Recomendaciones Para Conseguir Un Buen IRI

MONOGRAFÍA 1 EL IRI DEFINICIÓN E IMPORTANCIA IMPORTANCIA

RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

Este documento ha sido elaborado por el Grupo de Trabajo 1 del Comité Técnico de ASEFMA, formado por las personas siguientes: Andrés Costa Hernández

Juan Antonio de la Riva Francos

(ELSAN PACSA) (Coordinador del Grupo de Trabajo)

(COMUNIDAD AUTONOMA DE MADRID)

Alberto Viader Bauluz

Juan Jose Duró Delegido

(MARIANO LOPEZ NAVARRO)

(ACCIONA INFRAESTRUCTURAS)

Antonio García Siller

Juan Jose Potti Cuervo

(PROAS. CEPSA)

(ASEFMA)

Clemente Lorenzo Hernández

Juan Luis Fumadó Gilabert

(EOC OBRAS Y SERVICIOS)

(TEMAC)

Ernesto Muñoz Ibáñez

Manuel Atienza Diaz

(REPSOL YPF)

(GIASA)

Francisco Morillo Cano

María Jose Sierra López

(VIRTÓN)

(GIASA)

Jacinto Luis García Santiago

Miguel Cembrero Marcet

(SACYR)

(GUIPASA S.A.)

Jesus Fumadó Gilabert

Rafael Rubio González

(TEMAC)

(CORSAN CORVIAM)

PRÓLOGO

UNOS RECUERDOS A MANERA DE PRÓLOGO

E

n los años 70 del pasado siglo, una de las actuaciones que con más frecuencia llevaba yo a cabo en un Servicio periférico de la única Dirección General de Carreteras que entonces había era la de ensanche y la mejora de firmes. Se trataba de los restos del Plan de Modernización 1951-1960 (y aún las había más antiguas): la regularidad de su pavimento dejaba mucho que desear, y producía una gran incomodidad apenas se pretendía circular a las velocidades (relativamente modestas) que los ciudadanos anhelaban. Afortunadamente, la técnica de fabricación de mezclas bituminosas ya permitía que se pudieran poner en obra capas de espesor variable; y habían aparecido en el mercado extendedoras provistas de un dispositivo automático co de nivelación, en el que un palpador se apoyaba sobre una viga o patín remolcados por la propia extendedora, o directamente sobre un cable nivelado apoyado en piquetes mediante dispositivos más bien propios de la navegación a vela... Pero claro: no se trataba de ajustar al pavimento existente un trazado idealizado, compuesto de rasantes uniformes y de acuerdos verticales parabólicos; ello hubiera llevado a espesores en ocasiones

desmesurados. No, se trataba de ajustar una especie de media móvil de la rasante, en la que la componente transversal (para lograr un peralte adecuado) era a veces muy predominante. Galvanizado por la lectura de un artículo en la revista del Highway Research Board (entonces (entonces todavía no TRB), cuyo título todavía recuerdo (Smoother era el TRB), (Smoother roads are here to stay ), stay ), desarrollé un método de cálculo de los espesores necesarios para la regularización: método al que llamamos el de las hojas verdes, verdes, porque los datos de campo se consignaban directamente en unos impresos de 80 columnas que luego se pasaban a ficha perforada para ser procesados en el IBM 1620 de la Dirección General de Carreteras. El proceso era más o menos el siguiente:

1. Se nivelaba en el campo el eje de replanteo en cada perfil transversal, y en dos puntos más intermedios entre ellos. En cada perfil transversal se nivelaban a ambos lados puntos a 1,25 m, 2,50 m, etc. del eje; y así hasta llegar al borde de la zona que se pretendía reforzar, consignando su distancia al eje. La nivelación no precisaba ser cerrada (se iban a obtener unos espesores relativos, no cotas absolutas), y se consignaban en la hoja verde directamente verde directamente las lecturas de la mira. 2. Se complementaban estos datos con las distancias entre hitos kilométricos sucesivos (pues las

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PRÓLOGO EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

distancias al origen estaban vinculadas a ellos), y las leyes de peralte.

3. Un programa pergeñado al efecto calculaba primero la regularización transversal, de manera que en cada perfil la nueva superficie se apoyara en un punto sobre la vieja, en la zona que se reforzaba; después, con la cota transversalmente regularizada, calculaba la regularización longitudinal mediante un conjunto de algoritmos que tenían en cuenta las cotas longitudinalmente regularizadas de los cinco puntos precedentes. Con este método se pusieron en obra con buenos resultados (en aquella década y en la siguiente) muchas toneladas de aglomerado, cuyo volumen el programa permitía predecir. Incluso se publicó en diciembre de 1990 el Programa para regularización de pavimentos bituminosos (Dirección General de Carreteras, Área de Tecnología). La inquietud por la regularidad de los pavimentos ya había aumentado. Los medios contractuales preconizados por los Pliegos de prescripciones técnicas (concretamente, el PG-3/75) hacían referencia básicamente a la regla de tres metros, algo que yo no he visto utilizar nunca. Los más avanzados recurrían al viágrafo del Laboratorio del Transporte, un artilugio realmente engorroso. En un viaje a los Estados Unidos en 1986 descubrí las posibilidades del láser embarcado, entonces de origen sueco, que resolvía muchos de los problemas técnicos de la auscultación de la regularidad. Por aquel entonces ya habían aparecido el golden car , como estandarización de los aparatos de respuesta inercial; y el concepto del IRI de él derivado después de un experimento internacional pilotado por la AIPCR. El Director General de Carreteras de entonces, el inusual Rafael Fernández, dio una primera (y rápida) respuesta contractual a las inquietudes de los usuarios sobre la regularidad superficial de los pavimentos: • La Orden circular 299/89T, “Recomendaciones sobre mezclas bituminosas en caliente” puso al día las exigencias relativas a la regla de tres metros y al viágrafo. • En la Orden circular 308/89C, “Recepción definitiva de obras” se incluyeron entre los aspectos que

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debían figurar en dicho acto, las consideraciones relativas a la regularidad superficial del pavimento, unificadas en el IRI medido a 80 km/h. Si se rebasase un valor aceptable de 2 mm/m, determinado sobre lotes de 1 hm, no se podría recibir el lote defectuoso, a no ser que se comprobase el estricto cumplimiento de las prescripciones contractuales (regla de 3 m y, para pavimentos de mezcla bituminosa, viágrafo). Tuve yo ocasión de aplicar tan dura normativa en un pavimento de hormigón que fue fresado en su casi totalidad... Esta Orden circular duró más de tres lustros: fue matizada (2002 y 2004) por varias Notas de Servicio, y anulada finalmente en 2006. Ya habían entrado en vigor las prescripciones de la Norma 6.3-IC de rehabilitación de firmes (2003), y las de los artículos del PG-3 revisados, relativos a los firmes. He agradecido especialmente la solicitud de ASEFMA de prologar la primera de una serie de monografías que, con muy buen criterio, va a emprender: “El IRI, definición e importancia. Recomendaciones para conseguir una buena regularidad superficial” . Primero, porque me han permitido primero rebuscar en el baúl de los recuerdos; luego propinar a sus lectores unas anécdotas personales; y por último comprobar complacido que la preocupación por la regularidad superficial (en definitiva, por la comodidad del usuario – contribuyente) sigue avanzando. En el documento que se presenta, fruto de las labores de uno de los seis Grupos de trabajo de ASEFMA, se incluyen interesantes avances y matizaciones sobre este tema, poniendo de relieve tanto las dificultades de alcanzar unos buenos resultados como los medios más recomendables para lograrlo. ASEFMA merece nuestro agradecimiento por el impulso que está dando a un sector (el de la ingeniería práctica) que no anda muy sobrado de publicaciones. Espero que ésta sea seguida por otras de análoga naturaleza: por ejemplo, un Manual de control de fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas, como el que en el lejano 1978 escribí para la Dirección General de Carreteras... Bienvenida sea, pues, esta nueva Monografía.

ÍNDICE

página

1 INTRODUCCIÓN

9

2 DEFINICIÓN, MEDIDA E IMPORTANCIA DEL IRI

13

3 PRESCRIPCIONES TECNICAS SOBRE EL IRI

15

4 DIFICULTADES PARA CONSEGUIR LOS VALORES DEL IRI ESTABLECIDOS EN LA NORMATIVA ESPAÑOLA

21

5 RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UNA BUENA REGULARIDAD SUPERFICIAL

25

6 CONCLUSIONES

39

7 BIBLIOGRAFÍA

41

8 ANEJO Nº1 PROGRAMA ADAR DE GIASA

43

9 ANEJO Nº2 VALORES DEL IRI EN LA NORMATIVA ESPAÑOLA

47

10 ANEJO Nº3 OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE PUESTA EN OBRA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS PARA LA MEJORA DE LA REGULARIDAD SUPERFICIAL. CONTROL DEL IRI EN TIEMPO REAL.

51

Sandro Rocci Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

7

1

INTRODUCCIÓN

L

a búsqueda de pavimentos más duraderos y más seguros ha llevado, a los ingenieros responsables de la construcción o de la conservación de las carreteras, a diseñar y construir el firme de las mismas siguiendo el criterio de colocar en las capas de base e intermedia materiales capaces de soportar las cargas verticales transmitidas por el trafico durante el periodo de vida establecido, por ejemplo con materiales tratados con cemento y mezclas bituminosas más resistentes, y colocando en la capa de rodadura o pavimento, un material o tratamiento capaz de resistir los esfuerzos tangenciales y de torsión producidos por el trafico y, en general, con muy poca aportación a resistir los esfuerzos verticales, pero que suponga una superficie de rodadura lo mas cómoda, confortable y segura posible para el usuario. En definitiva, de la capa de rodadura o pavimento se valoran las características superficiales de la misma, de las que el usuario percibe fundamentalmente dos de ellas: LA TEXTURA Y LA REGULARIDAD SUPERFICIAL. La textura es determinante en la seguridad vial al influir en características del pavimento como son: la adherencia del pavimento y neumático, la capacidad de drenaje superficial, el riesgo de hidroplaneo, etc.

La regularidad superficial viene determinada por la geometría del perfil longitudinal, que influye de manera muy importante en la seguridad y la comodidad de los usuarios, y en la economía de la conservación del firme. Las actuaciones de mejora de las características superficiales de un pavimento suelen acometerse cuando existen problemas de textura o de resistencia al deslizamiento del mismo. En España no ha sido práctica común la rehabilitación por problemas de regularidad superficial. Esta situación esta cambiando y cada vez se le da mayor importancia a esta característica superficial, como consecuencia de su influencia sobre los tres actores que intervienen en el tráfico: VEHÍCULOS VIAJEROS CARRETERA En efecto, una mala regularidad superficial produce unos movimientos verticales del vehículo, que pueden verse incrementados por unas aceleraciones verticales según la forma de las irregularidades. Estos movimientos indeseables producen en el vehículo un desgaste mecánico anormal, un mayor consumo de combustible y una disminución de la adherencia del vehículo con el pavimento.

9

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

Para los ocupantes del vehículo significan una incomodidad, que puede afectar en mayor o menor medida a la seguridad como consecuencia del cansancio, especialmente del conductor, y la perdida de la atención necesaria en el manejo del vehículo. Esta circunstancia es tanto mas grave cuanto mayor sea la velocidad del vehículo. La sensación de comodidad de los ocupantes de un vehículo depende de las aceleraciones experimentadas para unas frecuencias determinadas. Estudios realizados han demostrado que la incomodidad producida en los viajeros por los movimientos inducidos por las irregularidades de la superficie del pavimento, dependen de las aceleraciones que producen estas irregularidades y de las frecuencias de los movimientos de tipo oscilatorio que se producen. Las frecuencias más molestas para los ocupantes de los vehículos están comprendidas entre 2 y 5 Hz. En estas frecuencias, aceleraciones comprendidas entre 0,4 y 1 m/s2 producen sensaciones molestas para los viajeros. Aceleraciones superiores a 2 m/s 2 producen desordenes físicos en los usuarios del vehículo. Por ultimo, sobre la carretera y en concreto sobre el firme de la misma, estos movimientos verticales


producen unas acciones dinámicas que incrementan las cargas estáticas verticales de los vehículos, que pueden reducir de manera considerable la vida útil del firme, exigiendo unas inversiones en conservación mayores y más frecuentes.

males, homogéneas y por lo tanto se trata de una característica generalizada. Con el paso del tiempo y el uso del pavimento, pueden aparecer defectos puntuales que deben ser estudiados como características localizadas.

Así pues, la geometría del pavimento, medida y evaluada por su regularidad superficial, afecta a la seguridad, la comodidad y los costes de los usuarios, así como en los costes de conservación de la carretera.

La determinación de si una característica es general o localizada es importante para su medida y evaluación. En efecto, las características generales, por pequeñas que sean, normalmente se pueden medir fiablemente usando procedimientos estadísticos aplicados sobre el área de análisis. Las características localizadas sólo se miden fácilmente si se extienden sobre un área relativamente grande. Los pequeños defectos puntuales son los más difíciles de medir, pero también son los mas sencillos de corregir.

Estudios realizados en Estados Unidos en los años noventa, analizando mas de 400 carreteras, llegaron a valorar el incremento del coste de conservación de los firmes en función de la regularidad superficial existente. En la Tabla adjunta se recogen los resultados de este estudio. Los costes estan expresados en dolares. MANTENIMIENTO

RUGOSIDAD INICIAL

COSTO PROMEDIO ANUAL POR CARRIL

AHORRO PROMEDIO ANUAL POR CARRIL

IRI m/km

US$/km

US$

1,563

590

0

1,507

416

174

1,451

273

316

1,395

162

428

1,338

81

508

1,282

32

558

Para valorar las características superficiales del pavimento, en primer lugar se analiza si las características son generalizadas (corresponden a un tramo definido y de cierta longitud) o localizadas (específicas de una zona pun tual). Como ejemplo podemos considerar el tipo de pavimento de un tramo como una característica generalizada. La existencia de un blandón seria una característica localizada. Las características superficiales generalizadas se clasifican en función de las dimensiones de las irregularidades superficiales, asimilándolas a ondulaciones definidas por su tamaño (longitud de onda y amplitud de la irregularidad). Las características superficiales de un tramo de carretera recién construida son, en condiciones nor-

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vial por el riesgo de producirse un accidente al perder el conductor la debida concentración, por incomodidad, para conseguir la correcta conducción del vehiculo. Las ondas medias y largas producen un movimiento ondulante del vehiculo al desplazarse por la carretera que, a ciertas velocidades podría llegar a producir un cierto despegue de las ruedas con el pavimento, con el consiguiente riesgo de accidente que ello significa. Así pues, según esta definición de la AIPCR, las deformaciones con longitudes de onda comprendidas entre 0,50 y 50 metros son las que más afectan a la regularidad superficial del firme de una carretera.

El análisis de las características superficiales de un pavimento se realiza principalmente mediante la medida e interpretación del perfil longitudinal. Existen criterios aceptados internacionalmente para esta valoración, siendo el más conocido el del Comité de Características Superficiales de la AIPCR que establece, en función de la amplitud y de la longitud de onda de la irregularidad, la clasificación siguiente: Tipo de textura y de regularidad.

Rango de medida. LONGITUD DE ONDA

AMPLITUD

0 – 0,5 mm.

0 – 0,2 mm.

MACROTEXTURA

0,5 – 50 mm.

0,2 – 10 mm.

MEGATEXTURA

50 – 500 mm.

1 – 50 mm.

0,5 - 5 m.

1 – 20 mm.

MICROTEXTURA

Ondas cortas. REGULARIDAD Ondas SUPERFICIAL medias. Ondas largas.

5 - 15 m.

5 – 50 mm.

15 - 50 m.

10 – 200 mm.

La microtextura y la macrotextura intervienen de manera determinante en la seguridad vial, por su influencia en los accidentes por perdida del control del vehiculo a causa del deslizamiento del mismo sobre el pavimento. La megatextura y las ondas cortas intervienen fundamentalmente en crear una sensación de incomodidad al usuario, que influye en la seguridad

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2

DEFINICIÓN, MEDIDA E IMPORTANCIA DEL IRI

L

a regularidad superficial de un firme viene determinada por la diferencia entre las cotas teóricas y las cotas reales del perfil longitudinal del mismo. Estas diferencias de cotas o irregularidades se pueden haber producido durante el proceso constructivo o como consecuencia de la evolución de la carretera en el tiempo por el paso de los vehículos. Generalmente el estado superficial de un firme en un momento determinado de su vida es consecuencia de una combinación de ambas causas.

en el artículo 542 (Mezclas Bituminosas en Caliente) lo siguiente: “La superficie acabada no presentará irregularidades de más de 5 milímetros en las capas de rodadura... cuando se compruebe con una regla de tres metros aplicada tanto paralela como normalmente al eje de la zona pavimentada” . Mientras que el artículo 550 Pavimentos de Hormigón, indicaba “La superficie del pavimento no deberá presentar diferencias de más de 3 milímetros respecto a una regla de tres metros apoyada sobre la superficie en cualquier dirección” .

La Regularidad Superficial se define normalmente por un índice que se refiere a una determinada longitud de carretera. Los índices se obtienen midiendo el perfil longitudinal y aplicando un modelo matemático de análisis para reducir el perfil a un indicador de tipo estadístico.

La medida de la Regularidad Superficial con la regla de tres metros o con el Viágrafo, modelo más evolucionado de regla rodante pues es más larga, tiene una longitud de 9.31 metros, y esta apoyada en 8 puntos, más uno central de medida, tiene limitaciones para el análisis del perfil longitudinal y ha sido paulatinamente sustituida por modelos mas representativos de la percepción de los usuarios.

Tradicionalmente el equipo y método de medida del perfil más empleado ha sido una regla (normalmente rodante) de una determinada longitud (mayoritariamente de tres metros) que mediante un sistema gráfico determinaba las irregularidades del punto medio de la regla respecto a los dos extremos (que definen el plano de comparación). En los pliegos de prescripciones técnicas de las obras, tanto generales como particulares, se establecían unas “tolerancias de la superficie acabada”. Así en el “Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes PG3 (Ministerio de Obras Públicas 1975) se indicaba

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DEFINICION, MEDIDA E IMPORTANCIA DEL IRI EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

Actualmente el modelo más utilizado es el de un cuarto de coche normalizado (Golden Quarter Car) circulando a 80 km/h. El desplazamiento vertical de la masa superior respecto a la inferior acumulado en la longitud de referencia, se conoce con el nombre de IRI (International Roughness Index) o también Índice de Regularidad Internacional. La medida se realiza con unos equipos que determinan la cota de una (o más) líneas del perfil longitudinal en la trayectoria que coincide con la rodada del vehiculo de medida y sensiblemente con la trayectoria media de una de las rodadas de los vehículos. Normalmente se utiliza la línea seguida por la rodada derecha.

El uso del IRI como indicador de la regularidad superficial de un pavimento se ha generalizado tanto en España como a nivel internacional. Este indicador, como los vehículos, es más sensible a un tipo de ondas que a otras. Esta sensibilidad se manifiesta en una percepción diferente de irregularidades con igual amplitud de onda pero diferente longitud de la misma. En efecto y como ejemplo de esta situación, para ondas con amplitud de 1 mm, el valor del IRI para diferentes longitudes de onda es sensiblemente distinto. En efecto, si la onda fuese continua con una longitud de onda de 2 metros, el valor del IRI seria de 3,0 mm/m. Si la longitud de onda fuese de 10 metros, el valor del IRI seria de 0,5 mm/m y si esta longitud de onda llegase a 50 metros, el valor del IRI seria prácticamente nulo (0,01 mm/m).

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El método de calculo determina el valor del IRI , pero no sirve para conocer la causa que ha llevado a obtener ese valor del IRI, aceptable o inaceptable. En una primera aproximación del problema, la forma de poner en obra la capa del firme que estamos analizando, desde el punto de vista de su regularidad superficial, tiene gran importancia pues, cuando se repite sistemáticamente una determinada acción (cambio de camión de alimentación, deformación en el elemento de guiado, etc.) estamos produciendo una onda repetida con una determinada longitud de la misma. Estos procedimientos de medida son aplicables para determinar el perfil longitudinal. También tiene su importancia y produce movimientos de balanceo en los usuarios del vehículo, el perfil transversal del pavimento. La medida puede realizarse con perfilógrafos transversales, formados generalmente por una viga metálica que se sitúa fija sobre la carretera y sobre la que se mueve una rueda apoyada en el pavimento, registrando los desplazamientos verticales. Son aparatos que miden el perfil transversal en secciones aisladas y con muy bajo rendimiento. Actualmente se utilizan procedimientos basados en fotografías estereoscópicas y proyecciones con rayos láser, que permiten dibujar los perfiles transversales de forma continua. Estos aparatos van montados sobre vehículos que se desplazan por la carretera a una cierta velocidad, permitiendo obtener los resultados con altos rendimientos.

3

PRESCRIPCIONES TECNICAS SOBRE EL IRI

L

a Normativa española relativa a la regularidad superficial de las distintas capas bituminosas de un firme, esta recogida en el Articulo 542 del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de

Tabla 542.14.- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para firmes de nueva construcción. Tipo de capa

Rodadura e intermedia Porcentaje de kilómetros

Tipo de vía

Otras capas bituminosas

Calzada de autopistas y autovías

Restos de vías

50

< 1,5

< 1,5

80

< 1,8

< 2,0

< 2,5

100

< 2,0

< 2,5

< 3,0

< 2,0

Tabla 542.15.- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para firmes rehabilitados estructuralmente. Tipo de vía

Porcentaje Calzada deautopistas y autovías Restos de vía s de Espesor de recrecimiento (cm) kilómetros 50

Carreteras y Puentes PG3 (modificado y actualizado por la Orden Ministerial FOM/891/2004). En el Apartado 542.7.3 del citado Artículo establece que el Índice de Regularidad Internacional (IRI), según la NLT-330, deberá cumplir lo prescrito en las tablas 542.14 ó 542.15. que se recogen a continuación. Estos Valores son iguales a los que se recogen en las Tablas 543.12 y 543.13 para capas de rodadura construidas con las mezclas bituminosas discontinuas en caliente prescritas en el Artículo 543 del citado PG-3. Así mismo, en los distintos Artículos del PG-3 que hacen referencia a los materiales utilizados en las capas inferiores del firme (zahorras artificiales, suelo cemento, etc.), están recogidas las prescripciones exigibles al IRI en las capas construidas con estos materiales. Estos valores son los siguientes: Tabla 510.6.- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para capas de zahorras artificiales. Porcentaje de hectómetros

Espesor total de las capas superiores (cm) e> _ 20 (*)

10 < e < 20

e <_ 10

50

< 3,0

< 2,5

< 2,5

> 10

< 10

> 10

< 10

80

< 4,0

< 3,5

< 3,5

< 1,5

< 1,5

< 1,5

< 2,0

100

< 5,0

< 4,5

< 4,0

80

< 1,8

< 2,0

< 2,0

< 2,5

100

< 2,0

< 2,5

< 2,5

< 3,0

(*) Para las categorías de tráfico pesado mas elevadas se exige el extendido de las zahorras artificiales con extendedora, siendo posible obtener valores del IRI mejores de los reflejados en esta Tabla.

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PRESCRIPCIONES TECNICAS SOBRE EL IRI EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

Tabla 512.7.- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para explanadas E3 con tráficos pesados T00 y T0. Porcentaje de hectómetros

IRI (dm/hm)

50

< 3,0

80

< 4,0

100

< 5,0

Tabla 513.8.- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para capas con materiales tratados con cemento. Categoría de trafico pesado y posición relativa de la capa

Porcentaje de hectómetros

50

T00 a T2 1ª Capa bajo mezclas bituminosas

2ª Capa bajo mezclas bituminosas

T3, T4 y arcenes

< 2,5

< 3,0

< 3,0

80

< 3,0

< 3,5

< 3,5

100

< 3,5

< 4,0

< 4,0

En la Norma 6.1 IC de la Instrucción de Carreteras, relativa a las secciones de firme en carreteras de nueva construcción, no se hace indicación alguna relativa al IRI de las diferentes capas. En cualquier caso, aplicando las exigencias recogidas en los distintos Artículos del PG-3 que hacen referencia, como hemos indicado anteriormente, a los materiales a utilizar en las capas del firme, los valores del IRI establecidos para la superficie final de la capa de rodadura (ver las Tablas 542.14, 542.15, 543.12 y 543.13 del PG-3), son fácilmente alcanzables, si se respetan los limites del IRI definidos para las capas inferiores, e incluso se deben mejorar de manera significativa. En la Norma 6.3 IC de la Instrucción de Carreteras, relativa a la rehabilitación de firmes, sí hay abundante referencia a la regularidad superficial y a los valores mínimos del IRI a obtener en este tipo de actuaciones. En el caso de las rehabilitaciones estructurales, la Norma 6.3 IC establece que, una vez realizadas las eventuales reparaciones puntuales mediante fresado y reposición en zonas que presenten agotamiento estructural o vida residual insuficiente según criterios definidos en la citada Norma, y realizados los sellados

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de grietas existentes, se procederá al recrecido del firme con los espesores de mezcla bituminosa recogidos en la Tabla 5 de la citada Norma, en función de la deflexión de calculo y de la categoría de trafico pesado. En todos los casos, tanto para firmes flexibles, como semiflexibles y semirrigidos, estos espesores varían entre 5 y 18 cm de espesor total de mezcla bituminosa.

paso), se corregirán con mezcla bituminosa, adecuando las capas y sus espesores para conseguir las prescripciones referentes a la regularidad su perficial indicadas en la tabla 10”. En algunas Comunidades Autónomas se esta traba jando en la medición y evaluación del IRI en sus carreteras, tanto en obras de nueva construcción como en obras de acondicionamiento y refuerzo.

Entre las causas que justifican la necesidad de una actuación de rehabilitación superficial de un tramo de carretera, define aquellos casos que no siendo necesaria una rehabilitación estructural, el estado superficial del pavimento presenta deficiencias que afectan a la seguridad de la circulación, a la comodidad del usuario o a la durabilidad del pavimento. Estas situaciones las concreta en los casos siguientes: • Pavimento deslizante por pulimento o por falta de macrotextura. • Pavimento deformado longitudinal o transver salmente, que presenta una regularidad superficial inadecuada. • Pavimento fisurado, descarnado o en proceso de desintegración superficial. En este caso de rehabilitación superficial establece, la Norma 6.3 IC, las diferentes actuaciones según el problema que causa la necesidad de esta rehabilitación. En la Norma se describen las actuaciones de rehabilitación de la forma siguiente: “Para corregir deficiencias de regularidad superficial en cualquier tipo de pavimento, se utilizarán técnicas de eliminación (mediante cepillado, fresado o microfresado), técnicas de recrecimiento o una combinación de ambas. Cuando se evalúe la conveniencia de este tipo de actuaciones y se decida su aplicación, los valores máximos de IRI a alcanzar serán los establecidos en la tabla 10 (esta tabla es exactamente igual que las anteriormente citadas Tablas 542.15 y 543.13). En las obras de rehabilitación estructural, se pro yectarán en cualquier circunstancia teniendo en cuenta la necesidad de conseguir una regulari-

zación de la superficie de la calzada y alcanzar, como mínimo, los valores del IRI, en cada porcentaje de hectómetros del tramo, que se indican en la tabla 10, en función del tipo de vía y del espesor de recrecimiento previsto. Siempre que sea posible, y al objeto de evitar soluciones basadas en recrecimientos de espesores muy variables y difíciles de construir con la calidad adecuada, los defectos de regularidad su perficial se corregirán, previamente, mediante la eliminación de los puntos altos por cepillado (o por fresado o por microfresado) de la superficie.

La Junta de Andalucía mide desde 1995 los valores de IRI obtenidos en todas las capas del firme durante la construcción. De esta forma se puede ir corrigiendo los defectos de ejecución en las capas inferiores del firme, antes de extender la siguiente capa, para mejorar la calidad final de la capa de rodadura. Los valores a obtener se definen en el PLIEGO DE PRESCRIPCIONES TECNICAS GENERALES PARA LOS CONTROLES DE AUSCULTACION DINAMICA DE ALTO RENDIMIENTO (ADAR), editado por GIASA (Gestión de Infraestructuras de Andalucía S.A.), Empresa Publica de la Consejería de Obras Publicas y Transportes de la Junta de Andalucía, estableciendose en su apartado 4.3 el procedimiento para la medida de la REGULARIDAD SUPERFICIAL DE LAS CAPAS y los valores a exigir en función de que se trate de obras de nueva construcción o bien obras de refuerzo, estableciendo unos valores que son alcanzables pues se han obtenido a partir del seguimiento de una serie de obras representativas que han ejecutado a lo largo de los últimos años. Al final de este documento y por su interés, incluimos en el Anejo nº1, el citado apartado 4.3 del ADAR.

En el caso de una rehabilitación estructural con un espesor de recrecimiento inferior a 10 cm y con necesidades de adecuación del perfil longitudinal o transversal, se deberán analizar técnica y económicamente, los posibles métodos para la corrección del perfil mediante cepillado, o fresado o microfresado, antes de proceder a la exten sión de la capa o capas específicas de la rehabilitación estructural. En cualquier pavimento, los puntos bajos producidos por asentamiento general de la explanada o por consolidación de rellenos mal compactados (por ejemplo, junto a los estribos de las obras de

Vehiculo utilizado por GIASA para la medición del IRI

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Como ejemplo de los valores de IRI que estan obteniendo, en la Autovia A-92 la Junta de Andalucía ha realizado unas obras de acondicionamiento y refuerzo. Se ha controlado el IRI en el pavimento inicial, sobre la capa intermedia con S-12 y sobre la capa de rodadura con mezcla tipo F-10. Los resultados se recogen en la Tabla y en el grafico adjuntos, con unos valores excelentes de la regularidad superficial.

Situación inicial

IR I m edi o

D es vi ac . T íp ic a

1,17

0,38

Capa intermedia

1,02

0,19

Capa de rodadura

0,88

0,17

La Comunidad de Madrid, por su parte, esta realizando un seguimiento de los valores del IRI, y de otros parámetros de caracterización del firme, en todas sus carreteras, y de manera especial después de realizar

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alguna obra de refuerzo o en tramos de nueva construcción. El análisis de estos resultados les permitirá establecer unos valores a exigir especialmente en las obras de refuerzo en sus carreteras.

Otro estudio que han realizado es como ha mejorado la regularidad superficial medida con el IRI en distintas carreteras de las Redes Local, Comarcal y Basica, una vez efectuados trabajos de refuerzo con distintos espesores de mezcla bituminosa. En la Tabla siguiente se recogen estos resultados:

En función de estos resultados y de los que se están obteniendo en otras Administraciones de carreteras, algunas Comunidades Autónomas están ya definiendo sus propios criterios para los valores del IRI exigibles en sus obras, tanto de nueva construcción como de rehabilitación del firme.

Se puede observar, especialmente en la Red Local, que para valores iniciales del IRI malos y con los espesores de refuerzos habituales, el valor de la regularidad final, medida con el IRI, no alcanza los valores que se exigen para estas actuaciones. Se debería, en estos casos, realizar alguna actuación previa de regularización, microfresado, etc., para poder mejorar el IRI final y ajustarlo a los valores exigidos en la normativa española actual.

A nivel internacional se utilizan exigencias similares a las españolas y en algunos países lo que se hace es considerar los datos de la medida puntual del IRI en tramos de mayor o menor longitud, como una distribución normal y calcular el valor medio y su desviación típica y en este caso se limita el valor máximo de la media y de la desviación típica e incluso se suele establecer un limite para cualquier valor puntual.

La Comunidad de Madrid ha realizado un estudio sobre la evolucion de la regularidad superficial, IRI, en las carreteras de la Comunidad entre los años 2000 y 2007. En los graficos siguientes se recoge esta evolución.

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Al final de este documento y como Anejo nº 2 se incluyen unas Tablas que recogen los valores exigidos para el IRI en la Normativa Española y sus equivalencias como un valor medio y un valor máximo de la desviación típica. Ejemplo de la escala de bonificaciones y penalizaciones en el estado de CONNECTICUT. Las bonificaciones llegan al 10% para valores medios del IRI inferiores a 0,79 y las penalizaciones hasta el 50% para valores superiores a 1,89. IRI (m/km)

PORCENTAJE DE AJUSTE

< 0,79

+ 10 %

0,80 – 0,95

+ 05%

0,96 – 1,26

0%

1,27 – 1,58

- 05 %

1,59 – 1,74

- 10 %

1,75 – 1,89

- 25 %

> 1,89

- 50 %

Esta forma de medir y evaluar el IRI suele estar unida a criterios utilizados, especialmente en varios estados de USA y en algunas autopistas de peaje, para castigar o premiar al contratista según los valores del IRI alcanzados en la obra que ha ejecutado. Como consecuencia de la relación existente entre el IRI inicial de un pavimento y los costes de mantenimiento del mismo, se establece un sistema por el cual valores del IRI por debajo de un valor establecido, que se considera bueno y alcanzable, se premian económicamente y, valores del IRI por encima del citado valor establecido, se castigan económicamente. Es una forma de corresponsabilizar al contratista de los ahorros o sobrecostes producidos por la regularidad superficial de su trabajo de pavimentación. En Francia para el análisis de la regularidad superficial, se clasifican las irregularidades y deformaciones superficiales según su longitud de onda, estableciendo los tres tipos d istintos siguientes:

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Ondas Pequeñas (P.O.)

Ondas Medias (M.O.)

Ondas Grandes (G.O.)

0,7 a 2,8 m.

2,8 a 11,3 m.

11,3 a 45 m.

Para el análisis de la regularidad superficial utilizan un aparato denominado ANALIZADOR DEL PERFIL LONGITUDINAL (APL), cuya información es similar a la que se obtiene con el denominado “cuarto de coche” que se utiliza para determinar internacionalmente el IRI.

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El APL determina las irregularidades con longitudes de onda comprendidas entre 1 y 40 metros. La medida se realiza a una velocidad fija durante todo el recorrido pero que puede variar entre 18 y 140 km/h.

DIFICULTADES PARA CONSEGUI R LOS VALORES DEL IRI ESTABLECIDOS EN LA NORMATIVA ESPAÑOLA

L

a Tabla nº 10 de la Instrucción 6.3 IC, que insertamos a continuación, donde se recogen los valores máximos del IRI para las obras de recrecimiento, es la siguiente: TABLA 10.- VALORES MÁXIMOS DEL IRI (dm/hm) QUE DEBEN OBTENERSE EN LOS RECRECIMIENTOS (*) Tipo de vía

Porcentaje Calzada deautopistas y autovías Restos de vía s de Espesor de recrecimiento (cm) kilómetros > 10

< 10

> 10

< 10

50

< 1,5

< 1,5

< 1,5

< 2,0

80

< 1,8

< 2,0

< 2,0

< 2,5

100

< 2,0

< 2,5

< 2,5

< 3,0

(*) Los valores del IRI obtenidos con los equipos de medida deberán incluir los coeficientes de corrección establecidos por la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento para cada equipo.

Si nos fijamos, por ejemplo en la primera columna, en el 50% de los hectómetros el IRI será inferior a 1,5 mm/m, en el 80% inferior a 1,8 y en el 100% inferior a 2,0 mm/m. Estadísticamente estos valores equivalen a exigir un valor medio del IRI inferior a 1,69 m/km, con una desviación típica inferior a 0,20 m/km. En obras de nueva construcción, alcanzar los va-

lores mínimos del IRI establecidos en la normativa española es sencillo, siempre que se tenga especial cuidado en cumplir las exigencias del IRI para las capas inferiores, valores que también están prescritas en el PG-3. Estos valores se recogen en la Tabla 510.6 (zahorras artificiales), en la Tabla 512.7 (suelos estabilizados in situ) y en la Tabla 513.8 (suelo cemento), que ya se han incluido anteriormente en este documento. Los problemas y dificultades para alcanzar los valores del IRI prescritos en la normativa española vigente aparecen en las obras de acondicionamiento y de rehabilitación de firmes. Para poder mejorar la regularidad superficial de un firme envejecido, es necesario ejecutar dos o mas capas de mezcla bituminosa de un espesor apreciable. Incluso en este caso, el valor final del IRI debe estar vinculado directamente al valor inicial existente en el firme antiguo, de manera que cuando el IRI inicial sea superior a determinados valores y según el espesor de refuerzo previsto, se realizaran trabajos previos, no incluidos en el refuerzo, para mejorar el citado IRI inicial. Este procedimiento lo ha aplicado GIASA en el ADAR en el PROGRAMA ADAR que hemos incluido en el ANEJO nº 1 de este Documento, definiendo los valores del IRI a obtener en funcion de los parametros del firme antiguo y el numero de capas a ejecutar. Ya hemos visto anteriormente los

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DIFICULTADES PARA CONSEGUIR LOS VALORES DEL IRI ESTABLECIDOS EN LA NORMATIVA ESPAÑOLA EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

excelentes valores que se obtienen en actuaciones de refuerzo con esta forma de actuar. Creemos que seria conveniente que la normativa española de rehabilitación de firmes, para la regularidad superficial, estableciera una relación entre el valor inicial del IRI y el valor mínimo final exigible, según el espesor del refuerzo proyectado o bien establecer algún procedimiento para mejorar el IRI de la capa de apoyo, hasta alcanzar unos valores tales que permitan, con el refuerzo proyectado, alcanzar los valores finales del IRI que se exigen en la Normativa y que son deseables para la circulación cómoda y segura de los vehículos.

maquinas extendedoras dotadas con dispositivos de nivelación eficaces que aseguren una mejora de la regularidad, como puede ser, por ejemplo, el uso de una barra larga con sensores por ultrasonido, que garantizasen una sensible mejora del IRI existente, realizándose el refuerzo a partir de la nueva superficie de apoyo, que presenta un valor del IRI mejor del que existía inicialmente en el firme antiguo.

• En general y especialmente cuando los espe sores de la capa de regularización sean sensiblemente variables en una zona de actuación (por la elevada irregularidad de la superficie existente), se recomienda utilizar extendedoras con regla de alta compactación para evitar que la posterior compactación de la mezcla, al encontrar diferentes espesores de la capa, se obtenga una nueva superficie también irregular por el diferente grado de compactación según el espesor de la capa. • En los casos de regularización en capas de pequeño espesor, se recomienda utilizar mezclas bituminosas de tipo fino, sin tamaños de árido gruesos, para evitar heterogeneidades por arrastre de la mezcla con la regla de la extendedora. • El empleo de vigas de nivelacion extensibles, equipadas con sensores ultrasonicos, se ha manifestado como uno de lso sistemas mas prac-

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ticos y eficientes para conseguir una correcta regularidad superficial. El metodo de promediacion empleado por este tipo de vigas, permite determinar, de manera dinamica, el espesor de la capa a extender en funcion de las irregularidades detectadas en la capa subyacente.

Para la realización de estas actuaciones de regularización del firme existente, se debe poner especial cuidado en algunos detalles que, aunque parezcan poco importantes, no tenerlos en cuenta puede suponer que no se alcance toda la mejora de la regularidad superficial posible con la actuación de regularización bien ejecutada. • Cuando se realizan operaciones de regulari zación con extendido de la mezcla bitumino sa en pequeños anchos de trabajo, inferiores al ancho total de carril, se recomienda utilizar extendedoras adecuadas para este ancho menor, para así evitar deformaciones transversales, que pueden afectar a la regularización y empeorar el IRI obtenido con esta actuación.

En aquellos casos que los datos iniciales están muy alejados de los valores del IRI a alcanzar con la rehabilitación del firme, seria necesario incluir alguna actuación, previa al refuerzo, para la mejora del IRI inicial, como podría ser mediante técnicas de cepillado, fresado o microfresado, o bien la construcción de una capa inicial de regularización, adicional al refuerzo previsto, cuyo extendido se realizase con

DIFICULTADES PARA CONSEGUIR LOS VALORES DEL IRI ESTABLECIDOS EN LA NORMATIVA ESPAÑOLA

El otro equipo homologado es de gran rendimiento pero su coste es elevadísimo, con una disponibilidad muy reducida, siendo poco adecuado para el control diario en obra. En la actualidad y con los equipos que se utilizan normalmente en las obras para la fabricación y puesta en obra de las mezclas bituminosas, se pueden alcanzar producciones elevadas, incluso por encima de 2.000 tn/día. No es impensable, con esta producción, llegar a pavimentar diariamente mas de 1 km. de carretera, siendo recomendable, en todos los casos, poder conocer inmediatamente la regularidad superficial lograda, para corregir posibles deficiencias antes de que el problema se extienda a una superficie muy grande y el coste de la reparación, para cumplir la normativa existente sobre el IRI, sea muy elevado.

Por otra parte, la Empresa PAVASAL presentó una Comunicación en la II JORNADA TECNICA DE ASEFMA, celebrada el 30 de noviembre de 2006, donde describe su experiencia con el perfilómetro rodante IRIS 2000 de la empresa AMSKAN, de gran precisión en la medición del IRI, con rendimientos elevados pues llega a hacer 1,4 km/hora, que permite medir diariamente el IRI obtenido en una pavimentación con mezcla bituminosa, con un coste bajo y con los resultados a disposición inmediatamente. Por su interes, se incluye esta comunicación como Anejo nº 3 de este Documento.

Hasta ahora en España había solamente dos equipos homologados capaces de medir el IRI en las capas de mezcla bituminosa de forma inmediata al extendido de las mismas. Uno de estos equipos es el perfilómetro pivotante Dipstick, de gran precisión pero de muy bajo rendimiento, de manera que es incapaz de seguir el ritmo normal de extendido en una obra de alto rendimiento.

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RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UNA BUENA REGULARIDAD SUPERFICIAL

L

a regularidad superficial de una carretera, medida mediante el IRI, es una característica fundamental del pavimento porque el usuario aprecia de manera muy especial una buena regularidad ya que afecta a la comodidad y seguridad en la circulación y además, tiene una influencia clara en los costes de conservación de la carretera. Una mala regularidad produce unos movimientos verticales de los vehículos que, especialmente en el caso de los vehículos pesados, produce unas cargas dinámicas verticales que llegan a disminuir, de manera mas o menos importante según el grado de regularidad, la vida útil del firme, exigiendo actuaciones de refuerzo en periodos mas cortos y unos gastos mayores de conservación por el progresivo y rapido deterioro del firme.

la velocidad de avance de la maquina. Mantener una velocidad de avance de la extendedora constante facilita conseguir una buena regularidad superficial de la capa construida. Otro factor que influye en la sustentación de la regla es la temperatura de la mezcla y su capacidad portante, siendo, en este sentido, aconsejable mantener una temperatura homogénea en toda la mezcla y evitar segregaciones de la misma.

5.1.- INFLUENCIA DE LA PUESTA EN OBRA DE LA MEZCLA BITUMINOSA La regularidad superficial de un pavimento bituminoso viene definida inicialmente por el acabado que se consigue en la puesta en obra de las capas de mezcla bituminosa, que depende de manera d irecta del funcionamiento de la regla de la extendedora. Este dispositivo funciona de manera flotante sobre el material que extiende, mediante un equilibrio de fuerzas, en el que influye, de manera fundamental,

El ángulo de ataque de la regla sobre el material que discurre bajo ella determinará si la regla tiene tendencia a subir, incrementando el espesor de capa, a mantenerse, situación de equilibrio en la que no se modifica el espesor de la capa, o a hundirse, reduciendo el espesor de capa. Este ángulo de ataque se

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RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UNA BUENA REGULARIDAD SUPERFICIAL EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

regula desde el punto de arrastre mediante cilindros hidráulicos gobernados por el equipo de nivelación. El ángulo de ataque puede variar a lo ancho de la regla por la acción de los cilindros mencionados y por la propia torsión mecánica de la regla. Las reglas pueden disponer además de un sistema propio de compactación basado en un tamper simple o doble a la entrada de la misma, así como en vibradores de superficie en la regla. La compactación de la regla también tiene relación con la flotabilidad de la misma sobre la mezcla. ¿Qué factores pueden influir en el equilibrio de fuerzas que determinan la sustentación de la regla de la extendedora?. • Irregularidades de la base.

pesor de la misma en toda su superficie tanto longitudinal como transversalmente. Por un lado, unas irregularidades importantes de espesor en la capa a extender pueden afectar a las fuerzas que actúan sobre la regla, pues hacen que tenga que variar el flujo de alimentación y con ello, por ejemplo, la altura de mezcla delante de los sinfines de reparto transversal. Ello es más delicado en caso de diferencias acusadas en el peralte de la base respecto al de la capa en extensión, que lleva a una disimetría en la alimentación transversal.


B) Fresado de corrección de perfil La técnica es la ya conocida como “microfresado” usada con cierta frecuencia para este cometido, cepillando áreas con IRI defectuosos, basada en replanteos precisos de las áreas a fresar derivados de una auscultación previa del IRI, del empleo de una rasante predefinida (cable o 3D, costoso y sólo aplicable en áreas muy definidas) o, más común, con el empleo de fresadoras con reglas de nivelación similares a las descritos para nivelación de la extendedora (barra larga con sensores por ultrasonido).

Por otro lado, la compactación de la capa (tanto la de puesta en obra, como la de postcompactación por tráfico) producirá, de modo proporcional, una reducción del espesor inicial de extendido que, si presenta variaciones acusadas, afectará al perfil final y, por tanto, al IRI, de modo inevitable.

• Cambios en la velocidad del extendido. • Paradas de la extendedora. • Heterogeneidad de la mezcla. • Volumen de la mezcla frente a la regla.

Está claro que una base irregular dificulta y encarece la obtención de un buen IRI si no se adoptan medidas específicas, previas o complementarias, en el extendido.

Técnicas recomendables sobre una superficie de apoyo de deficiente regularidad

• Movimiento de los sinfines. Además del equilibrio de fuerzas en la regla de la extendedora, para conseguir un buen IRI inicial, influye el equipo de compactación y la forma de realizarla. El IRI puede ser inicialmente bueno pero evolucionar en el tiempo empeorando considerablemente. Esta circunstancia esta directamente relacionada con mezclas susceptibles de sufrir una postcompactacion sometidas a la acción del tráfico. A continuación pasamos a analizar cada uno de los factores anteriormente enunciados.

5.1.1.- IRREGULARIDADES DE LA BASE La regularidad final de una capa de mezcla asfáltica está muy relacionada con la homogeneidad del es-

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A) Maximiza r precompa ctación de capa por la regla Un grado alto de precompactación en la capa a la salida de regla está claro que reduce cualquier posible afección posterior del perfil de extendido tanto por la compactación convencional como por la diferida debida al tráfico. Ello puede lograrse combinando reglas con dispositivos eficaces de Alta Compactación con una velocidad muy reducida de extendido (lo que afecta al rendimiento y costes, evidentemente).

C) Mezclas para capas de regularización: el problema de apoyo en hormigón , efecto yunque Con este sistema se da una corrección longitudinal buena y hay que cuidar también la planeidad transversal, corrigiendo posibles dientes de sierra. En general, es un trabajo especializado. Dado que no se trata de una capa de acabado, no es imprescindible usar un tambor específico de microfresado.

Las capas de regularización de perfil deben permitir resolver varios problemas contrapuestos: • Por un lado el espesor medio o consumo deberá ser el mínimo posible . • El espesor será variable en un rango teórico 0 máximo espesor. • El “0” cms es evidentemente imposible, lo fijará el “arrastre”, producido por la regla sobre los áridos gruesos, que consideremos admisible De ahí, que el tamaño de árido debería ser muy pequeño, para permitir una continuidad de capa sin arrastres cuando la regla pase por las zonas de “crestas” de la capa de apoyo.

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• En sentido contrario, tenemos que considerar los espesores máximos de capa, determinados por la amplitud de onda de las irregularidades del so porte y la superficie del perfil corregido. Con una superficie irregular, estos espesores pueden ser importantes y para ellos no sería adecuada una mezcla de tamaño de árido reducido, en especial si se apoya sobre un soporte rígido, ya que nece sitará una buena resistencia frente a las deformaciones por efecto “yunque”. • Lo ideal seria una mezcla fina, con buen módulo, y resistente a las deformaciones pl ásticas y p ostcompactaciones. En ciertos casos como en los tableros de hormigón, generalmente con irregularidades importantes, que provocan el problema de variaciones acusadas de espesor en la capa de regularización y en los que el espesor total de pavimento bituminoso está muy limitado (sobrecargas muertas), una mezcla idónea debería llevar árido fino (tamaño máximo <12 mm), bastante mortero y betún modificado.

La regla (1) está fijada al tractor mediante brazos laterales de arrastre (2) y los puntos de ajuste (3), situados a cada lado de la máquina.

Mediante los puntos de ajuste se puede variar el ángulo de ataque de la regla produciendo un lento movimiento de subida o bajada.

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experiencia, por la velocidad de la extendedora. A mayor velocidad de extendido, la deformación plástica y viscoelástica debidas al peso y el efecto de la vibración de la regla se reducen al mismo tiempo que el periodo de permanencia de la regla sobre una sección determinada.

En el presente gráfico se evidencia que la reacción de la regla es lenta e indirecta. Lenta porque tras una corrección en el punto de ajuste, la máquina deberá recorrer una distancia de aproximadamente 5 longitudes del brazo de arrastre hasta que se haya completado la estabilización de la misma en su nueva posición de equilibrio; e indirecta porque el desplazamiento de la regla no es igual al efectuado en el punto de ajuste.

5.1.2.- CAMBIOS EN LA VELOCIDAD DEL EXTENDIDO Y PARADAS DE LA EXTENDEDORA Como ya hemos comentado anteriormente, la posición de la regla de la extendedora es determinante para la calidad de la rasante del firme que vamos a obtener, salvo la posterior influencia del tren de compactación. La regla está concebida como una herramienta flotante.


Por la misma razón, una reducción en la velocidad de extendido provocará que la regla tenga mayor capacidad de compactación y tienda a hundirse y disminuir el espesor de capa. Obviamente, el sistema de nivelación reaccionará ante estas alteraciones en la posición de equilibrio de la regla modificando el ángulo de ataque de la misma de modo que recobre la altura requerida pero, en cualquier caso, esto no se producirá hasta que los sensores de dicho sistema de nivelación hayan detectado desviaciones en la posición de la regla con relación a la referencia establecida. Las desviaciones detectadas por el sistema de nivelación y el periodo transitorio hasta la recuperación del estado de equilibrio suponen que las irregularidades en la rasante debidas a cambios de velocidad serán patentes.

A este claro inconveniente hay que añadir los siguientes: • Dado que las paradas están motivadas generalmente por el cambio de camión, los frecuentes impactos que estos propinan a la extendedora repercuten sobre la regla dejando esta una marca en la superficie recién extendida. • Las ecuaciones constitutivas de las mezclas bituminosas, que modelizan la deformación de estas bajo un determinado estado de tensiones, reflejan la elevada influencia de la temperatura de la mezcla en la deformabilidad de esta frente a las solicitaciones que pueda recibir. De esto se deriva que el enfriamiento del aglomerado frente a la regla origina un cambio en la resistencia de la mezcla a ser compactada. Dado que el resto de parámetros, principalmente peso de la regla y vibración, no se modifican, el paso de la regla sobre una mezcla más fría conllevará un ascenso de la misma al reinicio de la marcha.

Paradas durante el proceso de extendido.

Para comprender cuales son los factores que influyen en la posición de la regla y cómo ve esta alterada su posición, es útil entender el principio de funcionamiento de la misma. Existe un equilibrio de fuerzas que sustenta la regla en la posición deseada sobre el aglomerado que se está extendiendo, fruto de la combinación entre la tendencia de aquella a hundirse en el material, debido a su peso y al efecto de la vibración, y la resistencia de este a ser compactado, función de las características propias de la mezcla que, a su vez, dependen de la temperatura y la energía transmitida a la misma por la vibración de la regla y el movimiento de los sinfines. La resistencia que ofrece la mezcla a ser compactada se ve influenciada, tal y como nos muestra la

Aun siendo estas un caso particular del apartado anterior, las diferencias cualitativas que se producen motivan un tratamiento diferenciado. Las habituales paradas por cambio de camión o las motivadas por una falta puntual de suministro de aglomerado provocan, por lo general, que la extendedora detenga por completo su avance, manteniendo el frontal de la regla cargado de aglomerado hasta el reinicio de la marcha. En estos casos, las afectaciones que se producen sobre la rasante no provienen tan solo del cambio en el equilibrio de fuerzas en comparación con el avance en régimen normal. Si bien, en algunos casos, se dispone de sistemas de bloqueo de la regla en caso de parada, las experiencias son de todo tipo y las inevitables transiciones entre el régimen normal, la parada y la nueva arrancada no están resueltas en modo alguno.

Termografía (gentileza de SACYR) donde se aprecian diferencias superiores a 50ºC.

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La termografía que se adjunta esta hecha en una obra de extendido de mezcla bituminosa tipo S-20, en capa de 6 cm. de espesor, con una temperatura ambiente de 15ºC y ausencia de viento.

portamiento presentan, podemos situar los dos siguientes:

Se puede apreciar que entre los perfiles Li 1 y Li 4, correspondientes a una zona de parada de 8 minutos de la extendedora, hay diferencias de temperatura en la mezcla hasta de 50ºC.

Se trata de unos dispositivos que se sitúan entre el camión y la extendedora y que permiten regular en cierta medida la velocidad de la misma, al menos evitar paradas prolongadas entre camiones consecutivos, dan cierta continuidad a la alimentación y sobre todo evitan el impacto del camión sobre la extendedora.

• TRÁNSFER

Vista en planta de las segregaciones térmicas donde se aprecia el incremento de puntos fríos provenientes de cada final de camión.

• En cada final de camión, se vuelca sobre la tolva de la extendedora la porción más segregada, tanto térmica como granulométricamente, de todo el contenido del camión. A esto se añade, en muchos casos, una maniobra de cierre de la tolva de la extendedora con lo que se aumenta la proporción de aglomerado segregado. Obviamente, y sin entrar en las consecuencias sobre la durabilidad de un pavimento con claras muestras de segregación, una mezcla no homogénea, con altas proporciones de material frío y con una granulometría diferente del resto, motivará un transito de la regla que adoptará una posición de equilibrio diferente a la del resto de la mezcla del mismo camión. Por todo ello, durante el extendido de la mezcla se debe prestar especial atención a los siguientes factores:

• SILO MOVIL Este dispositivo reúne las ventajas anteriores, me jorándolas respecto a las que aporta el TRÁNSFER, pero además tiene otra característica muy importante, como es la capacidad de rehomogeneizar la mezcla bituminosa, tanto en cuanto a su granulometría como a la temperatura de la misma.


El empleo de esta máquina permite:

5.1.3.- HETEROGENEIDAD DE LA MEZCLA

• Desvincular el camión de la extendedora. Con ello se consigue que la extendedora no deba parar ni reducir su velocidad para facilitar la maniobra de colocación del camión frente a la tolva de recepción. Así, se evitan las irregularidades debidas a cambios de velocidad y a impactos del camión.

En este punto trataremos sobre la influencia de las características generales de la mezcla en el resultado final del extendido y por tanto del IRI.

• Mantener un stock de mezcla de aproximadamente unas 40 T, repartido entre el volumen de aglomerado que almacena en su interior más el que se deposita en la tolva suplementaria de la extendedora. De este modo, se permite mantener un régimen de avance constante, ya que puede absorber posibles deficiencias en el ciclo de alimentación a obra sin que ello perjudique directamente a la calidad de la rasante. • Eliminar la segregación de la mezcla producida durante la carga de los camiones y el transporte hasta obra. En su interior dispone de un sistema de remezclado que rehomogeniza el aglomerado devolviéndole las propiedades que tenía al salir del mezclador de la planta. • Su capacidad de almacenaje y homogeneización anula el efecto de fin de camión al remezclar la cola final de un camión con el resto de aglomerado.

De todos los sistemas y procedimientos que se han puesto en servicio para reducir o eliminar las consecuencias negativas indicadas más arriba, el que, hasta ahora, se ha manifestado como más adecuado para combatirlas es el empleo del silo móvil.

• Velocidad de la extendedora • Alimentación continuada de aglomerado • Homogeneidad de la mezcla • Impactos de los camiones sobre la extendedora

Se han utilizado diversos procedimientos para conseguir, en el extendido de las mezclas bituminosas, el cumplimiento de alguno o de todos de estos factores. Entre los mas utilizados y que mejor com-

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Por todo ello, el empleo de un silo móvil en el equipo de extendido de la mezcla bituminosa en caliente, permite la eliminación de todos los efectos perniciosos debidos a cambios de velocidad, paradas y enfriamiento de mezcla que tan ligados están al sistema convencional de alimentación y extendido.

Es bien conocida la influencia en la carretera de la formulación, componentes y condiciones de fabricación de las MBC y por tanto estos parámetros también influirán en la regularidad final de la misma, ya sea inmediatamente tras el extendido o tras un periodo más o menos largo de tiempo. Se indican a continuación algunos puntos a tener en cuenta: - La temperatura de la mezcla es la que marca la viscosidad del ligante y por tanto la trabajabilidad del conjunto. Así un exceso nos puede producir mezclas muy deformables, inestables y fácilmente arrollables por los sistema de compactación utilizados. Por el contrario temperaturas bajas nos darán mezclas difíciles de extender y compactar adecuadamente, que pueden producir irregularidades en su puesta en obra e incluso tras su puesta en servicio por una poscompactación excesiva. - La falta de temperatura y por tanto una elevada viscosidad también aumentaran considerablemente los defectos producidos por las paradas de la extendedora o por unos escasos medios de compactación. - Tan importante como una temperatura adecuada puede ser que ésta sea homogénea en toda la masa de la mezcla, pues de lo contrario se podrían producir compactaciones diferenciales y alterar, como ya se ha comentado anteriormente, el equilibrio de fuerzas que sustentan la regla de la extendedora, incidiendo negativamente en la regularidad superficial final. - La temperatura idónea de puesta en obra viene marcada por las características del betún, así para los betunes de penetración suele ser la correspondiente a una viscosidad próxima a

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280 cSt, mientras que para los betunes modificados es conveniente seguir las indicaciones del suministrador del mismo. - Con ligantes modificados habrá que tener en cuenta su mayor viscosidad y ”pegajosidad” para evitar problemas en el extendido y compactación (algunas mezclas con modificados dan auténticos problemas a la hora de “meter” el com pactador de neumáticos). También se tendrá en cuenta que al bajar la temperatura su elevación de viscosidad es bastante fuerte, provocando su casi nula trabajabilidad. - También el contenido de ligante influye, pues mezclas ricas en betún serán más fácilmente compactables, pudiéndose incluso trabajar a una ligera menor temperatura que mezclas más pobres, pero habrá que tener en cuenta que un exceso o un defecto pueden producir efectos similares a un exceso o un defecto de temperatura. - Al igual que en el caso de la temperatura, una granulometría heterogénea puede producir prácticamente los mismos defectos, por lo que habrá que cuidar tanto la mezcla en planta, como su proceso de carga en los camiones que deberá realizarse en varios montones para evitar segregaciones de los áridos gruesos. - Para mejorar la homogeneidad, tanto de temperatura como de mezcla, se puede utili zar, por ejemplo, un sistema de transferencia de silo móvil. - Las mezclas con áridos gruesos (superiores a 25 mm), sobre todo en mezclas tipo G (bajo contenido de ligantes y finos) que habitualmente se colocan en capa de base, pueden producir importantes segregaciones de estos tamaños. En la carga al camión y su posterior descarga a la extendedora estos áridos grue sos suelen acumularse formando zonas claramente diferenciadas. También en el sinfín de la extendedora suelen acumularse en los extremos, siendo este efecto mayor cuanto mayor es el ancho del extendido.

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- La curva granulométrica también es un factor a tener en cuenta, así en las mezclas de granulometría continua convencional será importante ver la representación de la curva en una gráfica de potencia 0,45, por ejemplo, pues curvas alejadas de la línea de máxima densidad y con forma de “s” nos proporcionaran mezclas más estables a la compactación y por tanto con menos posibilidades de obtener irregularidades. - Las mezclas discontinuas son fácilmente compactables, tanto por su granulometría como por su escaso espesor y el rico mastic que poseen. - Para las capas de regularización de pequeño espesor nos encontramos que no existe en la normativa actual ninguna mezcla adecuada, pues todas están compuestas por áridos demasiado gruesos, 12/20 como mínimo, por lo que se recurre a mezclas no normalizadas: D8, IVa, etc., para solucionar en parte el problema se puede recurrir a las mezclas D12 ó S12 pero solo con la gravilla tipo 6/12.


reglajes necesarios en sus máquinas con el fin de obtener el máximo confort de rodaje.

Volumen de la mezcla frente a la regla. En las extendedoras modernas es bastante fácil mantener un nivel uniforme del material por delante de la regla, ya que incorporan sistemas automáticos de alimentación que permiten ajustar proporcionalmente las revoluciones de los alimentadores. .Por lo tanto se trata de sincronizar la alimentación con el consumo, especialmente cuando éste no es uniforme en todos los puntos del ancho (capas de regularización). Algunas veces “los causantes” de las diferencias de volumen de material frente a la regla, son los mismos operadores de las extendedoras, ya que en algunas ocasiones apuran en exceso las tolvas entre viaje y viaje, causando irregularidades superficiales y diferencias en la textura de la capa extendida.

Movimiento de los sinfines. - En definitiva, cualquier heterogeneidad de la mezcla, ya sea de su temperatura o granulometría, provocará zonas de características diferenciadas y por tanto distinto comportamiento en el extendido y la compactación con su consiguiente irregularidad.

5.1.4.- VOLUMEN DE LA MEZCLA FRENTE A LA REGLA Y MOVIMIENTO DE LOS SIN FINES Por ultimo, otros dos factores que pueden influir en las fuerzas que determinan la sustentación de la regla de la extendedora, cuya influencia en la regularidad superficial final ya hemos comentado, son el volumen de mezcla frente a la regla y el movimiento de los sinfines. Con objeto de ampliar los factores que influyen en el comportamiento de las reglas de las extendedoras, a continuación se hacen unas pequeñas recomendaciones que no pretenden ser exhaustivas, con ellas se intenta que el personal cualificado de los equipos de extendido, haga los

Con el fin de paliar las ondulaciones de la regla causadas por un flujo inadecuado del material, lo mas fácil es aplicar las recomendaciones de los fabricantes de las extendedoras, que prácticamente coinciden en todo excepto en pequeños matices. La parte inferior de la hélice del sinfín siempre estará por lo menos a 50 mm por encima de la superficie que se está extendiendo y será algo mayor si se extienden mezclas con áridos de tamaño superior a 25 mm.

Si el sinfín va más bajo, el material puede quedar precompactado por el giro de éste, haciendo que fluya intermitentemente y dejando una superficie irregular que quizás no corrija la regla. Lo correcto es hacer un reglaje de altura siempre que varíe el espesor de la capa, aunque en extendedoras de ancho fijo esta operación ocasione bastante trabajo. También se prolongará la longitud de los sinfines lo suficiente para que el material llegue a los bordes del extendido con facilidad, sin tener que aumentar de volumen en esa zona. De la misma forma, se colocarán las chapas limitadoras de la cámara de los sinfines necesarias para asegurar el transporte del material sin problemas, particularmente en extendidos a grandes anchos. Generalmente los equipos de extendido “itinerantes” son más propensos a montajes de extendedoras defectuosos, ya que alternan obras grandes con extendidos de pequeñas superficies, en las que necesitan extendedoras con anchos mínimos y sinfines en posiciones altas para evitar problemas en las maniobras de carga y descarga sobre las gónd olas. Para concluir con el capítulo de los sinfines ajustaremos su velocidad, con los actuales dispositivos que nos permiten regímenes entre 0 y 120 R.P.M. esta operación es relativamente sencilla, se trata de distribuir el material según las necesidades del momento, de forma que la marcha de los sinfines sea lo más continua posible y sin tiempos de parada. Esto permitiría conseguir lo que se busca, que es, en definitiva, llevar un flujo de material adecuado, constante, y que evite la segregación del mismo.

5.2.- EQUIPO DE COMPACTACION E INFLUENCIA EN EL IRI Introducción: Ya hemos visto y comentando anteriormente que existen varios factores, conjunta e inseparablemente, que influyen en la obtención de un buen IRI en

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una superficie pavimentada con mezcla bituminosa en caliente. Estos factores son los siguientes:


Por estos motivos, en general, deben u tilizarse mezclas poco deformables y compactables con dificultad, ricas en árido grueso, duro y de machaqueo, con arena también de machaqueo y compactarlas mediante el uso de compactadores potentes que desarrollen una gran energía de compactación, de manera que la mezcla sea ya poco sensible a la acción del tráfico y que, por tanto, su proporción de huecos permanezca casi inalterable.

- Continuidad de la mezcla bituminosa que llega a la regla, y homogeneidad de la misma, tanto en su granulometría como en su temperatura.

La compactación sirve para aumentar la densidad de la mezcla disminuyendo su contenido de huecos pero, siendo homogénea la compactación, si la capa sobre la que se actúa no lo es, quedará irregularmente compactada y, por consiguiente, con un IRI deficiente o, si el IRI inicial resultante fuere satisfactorio, tendería a deteriorarse a corto plazo con el paso del tráfico pesado y la compactación que produce. En muchas ocasiones el buen IRI que deja el extendido uniforme de la regla de la extendedora, empeora con la compactación, por las deformaciones diferenciales que se producen en capas heterogéneas en espesor, o en granulometría o en temperatura o como combinación de estos tres factores.

- Homogeneidad en granulometría, temperatura y espesor de la capa, una vez extendida.

Compactación:

La maquinaria de compactación a emplear debe estar compuesta, preferentemente, por equipos de rodillos metálicos lisos, dotados de vibración cuando se trate de capas gruesas y sin vibración para capas delgadas, y compactadores de neumáticos con media o alta presión. Los rodillos mixtos con neumáticos en un eje y rodillo vibratorio en el otro, aúnan ambas acciones, pero deben utilizarse, en su caso, como complementarios de las otras maquinas pues, por si solos, no son definitivos.

- Fórmula de trabajo adecuada. - Valor del IRI de la capa subyacente. Deberá ser tanto mejor, cuanto menor sea el espesor de la capa a extender. - Medios y organización adecuados en el trans porte de la mezcla.

- Compactación adecuada, en cuanto a medios y a numero y tipo de pasadas de cada maquina.

Las propiedades mecánicas y reológicas de las mezclas varían con la proporción del contenido de huecos.

- Condiciones climatológicas adecuadas. Vamos a analizar, en este apartado, la compactación mas adecuada para lograr un buen IRI de la superficie pavimentada. En la operación de extendido se han podido utilizar equipos convencionales o los mas modernos dotados de tránsfer o silo móvil, que como ya hemos comentado anteriormente consiguen evitar el golpe habitual de los camiones a la extendedora y dotar a la mezcla de una buena homogeneidad granulométrica y térmica a su llegada a la tolva de la extendedora. Su regla de extendido de la mezcla bituminosa puede tener támper o vibrador o combinación de ambos o doble támper, que pueden dar ya un grado de precompactación tal a la capa extendida que, en la compactación posterior, podría decirse que solo hay que procurar no dañarla. Pero si la capa extendida tiene heterogeneidades térmicas o granulométricas, o diferencias de espesores, con la compactación no se va a conseguir una buena regularidad superficial y, por tanto, un buen IRI.

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Dada una mezcla, en los ensayos Marshall de laboratorio obtenemos unas curvas que relacionan la deformación, estabilidad, densidad y huecos, con el contenido de ligante, convirtiéndose en cuatro familias de curvas que, al cambiar la energía de compactación prescrita, variarán de una manera mucho más amplia las características de la mezcla.

Para otros tipos de mezclas, que no respondan a estas características en cuanto al tipo y naturaleza del árido, deberá, en cada caso, estudiarse el equipo y forma de compactación mas adecuadas para conseguir la compacidad adecuada de la mezcla y mejor acabado superficial que nos garantice un b uen IRI.

cos, etc., podrán determinarse según los resultados obtenidos en los correspondientes tramos de prueba, comprobando la densidad conseguida con cada pasada y equipo, determinando las mismas con métodos de isótopos (nuclear) mientras la mezcla es todavía compactable. Posteriormente se comprobarán en laboratorio. Estos tramos de prueba, aunque sean pequeños, son muy convenientes. Debe evitarse, en cualquier caso, la compactación a temperaturas por debajo de 120ºC, porque será, en general, poco eficaz en función de la curva de viscosidades/temperaturas del betún asfáltico utilizado, y no se producirá la necesaria disminución de huecos. Por el contrario, a alta temperatura puede producirse el arrollamiento de la mezcla. Por lo tanto, debe efectuarse la compactación dentro de un intervalo de temperaturas que hay que respetar y que viene marcado en la Formula de Trabajo de la mezcla bituminosa. Normalmente se comienza la compactación con rodillos vibratorios, salvo para capas muy delgadas y se termina con compactadores de neumáticos con presión elevada (entre 0,8 y 1MPa). En otros casos se comienza con compactadores de neumáticos en capas con cierto espesor, pero con una presión inicial baja de entre 0,3 y 0,4 MPa, aumentándola según progresa la compactación.

En obra, la energía de compactación no es la misma que la del ensayo Marshall de laboratorio, por lo que las deformaciones, estabilidades, densidades y huecos también son diferentes. Posteriormente, la acción del tráfico va aumentando el proceso de densificación. Pero si la mezcla no fue suficientemente compactada y existen zonas mal compactadas, el tráfico puede producir deformaciones superficiales diferenciales, empeorando el IRI rápidamente. Por otro lado, si la mezcla se densifica fácilmente por la acción del tráfico, la proporción de huecos puede disminuir a tal extremo, que se puede llegar a perder gran parte del rozamiento interno y acabar produciéndose deformaciones plásticas.

En el caso de las mezclas tipo drenante y de las de granulometría discontinua se deben emplear únicamente compactadores de rodillos metálicos lisos. Según el tipo de mezcla y el espesor de la capa a compactar, el equipo de compactación mas adecuado, el número de pasadas, amplitudes y frecuencias de la vibración, presión de inflado de los neumáti-

Los rodillos metálicos también son adecuados en la fase final de la compactación para eliminar marcas o defectos dejados en la superficie por las otras máquinas. Una adecuada compactación proporcionará una regularidad superficial adecuada, que no solo debe

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cuidarse en la capa de rodadura sino también en las capas inferiores. Para conseguir una compactación y acabado óptimos necesitamos, además de los medios adecuados, una elevada regularidad en las características de la mezcla. Algunas recomendaciones o reglas prácticas para una buena compactación, entre otras, serían las siguientes: - La velocidad de todos los rodillos debe ser uniforme y no debe haber cambios bruscos, ni en las trayectorias, ni en las inversiones de sentido. Las ruedas motoras, especialmente en las rampas, deben ser las más próximas a la extendedora, para evitar arrollamientos.

- Para que no haya discontinuidades en las juntas longitudinales, primero se debe apoyar la máquina en la franja ya compactada, menos 15 ó 20 cms, que se apoyarán sobre la franja recién extendida, aumentándose, en pasadas sucesivas, esta anchura, hasta que todo el ancho de la máquina quede sobre la mezcla reciente. Si las juntas son transversales, el sistema debe ser el mismo, aunque colocando la máquina transversalmente. En un estudio recogido en el documento: “EVALUATION OF EIGTH LONGITUDINAL CONSTRUCTION TECHNIQUES FOR ASPHALT PAVEMENTS IN PENSILVANIA” publicado en el Report 0203 de la NCAT, se indica que este sistema de

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contribuyen a modificaciones de los valores de IRI una serie de factores relacionados con los cambios volumétricos del terreno de cimentación (ΔIRITC), como pueden ser la presencia de suelos de alta plasticidad, expansivos, movimientos geotécnicos, asientos de terraplenes; de modo que se puede escribir una relación matemática del tipo:

IRI = IRI 0 + ΔIRI D + ΔIRI H + ΔIRI TC

Debemos insistir sobre la importancia de la homogeneidad de la mezcla en cuanto a granulometría y temperatura y de la uniformidad del espesor de la capa extendida para, después de una compactación adecuada, conseguir un buen IRI. Igualmente debemos insistir sobre la importancia de que las capas subyacentes tengan un buen IRI. El “paquete” completo de firme debe ser homogéneo y uniforme en todas sus dimensiones.

P / (L x Ø) < 0,25

- Debe comenzar a compactarse por la parte más baja, avanzando hacia la zona más elevada solapando en pasadas sucesivas.


compactacion, segun dicho estudio, es el que proporciona peor comportamiento de la junta longitudinal porque la densidad obtenida es menor que en el resto de la capa. Se recomienda comenzar al reves, dejando unos 15 cm hasta la junta, con lo que se “arrolla” algo de material hacia la misma, exceso que se com pacta e iguala en una pasada posterior. Según el citado estudio, de esta manera se obtiene mayor densidad en la junta longitudinal. En la figura siguiente se recoge el esquema de esta actuación.

- También es importante, para evitar arrollamientos con rodillos vibratorios y conseguir un buen IRI, que la relación entre el peso del rodillo (P), el ancho del tambor (L) y su diámetro (Ø) no sea mayor de 0,25:

- Con tambores de pequeño diámetro, el riesgo de arrollamiento aumenta, junto con el de conseguir un IRI no satisfactorio.


- Los bordes de las juntas deben cortarse verticalmente. - Deben evitarse las paradas de los compactadores sobre mezcla todavía caliente.

5.3.- FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EVOLUCION DEL IRI CON EL TIEMPO BAJO LA ACCION DEL TRAFICO

a) Cimiento de firme. Los cambios de volumen en el cimiento de firme y los movimientos del firme tienen una repercusión inmediata en la regularidad superficial de la rodadura. Generalmente se traducen en badenes y asentamientos en los estribos de las obras de paso, que disparan los valores del índice IRI de la regularidad superficial. b) Capacidad estructural del firme. Una baja capacidad estructural acelera el deterioro por fatiga del pavimento que se traduce en fisuración, ascenso de finos y hundimientos en rodadas con perdidas del material de la capa de rodadura que incrementan el valor del IRI.

- Si la temperatura ambiente es baja, hay que iniciar inmediatamente detrás del extendido la compactación y aumentar la velocidad de la misma. En este caso es recomendable incrementar los medios disponibles para conseguir la compactación de la mezcla en el menor tiempo posible. - La velocidad es muy importante cuando se usa la vibración, porque al incrementar la velocidad, la distancia entre impactos aumenta y, en consecuencia, la compactación disminuye, por lo que se requerirá mayor número de pa sadas. La velocidad ideal está entre 3 y 5 km/h. Esto lo podemos ver en el siguiente gráfico en el que se puede apreciar la relación existente entre la velocidad del compactador, la frecuencia de vibración, y la d istancia entre impactos.

La expresión particular de la relación anterior depende de una serie de factores, como son: el cimiento de firme, la capacidad estructural del firme, la regularidad inicial, las condiciones meteorológicas y la agresividad del tráfico. Dado su carácter empírico se hace necesaria la determinación, para cada región y estructura de firme, de una ecuación propia. A continuación se pasa a detallar cada uno de los factores de influencia en el modelo de evolución del IRI:

Usualmente se considera que el IRI aumenta gradualmente a partir de cierto valor inicial IRI0, y se va incrementando por un lado: debido a los deterioros superficiales (ΔIRID); provocados principalmente por el tráfico, los agentes meteorológicos, características de los materiales y la capacidad estructural del firme. Por otro lado debido al efecto de las heladas (ΔIRIH), dependiendo de la zona climática. Y por último, y de forma destacada en nuestro entorno,

c) Condiciones meteorológicas. Las condiciones meteorológicas tienen una influencia fundamental en la vida útil del firme. Temperatura y humedad influyen de forma decisiva en las propiedades de los materiales presentes en la sección estructural del pavimento. Por ello es necesario conocer los valores de precipitación, humedad, temperatura, viento radiación solar y ciclos de hielo/deshielo y tenerlos en cuenta para el diseño del firme y de los materiales que se utilicen en sus diferentes capas. d) Tráfico pesado. Este factor constituye la solicitación directa del sistema estructural que constituye

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el pavimento. El paso repetido de las cargas originadas por los vehículos pesados son la causa del deterioro por fatiga de los pavimentos, que originan deformaciones de los mismos y elevan el IRI hasta valores que pueden hacer peligrosa la circulación por el mismo. e) Insuficiente compactación de las capas de mezcla bituminosa. f) Zonas de transición terraplén-estructura o terraplén-obras de paso. Por la difícil compactación de los trasdoses de obras de paso y estructuras.

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CONCLUSIONES

g) Zonas singulares como tableros de puentes y túneles. h) Condiciones de partida. La calidad de los materiales puestos en obra, así como la bondad en su ejecución influyen de forma sustancial en la evolución del IRI. De igual forma un buen valor de IRI inicial, disminuye las cargas dinámicas, ralentizando la fatiga del firme y en consecuencia el incremento del mismo.

• La regularidad superficial de un pavimento es una característica muy importante del mismo, afecta a la comodidad y seguridad del usuario (influye en la accidentalidad de la carretera), afecta al vehiculo produciendo un desgaste mecánico anormal, mayor consumo de combustible y peor adherencia del mismo al pavimento y, por ultimo, afecta a la vida útil del firme y a los costes de conservación del mismo. • En obras de nueva construcción es sencillo lograr los valores mínimos del IRI exigidos, pudiendo mejorarse sensiblemente, para ello es muy importante controlar la regularidad superficial de cada una de las capas que se van construyendo. • En las obras de refuerzo de firmes existentes, es imprescindible medir la regularidad superficial (IRI) del firme existente y, en función del espesor a construir, establecer un valor mínimo de dicho IRI, que si no se cumple, deberán realizarse trabajos previos (microfresado, regularización, etc.) que permitan alcanzar ese valor mínimo en la capa a reforzar.

guir una buena puesta en obra y regularidad superficial. • Una maquinaria en buen estado y adecuada, con recompactación en el extendido, con barra larga de nivelación por ultrasonidos, con silos móviles de transferencia, con equipos de compactación con amplitudes ajustables, sistemas integrados de medición de la compactación, etc., y la disposición de un equipo humano suficiente y bien preparado, son factores que influyen de manera decisiva en la regularidad final que se alcanza en el pavimento. • Como consecuencia de los beneficios y economías que obtiene la S ociedad, por disponer de una buena regularidad superficial de los pavimentos (mayor duración, menor accidentalidad, menores costes de conservación del firme y mantenimiento de los vehículos, etc), se debería bonificar al constructor cuando se consiguen valores inferiores a los mínimos exigidos, igual que se esta penalizando cuando no se alcanzan dichos valores mínimos del IRI.

• La homogeneidad de la mezcla bituminosa a utilizar, tanto en su granulometría como en la temperatura, es determinante para conse-

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BIBLIOGRAFÍA

• Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento. Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3). Actualizado por la Orden Ministerial FOM 891/2004 de 1 de marzo. • Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento. Norma 6.1 IC SECCIONES DE FIRMES. Aprobada por Orden Ministerial FOM 3460/2003 de 28 de noviembre. • Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento. Norma 6.3 IC REHABILITACION DE FIRMES. Aprobada por Orden Ministerial FOM 3459/2003 de 28 de noviembre. • Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento. Orden Circular 20/06 sobre recepción de obras de carreteras que incluyan firmes y pavimentos. • Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento. Notas de Servicio 4-12-02 y 29-1-04, sobre la armonización de la medida del Índice de Regularidad Internacional (IRI) y la correlación entre los diferentes equipos de medida. • Normas europeas EN 13036 sobre características superficiales de carreteras y aeropuertos.

• Nueva Instrucción para firmes de carreteras en Andalucía 2007. Consejería de Obras Públicas y Transportes de la Junta de Andalucía. • Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para los controles de Auscultación Dinámica de Alto Rendimiento (ADAR). Gestión de Infraestructuras de Andalucía S.A. (GIASA) de la Consejería de Obras Públicas y Transportes de la Junta de Andalucía. • Norma NLT 330/98: “Calculo del índice de regularidad internacional (IRI) en pavimentos de carreteras”. • CEDEX. Jornada sobre caracterización y control de calidad de mezclas bituminosas. Madrid 2000. • “Regularidad superficial en carreteras de reciente construcción”. Pedro Yarza Álvarez, Pedro Aliseda Pérez de Madrid y Ramón Crespo del Río. AEPO INGENIEROS CONSULTORES S.A. • “Estudio sobre el efecto de las segregaciones térmicas en la durabilidad de las mezclas bituminosas en caliente”. Jose Miguel Baena Rangel (CEDEX) y Jacinto Luis García Santiago (SACYR). VII Congreso Nacional de Firmes. Ávila, mayo de 2006.

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BIBLIOGRAFÍA EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

• Jornada Técnica: “Problemas en la fabricación y en la puesta en obra de las mezclas bituminosas”. INTEVIA. Madrid, julio de 2001.

des nouvelles circulaires de la Direction des Routes sur l’uni longitudinal et l’adhérence des chaussées». Septiembre de 2004.

• Jornada Técnica: “Aspectos clave en el diseño y en la puesta en obra de mezclas bituminosas”. INTEVIA. Madrid, abril de 2002. • Jornada Técnica: “Mezclas asfálticas en caliente”. INTEVIA. Madrid, noviembre de 2003. • Informe Técnico: “IRI – Scope. Sistema de nivelación ultrasónico con premediación por larga referencia. TEMAC. Agosto de 2005. • “Optimización de los parámetros de puesta en obra de mezclas asfálticas para la mejora de la regularidad superficial. Control del IRI en tiempo real”. Jesus Felipo Sanjuán, Jose Ramón López Marco y Miguel Ángel Martínez Colomer. PAVASAL E.C. • “Estado del arte sobre el IRI”. Andrés Costa Hernández. 2ª Jornada Técnica de ASEFMA. Madrid, noviembre de 2006. • “Calidad ante la rodadura”. Ramón Crespo del Río (AEPO Ingenieros Consultores). Jornada sobre la Calidad en el Proyecto y la construcción de carreteras. Barcelona, mayo de 1999. • Note d’information nº 76 del SETRA: «L’UNI LONGITUDINAL DES CHAUSSÉES». Junio de 1993.

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ANEJO Nº1 Programa ADAR de GIASA

Gestión de Infraestructuras de Andalucía (GIASA) CONSEJERÍA DE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTES JUNTA DE ANDALUCIA PLIEGO DE PRESCRIPCIONES TÉCNICAS GENERALES PARA LOS CONTROLES DE AUSCULTACIÓN DINAMICA DE ALTO RENDIMIENTO (ADAR).

APARTADO 4.3.- REGULARIDAD SUPERFICIAL DE LAS CAPAS. 4.3.- Regularidad superficial de las capas.

Para realizar la comparación de cada vía con los porcentajes a cumplir, la obra se subdividirá en tramos de 5 kilómetros, a partir del origen de obra para las vías 1 y 2, y a partir del final para las vías 3 y 4. Los restos menores de 5 km se incorporaran al tramo anterior.

• Comité français pour les techniques routières (CFTR – INFO nº 3): «Identification des défauts d’uni des chaussées lors de leur mise en œuvre». Febrero de 2001.

Para medir la regularidad superficial de las capas del cimiento y del firme, o aquellas otra que ordene el Director de las Obras, se utilizarán perfilómetros de tipo láser, debidamente homologados en los test de contraste que anualmente realiza el Mº de Fomento.

Una vez ejecutada la 1ª capa bajo rodadura será obligatorio realizar, con carácter previo a la exten sión de la capa de rodadura, la reparación de aquellos tramos de la capa que no cumplan los valores establecidos, bien mediante un microfresado, extensión de una nueva capa, o cualquier otro método aprobado por el Director de las Obras. Posteriormente se realizará un nuevo ensayo de IRI a cargo del contratista, para verificar que ya se han alcan zado los porcentajes. En este caso, se procederá al extendido de la capa de rodadura.

• Comité français pour les techniques routières (CFTR – INFO nº 8): «Premier bilan de l’application

El Director de la Obra exigirá al Consultor ADAR la acreditación de la vigencia de dicha homologación.

Esto será asimismo aplicable a los acondicionamientos de las carreteras convencionales con tráfico, por

• Note d’information nº 90 del SETRA: «UNI ET MISE EN OEUVRE». Agosto de 1996. • Comité français pour les techniques routières (CFTR – INFO nº 2): «La nouvelle circulaire UNI de la Direction des Routes». Enero de 2001.

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El objetivo de este control es medir la regularidad superficial de las capas mediante la obtención del Índice de Regularidad Internacional (IRI).

Se efectuará una medida por cada vía (carril) de la calzada, tomando el IRI de cada rodada. Se hallará la media de los valores del IRI de las dos rodadas para obtener los valores del IRI de la vía (carril) . Estos valores medios de cada vía (carril) son los que deberán cumplir los porcentajes exigidos. No se podrán promediar las dos vías (carriles) de una calzada para hallar los porcentajes.

4.3.1. Procedimiento de medida

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ANEJO Nº1

ANEJO Nº1


lo cual los contratistas deberán considerar esta circunstancia en sus costes.

CARRETERAS CONVENCIONALES BASE FLEXIBLE


BASE FLEXIBLE

En el caso de no alcanzar los valores establecidos tras la reparación, se efectuarán nuevos trabajos de reparación y ensayos de IRI a cargo del contratista, hasta que la 1ª capa bajo rodadura cumpla con las especificaciones establecidas. Los valores de IRI a obtener en autovías y carreteras convencionales dependen de las secciones de firme que se proyecten. En el caso de rehabilitaciones o renovaciones de firme dependerán del estado de la regularidad superficial del pavimento a reforzar y del número de capas de mezcla bituminosa a pro yectar. Todos estos valores se indican en las tablas que se disponen a continuación:

BASE CEMENTADA C) OBRAS DE NUEVA CONSTRUCCIÓN CON UNA CAPA DE MEZCLA BITUMINOSA

D) OBRAS DE REFUERZO DE FIRME (3) BASE CEMENTADA

A) OBRAS DE NUEVA CONSTRUCCIÓN CON TRES CAPAS DE MEZCLA BITUMINOSA AUTOVÍAS BASE FLEXIBLE

CARRETERAS CONVENCIONALES

BASE FLEXIBLE BASE CEMENTADA B) OBRAS DE NUEVA CONSTRUCCIÓN CON DOS CAPAS DE MEZCLA BITUMINOSA BASE CEMENTADA

(1) El IRI solo se exigirá en capa de suelo seleccionado o suelo estabilizado en el caso de colocar MBC directamente sobre dichas capas.

AUTOVÍAS CARRETERAS CONVENCIONALES (2) En el caso de reciclar el pavimento de MBC existente, este debrá cumplir como capa de regularización. (3) Si se colocase una capa de material granular, o tratado con cemento, deberan cumplir los valores de nueva construcción.

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ANEJO Nº2 Valores del IRI en la normativa española

A

continuación recogemos las Tablas que aparecen en este Documento y que definen los valores del IRI establecidos y exigidos en la Normativa Española y sus equivalencias con el formato de un valor de IRI medio y una desviación típica.

Tabla 542.14(PG-3).- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para firmes de nueva construcción.

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ANEJO Nº2 EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

Tabla 542.15(PG-3).- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para firmes rehabilitados estructuralmente

ANEJO Nº2 EL IRI. DEFINICION E IMPORTANCIA. RECOMENDACIONES PARA CONSEGUIR UN BUEN IRI

Tabla 513.8(PG-3).- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para capas con materiales tratados con cemento.

Tabla 510.6(PG-3).- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para capas de zahorras artificiales. TABLA 10(6.3-IC).- VALORES MÁXIMOS DEL IRI (dm/hm) QUE DEBEN OBTENERSE EN LOS RECRECIMIENTOS (*)

(*) Para las categorías de tráfico pesado mas elevadas se exige el extendido de las zahorras artificiales con extendedora, siendo posible obtener valores del IRI mejores de los reflejados en esta Tabla. Tabla 512.7(PG-3).- Índice de regularidad internacional (IRI) (dm/hm) para explanadas E3 con tráficos pesados T00 y T0.

(*) Para las categorías de tráfico pesado mas elevadas se exige el extendido de las zahorras artificiales con extendedora, siendo posible obtener valores del IRI mejores de los reflejados en esta Tabla.

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ANEJO Nº3 Optimización de los parámetros de puesta en obra de mezclas asfálticas para la mejora de la regularidad superficial. Control del IRI en tiempo real.

EL SECTOR ANTE LOS RETOS ACTUALES. LA RESPUESTA DE ASEFMA Madrid, 30 de Noviembre de 2006 OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE PUESTA EN OBRA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS PARA LA MEJORA DE LA REGULARIDAD SUPERFICIAL. CONTROL DEL IRI EN “TIEMPO REAL”

Jesús Felipo Sanjuán Pavasal E.C. José Ramón López Marco Pavasal E.C. Miguel Ángel Martínez Colomer Pavasal E.C

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ANEJO Nº3

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1.- INTRODUCCIÓN Como es bien sabido, uno de los criterios de aceptación y rechazo establecidos por el Ministerio de Fomento en el Pliego para un pavimento asfáltico es su regularidad superficial, establecida mediante el Índice de Regularidad Internacional (IRI). Actualmente y con los equipos de fabricación y puesta en obra existentes en el mercado no es difícil conseguir producciones elevadas (más de 2.000 tn/día) pudiendo extenderse perfectamente una longitud superior a 1 km diario de pavimento bituminoso, en la cual debe controlarse la regularidad superficial, en todas y cada una de las capas extendidas. De los puntos anteriores surge la necesidad de poder controlar de forma rápida y efectiva el IRI, principalmente para la empresa constructora, que de no realizar este control de forma continua puede encontrarse con dificultades una vez realizado el trabajo. Pero, hasta hace pocas fechas, para poder cubrir esta necesidad, nos encontramos con la dificultad que, en España existían únicamente dos tipos de equipos homologados capaces de medir el IRI en las capas de pavimento asfáltico. Un tipo de equipo sería el perfilómetro pivotante, de gran precisión, aunque de bajo rendimiento, incapaz de seguir el ritmo de ejecución de la obra. El otro tipo, de gran rendimiento, tiene un coste muy elevado, con disponibilidad reducida, lo que hace que sea poco adecuado para el control diario de la capa extendida. En la presente comunicación vamos a describir la experiencia de PAVASAL con un perfilómetro rodante, de gran precisión en la medición del IRI, con rendimientos elevados, de 1,4 km/hora, capaz de medir el IRI en la longitud diaria de extendido a un bajo coste y con resultados prácticamente inmediatos.

La comunicación constará de las siguientes partes: • En primer lugar, se realizará la descripción del equipo de medición, destacando sus ventajas e inconvenientes con respecto a los equipos que se em plean habitualmente para esta función.

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• Se describirá la metodología seguida para el control de calidad de la regularidad superficial así como también la identificación de problemas durante el proceso de extendido (errores de referencia, averías de la maquinaria, metodología inadecuada…) • Se describirá el proceso seguido para la optimización de los parámetros de ejecución, principalmente los que afectan a la extendedora (vibración de la regla, nivel de revoluciones del tamper, velocidad de extendido, automáticos de nivelación, referencias…), en función de las condiciones de extendido (espesor de capa, tipo de material, ancho de extendido, tipo de capa (base, intermedia o rodadura)). • Finalmente se comentarán las primeras conclu siones obtenidas en la investigación iniciada por PAVASAL comparando las diferentes técnicas de extendido y viendo cual es su influencia en el IRI de la capa ejecutada intentando definir que metodologías son las más adecuadas, en función de las características de la obra, para obtener los mejores resultados de regularidad superficial. También se identificarán que variaciones en cada metodología estudiada afectan más al resultado final de la re gularidad superfic ial.

2.- EQUIPO DE MEDICIÓN Una de las cuestiones que preocupa en este momento a las empresas dedicadas a la puesta en obra de mezclas bituminosas en carreteras es obtener una regularidad superficial adecuada, cuyos valores de IRI cumplan con las especificaciones indicadas en el PG-3. Con los equipos actualmente existentes para la medición del IRI (por una parte el perfilómetro pivotante, de muy bajo rendimiento, aunque de gran precisión, incapaz de seguir el rendimiento de ejecución de la obra, y por otra parte los equipos de alto rendimiento, cuyo coste es alto y la disponibilidad reducida, no siendo adecuado para el control diario de la capa extendida) se plantean una serie de dificultades en el seguimiento y control de la ejecución, entre los que podríamos destacar los siguientes:


• Problemas de incertidumbre en los resultados de regularidad superficial finales que se van a obtener. • Reducción de la posibilidad de corrección de los parámetros de ejecución de obra para la mejora continua del proceso y del producto final. • Incremento del riesgo económico ante la imposibilidad de corrección previa.

Para intentar evitar estos problemas, se ha buscado un equipo de medición que pueda cumplir con las siguientes características, siempre desde el punto de vista de una empresa dedicada a la puesta en obra de pavimentos asfálticos: • Debe ser un equipo capaz de medir el valor de IRI de forma suficientemente precisa como para detectar variaciones en función de las características de extendido. • Lo suficientemente rápido para poder seguir el rendimiento de los actuales equipos de extendido, dando la capacidad de corrección en los parámetros de ejecución buscando la mejora continua del proceso. • El manejo del equipo debe ser sencillo, con un coste de adquisición razonable y coste de manejo bajo, para su aplicación continua. • Equipo fácilmente transportable, para realizar movimientos rápidos, tanto dentro de la misma obra como de una obra a otra.

Ministerio de Fomento, ha obtenido un coeficiente de corrección de “1.00”, es decir, se pueden obtener resultados de IRI con una precisión similar a los obtenidos por los perfilómetros pivotantes, equipos de gran precisión. Emplea un diseño novedoso, con una barra articulada deslizable, y un poderoso sistema de procesamiento de datos que da una alta fiabilidad en la medida del IRI. • El equipo tiene una velocidad típica de operación de aproximadamente 0,4 m/s (1,4 km/h), pudiendo cubrir perfectamente el trabajo diario de un equipo de extendido en aproximadamente una hora diaria. • Obtener los valores de IRI de un tramo es sencillo, debido al sistema informático incorporado al equi po y que permite, además de manejar los datos con facilidad, obtener los valores de IRI y un perfil relativo del terreno, permitiendo calcular otros indicadores, si fuera necesario. Para su empleo, únicamente es necesario un operario que pase el equipo sobre el pavimento a analizar. En relación con su coste de adquisición, es algo superior a los perfilómetros pivotantes, aunque bastante más económico que los equipos de alto rendimiento. • El equipo es muy compacto, fácilmente trasladable, robusto para su empleo en obra, y con pocos problemas de empleo.

PERFILÓMETRO RODANTE POSICIÓN DE TRASLADO

Finalmente, y tras una búsqueda exhaustiva en el mercado se ha localizado un perfilómetro rodante, con una metodología novedosa de medición, cuyas características se ajustan perfectamente a las especificaciones anteriormente indicadas y que serían las siguientes: • Según los datos del fabricante, la precisión del equipo es de ± 0.2 dm/hm; tras la realización del ensayo de armonización de la medida del IRI y la correlación entre los diferentes equipos dirigido por el

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PERFILÓMETRO RODANTE POSICIÓN DE EMPLEO

del IRI; posteriormente se obtienen los datos de IRI, analizando cada tramo y relacionándolo con los parámetros anteriormente tomados, intentando identificar si aparecen cuestiones que pueden venir relacionadas con defectos puntuales o averías de máquina; finalmente si los resultados no son los adecuados, se modifican los parámetros de extendido, en la línea que se considera conveniente para mejorar el resultado final. Seguidamente analizaremos cada uno de los pasos anteriores con mayor detenimiento. Como se ha comentado anteriormente el primer paso consiste en la toma de parámetros de extendido, pero no de todos los parámetros sino de aquellos que sean realmente relevantes en el resultado final de la regularidad superficial de la capa.

3.- CONTROL DE LA REGULARIDAD SUPERFICIAL Uno de los resultados más importantes de la aplicación de este equipo al proceso de extendido de pavimento asfáltico es permitir una mayor seguridad en la calidad del producto final que se está colocando en obra, eliminando así parte de la inseguridad que produce no poder medir de forma constante uno de los parámetros que puede ser causa de rechazo del pavimento. Pero, con la información adecuada obtenida de la obra, también permite detectar de forma temprana problemas en el proceso de extendido, producidos por posibles averías de la maquinaria o por una metodología inadecuada, de forma que se reducen los tramos con posibles errores. A continuación vamos a exponer el proceso que seguimos para el control de los tramos, así como también la metodología de detección de errores; además, se incluye, dentro de este apartado, el posible empleo de esta metodología para optimizar los valores de los parámetros de ejecución buscando obtener los valores de IRI más adecuados.

Pero, a continuación, se nos plantea la siguiente cuestión: ¿Cuáles son realmente los parámetros relevantes que afectan de forma importante al resultado final del extendido?


El espesor de material que queda tras la regla, y por lo tanto, la cota final del pavimento, va a depender del equilibrio de fuerzas que se obtenga una vez la máquina está en funcionamiento, que está directamente relacionado con el ángulo de ataque de la regla, sobre el cual actúa el sistema de nivelación de la extendedora. Pues bien, cualquier modificación brusca en el equilibrio de fuerzas, y por lo tanto, en el espesor final de la capa extendida, va a afectar negativamente en el valor de IRI obtenido. En principio, los parámetros que hemos considerado son, por una parte, aquellos que no podemos modificar, y por otra, aquellos que podemos modificar y que pueden afectar a la regularidad superficial obtenida. En el primer grupo tendremos parámetros tales como: • Tipo y características de la mezcla bituminosa.

Para intentar definir al máximo estos parámetros debemos irnos a los principios básicos de funcionamiento de la regla.

• Espesor de capa a extender.

La regla de una extendedora es un elemento flotante sobre el aglomerado, de forma que la máquina tractora solamente tiene la función de tirar de ella. Para intentar ver de una forma sencilla el funcionamiento de la regla podemos analizar las fuerzas que actúan sobre la misma, tal y como puede verse en el gráfico siguiente.

• Características técnicas de la máquina a emplear.

• Regularidad de la capa inferior.

La regulación más adecuada de cada uno de los parámetros indicados en el segundo grupo depende de forma directa de los valores de los parámetros del primer grupo, pero no sólo de ellos, ya que la regulación óptima de los parámetros del segundo grupo son función de alguno de los del mismo grupo (baste decir que una variación en la velocidad de extendido llevaría a una modificación en las revoluciones del tamper, de la vibración de la regla y/o de las revoluciones de los sinfines). Es por ello que intentar optimizar la relación de todos estos parámetros es complejo y costoso. El siguiente paso del procedimiento será obtener los datos de IRI en el tramo que se va extendiendo, de forma que se van modificando la relación de valores de los parámetros hasta obtener los valores de IRI esperados, momento en el cual se mantendrán dichos valores, siempre y cuando el valor de IRI que se vaya obteniendo no se vea modificado de forma sustancial.

En el segundo grupo tendremos cuestiones a considerar tales como: • Velocidad de extendido. • Altura de los sinfines de alimentación a la regla.

3.2.- IDENTIFICACIÓN DE ERRORES. • Carrera del tamper. • Nº de revoluciones del tamper.

3.1.- METODOLOGÍA

• Frecuencia de la vibración de la regla.

Para llevar a cabo la tarea de control y mejora continua de la regularidad superficial de las capas extendidas, la dividimos en tres fases; en la primera se toman datos de los parámetros de extendido, principalmente de todos aquellos que pueden afectar al resultado final

• Velocidad de giro de los sinfines.

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Hay que destacar que entre estos parámetros hemos obviado el tema de las referencias para los automáticos de nivelación, que se desarrollará de forma más extensa en un apartado posterior.

• Sensibilidad de los automáticos de nivelación. • Posición de los automáticos de nivelación.

En el punto anterior se ha definido cual es la metodología que se puede seguir para conseguir mejorar continuamente los resultados obtenidos en la regularidad superficial. Ahora vamos a describir otra de las utilidades que se obtiene de la aplicación de esta metodología, y es la posibilidad de identificar errores en el proceso de extendido, tanto de regulación de parámetros como de ejecución, así como también posibles averías o defectos de funcionamiento en las máquinas de extendido o de compactación.

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ANEJO Nº3

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Para avanzar en este campo, existen algunas prácticas muy útiles, que nos dan una información más detallada, que son: • En tramos con problemas de regularidad, reducir el tramo de medición del IRI, de 100m a longitudes menores (en general 10m suele ser adecuado) para identificar si el problema es puntual (algún fallo puntual de extendido) o es un problema general y homogéneo en el tramo.

tómetro como en el segundo. Posteriormente se analiza el perfil de dicho tramo, identificándose de forma muy clara el defecto que ha generado el valor de IRI erróneo. En este caso, el defecto corresponde a una parada excesivamente larga del extendido, con reinicio del proceso con la temperatura del material más baja.


res concretos. Esto nos permite poder identificar errores de extendido a partir del perfil de los tramos, para ser corregidos en tramos posteriores. Los gráficos que a continuación se adjuntan se han modelizado para intentar ver las diferentes reacciones de la regla a partir de perfiles obtenidos de las obras realizadas.

rrigiendo, produciéndose un exceso de corrección, que al detectarlo, nuevamente, reacciona corrigiendo. Esto hace oscilar constantemente el espesor de la capa alrededor del objetivo, siendo esta variación más acusada cuanto mayor es el diferencial de espesor y el exceso en la velocidad de reacción del automático.

• Obtener el perfil de los tramos problemáticos, intentando identificarlo con algún perfil tipo que nos lleve a conocer cual es la posible causa del problema. • Otra práctica que nos da una información im portante es la de obtener el IRI de un tramo determinado por varias rodadas, de forma que pasándolo por el centro, banda derecha y banda izquierda del extendido se pueden identificar funcionamientos inadecuados de la maquinaria. A continuación se van a describir algunos de los problemas que se han detectado, aplicando una, dos o las tres prácticas descritas anteriormente. En los gráficos siguientes se puede observar cómo se puede identificar un error puntual, que afecta de forma importante al IRI de un hectómetro. En el gráfico 1 vemos el diferencial entre los dos datos de IRI obtenidos en dos hectómetros consecutivos.

GRAFICO 4: IRI EN DIFERENTES RODADAS

Pasar el IRI por dos rodadas del extendido, en lugar de por una, puede dar información valiosa, principalmente en relación con el diferente comportamiento de cada uno de los lados de la regla. En el ejemplo siguiente podemos observar los valores obtenidos en los dos lados del extendido, detectándose claramente cómo el lado derecho tiene sistemáticamente un IRI más alto que el del lado izquierdo. Finalmente se detectó una holgura en la extensión derecha de la regla, lo que la hacia oscilar, variando el ángulo de ataque, y por lo tanto modificando el espesor, dando valores de IRI mayores.

GRAFICO 1: IRI POR HECTÓMETRO

GRAFICO 3: PERFIL ZONA DE IRI ELEVADO

Al analizar el IRI calculado cada 10 metros (gráfico 2) se detecta una zona muy puntual con valores de IRI elevados, mientras que el resto de los tramos tiene unos valores similares, tanto en el primer hec-

Tras el análisis de un elevado número de tramos, y combinando la información de IRI y perfil obtenida con la que nos proporciona el extendido, se han identificado una serie de perfiles típicos, que son los que habitualmente provocan unos erro-

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4.- REFERENCIAS. CÓMO AFECTAN AL IRI.

GRAFICO 2: IRI CADA 10 METROS Como ejemplo de perfiles típicos podemos destacar los siguientes:

• Junta transversal con salida baja corregida con automático de nivelación. Podemos ver en el gráfico cómo tras la salida de la junta se produce una reducción en el espesor que, al ser detectada por el automático de nivelación, inicia la corrección aumentando el ángulo de incidencia. Debido a la reacción retardada de la regla, la corrección del automático suele ser excesiva, teniendo que corregir en sentido contrario hasta alcanzar el espesor adecuado. La amplitud de estas oscilaciones depende de cada caso, llegando a ser imperceptible en juntas adecuadamente ejecutadas.

Tal y como se ha comentado anteriormente, una de las partes fundamentales en la nivelación de la regla son las referencias que se emplean. Es evidente que la calidad de la referencia que se emplee va a influir directamente en el resultado de regularidad finalmente obtenido. Teniendo en cuenta esta cuestión, PAVASAL ha realizado un trabajo en el cual se ha intentado relacionar el empleo de unas determinadas referencias y metodologías de trabajo con el resultado de IRI final. Para la realización de este estudio se han realizado mediciones de IRI en tramos suficientemente representativos donde la única variable que se modifica es la referencia empleada. En relación con este estudio, también hay que decir que aunque con unas determinadas metodologías de ejecución se puedan obtener valores más bajos de IRI, el resto no pueden ser descartadas a priori, ya que pueden aportar otras ventajas necesarias en la ejecución que no pueden ser obtenidas con las otras técnicas de extendido. Las metodologías estudiadas han sido las siguientes:

• Excesiva velocidad de reacción o sensibilidad del automático de nivelación. En este caso, el automático de nivelación reacciona muy rápido a diferencias de espesor, y como la corrección del mismo no es inmediata, continúa co-

• Cable o lienza. En este caso la referencia es el perfil teórico que queremos obtener trasladad o físicamente a la obra mediante la colocación de un cable o lienza, que los equipos de nivelación em plean como referencia.

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• Barra de larga referencia (>10 metros) promediando sobre capa inferior o adyacente. - Con contacto físico. - Sin contacto físico. • Peraltímetro. En este caso la referencia en uno de los lados de la regla es alguna de las anteriores, mientras que en el otro lado se modifica el ángulo de ataque en función de la pendiente de la regla y la pendiente teórica a obtener.

Tras el estudio y las mediciones realizadas en diversas capas de mezcla bituminosa extendidas en autovías y carreteras convencionales, tanto de nueva construcción como en mantenimientos de calzadas en servicio, se han obtenido algunas conclusiones, entre las que destacamos: • En general, los resultados más altos de IRI se ob tienen en aq uellos tramos donde se ha empleado el peraltímetro, siendo en el lado de la regla donde se corrige en función de la pendien te d onde los v alores son más e levados. Esta cuestión es más o menos apreciable en función de las variaciones de peralte de la carretera, así como de las modificaciones del ángulo de ataque en el lado de la regla con corrección por altura. Así, se han detectado valores medios de entre 0,3 y 0,4 dm/hm más altos con peraltímetro que con barra o cable como referencia. Esto nos hace pensar que en aquellas obras donde sea posible sustituir el peraltímetro por otro tipo de referencia de las estudiadas, debería hacerse, aunque también hay que tener en cuenta que en muchas obras los condicionantes no permiten dicho cambio. • De forma general, el extendido con cable da unos resultados de IRI algo superiores al extendido con barras de larga referencia (con contacto físico o sin él), aunque el empleo de este tipo de referencia es fundamental para alcanzar las cotas y el perfil teórico de la carretera, que en muchos casos no puede ser alcanzado con las barras. La obtención de

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resultados más altos de IRI parece ser debido por una parte a que, con el cable, lo que se busca es obtener una cota determina da, variando el espesor necesario en función de la cota de la capa inferior, modificando entonces el ángulo de ataque de la regla y generando por tanto pequeñas irregularidades que afectarán al IRI, y por otra, al encontrarnos con diferentes espesores de capa, se producen diferentes variaciones de espesor tras la compactación generados por el esponjamiento en zonas con diferente espesor. El diferencial detectado ha sido de entre 0,2 y 0,3 dm/hm, estando este valor influido por el estado de la capa inferior en relación con la cota teórica del pavimento. • En general, no se detectan diferencias sustanciales en el empleo de los dos tipos de barra, obteniéndose valores similares tanto en las barras con contacto físico como sin él. Para el empleo de esta metodología hay que tener en cuenta que el sistema corrige en función de la altura, y para emplear las barras en los dos lados de la regla, hay que tener presente que tanto las pendientes como las cotas de la capa inferior deben ser las adecuadas.


5.- CONCLUSIONES

6.- BIBLIOGRAFÍA

Como conclusiones de todo lo expuesto anteriormente, podemos decir:

• Monografía CEDEX: Características superficiales de los firmes de carreteras. Francisco Achútegui Viada

• El perfilómetro rodante empleado en esta experiencia permite el control continuo y diario del IRI de los tramos extendidos de forma técnica y económicamente viable.

• Sistemas de nivelación para extendedoras. Fumadó Gilabert. X JORNADAS NACIONALES DE CONSERVACION DE CARRETERAS (Cáceres, 6 al 8 de Junio)

• Con la información obtenida es posible optimizar los valores de los parámetros de ejecución para obtener valores de regularidad superficial adecuados, así como identificar problemas y errores de extendido. • En el estudio desarrollado, se han identificado técnicas más o menos adecuadas para obtener el IRI más bajo, aunque ninguna de ellas se puede descartar, pues las características y necesidades de la obra deben conjugarse con estos resultados de regularidad superficial.

Como conclusión general se podría decir que cuanto menos se modifique por los automáticos de nivelación el ángulo de ataque de la regla, y con ello el equilibrio de fuerzas anteriormente comentado, se obtendrán valores de IRI más bajos, aunque se deberá conjugar este tipo de actuación con el espesor, las pendientes y las cotas teóricas de la capa de firme extendida. En función de cual sea la necesidad más importante a cubrir en cada caso, así como también las limitaciones de ejecución que se tengan en las obras, se deberá seleccionar la metodología más adecuada teniendo en cuenta también de qué forma afecta cada una de ellas en el resultado final del IRI.

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NOTAS

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Recomendaciones Para Conseguir Un Buen IRI

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