WHITETOPPING
PARTICIPANTES GRUPO No 3
Jose Matamoros.
Gabriel Gutiérrez.
Guillermo Fajardo.
Fredy Carbajal.
Franklin Bordas.
WHITETOPPING
INTRODUCCION
Al ser los pavimentos flexibles los de mayor uso en nuestro país, el mantenimiento debe enfocarse a la reparación de las principales fallas asociadas a este tipo de material, tales como ahuellamientos, piel de cocodrilo y grietas, y así brindar las mejores condiciones para el usuario, tanto en seguridad como en confort. Para lograrlo es necesario contar con tecnologías viables para el proceso de rehabilitación de pavimentos.
Dentro de las alternativas disponibles para rehabilitar pavimentos, y en particular, para pavimentos flexibles, se encuentran las capas de hormigón aplicadas directamente sobre el pavimento deteriorado. Esta técnica se denomina Whitetopping, (cubierta blanca).
DEFINICION DE WHITETOPPING
Whitetopping (Carpeta Blanca) es un recubrimiento de Concreto Fabricado con Cemento Portland, construido sobre un pavimento asfáltico existente. Éste tiene la finalidad de rehabilitar aeropistas, carreteras y calles con excelentes resultados al asegurar una solidez y durabilidad mayor que el pavimento flexible.
HISTORIA DEL WHITETOPPING
El primer pavimento recubierto con Whitetopping fue reportado como colocado en 1918, y ha sido empleado en cientos de proyectos.
Entre los años 1940 y 1950, el principal uso fue en aeropuertos civiles y militares. El espesor en estos casos variaba entre los 20 y 46 cm. Desde el año 1960, el hormigón ha sido muy utilizado para reparar vías de autopistas existentes en estados como California, Iowa y Utah. En estas aplicaciones, los espesores variaban entre 17,5 a 25 cm.
En los años 1990, se realizaron nuevos desarrollos en el diseño y construcción del Whitetopping, tales como la identificación del Ultra Thin Whitetopping, como un tipo de pavimento alternativo.
En los últimos 10 años, el Whitetopping ha vuelto a aparecer como una alternativa viable para la pavimentación.
Esquema de la estructura de los pavimentos delgados de hormigón sobre asfalto
ESFUERZOS
El pavimento flexible al ser diseñado tiene una curva de esfuerzos característica, los cuales se disipan dependiendo de los espesores de las capas y la calidad de los materiales, al colocarse un pavimento rígido encima de esta estructura, este absorbe la mayor cantidad de los esfuerzos y los distribuye en una superficie mucho mayor.
COMPARACION ENTRE PAVIMENTO RIGIDO Y PAVIMENTO FLEXIBLE Las curvas de esfuerzos de un pavimento flexible y un Whitetopping se pueden observar en las Figuras a continuación:
Cuando utilizar Whitetopping
Generalmente al hablar de recubrimientos ultradelgados o delgados se piensa en usarlo sobre asfalto que presenta fallas tales como ahuellamiento (rutting), desplazamientos (shoving) y otras fallas superficiales.
Un pavimento asfáltico dañado severamente con un importante deterioro estructural, con problemas en las bases o sub bases, malas condiciones de drenaje, desmoronamiento áridos, no es un buen candidato para ser reparado con UTW o TWT.
El pavimento a rehabilitar requiere de un mínimo espesor del asfalto después de haber fresado la superficie, para así entregar un buen soporte al hormigón.
Guía para reparar fallas existente en pavimentos de asfalto antes de aplicar una sobrecapa de hormigón.
Muestreo: Con el propósito de saber cómo está compuesta la estructura existente en cuanto a espesores y propiedades de los materiales de las capas granulares y asfálticas, se realizan Muestras entre 1 a 1.3 metros de profundidad.
Ensayos de laboratorio: A las muestras resultantes de los Muestreos se le deben comprobar sus propiedades mediante los siguientes ensayos:
- Granulometría - Límites de Atterberg o consistencia - Humedad natural - CBR - Contenido de materia orgánica - Proctor modificado.
VENTAJAS
Requiere de una mínima preparación de la superficie dañada, consistiendo ésta en la reparación de baches y el lavado de la carpeta asfáltica, en el caso del convencional y el fresado superficial de la carpeta para el caso del delgado, previo a la construcción de la losa de concreto.
La vida útil del camino se incrementa a 20 años, disminuyendo drásticamente los costos por mantenimiento.
Incrementa la luminosidad del camino, reduciendo incluso los gastos por iluminación nocturna.
La sobrelosa de concreto es capaz de soportar -con amplios márgenes de seguridad- las cargas típicas del tráfico urbano ligero para pavimentos delgados y del pesado para pavimentos convencionales.
Dentro de las ventajas de los pavimentos delgados de hormigón, esta el no reflejar los problemas existentes de la superficie de asfalto.
TIPOS DE WHITETOPPING Este procedimiento se clasifica comúnmente en tres categorías: convencional, delgado o ultra delgado (Ultra Thin Whitetopping). Está basado en el espesor de la nueva capa de concreto que tendrá al iniciar su servicio.
Convencional: el espesor de la losa es superior a 20 cms.
Delgado: el espesor de la losa oscila entre 10 a 20 cms.
Ultra delgado (Ultra Thin Whitetopping): el espesor de la losa oscila entre 5 a 10 cms.
¿Cuál es el espesor mínimo del pavimento asfáltico requerido debajo del Whitetopping? El Whitetopping se coloca comúnmente donde existe un espesor sustancial de pavimento asfáltico, tal como uno de profundidad completa. La American Concrete Pavement Association generalmente recomienda que el espesor mínimo de asfalto sea, de 75 mm después del fresado.
¿Qué clase de problemas ocurren comúnmente en el Whitetopping? En el Whitetopping más delgado, tal como el Ultra Thin Whitetopping, la fisuración en las esquinas comúnmente el tipo de problema que predomina.
es
El espesor, el tamaño del cuadro, y el tipo de concreto asfáltico son los parámetros predominantes que conducen a la velocidad de fisuración.
Paneles más alargados, empleados en secciones de Whitetopping de espesores mayores, sufren otros tipos de problemas, tales como la fisuración en la mitad de la losa y la falla.
¿Adonde se Utiliza Whitetopping?
Rutas con carga ligera y Fuerte.
Caminos de bajo volumen (calles urbanas, caminos de pueblo)
Estacionamientos.
Senderos.
Calles residenciales.
Intersecciones.
Calles Principales.
¿Cuándo el Whitetopping no es una opción ? Los recubrimientos con recomiendan cuando :
Whitetopping
no
se
El pavimento asfáltico está muy deteriorado o cuando cantidades sustanciales del pavimento existente deben ser retiradas durante la rehabilitación.
No se recomienda que el Whitetopping sea colocado sobre pavimentos asfálticos con problemas en los materiales, tales como el descascarado del asfalto.
¿Se requiere un equipo de construcción especial para construir pavimentos con Whitetopping?
Se fijan encofrados convencionales y pavimentadores de forma rígida, que han sido usados exitosamente en la construcción del Whitetopping.
Se ha usado también un equipo más pequeño, tal como una regla vibradora.
¿Está el Whitetopping limitado a usarlo sobre caminos de bajo volumen de tráfico ?
El Whitetopping ha sido usado efectivamente sobre pavimentos sujetos a todos los niveles de tráfico.
El espesor es a menudo una función de la carga anticipada del tráfico. Como resultado de ello, ha sido exitosamente usado en carreteras principales, primarias y secundarias.
Los recubrimientos de Ultra Thin Whitetopping más delgados se emplean comúnmente sobre carreteras de volúmenes más bajos de tránsito, tales como calles residenciales.
Las intersecciones son ideales para la colocación del Whitetopping, dado que es descascaramiento y
Estructura típica de rehabilitación por la técnica whitetopping
Adherencia
La adherencia entre el asfalto y el hormigón permite un funcionamiento como una sección compuesta. Esto causa que las capas actúen monolíticamente y compartan las cargas.
Con la adherencia, el eje neutro en el hormigón cambia desde la mitad de la losa de hormigón hasta el fondo de la misma. Este descenso del eje neutro disminuye los esfuerzos llevándolos a valores que el hormigón puede soportar.
El Whitetopping, que idealmente es adherido, reduce los esfuerzos, gracias a la adherencia entre las capas de hormigón y de asfalto
Espaciamiento de las juntas
Todos los sistemas de pavimentos deben absorber la energía de aplicación de carga, ya sea por flexión o deflexión (flecha).
Las juntas son construidas a poca distancia ya que esto reduce el brazo de momento de aplicación de la carga y minimiza los esfuerzos debido a la flexión.
Este espaciamiento forma un sistema de pavimento de bloque, el cual transfiere la carga al pavimento flexible a través de deflexión antes que la flexión.
Al tener espaciamientos cortos, se busca que el pavimento actúe como mecanismo y no como estructura.
Los espaciamientos típicos que funcionan bien fluctúan entre 0,6 a 1,5 m. Se recomienda que el máximo desplazamiento sea 12 a 15 veces el espesor de la losa en ambas direcciones.
Proceso constructivo
Sólo es necesario reparar problemas serios del pavimento existentes tales como ahuellamientos severos, desplazamientos y baches .
En las áreas en que la subrasante haya fallado y por lo tanto no proporcione soporte uniforme a la capa de hormigón, debe retirarse y reemplazarse.
Después de hacer las reparaciones, se debe decidir como se va a tratar la superficie deformada antes de colocar la sobrecapa.
Se han utilizado distintos métodos:
• Barrer y colocar directamente.
• Fresar para nivelar la superficie.
• Colocar una capa niveladora.
Preparación de la Superficie Colocación
directa
En este caso la superficie no se trata y las huellas se llenan con el hormigón de la nueva capa.
No es necesario fresar, hacer gradación de finos ni otra actividad. La colocación directa se recomienda para todos los casos en los que el ahuellamiento no supere los 5 cm.
Fresado del asfalto existente. Las irregularidades de la superficie a rehabilitar pueden quitarse fresando el asfalto existente. Para que el perfil quede uniforme por lo general hay que remover entre 2,5 a 7,5 cm. de la superficie. El fresado establece el acabado de la rasante y la pendiente transversal de la vía, según sea necesario.
Capa niveladora
Una capa niveladora puede crear una superficie de pavimento uniforme, se necesitan entre 2,5 a 5 cm. de asfalto para quitar las deformaciones del pavimento existente.
Usualmente se usa una mezcla bituminosa caliente que debe reunir las especificaciones de diseño tradicionales y usar agregados gradados convencionales.
Debido a su costo, no es recomendable utilizar ésta alternativa donde las deformaciones sean menores que 5 cm.
Esquema de recolección de puntos para realizar el perfil topográfico.
Vista de la superficie tras el fresado. Nótese la textura rugosa de la superficie, fundamental para obtener una buena adherencia.
Limpieza de la Superficie
Tras la preparación de la superficie, es necesario una profunda limpieza de ésta. Para la eliminación de las partículas grande, basta con un buen escobillón.
Para limpiar el polvo, es recomendable aplicar aire comprimido
Se recomienda humedecer el asfalto de manera de enfriarlo para evitar un secado acelerado del hormigón que provocaría microfisuración en el hormigón fresco.
Limpieza con escobillón para las partículas grandes y limpieza más profunda, usando aire comprimido, para remover las partículas más pequeñas.
COLOCACION DEL CONCRETO HIDRAULICO
Con el tramo a rehabilitar listo, se realiza el suministro de concreto hidráulico, cuidando siempre la calidad en la aplicación para garantizar el éxito del proyecto.
Luego se deberá realizar el terminado y el texturizado. Se debe proteger el concreto mediante curado para evitar la pérdida de humedad y así garantizar que se alcance la resistencia indicada en el diseño.
Aditivo de Curado Es recomendable utilizar alguna Aditivo de curado para evitar el secado acelerado de la superficie y por lo tanto fisuración plástica. La aplicación se realiza con rociado con fumigadores.
Corte de Juntas
El corte de las juntas se debe realizar en cuanto la resistencia de la superficie sea suficiente como para soportar el peso de las máquinas de corte. Esto ocurre por lo general cerca de las 4 horas de colocado el hormigón.
DISEÑO DE WHITETOPPING
Este procedimiento utiliza el concepto de eje equivalente de 18 kip (ESAL).
Este valor es utilizado para convertir el daño causado por los distintos ejes a un daño equivalente causado por ejes de 18 kip.
El daño esta en función del espesor del pavimento, y la AASHTO calcula para pavimentos de espesores mayores a 6 in. (15 cm).
Lista de chequeo de condiciones de pavimento flexible
TRAMO PAVIMENTADO
COMPARACION ENTRE WHITETOPPING Y PAVIMENTO FLEXIBLES
EJEMPLO DE CONSTRUCCION WHITETOPPING
CARRETERA CA-5 SUR TRAMO III Cerro de Hula – Tegucigalpa (Puente Germânia).
Descripción del Proyecto
Con esta solución las obras a realizar para la rehabilitación, contemplan el reciclado de la superficie existente (base + carpeta) 15 centímetros rigidizada con cemento y sobre ésta de 22 cm de concreto hidráulico, y en aquellas áreas donde están las fallas geológicas se colocará tanto la sub-base y base nueva como el respectivo pavimento de concreto hidráulico.
La sección típica del diseño estará compuesta de una trocha que comprende dos carriles de 3.60 m, los carriles están separados por pintura de demarcación de carril, con hombros de 1.40 m, losas de 1.80 x 2.00, sin pasa juntas, además la sección contempla cunetas enchapadas con un talud de 3:1 y un ancho de 1.50m,
Conversatorio Sobre el Proyecto Quien Pregunta ( Alumnos UPI-Diseño de Pavimentos) Quien Responde ( Ing. Walter Álvarez- INSEP).
P/ Ingeniero. Walter
Solamente Para Preguntarle si el Tipo de Pavimento en La Carretera del Sur…se Puede Considerar …Como un Whitetopping ??? R/ Muy buena pregunta. En general cuando un pavimento de Concreto Hidráulico se funde sobre un pavimento de Concreto Asfaltico ya existente se dice que se trata de un pavimento tipo Whitetopping.
P/ Aun cuando la carpeta asfáltica existente es molida y combinada con cemento y agregado para estabilizarlo.
R/ Aun así, ya que se esta fundiendo el concreto sobre una estructura de pavimento existente, la cual consiste de la subrasante, sub-base y base de la antigua estructura de pavimento, a lo cual se le suma el pavimento antiguo reciclado con agregado en la base y en este caso además con la incorporación de un agente estabilizador. Lo anterior genera una estructura de pavimento con un numero estructural bastante elevado que permite fundir sobre la misma una carpeta de concreto hidráulico con un espesor menor al que se tendría si la estructura estuviera integrada solamente por la sub-rasante, la sub-base y la losa como típicamente sucede en un pavimento rígido. Por lo mismo se le considera como una losa delgada o Whitetopping que es lo mismo. Si bien los espesores entre una losa delgada y una losa típica no difieren mucho. Las losas delgadas son porque tienen apenas unos pocos centímetros menos de espesor que las losas de concreto hidráulico tradicionales, sin embargo por ser de menor espesor se les llama losas delgadas.
VIDEOS (Construcción de Carretera del Sur – CA5 Sur)
Estabilización de Suelo con Cemento Portland.
Mezcla de Cemento con Capa Asfáltica Triturada.
Vaciado de Concreto y Pavimentado.
Cortado del Concreto.
Sellado de Juntas.
ESTABILIZACION DE SUELO CON CEMENTO PORTLAND
MEZCLA DE CEMENTO Y CAPA ASFALTICA TRITURADA
VACIADO DE CONCRETO Y PAVIMENTADO CON LA FINISHER
CORTADO DEL CONCRETO
SELLADO DE JUNTAS
CONCLUSIONES
Se identificaron 3 factores que inciden en el buen comportamiento de los pavimentos delgados de hormigón sobre asfalto, estos son: la adherencia entre la capa de hormigón y la capa de asfalto existente, el espesor de la capa de asfalto existente y el espaciamiento entre las juntas.
De todas las alternativas evaluadas en la preparación de la superficie asfáltica existente, la de mejores resultados fue la de fresar y limpiar profundamente antes de depositar el hormigón.
El espaciamiento de las juntas se estima como máxima separación, 1,80 m para los pavimentos delgados. En el caso de los ultradelgados, las separaciones son menores, llegando incluso a los 60 cm.
Se identifica la falla en las esquinas de las losas como la más común, y se recomienda aumentar el espesor en esa zona.
Una buena adherencia en la interfaz hormigón/asfalto es esencial para la aplicación exitosa del Whitetopping.
GRACIAS POR SU ATENCION…. Dios Los Bendiga!!!!
