3.2 Evaluation
3.2.1 Design
Las fallas de los pavimentos asfálticos se clasifican en dos grandes categorías: Fallas estructurales y fallas superficiales, siendo considerada la rehabilitación de la primera con obras de mayor costo. En el segundo caso se refiere a obras de mantenimiento periódico.36
Según el Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial” del Ministerio de Transportes y Comunicaciones” se propone los tipos de fallas en la siguiente tabla.
Tabla 5 Deterioros o fallas de los pavimentos asfaltados Clasificación de los deterioros/ fallas Código de deterioro/ falla Deterioro/Falla Gravedad Fallas Estructurales 1 Piel de cocodrilo
1. Malla grande (>0.5m) sin material suelto.
2. Malla Mediana (0.3-0.5m) sin o con material suelto.
3. Malla Pequeña (<0.3m) sin o con material suelto.
2 Fisuras
Longitudinales
1. Fisuras finas en las huellas del tránsito.
2. Fisuras medias, abiertas y/o ramificadas.
3. Fisuras gruesas abiertas y/o ramificadas, llamadas también grietas.
Fallas Estructurales
3 Deformación por deficiencia estructural
1. Profundidad sensible al usuario <2cm.
2. Profundidad entre 2-4cm. 3. Profundidad <4 cm.
4 Ahuellamiento
1. Profundidad sensible al usuario pero ≤ 6mm. 2. Profundidad >6mm y ≤12mm. 3. Profundidad >12mm. 5 Reparaciones o Parchados
1. Reparación o parchado para deterioros superficiales.
2. Reparación de piel de cocodrilo o de fisuras longitudinales en buen estado.
3. Reparación de piel de cocodrilo o de fisuras longitudinales en mal estado.
Fallas
Superficiales
6 Peladura y
desprendimiento
1. Puntual sin aparición de la base granular.
2. Continuo sin aparición de la base granular.
3. Continuo con aparición de la base granular. 7 Baches (huecos) 1. Diámetro <0.2m. 2. Diámetro entre 0.2 y 0.5m. 3. Diámetro >0.5m. 8 Fisuras transversales
1. Fisuras finas en las huellas del tránsito.
2. Fisuras medias, abiertas y/o ramificadas.
3. Fisuras gruesas abiertas y/o ramificadas, llamadas también grietas-
9 Exudación
1. Puntual 2. Continua
3. Continua con superficie viscosa
Ilustración 2 Falla estructural: Piel de cocodrilo, tomada del Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial”, 2014
Ilustración 3 Falla estructural: Fisura Longitudinal, tomada del Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial”, 2014
Ilustración 4 Falla estructural: Deformaciones, tomada del Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial”, 2014
Ilustración 5 Falla estructural: Ahuellamiento, tomada del Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial”, 2014
Ilustración 6 Falla Superficial: Peladura y desprendimiento, tomada del Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial”, 2014
2. 3. SISTEMA WHITETOPPING
Las vías en la ciudad de Arequipa son en su mayoría pavimentos asfálticos, por lo que al no haber un adecuado mantenimiento, se presentan diversas fallas estructurales y superficiales mostradas en el punto anterior. Para poder brindar un mejor servicio a los usuarios, es necesario enfocarse en la reparación y rehabilitación de los pavimentos asfálticos dañados. Por lo tanto,
Ilustración 7 Falla Superficial: Baches, tomada del Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial”, 2014
Ilustración 8 Falla Superficial: Fisuras Transversales, tomada del Manual de Carreteras “Mantenimiento o Conservación Vial”, 2014
es necesario aplicar nuevas tecnologías que permitan disminuir constantes mantenimientos y a su vez mayores gastos.37
Una de las alternativas para la reparación y rehabilitación de pavimentos es el llamado sistema Whitetopping, que consiste en la construcción de un pavimento de concreto convencional tomando como estructura de soporte del pavimento asfáltico.38
2.3.1 DEFINICIÓN
Es una losa de pavimento de concreto construido sobre un capa de pavimento asfáltico, de esta manera se logra corregir los deterioros y/o fallos estructurales y superficiales que presenta el pavimento asfáltico. Este sistema es un método de reparación y rehabilitación que extiende el tiempo de servicio del pavimento deteriorado.39
37 Orell E. (2009), Rehabilitación de pavimentos Asfálticos con capas delgadas de hormigón Whitetopping, Universidad Austral de Chile, Valdivia.
38 Pavimentos de concreto CEMEX (2010), “Manual de Pavimentos”, México 39 Ib p.35
Ilustración 9 Esquema de la estructura de los pavimentos delgados de concreto sobre asfalto, tomado de “Rehabilitación de pavimentos Asfálticos con capas delgadas de hormigón Whitetopping”, p.12, por Orell E. 2009, Valdivia-Chile
Los pavimentos Whitetopping se puedes clasificar de acuerdo a su espesor.
Whitetopping convencional, e > 20 cm
Thin Whitetopping, 10 cm < e > 20 cm
Ultra Thin Whitetopping < 10 cm
Una de las tecnologías que se ha aplicado en los últimos años en diversos países son los recubrimientos Ultradelgados (Ultra Thin Whitetopping) y con mayor uso en caso de habilitación a una edad temprana (Concreto Fast Track)40.
Para poder aplicar un recubrimiento de concreto se requiere que:
El pavimento asfáltico que será tomado como base estructural deberá tener un espesor no menor de 7.5 cm.
Se realice un fresado en la zona a reparar o rehabilitar para lograr la adherencia del pavimento de concreto con el asfalto.
El espesor del concreto sea de 5 a 10 cm.
En el caso de haber juntas se usará un corte con sierra delgada (2mm)
2.3.2 VENTAJAS
Este método permite aumentar el tiempo de servicio del pavimento asfáltico.
Permitirá reducir el tiempo y los costos de mantenimiento debido a la superficie duradera del concreto.
Según estudios de seguridad, las distancias de frenado de las superficies de concreto son menores a las de asfalto.
Las cargas pesadas no ahuellan ni deslazan el hormigón y presenta una resistencia al resbalamiento41
El concreto puede rellenar las fallas del pavimento asfáltico y así corregir el perfil de la superficie.42
Un recubrimiento de concreto proporciona un incremento de luminosidad de la vía, lo cual permite reducir gastos de iluminación nocturna.43
Los pavimentos de concreto no reflejan problemas existentes de la superficie asfáltica como lo muestra la siguiente imagen:
41 Notas Técnicas Instituto Colombiano de productores de cemento (1999), Aplicaciones de
capas de concreto sobre pavimento de asfalto (Whitetopping), Colombia
42 Dirección de Vialidad II Región Antofagasta (2005), Estratigrafía de Cargas por Eje a partir
de Mediciones con Sistema Remoto de Pesaje Dinámico, Chile
43Orell E. (2009), Rehabilitación de pavimentos Asfalticos con capas delgadas de hormigón Whitetopping, Universidad Austral de Chile, Valdivia.
2.3.3 ADHERENCIA
La adherencia entre el pavimento asfáltico y el recubrimiento de concreto permite que la estructura actué monolíticamente y puedan compartir las cargas que se ejercen sobre ésta.
Debido a la adherencia, el eje neutro del concreto se ubica desde la mitad hasta el fondo del recubrimiento de la misma, provocando la disminución de los esfuerzos y haciéndolo permisible para el concreto.44
Ilustración 10 Pavimento con sistema Whitetpping, tomado de, Aplicaciones de capas de concreto sobre pavimento de asfalto (Whitetopping), Notas Técnicas Instituto Colombiano de productores de cemento (1999).
2. 4. PROCESO CONSTRUCTIVO
El sistema Whitetopping se aplicará en pavimentos asfálticos con daños severos o de gran relevancia como ahuellamiento, baches, desplazamientos, etc. Según la Tabla 6 El recubrimiento de concreto necesitará contar con un espesor mínimo de pavimento asfáltico para que éste pueda servir de buena base estructural al concreto.45
Tabla 6 Guía para reparar fallas existentes en pavimentos de asfalto antes de aplicar una sobrecapa de concreto
Condición General del pavimento
Trabajo de reparación Ahuellamiento (menos de 5cm) Ninguno
Ahuellamiento (más de 5cm) Fresado o Nivelación
Desplazamiento Fresado
Huecos Relleno con roca triturada,
mezcla fría o mezcla caliente Falta de sub-rasante Retirar y reemplazar
45 Ruiz J. (2006), Aplicación en chile de pavimentos delgados de hormigón, Universidad de
Chile, Santiago de Chile
Ilustración 11 Reducción de esfuerzos debido a la adherencia entre las capas de concreto y asfalto, tomado de “Aplicación en Chile de pavimentos delgados de hormigón”, p. 22, de Ruiz J. (2006), Universidad de Chile, Santiago de Chile
Piel de cocodrilo Ninguno
Falla de bloque Ninguno
Grietas transversales Ninguno
Grietas Longitudinales Ninguno
Desprendimiento de áridos Ninguno
Afloramiento Ninguno
Tomada de Aplicaciones de capas de concreto sobre pavimento de asfalto (Whitetopping), Notas Técnicas Instituto Colombiano de productores de cemento (1999).
Una vez hechas todas las reparaciones del pavimento asfáltico, se puede elegir entre tres opciones para tratar la superficie dañada antes de colocar el recubrimiento de concreto.
Barrer el área reparada y colocar directamente el recubrimiento.
Fresar el área reparada para nivelar la superficie.
Colocar una capa niveladora.
De acuerdo a una investigación realizada por Ruiz J. (2006) en “Aplicación en Chile de pavimentos delgados de hormigón”, p. 24, una reparación de pavimento con el sistema Whitetopping se ejecuta con el siguiente procedimiento.
2.4.1 PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE
Colocación directa
En este caso no es necesario un fresado o un tratamiento a la superficie dañada. La colocación directa del concreto se recomienda en caso el
ahuellamiento no sea mayor a los 5 cm. Este método minimiza los costos de reparación ya que no se necesita de algún trabajo previo.
Fresado de Asfalto existente
De existir irregularidades en el pavimento asfáltico se puede rehabilitar el mismo fresando la superficie existente. Para que el pavimento este nivelado se deberá remover de 2.5 - 7.5 cm de la superficie dañada. Este método requiere de menos tiempo, sin embargo se elevan los costos debido a la máquina fresadora y la limpieza del material removido.
Capa niveladora
En este caso se necesitará un espesor de 2.5-5 cm de asfalto poder reparar y cubrir las deformaciones del pavimento existente. Debido a que generalmente se usa una mezcla bituminosa caliente, su costo es elevado y no es recomendable para deformaciones menores a 5 cm.
Ilustración 12 Superficie fresada con textura rugosa para obtener una buena adherencia, tomada de “Aplicación en Chile de pavimentos delgados de hormigón”, p. 22, de Ruiz J. (2006), Universidad de Chile, Santiago de Chile
2.4.2 LIMPIEZA DE LA SUPERFICIE
Una vez reparada la superficie del pavimento existente, se debe de realizar una limpieza profunda para la eliminación de partículas y polvo. Se recomienda humedecer el asfalto para enfriarlo y así evitar el fraguado acelerado del concreto.