Pavimentos Rígidos y Flexibles: Desempeño y Evaluación

1. Introducción a los pavimentos rígidos y flexibles
1.1. Pavimentos rígidos
1.2. Pavimentos flexibles
1.3. Características del transito
2. Conceptos de desempeño de pavimentos
2.1. Definición de desempeño del pavimento
2.2. Indicadores del comportamiento
2.2.1. Fallas visibles
2.2.1.1. Fallas en pavimentos rígidos
2.2.1.2. Fallas en pavimentos flexibles
2.2.2. Capacidad estructural
2.2.3. Fricción superficial
3. Materiales para pavimentos
3.1. Introducción
3.2. Hormigón de cemento portand
3.2.1. Aditivos
3.2.2. Propiedades expansivas y contractivas del hormigón
3.3. Concreto asfaltico
3.3.1. Cementos asfalticos
3.3.2. Características térmicas y de humedad
3.3.3.1. desprendimientos y peladuras
3.4. bases
3.4.1. mezclas de agregados de suelos
3.4.2. bases tratadas con cemento
3.4.3. bases tratadas con asfalto
3.4.4. bases preliminares
4. Evaluación de pavimentos
4.1. Importancia de la evaluación de pavimentos
4.2. Tipos de evaluación de pavimentos
1. Introducción a los pavimentos rígidos y flexibles
Un pavimento es una estructura, asentado sobre una fundación apropiada, tiene por
finalidad proporcionar una superficie de rodamiento que permita el trafico seguro y
confortable de vehículos, a velocidades operacionales deseadas y bajo cualquier
condición climática. Hay una gran diversidad de tipos de pavimento, dependiendo del
tipo de vehículo que transitan y del volumen de tráfico.
Berma para circulación de peatones y ciclistas y un ancho de seguridad.
1.1.Pavimentos rígidos
Son aquellos en los que la losa de concreto portland, es el principal componente
estructural, que alivia las tensiones en las capas subyacentes por medio de su
elevada resistencia a la flexión, cuando se generan tensiones y deformaciones de
tracción de bajo la losa producen su fisuración por fatiga, después de un cierto
numero de repeticiones de carga. La capa inmediatamente inferior a las losas se
denomina subbase, por esta razón, puede ser constituida por materiales cuya
capacidad de soporte sea inferior a la requerida por los materiales de un C.A.
1.2.Pavimentos flexibles
Son aquellos que tienen un revestimiento asfaltico sobre una capa base granular.
La distribución de tensiones y deformaciones generadas en la estructura por las
cargs de rueda del tráfico, se da de tal forma que las capas de revestimiento y base
absorben las tensiones verticales de compresión del suelo de fundación por medio
de la absorción de tensiones cizallantes. En este proceso ocurren tensiones de
deformación y tracción en la fibra inferior del revestimiento asfaltico, que
provocará su fisuración por fatiga por la repetición de las cargas de tráfico.

Mesclas en frio para hacer reparaciones bacheos y bermas y en
pavimentos de poco trafico
 Mesclas en caliente para pavimentos en alto trafico
1.3.Características del transito
En el método AASHTO los pavimentos se proyectan para que resistan
determinando numero de cargas durante su vida útil. El transito está compuesto
por vehículos de diferente peso y numero de ejes y a los efectos de cálculo, se los
transforma en un numero equivalente de ejes tipo de 80 KN o 18 kips. Se los
denomina de aquí en adelante el ESAL, que es la sigla en inglés de “Carga de Eje
Equivalente Simple” “Equivalent Single Axle Load”.
La transformación del número equivalente de ejes de distinta naturaleza y peso en
ESALs es una tarea compleja. Es necesario fijar adecuadamente el concepto de
que el tipo de eje y su peso es mas importante que el peso del vehículo en lo que
respecta al comportamiento del tráfico.
Así el factor equivalente de carga o LEF es un valor numérico que expresa la
relación entre la perdida de serviciabilidad causada por una dada carga de un tipo
de eje y la producida por el eje estándar de 80 KN en el mismo eje.
𝐿𝐸𝐹 =
𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝐸𝑆𝐴𝐿𝑠 𝑑𝑒 80𝐾𝑁 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑛 𝑢𝑛𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑥 𝐾𝑁 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑚𝑖𝑠𝑚𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑
Dado de cada tipo de pavimento responde de manera diferente a una carga, los
LEFs cambian de acuerdo al tipo de pavimento. Por ejemplo, si el punto de falla
de un pavimento cambia, también lo hace el LEF. Es así que pavimentos rígidos
y flexibles tiene diferentes LEFs y que también cambie según el SN (pavimentos
flexibles) y según el espesor de losa (pavimentos rígidos) y que también cambie
según el nivel de serviciabilidad adoptado.
2. Conceptos de desempeño de pavimentos
2.1.Definición de desempeño del pavimento
La “perfomance” o desempeño de un pavimento puede definirse como la
capacidad estructural o funcional medible a lo largo de su periodo de diseño. El
publico usuario le asigna valores subjetivos de acuerdo a su calidad de rodadura,
seguridad, aspecto y conveniencia. Denominado PSI.
La capacidad funcional depende:




Calidad aceptable de rodadura
Adecuada fricción superficial
Geometría apropiada para la seguridad vial
Apariencia
La capacidad estructural del pavimento implica soportar las cargas impuestas por
el transito y las condiciones ambientales. La capacidad estructural y funcional
están íntimamente relacionadas. En efecto, un deterioro estructural de un
pavimento se manifiesta por una disminución de su capacidad funcional ya que se
da un incremento en rugosidad, ruido y riesgo para los vehículos y ocupantes.
2.2.Indicadores del comportamiento
Existen características del pavimento que pueden medirse cuánticamente y
correlacionarse con las consideraciones subjetivas de los usuarios. estas
características se llaman indicadores de comportamiento y son:
• fallas visibles
• capacidad estructural
• fricción superficial
• rugosidad/serviciabilidad
2.2.1. Fallas visibles
las fallas tienen lugar en los pavimentos como resultado de interacciones
complejas de diseño, construcción, materiales, transito, medio ambiente y
procedimientos de mantenimiento. las fallas visibles deben ser cuantificadas de
acuerdo a estos parámetros.
• tipo
• severidad
• cantidad
más adelante se detallan algunos tipos de fallas. de acuerdo al nivel de deterioro,
estas pueden ser de baja; media o alta severidad. la cantidad se mide de distintas
formas de acuerdo al tipo de falla;
•
•
•
•
•
magnitud promedio en longitud en todo el tramo a estudiar (por ejemplo,
para desplazamientos verticales, ahuellamiento, etc.)
cantidad total por longitud (para fisuras transversales).
cantidad total por área (para fisuras en bloque)
porcentaje de área afectado (para piel de cocodrilo)
número de veces (para hinchamientos y asentamientos)
2.2.1.1.Fallas en pavimentos rígidos
las fallas son el resultado de interacciones complejas de diseño, materiales,
construcción, tránsito vehicular y medio ambiente. estos factores combinados,
son la causa del deterioro progresivo del pavimento, situación que se agrava, al
no darle un mantenimiento adecuado a la vía. existen dos tipos de fallas; de
superficie y estructurales.
calidad de tránsito (RIDE QUALITY)
cuando se realiza la inspección de danos, debe evaluarse la calidad de tránsito (o
calidad de viaje) para determinar el nivel de severidad de danos tales como las
corrugaciones y el cruce de vía férrea. a continuación, se presenta una guía
general de ayuda para establecer el grado de severidad de la calidad de tránsito.
L: (Low Bajo): se perciben las vibraciones en el vehiculó (por ejemplo, por
corrugaciones) pero no es necesaria una reducción de velocidad en áreas de la
comodidad o la seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales
causan un ligero rebote del vehiculó, pero creando poca incomodidad.
(manteniendo la velocidad directriz)
M: (Medium: Medio): las vibraciones en el vehículo son significativas y se
requiere alguna reducción de la velocidad en áreas de la comodidad y la
seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un rebote
significativo, creando inseguridad. (Bajar la V.D.)
H: (Hih: Alto): las vibraciones en el vehículo son tan excesivas que debe
reducirse la velocidad de forma considerable en áreas de la comodidad y la
seguridad; o los abultamientos o hundimientos individuales causan un excesivo
rebote del vehículo creando una incomodidad importante o un alto potencial de
peligro o daño severo al vehículo. (reducción brusca de la V.D.)
La calidad de tránsito se determina recorriendo la sección de pavimento en un
automóvil de tamaño estándar a la velocidad establecida por límite legal. las
secciones de pavimentos cercanas señales de detección deben calificarse a la
velocidad de desaceleración normal de aproximación a la señal.
1. BLOWUP – BUCKLING
Los blowups o buckles ocurren en tiempo cálido, usualmente en una grieta o
junta transversal que no es lo suficientemente amplia para permitir la expansión
de la losa. por lo general, el ancho insuficiente se debe a la infiltración de
materiales incompresibles en el espacio de la junta.
cuando la expansión no puede disipar suficiente presión, ocurrirá un movimiento
hacia arriba de los bordes de la losa (Buckling) o fragmentacion en la velocidad
de la junta. También pueden ocurrir en los sumideros y en los bordes de las
zanjas realizadas para la instalación de servicios públicos.
Buckling de Alta Severidad
Niveles de Severidad
L: Causa una calidad de tránsito de baja severidad. Se mantiene la V.D.
M: Causa una calidad de tránsito de severidad media. Disminuir la V.F.
H: Causa una calidad de tránsito de alta severidad. Reducción brusca de la V.D.
GRIETA DE ESQUINA
Una grieta de esquina es una grieta que intercepta las juntas de una losa a una
distancia menor o igual que la mitad de la longitud de la misma en ambos lados,
medida desde la esquina. Generalmente, la repetición de cargas combinada con
la perdida de soporte y los esfuerzos de alabeo originan las grietas de esquina.
Grieta de Esquina de Media Severidad
L: Longitud con saltaduras <10% de su longitud; escalonamiento imperceptible
y el trozo de la esquina esta completo.
M: Saltaduras de severidad baja en más de 10% de la longitud o la saltadura de
la grieta o junta <15mm y el trozo de la esquina esta completo.
H: Sltaduras de severidad media o alta en más del 10% de lo longitud o la
saltadura de la grieta o junta es >15mm o el trozo de la esquina está quebrado en
dos o más pedazos.
LOSA DIVIDIDA
la losa es dividida por grietas en cuatro o más pedazos debido a sobrecarga o a
soporte inadecuado. si todos los pedazos o grietas están contenidos en una grieta
de esquina, el daño se clasifica como una grieta de esquina severa.
Losa Dividida de Alta Severidad
niveles de severidad
GRIETA DE DURABILIDAD “D”
Las grietas de durabilidad "D" son causadas por la expansión de los agregados
grandes debido al proceso de congelamiento y descongelamiento, el cual, con el
tiempo, fractura gradualmente el concreto. Usualmente, este daño aparece como
un patrón de grietas paralelas y cercanas a una junta o una grieta lineal.
Grietas de D de Media Severidad
niveles de severidad
L: las grietas "D" cubren menos del 15% del área de la losa.
La mayoría de las grietas están cerradas, pero unas pocas piezas pueden haberse
desprendido
M: existen una del as siguientes condiciones:
1. las grietas "D" cubren menos del 15% del área de la losa y la mayoría de los
pedazos se han desprendido o pueden moverse con facilidad
2. las grietas "D" cubren más del 15% del área. la mayoría de las grietas están
cerradas, pero unos pocos pedazos se han desprendido o pueden moverse
fácilmente.
H: las grietas "D" cubren más del 15% del área y la mayoría de los pedazos se
han desprendido o pueden removerse fácilmente.
ESCALA O ESCALIMETRO
Escala es la diferencia de nivel a través de la junta. Algunas causas comunes que
la originan son: (generalmente pasa en losas esbeltas pero hoy en dia ya no se
usan sino las losas cortas)
1. asentamiento debido a fundación blanda (mala compactación)
2. bombeo o erosión del material debajo de la losa
3. alabeo de los bordes de la losa debido a cambios de temperatura o
humedad
Según la ASSHTO una losa esbelta es de largo de 4.5m y un ancho de
3.5m y un espesor aproximado de e=20cm y las fisuras sera masa en
las esquinas.
Una losa corta tendrá un ancho no máximo de 2 a 2.5 m y un largo de
2.5 a 3m y el espesor de 20cm o mayor. En este caso reduce las
tensiones en las esquinas.
Las losas esbeltas no son recomendables
DAÑO DEL SELLO DE LA JUNTA
Es cualquier condición que permite que suelo o roca se acumule en las
juntas o que permite la infliltracion de agua en forma importante. La
acumulación de material incompresible impide que la losa se expanda
y puede resultar en fragmentación, levantamiento o descascaramiento
de los bordes de la junta. Un material llenante adecuado impide que lo
anterior ocurra. Los tipos típicos del daño de junta son:
1. Desprendimiento del sellante de la junta.
2. Extrusión del sellante
3. Crecimiento de vegetación
4. Endurecimiento del material llenante (oxidación)
5. Perdida de adherencia a los bordes de la losa
6. Falta o ausencia del sellante en la junta
Niveles de severidad
L: se comporta bien, con solo daño menor.
M: con uno o mas de los tipos de daño que ocurre en un grado moderado.
El sellante requiere reemplazo en 2 años
H: con uno o mas de los daños mencionados arriba, en un grado severo. El
sellante requiere reemplazo inmediato.
DESNIVEL CARRIL / BERMA
El desnivel carril / berma es la diferencia entre asentamiento o erosion de
la berma y el borde del pavimento. La diferencia de niveles puede
constituirse como una amenaza para la seguridad. También puede ser
causada por el incremento de la infiltración de agua.
Niveles de severidad
L: la diferencia entre el borde del pavimento y la berma es de 25mm a
51mm
M: la diferencia de niveles es de 51mm a 102mm.
H: la diferencia de niveles es mayor que 102mm.
GRIETAS LONGITUDINALES
Grietas que son predominantemente paralelas al eje de la calzada o que se
extiende desde una junta transversal hasta el borde de la losa, pero la
intersección se produce a una distancia (L en la figura) mucho mayor que
la mitad del ancho de la losa (a/2 en la figura)
Niveles de severidad
L: ancho grieta < 3mm, sin saltaduras y escalonamiento imperceptible
M: 3 <= ancho de grieta <= 10 mm o con saltadura de ancho < 50 mm o
escalonamiento < 15mm
H: ancho >= 10mm o saltaduras de ancho >= 50mm o escalonamiento >=
15mm
GRIETAS TRANSVERSALES
Grietas predominantemente perpendiculares al eje de la calzada. También
pueden extenderse desde una junta transversal hasta el borde del
pavimento, siempre que la intersección con la junta este a una distancia del
borde mayor que la mitad del ancho de la losa (T> A/2 en la figura) y la
intersección con el borde se encuentre a una distancia inferior que la mitad
del ancho de la losa (L < a/2 en la figura)
Nivel de severidad
L: ancho < 3mm, sin saltaduras y escalonamiento imperceptible.
M: 3 <= ancho de grieta <= 6mm o con saltaduras de ancho < 50mm o
escalonamiento < 6 mm.
H: ancho >= 6mm o saltadura de ancho >= 50mm o escalonamiento >=
6mm.
PARCHE GRANDE (MAYOR DE 0.45 M2) ACOMETIDAS DE
SERVICIOS PUBLICOS
Un parche es un área donde el pavimento original ha sido removido y
reemplazado por material nuevo. Una excavación de servicios públicos
(utility cut) es un parche que ha reemplazado el pavimento original para
permitir la instalación o mantenimiento de instalaciones subterráneas. Los
niveles de severidad de una excavación de servicios son los mismos que
para el parche regular.
Niveles de severidad
L: el parche esta funcionando bien, con poco o ningún daño.
M: el parche esta moderadamente deteriorado o moderadamente
descascarado en sus bordes. El material del parche puede ser retirado con
esfuerzo considerable.
H: el parche esta muy dañado. El estado de deterioro exige reemplazo.
PARCHE PEQUEÑO (MENOR DE 0.45 M2)
PULIMENTO DE AGREGADOS
POPOUTS
BOMBEO DE FINOS
PUZONAMIENTO
CRUCE DE VIA FERREA
DESCONCHAMIENTO, MAPA DE GRIETAS, CRAQUELADO
GRIETAS DE RETRACCION
DESCASCARAMIENTO DE ESQUINA
DESCASCARAMIENTO DE JUNTA
2.2.1.2.Fallas en pavimentos flexibles
Las fallas son el resultado de interacciones complejas de diseño,
materiales, construcción, transito vehicular y medio ambiente. Estos
factores combinados son la causa del deterioro progresivo del pavimento,
situación que se agrava, al no darle un mantenimiento adecuado a la via.
“existen dos tipos de falla”: estructurales y funcionales.
2.2.2. Capacidad estructural
2.2.3. Fricción superficial
3. Materiales para pavimentos
3.1.Introducción
3.2.Hormigón de cemento portand
3.2.1. Aditivos
3.2.2. Propiedades expansivas y contractivas del hormigón
3.3.Concreto asfaltico
3.3.1. Cementos asfalticos
3.3.2. Características térmicas y de humedad
3.3.3.1. desprendimientos y peladuras
3.4. bases
3.4.1. mezclas de agregados de suelos
3.4.2. bases tratadas con cemento
3.4.3. bases tratadas con asfalto
3.4.4. bases preliminares
4. Evaluación de pavimentos
4.1.Importancia de la evaluación de pavimentos
4.2.Tipos de evaluación de pavimentos