1995
mar. 19 de 2019
Buenas prácticas
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Resumen:

Los pavimentos unicapa de alto desempeño surgen en El Salvador con el propósito de posibilitar la construcción de vías rurales de bajo costo y diseño simple, en las que peatones y vehículos circularan de forma tranquila y segura. Esta técnica de construcción de vías se convierte entonces en una alternativa con gran potencial de desarrollo por ser rápida y económica, y requerir rehabilitaciones cada cinco años. 

Un pavimento unicapa de alto desempeño está concebido para ser empleado tanto en caminos rurales como en vías secundarias; ofreciendo un grado de confort e índice de rugosidad adecuado, y se define como aquel pavimento formado por una sola capa de suelo del camino existente, mezclado in situ con un porcentaje relativamente alto de cemento Portland, el cual varía entre el 11% y  20%; compactado de forma dinámica y capaz de soportar el efecto por repeticiones de carga, abrasión ocasionada por llantas y desgaste por tráfico, por un periodo de diseño establecido.

La idea de estos pavimentos se desarrolla con base en los conceptos estructurales y comportamientos de diferentes tipos de pavimentos, tales como: pavimentos de concreto compactado con rodillo (CCR), suelo cemento (SC), bases tratadas con cemento (BTC), concreto pobre (LC) y materiales de resistencia baja controlada (MRBC). De acuerdo con la experiencia obtenida con las estructuras y materiales mencionados, se estableció el margen en que debía oscilar el porcentaje de cemento, dependiendo de los datos mecánicos del suelo: granulometría y plasticidad.

Los objetivos de la estructura de un pavimento unicapa de alto desempeño son:

  • Lograr una superficie con rugosidad adecuada y deseable.
  • No erosionable.
  • Que pueda tener una resistencia al desgaste para un periodo de diseño de hasta quince años.

Este último ha de estar basado en un análisis minucioso de los periodos de diseño recomendados por la Portland Cement Association (PCA), para bases tratadas con cemento y suelo cemento, sin la necesidad de hacer uso de una capa de rodamiento superficial. En términos de mantenimiento de estructuras principales y secundarias, los pavimentos unicapa están diseñados para no necesitar mantenimiento durante su vida útil; sin embargo, para las estructuras secundarias como drenajes se debe considerar un mantenimiento general.

Adicional al gran ahorro que representa el no realizar mantenimiento de su estructura principal, permite que la vía crezca en nivel de importancia, teniendo un incremento en su uso, número de ejes equivalentes, transferencia de carga, entre otras variables de diseño. Los pavimentos unicapa de alto desempeño abren la posibilidad de servir como base de buena calidad para instalar nuevas carpetas o bases uniformes de alta capacidad de soporte para la construcción de un pavimento de concreto hidráulico.

Cualidades de un pavimento unicapa de alto desempeño

Para que un pavimento unicapa se considere de alto desempeño, debe cumplir con las siguientes características:

  • Ser construido según diseño y especificaciones.
  • Ser no erosionable.
  • Estar diseñado estructuralmente teniendo en cuenta un tráfico moderado.
  • Tener un curado con la metodología y la duración adecuada.
  • Disponer de pendientes transversales y ser impermeable.
  • Contar con drenaje superficial que tenga mantenimiento periódico.

El cumplimiento de los requisitos anteriores da como resultado un pavimento de alto desempeño, obteniendo: durabilidad, capacidad estructural y resistencia al desgaste. Adicional a esto es importante tener en cuenta, que el alto desempeño también depende del proceso constructivo, respetando el espesor de la capa y el porcentaje de cemento especificados en los diseños estructurales.

El control de calidad en los pavimentos unicapa de alto desempeño, se hace con base en las normativas AASHTO T-180 y ASTM C-1435 para la elaboración de especímenes, considerando adicionalmente:

  • Verificaciones de las resistencias a la flexión, a la compresión y del módulo de elasticidad.
  • Inspecciones de los perfiles longitudinal y transversal para garantizar que sean adecuados.
  • Comprobaciones de la cantidad adecuada de agua adicionada y la verificación de la humedad.
  • Revisiones de la correcta dosificación del cemento y la completa homogenización al mezclarlo.
  •  Certificar que se alcanza el grado de compactación.

Etapas del proceso constructivo

En el proceso constructivo de los pavimentos unicapa, la maquinaria utilizada, es equivalente a la empleada en pavimentos de suelo cemento o bases granulares tratadas con cemento como: tractores agrícolas, motoniveladoras, rodillos, equipo mezclador - escarificador, entre otros. Sin embargo, la decisión respecto a la maquinaria a utilizar va ligada, entre otros, al alcance y exigencias del proyecto, tipo y funcionalidad de la vía, los rendimientos de la maquinaria en ese tipo de terreno o la maniobra de la maquinaria teniendo en cuenta las limitaciones de espacio en vías rurales.

La construcción de este tipo de pavimentos consta genéricamente de siete etapas:

1. Preparación del suelo existente: se realiza la disgregación y homogenización del suelo existente, eliminando partículas con sobre tamaños, además de verificar la humedad y posterior conformación de la rasante.

Preparación del suelo existente

En la fotografía a y b se pueden apreciar las etapas de disgregación y homogenización del material. En la imagen c se muestra el retiro de material de sobre tamaño, y en la d, el monitoreo de humedad.

Créditos: ISCYC

2. Colocación del cemento: se extiende el material pulverizado y se conforma con motoniveladora, teniendo en cuenta no producir desplazamiento de material. El cemento se esparce sobre la superficie en un perfil aproximado al de la obra terminada.

Colocación del cemento

En la imagen a, se puede apreciar la distribución por sacos, en la b, de muestra la distribución del cemento de forma manual. La fotografía c, ilustra el esparcimiento del cemento de forma mecánica.

Créditos: ISCYC

3. Mezclado del suelo con cemento: Se garantiza la homogenización del material y profundidad del mezclado.

Mezclado de suelo con cemento

En las fotografías se aprecia la etapa de mezclado y homogenización del suelo del sitio con el concreto.

Créditos: ISCYC

4. Aplicación de agua: verificar valores de humedad durante la operación de mezclado, para asegurar la completa humectación del material e hidratación del cemento.

5. Compactación: proceso de compactación bajo los mismos conceptos de compactación de suelo cemento y bases tratadas con cemento.

Etapas de compactación por rodillo
 

Las imágenes muestran las etapas de compactación con diferentes rodillos: ‘pata de cabra’ (a) y ‘liso’ (b).

Créditos: ISCYC

6. Curado: se protege el pavimento con el fin de evitar que la humedad de la mezcla compactada se pierda.

Etapa de curado, mediante rociado superficial de la capa de rodadura

En esta imagen se puede apreciar la etapa de curado mediante rociado superficial de la capa de rodadura.

Créditos: ISCYC

7. Apertura de tráfico: La puesta en servicio del pavimento unicapa es inmediata: la vía se abre al tráfico.

Apertura de tráfico

Esta imagen ilustra la etapa final del proceso en la que se da apertura al tráfico peatonal y vehicular.

Créditos: ISCYC

De tramo de prueba experimental a alternativa de desarrollo vial

En El Salvador se viene trabajando este tipo de pavimentos desde el año 2000, realizando el primer tramo experimental en octubre de 2002.

Este tramo experimental se realizó sobre un tipo de suelo A-2-4 (0) según AASHTO, no plástico, con un peso volumétrico suelto (PVS) de 2085 kg/m³, una humedad óptima del 12% y un CBR en campo del 17%.

A partir de los datos anteriores, el uso de la metodología “Parmigiani–Di Pace” para pavimentos de concreto, adaptada para pavimentos unicapa de alto desempeño por el Instituto Salvadoreño del Cemento y del Concreto ISCYC, y teniendo en cuenta las variables que proporcionan ideas en relación de la rigidez, como son:

  • Máxima de carga de rueda simple (P)
  • Separación entre centros de las ruedas (s)
  • Presión de inflado de neumáticos (p)
  • Número de repeticiones de carga (A)
  • Periodo de diseño (PD)
  • Tasa de crecimiento (i)
  • Valor de soporte de subrasante (k)
  • Módulo de ruptura a la flexión (MR)
  • Módulo de elasticidad (Ec)
  • Coeficiente de Poisson (μ); se obtuvo un espesor de la unicapa de 25 cm.

Con la construcción de este tramo experimental se demostró que los pavimentos unicapa de alto desempeño son una alternativa con gran potencial de desarrollo ya que son de construcción rápida, tienen una vida útil de cuatro a cinco años, luego de los cuales hay que realizar una rehabilitación con costos realmente bajos ya que el material, al transcurrir este tiempo, deja una estructura en muy buenas condiciones, sirviendo, así como la estructura de una capa de rodadura.

Bibliografía:

  • González, R.A, septiembre 2000, Pavimentos UNICAPA de Alto Desempeño, alternativa que simplifica requerimientos de diseño y construcción, Revista del ISCYC, Número 18.
  • González, R.A, marzo 2003, Pavimentos UNICAPA de Alto Desempeño, una alternativa, un cambio, una solución, Revista del ISCYC, Número 28.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

Un pavimento unicapa de alto desempeño está concebido para ser empleado tanto en caminos rurales como en vías secundarias; ofreciendo un grado de confort e índice de rugosidad adecuado, y se define como aquel pavimento formado por una sola capa de suelo del camino existente, mezclado in situ con un porcentaje relativamente alto de cemento Portland.

 

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Conclusión

Los resultados conseguidos a partir de esta experiencia han permitido que El Salvador siga implementando este tipo de pavimentos, logrando cambiar caminos y vías rurales e impactando favorablemente a comunidades por el bajo costo de construcción.

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