asentamiento diferencial dela sub-rasante.

• Drenaje insuficiente.

TEXTURA INADECUADA

Es una carencia o pérdida de la textura superficial indispensable para que exista una fricción entre los neumáticos y el pavimento.

Posibles causas• Inadecuada dosificación del hormigón.

• Mala calidad de la arena.

• No se terminó con una textura adecuada.

MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN

La mayor parte del mantenimiento de los pavimentos de concreto consiste en:

• Llenar y sellar las juntas y grietas en la superficie del pavimento. Principal objeto de este informe.

• Reparación de las áreas fragmentadas, descascaradas y con grietas múltiples.

• Bacheado de áreas en donde se hayan presentado fallas

• Reparación de las áreas dañadas por asentamientos o bombeo.

• Tratamiento de pavimentos combados

DISEÑO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS

El diseño estructural de un pavimento de hormigón está condicionado por una serie de factores que determinan la capacidad que deberá tener el pavimento en cuanto a resistencia del hormigón, y espesor de la losa. Dentro de ellos se encuentran los siguientes: Tránsito solicitante, expresado en Ejes Equivalentes (EE). Longitud y ancho de la losa. Diseño y tipo de juntas (forma y espaciamiento). Características climáticas y de drenaje. Módulo de reacción de la subrasante K. Propiedades del hormigón. Tipo de confinamiento. Expectativas de construcción y mantención.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

• Para realizar el diseño de un pavimento de hormigón, se pueden utilizar métodos de diseño mecanicista puro o empírico-mecanicista, los que permiten estimar el espesor de la losa requerido para cumplir con las expectativas de uso del pavimento.

• Cualquiera sea el método de diseño, se considera que el efecto de deterioro del pavimento, ocurre cuando la losa presenta agrietamiento por cargas que las subdividen en partes menores, como primer criterio de determinación de espesores.

MÉTODOS DE DISEÑO

• Método AASHTO 1993.

• METODO CEMENTO PORTLAND

MÉTODO CONSTRUCTIVO

En modo general los pavimentos rígidos están constituidos de la siguiente forma:

Subrasante

Base

Losa de Concreto

SUB - RASANTEPreparación de la Sub Rasante (movimiento de tierra , corte y compactación)

El Perfilado y preparación de la subrasante comprende todas las operaciones necesarias para obtener una superficie de apoyo de la estructura del pavimento (base granular drenante y losa) lisa, compacta y homogénea, que responda a los perfiles y cotas de los planos del proyecto.

BASE/SUB BASE

Es la capa sobre sub-base o sub-rasante destinada a sustentar la estructura del pavimento. Es la capa que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por los vehículos. Regularmente esta capa además de la compactación, necesita otro tipo de mejoramiento (estabilización) para poder resistir las cargas del tránsito sin deformarse y además transmitirlas en forma adecuada a las capas inferiores.

COMPOSICIÓN DE LA BASE

• Los materiales a utilizar en la base deberán estar libres de residuos orgánicos, suelo vegetal, arcillas u otro material perjudicial. Además debe cumplir los siguientes requisitos:

• LIMITE LIQUIDO 25%

• INDICE DE PLASTICIDAD 6%

• PODER DE SOPORTE (CBR) 40%

• DESGASTE DE LOS ANGELES 60%

• FINOS QUE PASAN LA MALLA N°200 15%

COMPACTACIÓN DE LA BASE

• La construcción de la base deberá ajustarse a los perfiles longitudinales y transversales del proyecto y cubriendo un ancho mayor al que la calzada de a lo menos 10 cm a ambos costados.

• los materiales apilados deberán mezclarse por medios mecánicos hasta obtener la homogeneidad y humedad necesaria, tras lo cual se extenderán uniformemente. Durante el tendido, deberá cuidarse de evitar cortes en la capa subyacente. La operación deberá continuar hasta que el material haya alcanzado por lo menos un 95% de la densidad máxima seca dada por el ensaye del Proctor Modificado.

COLOCACIÓN DE LA LOSA (MOLDES)• El Constructor colocará los moldes

para la ejecución de la calzada sobre la subrasante firme y compactada, conforme con los alineamientos, niveles y pendientes indicados en el pavimento.

• Los moldes se apoyarán perfectamente en sus bases, serán unidos entre si de manera rígida y efectiva y su fijación al terreno se realizará mediante clavos o estacas que impidan toda movilidad de los mismos.

COLOCACIÓN DEL CONCRETO Vertimiento de concreto: Sobre la base granular especificada, se colocará el hormigón inmediatamente elaborado en la obra o recién llegado de la planta en camiones hormigoneras, en descargas sucesivas distribuyéndolo en todo el ancho de la calzada o faja a hormigonar y con un espesor tal que al compactarlo resulte el indicado en los planos del proyecto.

DISTRIBUCIÓN DEL CONCRETO

• La distribución, vibración y consolidación, se ejecutarán en forma tal que una vez realizadas estas operaciones y las de terminación, la superficie del pavimento presente la forma y niveles indicados en los planos y quede libre de zonas localizadas con depresiones o relieves.

El hormigón, una vez vibrado, será apisonado con una regla-pisón, a un nivel tal, que una vez terminada la losa, la superficie presenta la forma y niveles indicados en los planos. La regla-pisón, avanzará, combinando movimientos longitudinales y transversales, de manera que cubra toda la superficie de la losa, apoyado siempre sobre los moldes.

MICROTEXTURIZADO DEL HORMIGÓN

• Para la terminación mediante una microtextura longitudinal, se debe retirar la capa brillante de lechada de hormigón que queda sobre la superficie a fin de garantizar mejor agarre con los neumáticos de los automóviles.

MACROTEXTURIZADO DEL HORMIGÓN

• Para la terminación mediante una macrotextura transversall, se usará, una rastra de arpillera (yute), que consiste en el arrastre de una faja de ese material humedecida, sobre todo el ancho de la calzada para dar a la superficie una textura longitudinal arenosa.

CURADO DEL HORMIGÓN

Se recomienda el uso de un compuesto de curado de marca aprobada que sea colocado con un rociador mecánico en cuanto desaparezca el brillo (agua de sangrado) de la superficie del hormigón, se homogeneizará en forma adecuada el compuesto de curado y se colocará en una capa uniforme en toda la superficie y los bordes de la losa.

COLOCACIÓN CON PAVIMENTADORA

Es ideal para este tipo de proyectos el uso de maquinaria de alto rendimiento, es decir la pavimentadora deslizante. Dentro de las operaciones de pavimentación, se dará especial atención a los siguientes aspectos:

Correcciones a la subrasante y/o base granular Se prestará especial atención a la compactación de la zona en la cual se apoyarán las orugas de la pavimentadora para evitar problemas en su funcionamiento y los niveles del pavimento.

Colocado de la cuerda guía :

Posteriormente, el Constructor colocará la cuerda guía, la misma que servirá de referencia para la pavimentadora. Típicamente, la cuerda guía se coloca mediante el uso de una estación total, o al menos con el uso de un teodolito con distanciómetro. Cada varilla hincada para sostener la cuerda guía debe tener información del centro de la línea, información de la curva, distancia desde el borde de la losa.

JUNTASLas juntas a construir serán del tipo y dimensiones indicadas en los planos y demás documentos del proyecto. La junta longitudinal se construirá sobre el eje del pavimento, las juntas transversales formarán ángulos rectos con dicho eje. Las juntas terminadas y controladas en la superficie del pavimento, deben ser rectas no admitiéndose desviaciones mayores de 3 mm, en 3 m de longitud.• Juntas transversales de expansion/contracción con estructura fija• Juntas transversales de contracción• Juntas transversales de construcción• Juntas longitudinales

JUNTAS LONGITUDINALES/TRANSVERSALES CORTADAS

• Las juntas longitudinales podrán ser de dos tipos diferentes, coincidirá con el eje del pavimento y se ajustará a las siguientes especificaciones.

• a) Junta aserrada: En caso de pavimentar en ancho completo, se ejecutará de manera similar a la junta transversal de contracción, mediante aserrado del hormigón, esta junta tendrá la forma y dimensiones que indiquen los planos.

JUNTAS LONGITUDINALES/TRANSVERSALES DE CONSTRUCCIÓN

• b) Junta de construcción: En caso de que el vaciado de hormigón se realice carril por carril, la junta longitudinal de construcción deberá ser plana (sin machihembrado). Este acabado puede obtenerse tanto en pavimentación con moldes fijos o mediante el empleo de la pavimentadora deslizante.

JUNTAS TRANSVERSALES DE TRANSFERENCIA

JUNTAS DE TRANSFERENCIA DE CARGA

• En la colocación de los pasadores, el Constructor dispondrá de canastillas o armaduras subsidiarias que permitan afirmarlos cuidadosamente, e impedir que la posición en que se exige sean colocados, sufra la menor variación durante el moldeo, compactación y vibrado del hormigón de las losas.

CORTE DE JUNTAS

• Se realiza el corte de juntas entre las 5 y 7 horas de fraguado, se evita cortes mayores a 1plg.

LIMPIEZA PREVIA DE JUNTAS• Previo al sellado, la

abertura de la junta deberá ser limpiada a fondo de compuestos de curado, residuos, natas y cualquier otro material ajeno. La limpieza de las caras de la junta afecta directamente la adherencia del sellante al concreto.

JUNTAS

• Tiras para el control de sellador de junta

TIPOS DE SELLADORES• Tipos de selladores

Existen dos tipos de selladores, los líquidos, que pueden ser colocados en frio o en caliente. Están también los selladores a compresión.

• Selladores líquidos de colocación en caliente

En el caso de mezclas bituminosas en caliente, el agregado tendrá una temperatura comprendida entre 160° y 200°C en el momento de ser mezclado con el asfalto, el que también se habrá calentado previamente para fluidificarlo suficientemente, a temperatura que en ningún caso excederá de 200°C.

• Selladores líquidos de colocación en frío

En caso de que se especifique el uso de selladores de colocación en frío, del tipo silicona, o asfálticos especiales para sello de juntas, se utilizará el aplicador especial y especificaciones del fabricante. Para este tipo de selladores se debe utilizar la tira de respaldo de espuma de poliuretano para aplicación en frío. No obstante lo anterior, se deberán cumplir con las especificaciones detalladas

• Selladores a compresión

El diseño del depósito y la selección del sello a compresión deberán asegurar que el sello se mantenga siempre a un nivel de compresión entre el 20 y el 50%.

SELLADO DE JUNTAS

• Se coloca el sellador sobre el cordón de control.

MAQUINARIAS Y EQUIPOS UTILIZADOS• Estación Total

• Pala

• Tractor Cuchilla

• Camión de carga pesada

• Rodillo

• Pavimentadora

• Vibrador

• Equipos de albañileria y carpinteria(dado el caso).

• Sierra eléctrica

• Camión concretera

• Rastras

• Aspiradoras

• Llanas eléctricas

EQUIPOS Y MAQUINARIAS UTILIZADAS

MAQUINA PAVIMENTADORA

CAMIÓN CONCRETARA

CAMIÓN VOLQUETE

CERCHA VIBRADORA

RASTRILLO TEXTURIZADOR

SIERRA

CUCHILLLA

GRACIAS