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EL PAVIMENTO DE UNA CARRETERA: DEFINICION
El pavimento, es una estructura que presenta ciertas características particulares:
- Está formado por una serie de capas, realizadas con materiales seleccionados, y, generalmente, tratadas.
- Debe resistir las cargas del tráfico, permitiendo que la circulación tenga lugar con seguridad y comodidad. ¿Qué ocurriría si no existe el pavimento de una carretera? Observa las siguientes imágenes, son tres ejemplos de carreteras que no presentan pavimento FIGURA 1: Ejemplos de carreteras sin Pavimento Con un vistazo a estas imágenes podemos observar en la imagen A cómo en la carretera se han producido deformaciones por el paso del tráfico, mientras que en la imagen B y C podemos observar otro problema asociado a condiciones climáticas. Con condiciones climáticas adversas (A,) el firme es deslizante e inestable, mientras que en tiempo seco (B), la superficie es polvorienta e irregular.
A B
C
1. Funciones y características del Pavimento Las principales funciones de los pavimentos que se emplean en la construcción de carreteras son las siguientes:
- Resistencia de las solicitaciones previstas del tráfico (tráfico pesado), durante el período de proyecto del pavimento. Para ello, el pavimento debe repartir las presiones verticales ejercidas por las cargas del tráfico, de forma que a la explanada solo llegue una pequeña fracción de las cargas (compatibles con su capacidad portante); presentando deformaciones admisibles.
- Proporcionar una superficie de rodadura segura y cómoda. Para ello, la superficie del firme debe tener ciertas irregularidades que aseguren la adherencia de los vehículos. Además, las características del firme deben ser permanentes a lo largo de su vida útil, pudiendo producirse deformaciones admisibles y deterioros que puedan ser objeto de actuaciones eventuales de conservación y mantenimiento.
- Proteger a la explanada de la intemperie, especialmente del agua, heladas y deshielo. La acción del agua sobre la explanada produciría el deterioro de la misma (deformaciones volumétricas, lavado de material, …); por ello, es importante en las labores de conservación y el mantenimiento el sellado de las fisuras superficiales. De las funciones que se han descrito, derivan las principales características de los pavimentos: Características superficiales (funcionales). Afectan principalmente a los usuarios de la vía y, por ello, el pavimento debe proporcionar:
- Resistencia al deslizamiento, obtenida a través de la microtextura que debe presentar el pavimento.
- Regularidad superficial del pavimento, que debe asegurarse tanto longitudinal como transversalmente.
- Propiedades de reflexión luminosa, siendo especialmente importantes para la conducción nocturna.
- Desagüe superficial rápido para evitar infiltraciones de agua a otras capas, así como acumulación de agua en la superficie que podría provocar aquaplaning del vehículo. Finalmente cabe destacar que el pavimento proporciona el ruido de rodadura, que afecta tanto a los usuarios (interior del vehículo) como en el entorno en el que se ubica la vía (exterior).
pesados, puede prescindirse de esta capa y apoyar las losas directamente sobre la capa subrasante
3. Tipos de materiales para cada clima Todos los materiales necesarios para la ejecución de las obras serán suministrados por el Contratista, por lo que es de su responsabilidad la selección de los mismos, de las fuentes de aprovisionamiento del Proyecto, teniendo en cuenta que los materiales deben cumplir con todos los requisitos de calidad exigidos en estas Especificaciones y requerimientos establecidos en los Estudios Técnicos y Ambientales del Proyecto. 4. Factores que influyen en el tipo de materiales 4.1 El clima. Hay un factor climático principal que afecta a los pavimentos, es la precipitación pluvial, ya sea por acción directa o por la elevación de las aguas freáticas. Usualmente, en el proyecto de un pavimento se toma o se obliga el diseño y la construcción de estructuras adicionales de drenaje, aparte del drenaje que normalmente se encuentra en una obra vial o al empleo de diseños especiales para el pavimento. Las heladas, en climas rigurosos y suelos susceptibles pueden ser fuente de un gran número de problemas para el pavimento. Aunque también las temperaturas y los cambios abruptos afectan los diseños, sobre todo las losas de concreto, pues inducen esfuerzos muy importantes en estas estructuras. En el Perú la gestión vial se viene trabajando con información climática nacional producida por el Sistema Nacional de Meteorología e Hidrología (en adelante SENAMHI). En general la información requerida por la metodología de diseño tradicional, en cuanto a temperaturas por regiones o cuencas y valles, está relativamente bien cubierta 4.1.1 Temperatura Un criterio muy importante a tenerse en cuenta es que normalmente en los territorios alto andinos del Perú las temperaturas del pavimento en los meses de junio a octubre presentan variaciones diarias en rango cercano a 40 grados centígrados y principalmente fenómenos de “heladas” con fuertes radiaciones solares y vientos frígidos. La temperatura afecta directamente la deformación de la carpeta asfáltica; y las variaciones de temperaturas produce tensiones en la CA. Las temperaturas bajas tienen influencia en la aparición del agrietamiento por fatiga la que se potencia con el ahuellamiento. Por otra parte, las temperaturas altas tienen influencia en el ahuellamiento de la Carpeta Asfáltica. En los pavimentos rígidos con diferencias fuertes de temperatura se pueden levantar las esquinas debilitándose hasta su rompimiento. Los agrietamientos por baja temperatura y por fatiga incrementan los costos de conservación; y el ahuellamiento causa adicionalmente problemas de seguridad relacionado con el patinaje de los vehículos. En
función de las temperaturas regionales distintas debe seleccionarse la aplicación de asfaltos con rangos distintos de penetración. Relacionado a las distintas temperaturas regionales debe seleccionarse la aplicación de asfaltos con rangos distintos de penetración, tal como se muestra en el cuadro de Selección del tipo de cemento asfáltico del MTC que se presenta a continuación (MTC,
Cuadro: Selección del tipo de cemento asfaltico Temperatura Media Anual 24ºC o más 24ºC – 15ºC 15ºC – 5ºC Menos de 5ºC 40-50 ó 60-70 ó modificado 60-
120-150 Asfalto Modificado Fuente: MTC, 2013. 4.1.2 Las precipitaciones de lluvias La lluvia tiene una fuerte influencia en los requisitos de diseño de capas de partículas y diseño de los pavimentos, ya sea directamente a través de su presencia superficial en el pavimento y su penetración en la acera, o el impacto causado por la presencia de agua. Carreteras cercanas a la laguna y caudales de aguas superficiales y/o subterráneas que elevan el nivel freático debajo de la plataforma vial y se modifican según el periodo de lluvia mensual. Debido al fenómeno capilar de los materiales utilizados, el alto nivel del agua subterránea cerca de la capa superior de la calzada del diseño del proyecto puede volverlos inestables La presencia de agua en la superficie del pavimento o en el interior de los materiales que conforman las capas de la estructura de los pavimentos y terraplenes causan cambios en sus propiedades técnicas al interactuar con las otras variables climáticas, como son la temperatura, la radiación solar, el viento y también la presencia temporal de nieves o de “heladas” con situaciones de clima muy riguroso, como se presenta generalmente en los territorios alto andinos del Perú (Mazo Cruz por ejemplo) que deben ser tomadas cuidadosamente en consideración por los ingenieros diseñadores y constructores, principalmente en el cuidado de la carpeta asfáltica para evitar retener agua de la lluvia dentro de la carpeta asfáltica que pueda congelarse y disturbar seriamente su comportamiento, proceso que llevaría junto con la carga del tráfico sobre la carpeta asfáltica a su destrucción acelerada. 4.2 El tránsito El tránsito produce las cargas a que el pavimento va a estar sujeto. Respecto al diseño de los pavimentos interesa conocer la magnitud de estas cargas, las presiones de inflado de las llantas, así como el área de contacto, su disposición y arreglo en el vehículo, la frecuencia y número de repeticiones de las cargas y las velocidades de aplicación.
FIGURA 2: Ejemplos de las unidades de obra que componen el pavimento de una carretera (a) capas granulares (zahorras artificiales), (b) materiales granulares estabilizados con cal o cemento (suelocemento y gravacemento), (c) tratamientos superficiales y riegos (adherencia, imprimación y curado), (d) mezclas bituminosas y (e) hormigón (pavimentos de hormigón y hormigón magro vibrado)
6. Materiales a emplear Los materiales compuestos que pueden formar el pavimento son: ✓ Tratamientos superficiales ✓ Mezclas bituminosas ✓ Hormigón Los materiales compuestos que pueden formar la base son: ✓ Capas granulares, cuando se tiene poco tráfico de vehículos pesados ✓ Mezclas bituminosas, cuando el volumen de tráfico pesado es más alto ✓ Capas tratadas con cemento, para alto tráfico de vehículos pesados Los materiales compuestos que pueden formar la subbase son: ✓ Capas granulares (zahorras) ✓ Suelocemento y gravacemento 7. Certificación de calidad Los materiales que se emplearan en la obra y que serán fabricados comercialmente deben estar respaldados por certificados del productor en el que se indique el cumplimiento de los requisitos de calidad que se establecen en estas especificaciones. Del mismo modo el material que por su naturaleza o estado químico. Las características físicas que presenten sus propias características de riesgo deben tener especificaciones de producción respecto a su manipulación y transporte, se deben considerar las medidas de almacenamiento y seguridad. Esta cláusula no impide que la supervisión solicite contratistas como responsable de la calidad de la obra, ejecución de pruebas confirmatorias en cualquier momento en cuyo caso si se encuentra que no están en conformidad con los requisitos establecidos serán rechazados estén instalados o no. Las copias de los certificados de calidad del fabricante o de los resultados de las pruebas confirmativas deben ser entregadas al Supervisor. 8. Almacenamiento de materiales
Los materiales tienen que ser almacenados de manera que se asegure la conservación de su calidad para la obra y tienen que ser localizados de modo que se facilite su rápida inspección. Cualquier espacio adicional que se necesite para tales fines tiene que ser provisto por el Contratista sin costo alguno para la entidad contratante. Los materiales aun cuando hayan sido aprobados antes de ser almacenados, pueden ser inspeccionados, cuantas veces sean necesarias, antes de que se utilicen en la obra. En el almacenamiento de los materiales es responsabilidad del Contratista garantizar medidas mínimas de seguridad a fin de evitar accidentes que afecten físicamente a los trabajadores y personas que circulen en la obra Será responsabilidad del Supervisor la verificación del cumplimiento de las mismas, considerando que: · ●Los materiales sean almacenados fuera del área de tránsito peatonal y de traslado de maquinarias y equipos. · ●Los materiales no sean apilados contra tabiques y paredes sin comprobar la suficiente resistencia para soportar la presión. Se recomienda una distancia mínima de 0,50 m entre el tabique o pared y las pilas de material. · ●En el almacenamiento de los materiales, que por su naturaleza química o su estado físico presenten características propias de riesgo, se planifique y adopten las medidas preventivas respectivas según las especificaciones técnicas dadas por el productor.
9. Transporte de materiales Todos los materiales, tanto los transportados a obra como los generados durante el proceso constructivo, tienen que ser manejados en tal forma que conserven su calidad para el trabajo. Los agregados tienen que ser transportados desde lugar de almacenaje o de producción hasta la obra en vehículos cubiertos y asegurados a la carrocería, de tal modo que eviten la pérdida o segregación de los materiales después de haber sido medidos y cargados. El transporte de los materiales debe sujetarse a las medidas de seguridad, según las normas vigentes y deben estar bajo responsabilidad de personas competentes y autorizadas. Los medios empleados para el transporte de materiales deben ser adecuados a la naturaleza, tamaño, peso, frecuencia de manejo del material y distancia de traslado para evitar lesiones físicas en el personal encargado del traslado de los materiales y reducir el riesgo de accidentes durante el proceso de traslado. Los equipos y vehículos de transporte de materiales deberán ser operados por personal autorizado y debidamente capacitado para ello. Antes de ingresar a vías pavimentadas, se deberán limpiar los neumáticos de los vehículos. Cualquier daño producido por los vehículos de obra en las vías por donde transitan, deberán ser corregidos por el Contratista a su cuenta, costo y riesgo.
