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PORTADA En restauración y construcción de pavimentos de asfalto y hormigón se observan interesantes desarrollos en materiales y tecnologías. En tanto, las autopistas concesionadas se convierten en la superficie ideal para pavimentar el camino hacia la innovación. ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• Claudia Ramírez F. / Revista BIT Innovaciones en pavimentos A toda velocidad ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ BIT 48 Mayo 2006 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 16 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Asfalto: Villa Castillo-Puerto Ibáñez, mezcla asfalto- Asfalto: Aplicación de mezcla asfáltica con caucho. CA Multigrado en General Velásquez con la Alameda. P ara nadie es un secreto que las estrechas calles de adoquines del Santiago de principios del siglo XX quedaron reducidas a fotografías en blanco y negro, dando paso a imponentes autopistas de asfalto y hormigón. Sin embargo, seguramente muchos desconocen la transferencia tecnológica que avanza rauda tras las innovaciones en la construcción de pavimentos en Chile, un esfuerzo que congrega a autoridades, universidades, institutos y proveedores del sector. A juicio de los especialistas, el camino hacia la innovación exige atravesar distintas etapas. «Lo primero es reconocer la tecnología adecuada para el país y realizar un proceso de transferencia apropiado, que implica definir estándares tras la aprobación en laboratorios y tramos de prueba», comenta Guillermo Thenoux, ingeniero civil y académico del Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Los avances se aprecian en distintas direcciones y parecen ir en buen pie. En esta edición presentamos las innovaciones en materiales y tecnologías de construcción en pavimentos de asfalto y hormigón surgidas en la última década, especialmente las aplicaciones en carreteras y autopistas concesionadas. ASFALTOS Se trata de un derivado de la destilación pesada del petróleo que cuenta con más de 400 aplicaciones en tejas (techumbres), regadíos (impermeabilización de canales), membranas para estructuras y pavimentación, entre otros. El pavimento de asfalto se conforma sobre la sub rasante, agregando una sub base granular, una base granular, capas de revestimiento o binder y en la superficie una capa de rodadura. Se trata de un material termoplástico que tiene un comportamiento reológico viscoelástico, que permite conformar pavimentos flexibles para distintas solicitaciones, por lo que se aplica tanto en calles con tránsi- Asfalto: Aplicación de geotextil y recapado asfáltico. to reducido (de 3 a 4 cm de espesor), como en autopistas con tráfico pesado (de 22 a 25 cm), y en diferentes zonas climáticas. A continuación abordamos una selección de innovaciones. a)Innovaciones en materiales Entre los materiales innovadores están los asfaltos modificados que se utilizan en las mezclas asfálticas de alto rendimiento, especialmente ideadas para evitar las deformaciones y fatigas, y las emulsiones asfálticas que se emplean en técnicas de conservación de los pavimentos. • Stone Mastic Asphalt (SMA) (Asfalto con fibras de celulosa): Es una mezcla asfáltica de gran estabilidad y duración y está formada por agregados pétreos de alta calidad. Con granulometría discontinua que permite obtener una estructura granular gruesa con contacto entre partículas, y maximizando la fricción interna de la mezcla. El SMA está formado por árido, filler (material fino), ligante asfáltico - que puede ser tanto cemento asfáltico tradicional o modificado- y fibras. Resiste la fatiga debido al gran porcentaje de ligante asfáltico y bajo contenido de vacíos, es decir, evita la fisuración por esfuerzos repetidos y cuenta con larga vida útil. El uso de fibras permite maximizar el contenido ligante, de manera de obtener una mezcla estable, evitando el escurrimiento en la elaboración y almacenamiento y la exudación (1). Se aplica en lugares donde se ejercen elevadas tensiones sobre el pavimento como intersecciones con semáforos, rotondas, puertos, autopistas, vías de tránsito lento y pesado, pistas de aterrizaje y otros. El Laboratorio Nacional de Vialidad del MOP realizó pruebas exitosas con este material en el 2002 en la Autopista Central, desde el KM 2.420 al 3.008, sobre estructura de hormigón antiguo y sobre asfalto nuevo. • Asfalto multigrado: Se trata de cementos asfálticos modificados sin polímeros, que se utilizan en las mezclas asfálticas para capas de rodadura en pavimentos que aumentan su capacidad estructural BIT 48 Mayo 2006 Fotos gentileza Bitumix. ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 17 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ BIT 48 Mayo 2006 Guillermo Thenoux, ingeniero civil y académico del Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción PUC. 18 de resistencia, y disminuyen la susceptibilidad térmica, Juan Silva, asesor técnico de pavimentación de Asfaltos Chilenos señala que «el Cemento Asfáltico multigrado puede definirse como similar a los aceites multigrados, es decir, conserva las propiedades en un amplio rango de temperaturas. En su elaboración se emplean aditivos y catalizadores de la base asfáltica, la que es sometida a reacciones químicas controladas. Además, posee propiedades reológicas(2) mejoradas, otorgando un mejor comportamiento». Su uso en Chile comenzó en el 2001, a través de una aplicación de prueba en la Ruta del Ácido y posteriormente en la Ruta 5 Norte (II Región). En la actualidad está disponible para el uso masivo en el mercado. (Más información Revista BiT N°22 y N°24, www.revistabit.cl ) Un caso de uso de cemento asfáltico multigrado se aprecia en la Autopista Central. Esta carretera presenta una longitud de 60 Km en sus ejes Norte -Sur y General Velásquez, con 96 % de pavimento asfáltico y el 4 % de pavimento de hormigón. «La concesionaria propuso la modificación de la mezcla inicial desde una banda granulométrica del tipo IV-12 a una S-20 con cemento asfáltico multigrado. La propuesta de cambio obedece a la gran cantidad de pasos inferiores y la complejidad de las tareas de mantenimiento en esos sectores, además de reducir el mantenimiento y los costos de conservación, y dar una mayor seguridad para el usuario», comenta Claudia Vivallos, Ingeniero de Calidad del Área Control de Calidad, perteneciente a la gerencia de Infraestructura de Autopista Central. El diagnóstico técnico arrojó características poco deseables en la mezcla licitada en un principio, como altos contenidos de Cemento Asfáltico, bajo porcentaje de huecos en la mezcla y una textura cerrada, que generan baja fricción, reducida capacidad de carga o estabilidad, y una mezcla deformable ante alto tránsito. Esto hizo variar las especificaciones e introducir la nueva mezcla S-20 para lo que se construyeron tramos de prueba en el sector de la Ruta 5 entre Salesianos y Carlos Valdovinos en la Vía Expresa Oriente y en el Río Maipo en la Vía Expresa Poniente. • Modificado con caucho: Se trata de una mezcla asfáltica en caliente modificada con polvo obtenido de neumáticos de desecho. Posee características favorables desde el punto de vista ambiental y vial. Por una parte presenta mejores respuestas en condiciones climáticas extremas, y por otra permite reutilizar el caucho proveniente de los neumáticos, un material difícil de reciclar. Roberto Orellana, gerente del Instituto Chileno del Asfalto (ICHAS). Asfaltos: Imprimación con emulsión imprimante, aplicación de Móbil E-Prime, en el país desde 1999. En el país, a la fecha se realizaron dos tramos de prueba. El primero de 500 metros en la Ruta X- 65 entre Villa Castillo y Puerto Ibáñez, en la X Región. Óscar Plaza, gerente de tecnología, calidad y comunicación de Bitumix comenta: «No era el lugar ideal para hacer la prueba, ya que debido a la distancia con la capital es difícil hacer un seguimiento técnico oportuno. Además, en el país no contamos con una política ambiental que regule la reutilización obligatoria de los neumáticos usados». Los fabricantes agregan que las pruebas resultaron costosas porque se realizaron con polvo de neumático importado y el material es complejo de elaborar. Otra prueba se realizó en la Ruta 60 CH, en el túnel Cristo Redentor de Los Andes. En este caso la Dirección de Vialidad del MOP utilizó el asfalto de caucho sobre el pavimento de hormigón de manera de evitar la reflexión(3) de grietas. En ambos casos la mezcla se preparó bajo el sistema húmedo donde el ligante asfalto/ caucho se mezcló con CA 60/80 y caucho triturado de neumático en un estanque provisto de un sistema de agitación, a la temperatura que indicó la dosificación de laboratorio. • Emulsiones imprimantes: La función principal es aglomerar la capa superficial de la base granular compactada y proveer una superficie que permita una adherencia entre la base y la capa asfáltica superior. Estas emulsiones especiales reemplazan a los asfaltos cortados o diluidos, que producen contaminación por su alto contenido de solvente al evaporarse. Esta nueva técnica de imprimación resulta más amigable con el medio ambiente, ya que el curado contempla esencialmente la evaporación de agua a diferencia del solvente de los asfaltos cortados. Además se puede aplicar a temperatura ambiente y posee un curado más rápido que permite una pronta aplicación de la mezcla asfáltica o tratamiento superficial. Juan Silva de Asfaltos Chilenos, destaca que «las emulsiones imprimantes se han masificado a tal grado que las han logrado introducir en la especificación de los contratos como una alternativa válida, y esperamos que reemplacen completamente a los asfaltos cortados por sus favorables factores medioambientales y de seguridad». La imprimación de las bases, previo a la colocación de la capa asfáltica, actúa como supresor de polvo durante el período de construcción y a la vez se convierte en una capa de impermeabilización, protegiendo del tráfico y la lluvia (Más información, Revista BiT Nº 19,www.revistabit.cl) Fotos gentileza Asfaltos Chilenos. PORTADA 19 BIT 48 Mayo 2006 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Foto gentileza Bitumix. ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ PORTADA ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Asfalto: Aplicación de mezcla asfáltica con asfalto AMA para Vespucio Norte Express. Asfalto: Técnica de reciclado en frío con asfalto espumado, aplicada en la Ruta de la Madera, Concepción. • Tradicional mejorado: Una experiencia que no necesariamente incluyó una innovación pero sí una evolución en el material, se observa en la construcción de la Autopista Vespucio Norte Express. «En el proyecto se especificaba la construcción con pavimentos asfálticos, tanto en las vías expresas como locales, por lo tanto nuestro primer desafío consistió en optimizar al máximo la performance de una mezcla asfáltica ‘tradicional’. Esto se logró, en primer lugar modificando las especificaciones del cemento asfáltico, con un mínimo de 2500 Poise de viscosidad a 60 ºC, con el objetivo de construir mezclas con mayor resistencia al ahuellamiento. Por otro lado, se incorporó un aditivo mejorador de adherencia, que aumenta la afinidad entre el agregado pétreo y el cemento asfáltico, impidiendo el ingreso del agua al pavimento y prolongando su vida útil. «También se mejoraron las características de los agregados pétreos, principalmente se exigió que como mínimo los áridos utilizados contaran con un 95% de partículas con 4 caras fracturadas, lo que mejora la trabazón mecánica entre éstas, aumentando la resistencia al ahuellamiento», explica Gabriel Sepúlveda, académico de la Universidad Tecnológica Metropolitana e ingeniero de calidad de la Constructora Vespucio Norte S.A., encargada de la construcción de la Autopista Vespucio Norte Express. La aplicación se realizó en una extensión aproximada de 29 km, con dos calzadas expresas de tres pistas cada una, más dos calles locales, con dos pistas cada una. BIT 48 Mayo 2006 b) Tecnologías de construcción 20 Estas tecnologías se orientan a la construcción y restauración de pavimentos. • Reciclado de asfalto: Surge del concepto de reconstrucción que permite aprovechar una mezcla y conformar una estructura para colocar un revestimiento de menor espesor en lugar de reemplazar completamente los paños de asfalto. Es decir, se emplea el camino como una base mejorada para colocar una carpeta de rodadura de bajo espesor. Una técnica es el reciclado en frío con asfalto espumado, utilizada para la rehabilitación de pavimentos. Consiste en el procesamiento y tratamiento, con material bituminoso en forma de espuma de un pavimento sin aplicación de calor para producir una capa de pavimento restaurada. El principal objetivo de esta técnica es rehabilitar un pavimento asfáltico, restituyendo o mejorando sus propiedades funcionales y estructurales. El primer proyecto de reciclado realizado en Chile correspondió a la carretera Panamericana Norte, al sur de Copiapó, en la III Región (28 km). El informe preparado por el Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción PUC detalla las condiciones: «La recicladora tiene un tambor pulverizador-mezclador, que rota pulverizando el material del pavimento. Durante este proceso se agrega asfalto espumado mediante un sistema de válvulas, más el agua necesaria para la compactación. El material reciclado queda detrás de la recicladora a medida que avanza, para su compactación y perfilado con maquinaria tradicional». La experiencia se repitió en El Camino de la Madera (36 km), en Concepción. «Disponemos de una máquina recicladora autopropulsada más un tren de equipos como un camión proveedor de asfalto y un camión aljibe para el agua de compactación. Básicamente la máquina toma el material en capas de 5 a 15 cm, le agrega asfalto, agua y lo compacta para generar material nuevo 100% reutilizable», explica Guillermo Thenoux. Entre las conclusiones de este proyecto sobresale el diseño de un proceso constructivo de rápida ejecución, «logrando un rendimiento de 1.000 m de avance diario a calzada completa (7.000 m2)». (Más información [email protected]). • Pavimentos drenantes o porosos: Estas mezclas asfálticas son utilizadas como carpeta de rodado y se caracterizan por un ele- 21 BIT 48 Mayo 2006 PORTADA Técnica Reparación de espesor completo Objetivo Restaurar la capacidad estructural de la losa Barras de traspaso de carga Reestablecer la transferencia de cargas en juntas y grietas transversales Prevenir escalonamientos futuros Mejorar el coeficiente de fricción del pavimento Evitar el hidroplaneo o patinaje Minimizar la infiltración de agua y de material no compresible en el sistema de juntas Ranurado Sellos de juntas y grietas BIT 48 Mayo 2006 Hormigón: Reparación de espesor parcial. 22 Pavimento de hormigón cepillado. vado porcentaje de huecos interconectados entre sí (de 18 a 25%). Este parámetro permite el paso del agua a través de la mezcla, impidiendo que se forme una capa de agua en la superficie del camino cuando llueve. Es decir, se trata de mezclas abiertas o porosas que reciben la lluvia y la canalizan hacia los costados, produciendo un efecto de sequedad aunque el pavimento esté mojado. Juan Silva de Asfaltos Chilenos señala que estas mezclas se utilizan especialmente para drenar agua, pero también para disminuir el ruido que emana del pavimento. «Hay mezclas densas, semidensas, abiertas y dentro de éstas drenantes, más porosas y con mayor cantidad de vacío. La mayor utilidad es en climas lluviosos donde disminuyen la proyección de agua y absorben el ruido del contacto del neumático con la superficie del pavimento, permitiendo una mejor conducción y caminos más seguros». Hay tramos de prueba en Concón (V Región), Temuco (IX Región) y en la Ruta 207, en el sector de Paillaco en Valdivia, (X Región). Los pavimentos drenantes aumentan las condiciones de seguridad ya que permiten distinguir las demarcaciones de la vía y obtener un frenado más rápido del vehículo. Las especificaciones de estas pruebas fueron publicadas en el Manual de Carreteras (Volumen 5). HORMIGÓN Los pavimentos de hormigón tradicional o pavimentos rígidos son diseñados en el país de acuerdo con el método norteamericano Aplicación Juntas y grietas con deterioros que comprometen más de la mitad del espesor de la losa Quiebres de esquina Juntas y grietas escalonadas Principalmente en pistas de aterrizaje (transversal) En carreteras, avenidas y calles (longitudinal). En sectores de curvas pronunciadas o pavimentos con bajo coeficiente de fricción Juntas y grietas Colocación de barras en cruz. Estabilización de losas. AASHTO (4). En su preparación se requiere agua para amasado, árido grueso (grava, ripio o chancado de tamaño máximo 40 a 50 mm), árido intermedio (gravilla) fino (arenas) y aditivos plastificante. En climas con hielo o cuando se usa pavimentadora de molde deslizante, se agrega un aditivo incorporador de aire. Su proceso constructivo básicamente consiste en la ejecución de una base estabilizada de bajo espesor y la construcción de una losa de hormigón de 18 a 30 cm de espesor, que se puede construir en fajas de 3,5 a 7 m de ancho. Ready Mix recomienda que la subrasante esté bien drenada, compactada y sea de naturaleza adecuada y uniforme para soportar las cargas. El hormigón se prepara con maquinaria especial para vibración, compactación y acabado superficial. Una vez terminada la pavimentación, la apertura al tránsito se realiza, dependiendo del tipo de hormigón, a las 12 horas y no más de 5 días de ejecutado, alcanzando una vida útil de 20 a 35 años con mantenciones como sellado de juntas. Las principales técnicas de reparación y construcción de los pavimentos de hormigón provienen de EE.UU. y Europa, al igual que en asfaltos, se desarrollan en Chile a través de proveedores, universidades y el Instituto Chileno del Hormigón (ICH). Las innovaciones en tecnologías de construcción se relacionan con hormigones especiales para la velocidad de ejecución y uso del pavimento, las técnicas de reparación, y la variación en los anchos y espesores de las losas. Información y fotografías: Gentileza Emin Ingeniería y Construcción S.A. T É C N I C A S D E R E PA R A C I Ó N D E PAV I M E N T O S D E H O R M I G Ó N BIT 48 Mayo 2006 señados para una pronta puesta en servicio, reduciendo los plazos de construcción, aumentando la productividad y disminuyendo las molestias para los usuarios. La empresa Hormigones Premix S.A., desarrolló el hormigón Fast Track para construcción y reparación de calzadas, reconstrucciones de pistas y losas de estacionamiento en aeropuertos, reconstrucción de intersecciones de caminos, entre otros. El proveedor destaca que este producto permite reducir el tiempo de construcción, aumenta la productividad, disminuye los gastos por ocupación de superficies públicas y reduce la congestión vehicular y las molestias originadas por los procesos propios de la construcción. Los pavimentos de hormigón tradicional se pueden entregar al tráfico después de 14 días de su construcción. La oferta de la innovación Fast Track permite entregar a tráfico el pavimento a las 24 horas o 3 días, dependiendo del uso del pavimento. «Lo que no significa que las faenas se realicen con equipos especiales, sino que el material cuenta con materias primas y un diseño especialmente desarrollado para alcanzar resistencia a temprana edad», aclara Waldo Córdova, jefe de desarrollo de productos y servicios de Premix. La resistencia a flexotracción del hormigón Fast Track alcanza 2,5 MPa (25 kgf/cm2) a las 12 horas y 3,7 MPa (37 kgf/cm2) a los 3 días, con lo que se puede entregar anticipadamente el servicio para tráfico liviano y pesado. La principal aplicación es en reparaciones de calzadas, sin embargo también se ha utilizado en proyectos emblemáticos como un tramo en la autopista Costanera Norte y en el Plan Transantiago. El producto lleva cinco años en el mercado nacional, y en cuanto a precios, el proveedor asegura que «nuestros clientes reconocen el valor agregado del producto y están dispuestos a pagar un precio mayor al del hormigón tradicional» (Más información [email protected]). La empresa argentina Loma Negra desarrolló hormigones con estas características, con la tecnología proveniente de Estados Unidos. «La clave de estas técnicas reside en la realización de una adecuada programación de tareas, para hacer reparaciones y/o recapados de los pavimentos sin interrumpir completamente el tránsito. Un aspecto novedoso es el requerimiento de altas resistencias de los hormigones en las primeras horas, de manera de minimizar los tiempos de curado, aserrado, sellado y habilitación al tránsito», asegura el ingeniero Edgardo Becker en su trabajo «Técnicas de rápida habilitación al tránsito en pavimentos rígidos- Fast Track». «Este tipo de hormigones no requiere la utilización de agregados especiales, aunque es necesario que estén suficientemente limpios, sean de buena cubicidad y posean una distribución granulométrica que asegure curvas continuas dentro de los límites recomendados por los reglamentos». 23 BIT 48 Mayo 2006 a)Innovaciones en materiales • Hormigones con resistencia a edad temprana: Son pavimentos di- 23 PORTADA Juan Pablo Covarrubias, gerente general del ICH. BIT 48 Mayo 2006 Aplicacación de pavimeno delgado en Puerto Montt. 24 El estudio concluye que «es prácticamente imposible informar una ‘receta’ para desarrollar hormigones fast track, aunque queda claro que siguiendo ciertos conceptos generales se encontrará una mezcla y sistema de control de desarrollo de resistencia que permita obtener los valores para realizar el curado, corte y sellado de juntas en los tiempos necesarios para lograr habilitar el pavimento e impedir importantes congestionamientos de tránsito sin afectar la durabilidad». • Compuestos de curado: Se han desarrollado compuestos para retardar la evaporación del agua de exudación que permiten asegurar un mejor curado temprano de los pavimentos de hormigón. Éstos se utilizan inmediatamente terminada una operación en la superficie y se mantienen hasta el corte. Una vez cortado el pavimento se coloca la membrana de curado. En el ICH aseguran que este nuevo sistema es más seguro y de menor costo (www.ich.cl). • Sistemas de frazadas para acelerar el endurecimiento: Un sistema moderno para acelerar la apertura al tráfico con hormigón tradicional es la utilización de frazadas sobre el pavimento. Estas frazadas se constituyen por un geotextil grueso o polietileno con burbujas, lo que hace que el hormigón retenga calor de hidratación y aumente su temperatura, acelerando el endurecimiento y la apertura al tráfico. Esta tecnología se utilizó en la pavimentación de avenida El Salto donde el pavimento se abrió al tráfico a las 19 horas de colocado el último hormigón. Con esta técnica, un hormigón HF 4,8 (48 kg/cm2 a la flexotracción) se puede abrir al tráfico sin problemas a las 24 horas o antes. (www.ich.cl). • Pavimentos delgados: Surgen a partir de la nueva versión del método de diseño ASSHTO 2002 que demuestra que si se acortan las losas se pueden adelgazar los pavimentos sin exponerse a fallas o roturas. Juan Pablo Covarrubias, gerente general del ICH en su estudio «Análisis del comportamiento de pavimentos de concreto con losas cortas y delgadas en condiciones de carga pesada», por medio del software ISLAB2000, propone modelos con espesores de entre 8 y 25 cm en losas de hormigón. Esto, considerando que el Serviu Metropolitano no acepta losas de espesor menor a 12 centímetros. «Comprobamos que losas con espesores de 10 cm podían significar un ahorro de US$ 40 mil kilómetro/pista en pistas de un costo total de US$ 200 mil. Es decir, ahorros de 20% en el valor del contrato», señala Covarrubias. En el país se están desarrollando cuatro tramos de prueba de 100 m con losas de tamaños 1,75 X 175 m, en Temuco con la colaboración del MOP, en Puerto Montt con la participación del Serviu Regional, y dos en Santiago. El MOP, el Minvu y tres empresas cementeras están participando en este proyecto. «La iniciativa contempla construir cuatro tramos experimentales. En Temuco hay un tramo recién habilitado en enero del 2006, mientras que el de Puerto Montt, que ya está terminado, funcionó a la perfección», explica Víctor Carrasco. «Para el diseño se requiere un geotextil, en el caso de los suelos finos, una base granular drenante de 15 cm y la losa de hormigón cortada. Realizamos mediciones periódicas para evaluar el estado del pavimento, alcanzado resultados positivos», señala Covarrubias. A partir del estudio se realizó un análisis del largo y espesor de losas sometidas a iguales tensiones, que concluye que una losa de 1 m X 1m se puede construir en 10 cm de espesor y la de 4,5 m x 4,5 m hay que construirla en 23 cm para que tenga igual vida útil. «En Puerto Montt se hicieron losas de 1,75 m con 8 cm de espesor, las que han durado más de 50.000 ejes equivalentes sin agrietarse. De acuerdo al estudio con elementos finitos, una losa de 4,5 metros de largo de 26 cm de espesor tiene la misma duración que una de 1,75 metros de largo y 15 cm de espesor. Es decir, losas más pequeñas requieren menos espesor y más cortas permanecen en mayor contacto con el suelo evitando los alabeos», acota Covarrubias. El desarrollo se complementa con una máquina cortadora con disco delgado. Además, se propone eliminar el sello entre losas. «El sello es prescindible ya que el agua puede infiltrarse debajo de la losa cuando la base no es afectada, escurriendo por la base porosa hasta la tierra, al igual que si no hubiera pavimento», sostienen en el ICH. (Más información www.ich.cl) b) Tecnologías de construcción Existen dos tipos de técnicas para extender la vida útil del pavimento de hormigón, la conservación y rehabilitación. La rehabilitación recupera o aporta capacidad estructural al pavimento. Mientras, las técnicas de conservación tienen como objetivo principal la restauración de la capacidad funcional de un pavimento, disminuyendo la tasa de deterioro. consiste en el desbaste superficial de la losa por medio de una máquina cepilladora para remover deformaciones superficiales y potenciar la resistencia a la fricción del pavimento, así como la lisura o irregularidad superficial mínima. Esta técnica que en el país no supera los seis años de aplicación, se ha desarrollado en la mayoría de las autopistas para disminuir el escalonamiento, alabeo, desgaste e irregularidades generales. «Lo primero a considerar es que no hay necesidad de reparar las grietas en caso de que no sean profundas porque contribuyen a liberar tensión. Para repararlas se coloca un material tipo plumavit o cartón que absorbe los movimientos de expansión y contracción RESTAURACIÓN Se trata de técnicas desarrolladas para disminuir la tasa de deterioro del pavimento de hormigón. Las innovaciones en esta área apuntan a conseguir mayor duración, menor precio, evitar la repetición de fallas, y agilizar la implementación. La selección de técnicas de restauración comprende: • Restauración de espesor parcial: Hay diversos métodos de repa- BIT 48 Mayo 2006 CONSERVACIÓN • Cepillado: Se utiliza para resolver problemas en el hormigón y del hormigón, pues si se coloca un material incompresible, el pavimento se revienta», señala Gabriela Eguiluz, Subgerente Proyectos de Pavimentos de EMIN Ingeniería y Construcción. Para comprobar si las grietas están «trabajando» hay equipos especiales como el deflectómetro que mide la transferencia de carga de una junta a otra o la deflexión al centro de la losa. Además el cepillado mejora el drenaje superficial porque deja una especie de canalito longitudinal que hace circular el agua. Contribuye también a disminuir el nivel de ruido de la interacción del neumático de vehículos en pavimento en 2 a 3 decibeles. Una experiencia de cepillado es la rehabilitación del túnel Lo Prado. «Con apenas dos pasadas de la cepilladora, bajamos la rugosidad del IRI (6) de 8 a 2», comenta Eguiluz. 25 BIT 48 Mayo 2006 Entre las técnicas de conservación de pavimentos de hormigón están el cepillado o diamond grinding, ejecutado por la mayoría de los concesionarios, y la restauración de espesor parcial. Entre las técnicas de rehabilitación que mejoran el comportamiento y aumentan la vida útil del pavimento destacan: Reparación de espesor parcial, reparación de grietas con barras en cruz, y la estabilización de losas. 25 Fotografía gentileza Hormigones Premix S.A. PORTADA ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Hormigón: Rubbilizing, técnica de trituración/pulverización, más un recapado de pavimento asfáltico. BIT 48 Mayo 2006 Hormigón: Aplicación hormigón Fast Track en Costanera Norte. 26 ración del hormigón, como espesor parcial y espesor completo. Las de espesor parcial involucran roturas superficiales de la losa y el deterioro de juntas y grietas (o desconches) que comprometen hasta un tercio del espesor, más allá de esto la losa se hunde y hay que aplicar otro método. «En las nuevas autopistas lo que más hemos trabajado es la rehabilitación de losas agrietadas, para reemplazar partes de la losa, la mitad o un tercio. Antiguamente se reemplazaba la losa completa», comenta Eguiluz. • Barras en cruz: Se utilizan para reparar grietas longitudinales de esquinas que están en condición regular. Consiste en la colocación de unas barras de fierro del tipo A44 28H que se insertan cruzadas sobre el pavimento para mantener la trabazón de los agregados. «El proceso incluye la colocación de barras alternadas hundidas en distintos sentidos a cada lado de la grieta, ya que las cargas de tránsito tienden a abrir la losa y esto las mantiene unidas. Con esta técnica y con un costo mínimo se consigue la losa firme y amarrada», explica Eguiluz. En la Ruta 5 Sur hay tramos que superan los cuatro años de ejecución. • Estabilización de losas: El objetivo es reestablecer un soporte uniforme rellenando los vacíos debajo de la losa. Los vacíos generalmente se producen porque al pasar los neumáticos de una losa a la otra salta el agua y se lleva el material fino, dejando a la losa inestable, lo que puede producir quiebres de esquinas y hendiduras. La estabilización de la losa se puede aplicar, especialmente en juntas transversales de losas sanas, antes de que se produzca la grieta. Se realiza por medio de la inyección de una lechada que permite rellenar los vacíos que se producen entre la losa y la base, sin levantar la losa. • Rubbilizing: Esta tecnología se define como la rehabilitación de pavimentos de hormigón aplicando la técnica de trituración/pulverización (Rubbilizing), más un recapado de pavimento asfáltico. Es desarrollada en el país por el Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción PUC, por medio del VI Concurso de Innovación Tecnológica del MOP. El proceso es realizado por una máquina de «vibración resonante» que posee un brazo mecánico con un martillo que golpea el pavimento. Una vez que el pavimento de hormigón ha sido procesado, se construye una capa asfáltica sobre la superficie. Entre las conclusiones del proyecto está que la técnica mediante vibración resonante pulveriza el hormigón deteriorado, destruyendo el patrón de falla de las losas sin dañar las capas granulares subyacentes. «La técnica además es ventajosa desde el punto de vista económico, en proyectos en EE.UU. se disminuyó el costo de construcción del pavimento hasta un 66%. Además, presenta ventajas medioambientales debido a que se reutiliza el material que está en terreno, disminuyendo el transporte, y minimizando el impacto a los usuarios». El proyecto pionero se realizó en la Autopista del Sol, en los primeros 5 km del acceso a San Antonio, V Región (más información [email protected]). PERSPECTIVAS El panorama ha cambiado desde hace 10 años. En el recuerdo quedaron los cortes de tránsito de semanas e incluso meses para construir o reparar calles y avenidas. El requisito en estos días es trabajar rápidamente y sin causar molestias a los usuarios. ¿Cómo se consigue? En primer lugar comprendiendo que la transferencia tecnológica exige capacitación. «La innovación requiere un paso previo pues las constructoras no están preparadas para que se les modifiquen drásticamente sus procesos constructivos. Además, se debe entender que las innovaciones representan un beneficio para todos, por una parte mejoran la calidad de los caminos, elevando el estándar para los usuarios, y por otra optimizan la construcción disminuyendo los costos para las empresas», explica Thenoux. Por su parte las autoridades han asumido un papel activo en el último tiempo. «Debemos estar a la vanguardia con lo que se está produciendo pues realizamos el control de calidad de los materiales y evaluamos las innovaciones», asegura Víctor Roco, jefe del Laboratorio Nacional de Vialidad del MOP. Sin embargo, la tecnología recién está tomando la ruta deseada y queda mucho por hacer. «Falta osadía para aplicar nuevas tecnologías en tramos de prueba más extensos, además pasa mucho que en febrero de 2006, pusieron en marcha el Centro de Desarrollo e Investigación de Pavimentos (CDI Maipú), con el objeto de transferir las tecnologías desde constructora Eurovía, la casa matriz en Europa. «En este centro se estudiarán los diferentes tipos de áridos, mezclas asfálticas en caliente, cementos asfálticos modificados, emulsiones asfálticas adaptadas a las necesidades de cada proyecto, cooperación con centros universitarios, apoyo a clientes institucionales y privados, entre otros», aseguran en Bitumix. (Más información [email protected]). B (1) (2) (3) (4) (5) (6) Exudación, afloramiento superficial del exceso de ligante de un tratamiento o mezcla asfáltica. Propiedades reológicas son las propiedades de los betunes o asfaltos. Reflexión es el proceso mediante el cual la energía radiante es devuelta por un material u objeto. AASHTO, American Association of State Highway Transportation Officials, Asociación Americana de Carreteras Oficiales de Transporte. Flexotracción, tracción por flexión a la rotura del hormigón. IRI, Sigla que corresponde al Índice de Rugosidad Internacional. El Laboratorio Nacional del MOP define rugosidad como irregularidad superficial de una capa de rodadura. Es el parámetro de estado más característico de la condición funcional de ésta y el que incide directamente en los costos de operación de los vehículos. BIT 48 Mayo 2006 Notas artículo: 27 BIT 48 Mayo 2006 tiempo antes de evaluar un desarrollo que muchas veces ya está probado. Mientras más esperamos, más nos alejamos de las innovaciones», afirma Roberto Orellana gerente del Instituto Chileno del Asfalto (ICHAS). Óscar Plaza de Bitumix agrega que «nos ha costado introducir los productos nuevos. Sin embargo en las autopistas el tema está entrando más rápido debido a las exigencias de confort para los usuarios que las obliga a mantener un estándar, el que se logra por medio de innovaciones». El mundo avanza a pasos agigantados comprometiendo importantes volúmenes de inversión en tecnología de carreteras, una verdadera piedra de tope para nuestro país que anualmente construye unos 200 kilómetros nuevos, proyectando 16 mil km para el bicentenario. Esto se contrapone, por ejemplo, con EE.UU. que cuenta con alrededor de 6,3 millones de km pavimentados. Guardando las proporciones, los especialistas demandan más kilómetros para pruebas que permitirían masificar los nuevos desarrollos. «Lo ideal sería construir 1.000 km de pavimento al año, pero alcanzamos a hacer tramos casi experimentales», comenta Thenoux. Más allá de los inconvenientes, se han dado importantes avances en investigación, canalizada a través de centros privados, universidades e institutos. Un ejemplo son las empresas Bitumix SA y Probisa SA, 27
