Ingeniería Civil
Evaluación y Remediación de Patologías en Pavimentos Resumen El problema que se trata de resolver tiene en última instancia un trasfondo esencialmente económico. Al aumentar la durabilidad de los pavimentos, sin que en ellos aparezcan enfermedades malignas, pero ni tan siquiera benignas, se disminuyen los gastos de conservación conservación y, aunque en menor medida, también los que tienen que soportar directamente los usuarios: el estado de la superficie sobre la que circulan influye en el consumo de combustible y en la vida de los distintos elementos de los vehculos, empezando lógicamente por los propios neu m!ticos.
1. Generalidades En términos generales, un elemento estructural o una estructura, de"a de prestar servicio por qué: #e rompe: como consecuencia de la acción de las cargas por degradación del medio. #ufre deformaciones incompatibles con la función del elemento $por acción de cargas o por problemas internos internos de estabilidad%. estabilidad%. &a capacidad de un material depende de su: 1
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' (E#)#*E+)A: apacidad de soportar las cargas en servicio. ' -(A/)&)-A-: apacidad de soportar la acción del medio ambiente. ' A0*)*- E+ #E(1))2: apacidad de e3perimentar deformaciones compatibles con las condiciones de servicio. ' 4)A/)&)-A- 250(E+-E: #eguridad 6 Aptitud en #ervicio 6 -urabilidad .
omo esta capacidad de los materiales esta relacionada con la frecuencia en el tiempo del estado de solicitaciones y a sus caractersticas propias que hacen a la durabilidad, es fundamental desarrollar 70olticas de onservación y 5antenimiento8 que redunden en un me"or aprovechamiento de los recursos, ya que los materiales han sido colocados y es primordial mantenerlos, procurando de esta forma, óptimas condiciones durante su vida útil y me"orando las condiciones de circulación del usuario. Adem!s, la calidad final de la obra vial depender! de: 9&as consideraciones al momento del c!lculo, es en esta etapa cuando se plantean todas las condicionantes que involucra a la obra en cuestión, 9-e los controles, que garanticen la calidad de: los materiales a utilizar y de las capas que conforman la estructura, 9-e las tareas de mantenimiento durante su vida útil y su e3celente estado de conservación durante la misma.
2. La conservación -esde un punto de vista general las actividades de conservación han de cubrir dos grupos de ob"etivos generales: El primero se relaciona con el servicio a prestar a los usuarios $circulación segura, fluida y cómoda%, llevando los costes del transporte a un mnimo posible. El segundo incluye la preservación patrimonial de la carretera que forma parte de la riqueza $capital fi"o% de una +ación o de un particular. 2
Ingeniería Civil 0lantear una conservación normal, es hablar del con"unto de traba"os constantes o periódicos a e"ecutar para evitar el deterioro o destrucción prematuro de una obra, que la mantenga en su calidad y valor. Estos traba"os deben tender a e"ecutarse en forma de ciclos, para fi"ar los mismos se debe tener en cuenta la intensidad del tr!nsito, las estaciones meteorológicas del ao, limpieza de cunetas y taludes; necesitando para esto un calendario de operaciones en el que deber!n figurar, en forma general, algunos de los siguientes tems:
a% 0rogramas y presupuesto anuales de conservación y me"oramiento. b% &impieza de drena"es y cunetas. #istemas pluviales.
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Ingeniería Civil c% -esmalezado.
d% Acondicionamiento de taludes. e% (econformaciones. f% )nspección y reparación de estructuras. g% /acheos, riegos asf!lticos y reconformación superficial.
h% 0inturas de marcas viales y seales de tr!nsito. i% (eparación de defensas. "% (eparación de equipos. <% E3plotación de canteras. l% )nforme de costos.
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Los objetivos particulares de las tareas de conservación son tendientes a lograr: 9na adecuada resistencia al deslizamiento relacionada ésta con la seguridad de los vehculos. 9na regularidad superficial acorde a los trazados y velocidades, logrando as comodidad en la circulación, factor este que influye en la seguridad. 9na resistencia estructural suficiente para el tr!fico a circular por la carretera, de no ser as se caera en una disminución del valor patrimonial.
3. RE!"#L#$!%#&' GE'ER!LE,
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E3isten muchas opciones disponibles para rehabilitar una carretera, pero lo difcil es determinar cual de ellas es la me"or; sin embargo, la respuesta a dos preguntas importantes que debemos formularnos inicialmente ayudar! a encontrar la solución correcta, es decir la m!s económica y que cumpla con las e3pectativas de los propietarios de la va. &as dos preguntas son las siguientes:
/u0 se encuentra realmente mal en 0l pavimente eistente . na observación superficial y una observación estructural. onsistente en una inspección visual acompaada con unos pocos ensayos b!sicos $medidas de defle3ión, determinaciones con -0%, ser! suficiente para entender el mecanismo de falla. '/u0 se desea acer. ,e espera acer una inversión para un período de dise4o de 5uince a4os o un desembolso m6 s pequeo para disminuir la tasa actual de deterioro y lograr que el pavimento se mantenga por otros cinco aos=. 3.1 Métodos de investigación. 5
Ingeniería Civil En el caso de an!lisis que nos encontramos $clubes de campo y countries%, los traba"os de pavimentación, en general, no se encuentran dentro de un 7#istema de >erencia de 0avimento8, esta situación nos priva de la posibilidad de contar con los antecedentes e información descriptos anteriormente, o si se encuentran es una información muy escasa y desordenada. Ante esta realidad, el conocimiento de la estructura se lo debe hacer en función de evaluaciones sobre esta en su estado actual, el comportamiento de esta y de sus componentes, ser!n las herramientas a considerar para evaluar las tareas de rehabilitación. &os traba"os a los que hacemos referencia est!n contemplados en lo que llamamos 75étodos de )nvestigación8. E3isten diferentes métodos de investigación, estos deben seleccionarse adecuadamente. En muchos casos los resultados de varios ensayos pueden compararse entre s con el ob"eto de confirmar las razones del deterioro o de la falla y, de esta manera, entender me"or el comportamiento del mismo. &os métodos m!s usados. ?. )nspección visual. @ndice de Estado. . alicatas. B. 0erforaciones. C. 5edidas de defle3iones. D. Ensayos de laboratorio
a7 #nspección visual. Esta es una de las herramientas m!s poderosas en las rehabilitaciones de pavimentos y forma parte esencial de toda la investigación. &a inspección visual se realiza generalmente en dos etapas: ' )nspección visual inicial. En este caso se pretende obtener una inspección general del proyecto y definir los lmites de secciones homogéneas, en las que se tengan tipos y niveles similares de deterioro o bien se parcializa el pavimento a estudiar tomando como referencia puntos singulares de f!cil identificación, gener!ndose de esta forma tramos de traba"o que ser!n ob"eto, en la inspección visual detallada, de un an!lisis m!s minuciosos. >eneralmente esta tarea se realiza sobre un vehculo conduciendo a ba"a velocidad abarcando toda la longitud de la va. ' )nspección visual detallada. Esta etapa consiste en inspeccionar la va caminando sobre ella, tomando todas las medidas de seguridad necesarias. El traba"o es realizado sobre secciones homogéneas o sobre los tramos parcializados. #e toman nota detalladas de las fallas encontradas en la superficie, y se anotan observaciones adicionales como; estado del drena"e $conformación de cunetas, estado de banquinas, etc.%, aspectos geométricos $pendientes, curvaturas, terraplenes, etc.%, carril m!s deteriorado, e3udaciones y situación de accesos, la e3istencia o no de cordones cunetas o situación de los desages $zan"as, entubamientos%. -e ser necesario se realizaran tareas de nivelación para la verificación e individualización del estado real de cunetas y accesos. &os diferentes modos y tipos de falla se describen en función de su severidad, frecuencia y localización, de esta forma se tendr! una herramienta importante a la hora de fi"ar la estrategia de rehabilitación. &as falla se vuelca en planilla con su progresiva y, para los casos que correspondan, la superficie generada por ellas. #e tendra de todas 6
Ingeniería Civil las fallas o situciones especiales una base de fotos convenientemente identificadas, como antecedentes. *odo se vuelca en un plano general progresivado en donde se tandr! la visión general del estado de la va. on esta forma de traba"o, se van identificando sectores con soluciones similares y encontrando la solución a adoptar que involucre a las distintas tipologas de fallas.
(esultado final seria
C. E,/8E*! (E RE!"#L#$!%#&' - E)!L8!%#&' (E (!$+, .
Reabilitación ,uper9icial. 7
Ingeniería Civil &as medidas de rehabilitación superficial resuelven problemas que se encuentran confinados a las capas superiores del pavimento, usualmente dentro de los ?FF mm superiores, inconvenientes que est!n relacionados con el enve"ecimiento del asfalto y con el agrietamiento que se origina en la superficie debido a factores térmicos.
&os métodos m!s comunes para tratar este tipo de problemas incluyen: 9 olocación, sobre la superficie e3istente, de una carpeta delgada $espesores inferiores a los BD mm% de mezcla asf!ltica en caliente o en fro. Esta es la solución m!s simple a un problema, debido a que el tiempo requerido para completar los traba"os es corto y e3iste un impacto mnimo sobre los usuarios de la va. sualmente se emplean asfaltos modificados con el propósito de me"orar el comportamiento y alargar la vida útil de la nueva carpeta. #in embargo, varias carpetas nuevas incrementan la cota superficial y pueden causar problemas de drena"es y de accesos.
9 4resado y reemplazo. En este método se retiran las capas afectadas por el agrietamiento y se reemplazan con mezcla asf!ltica nueva, a menudo estas est!n hechas con ligantes modificados. El proceso es relativamente r!pido debido a las altas capacidades de producción de las freidoras modernas y a la capacidad de producción y colocación de los equipos afectados a la mezcla. El problema se soluciona con la nueva capa asf!ltica en tanto que los niveles se mantienen.
9 4resado y conformación de material granular. Este proceso, muy utilizado en los casos en los que se requiere aumentar la capacidad portante del pavimento, consiste en frezar la carpeta e3istente y parte del material de base, estos son la adición de algún aglomerante generan una nueva base, sobre la que se colocar! la carpeta de rodamiento. El inconveniente de esta metodologa es el incremento en la cota de superficie con los problemas ya mencionados, ser! entonces necesario antes de establecer la utilización de 8
Ingeniería Civil estas metodologas, una re verificación de los niveles, del pavimento, drena"es y accesos.
9 (eciclar el material del pavimento e3istente $recicla"e poco profundo o superficial%, el cual puede realizarse en planta; llevar el material fresado a una plante de tratamiento, o n el sitio, aplicando procesos en fro o en caliente. El ob"etivo principal de este tipo de recicla"e es re"uvenecer el ligante asf!ltico del pavimento e3istente. Adicionalmente, las propiedades de la mezcla reciclada pueden modificarse mediante la incorporación de materiales nuevos.
Reabilitación estructural. &a rehabilitación para resolver problemas de la estructura del pavimento normalmente se trata como una solución a largo plazo. Al resolver los problemas estructurales, debe recordarse que la estructura del pavimento es la que tiene fallas y no necesariamente los materiales que la constituyen.
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Ingeniería Civil &a densificación $o consolidación% de los materiales granulares es, de hecho, una forma de me"oramiento, debido a que a mayor densidad de un material, me"ores ser!n sus caractersticas de resistencia; sin embargo, la densificación causa problemas en las capas superiores, especialmente en aquellas construidas con materiales ligados.
omo regla, el ob"etivo de la rehabilitación estructural es ma3imizar el valor de recuperación del pavimento e3istente. Esto infiere que el material que se ha densificado no debe alterarse. &a continua acción de amasado por el tr!fico tardó varios aos para alcanzar este estado y los beneficios que ofrece tal densificación deben utilizarse donde sea posible.
Entre las operaciones m!s utilizadas para rehabilitación estructural se encuentran: 9 (econstrucción total. Esta es la opción elegida cuando se combina la rehabilitación con una decisión de me"oramiento que demanda un cambio significativo en la carretera. &a reconstrucción esencialmente implica todo y comenzar de nuevo. uando se tiene altos volúmenes de tr!fico es preferible construir una va alterna, para evitar problemas con el tr!fico
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9 onstrucción de capas adicionales $sean de materiales granulares o de mezclas asf!lticas% sobre la superficie e3istente. on frecuencia la colocación de capas asf!lticas gruesas donde los volúmenes de tr!fico son altos es la solución m!s f!cil para los problemas estructurales. #in embargo, como ya se indicó, un incremento en el nivel superficial trae acarreado problemas de escurrimiento, drena"es y en accesos.
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9 (ecicla"e hasta la profundidad en que presentan los problemas, creando una capa gruesa y homogénea, con caractersticas de resistencia superiores. En aquellos casos en que el pavimento va a me"orarse significativamente, pueden ponerse capas adicionales sobre las recicladas. sualmente se agregan agentes estabilizadores a los materiales reciclados, en especial cuando el material e3istente en el pavimento es marginal y se requiere su refuerzo, pues el ob"etivo del recicla"e es recuperar al m!3imo el pavimento e3istente. Adem!s de recuperar los materiales de las capas superiores, la estructura del pavimento por deba"o del nivel de recicla"e permanece igual.
on toda la información obtenida; 9 El an!lisis real de la estructura 9 &as caractersticas de las capas constituyentes en su estado real 9 &as caractersticas de los materiales en el laboratorio, a través de los distintos ensayos y mediciones realizadas. 9 -e la observación y cuantificación de los tipo de fallas y, 9 &a ubicación y sectorización de fallas, 11
Ingeniería Civil 9 El estado de drena"es, banquinas y escurrimientos, 9 &os niveles de accesos y umbrales, 9 &as estimaciones de las cargas a circular por sobre la va y su frecuencia , 9 &os requerimientos de los propietarios para la va, 9 El alcance de la rehabilitación $superficial o estructural%,
&as metodologas utilizadas para realizar los c!lculos y verificaciones en estructuras, son muy variadas, tendremos métodos empricos y analticos, a modo de e"emplo, de una metodologa sencilla presentamos un 7atalogo de secciones de refuerzo8, para lo cual los par!metros de dimensionamiento son la categora del tr!fico y la defle3ión de c!lculo en centésimas de milmetro, cumplimentado esto con la caracterización de los materiales y de la estructura del pavimento, en los que se considera tres tipos de soluciones de refuerzo para firmes fle3ibles:
*ipo A: /ase granular y pavimento de mezcla asf!ltica o tratamiento superficial. *ipo /: 5ezcla asf!ltica. *ipo : /ase tratada con conglomerante hidr!ulico y pavimento de mezcla asf!ltica. En cada caso se debe escoger entre las secciones estructurales posibles y económicamente m!s convenientes, teniendo en cuenta la disponibilidad de materiales para las capas a ser construidas, los volúmenes de obra y muy especialmente las condiciones del tr!fico durante la e"ecución del refuerzo.
:. ,oluciones típicas en pavimentos 0ara la descripción de las soluciones, situémonos en el caso de mayor recurrencia en este tipo de urbanizaciones, situación est!, que es encontrar rehabilitaciones de tipo estructural y no rehabilitaciones superficiales, hemos enumerado anteriormente, las alternativas m!s utilizadas. Es nuestro interés describirlas desde la m!s sencilla y económica, a la m!s cara y comple"a:
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,olución 1
Ingeniería Civil Etapa 1 El aumento del @ndice de Estado, es una solución muy económica, para me"orar la calidad del tr!nsito hasta que esté terminada al menos en gran parte la construcción de viviendas y pueda ser factible limitar la entrada de vehculos cargados, el peso por e"e o al menos pasa a disminuir la frecuencia de entrada de este tipo de vehculos. Este tipo de solución, involucra la realización de: 9 *omado de fisuras. on selladores de buena calidad. 9 /acheos. En los que se deber! especificar profundidad de traba"o y tipo de materiales intervinientes, deber!n estar correctamente demarcados. 9 #olucionar desprendimientos, utilizando mezclas en frio con tamaos m!3imos del orden de los G mm. 9 (ealizar tareas de reconformación de banquinas $el pasto que invade los bordes de los pavimentos, actúa como un embalse, el agua que se encuentra en el, per"udica aún m!s la estructura. 9 (econformar cunetas, sección transversal y longitudinal $pendientes%. 9 (econformación de accesos. 9 &as velocidades de circulación son ba"as es por ello que no se interviene en esta etapa en los ahuellamientos y deformaciones.
&a vida útil esperable es entre B y D aos, dependiendo de la calidad de las tareas y de los materiales utilizados. (ealizando nuevas tareas de mantenimiento hasta que se intervenga definitivamente.
Etapa 2 Esta etapa considera la colocación de una capa adicional, con la condición de que el pavimento este en condiciones de recibirla, conforme a los resultados de los c!lculos realizados y cumplimentada la Etapa ?, se realizan las intervenciones que se crea conveniente para realizar la colocación de la misma. -e ser necesario se proveen tareas de fresado. Este tipo de solución es aplicable en casos en los que no se creen problemas de drena"e y escurrimiento y, posteriormente a la colocación de la carpeta se limiten las cargas y las frecuencias, la situación ideal es aquella en la que, una vez colocada la carpeta solamente se tenga acceso de vehculos familiares.
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,olución 2 Es esta una rehabilitación mas costosa pero que apunta a me"orar la calidad portante de la va. En este caso se procede de la siguiente manera: 9 #e solucionan los sectores con baches, en caso de contar con baches aislados, de pequea superficie y, que no se puedan unificarse, es que los equipos utilizados corrientemente en la obra vial no logran resultados óptimos, se deber! recurrir entonces a equipos de menor porte y realizar los traba"os en capas de menor espesor. 9 &a carpeta removida de la superficie bacheada, se almacenara en las cercanas del sector, para cuando estén los traba"os terminados colocarse nuevamente. 9 4resado. &os traba"os de fresado se realizar!n en la profundidad establecida por el c!lculo de forma tal de lograr un material granular homogéneo que cumpla con las e3igencias, en los traba"os se toma la carpeta e3istente y parte del material de base. En esta situación se est! limitando incrementar el nivel final pro se aumenta la capacidad portante. 0uede ser utilizado un material granular realizado en el obrador sin la utilización de los materiales e3istentes, esta situación implicara, desmontar la carpeta y colocar el material sobre la base, pero en este caso se deber! estar seguro de no incrementar el nivel final a punto d comprometer drena"es y accesos. 9 arpeta de rodamiento. onforme a los c!lculos.
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,olucion3 (econstrucción total. En este caso se combina rehabilitar con una decisión de me"oramiento tendiente a realizar cambios significativos en la va. #e traba"a en remover toda la estructura fallada y descartarla, utiliz!ndose las capas que estén en buenas condiciones.
Ingeniería Civil Es la solución m!s cara ya que implica la reconstrucción general y comenzar de nuevo. En general se debera construir un ava alterna situación que es poco factible de materializar. on los materiales e3istentes de ser factible se decide su utilización para un me"or aprovechamiento, combin!ndolos con otros me"orando su densidad, me"ores ser!n sus caractersticas resistentes.
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