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Los documentos contractuales en la contratación de las obras

El proceso de construcción de una obra implica una serie de etapas que van desde la concepción de la idea hasta la ejecución del proyecto. Una vez se decide contratar la ejecución de las obras, el promotor debe preparar los documentos contractuales para establecer los términos y condiciones que regirán la obra.

En este sentido, la justificación de la solución adoptada, la definición gráfica del trabajo a ejecutar, las condiciones técnicas de los materiales, el coste estimado, la duración y secuencia cronológica de las actividades, así como las condiciones generales y particulares del contrato son elementos clave que deben ser precisados en estos documentos. En este artículo, se profundiza en la importancia de cada uno de ellos para lograr una gestión eficiente de la obra.

Una vez se decide contratar la ejecución de las obras, el promotor debe preparar los documentos contractuales para clarificar los siguientes aspectos:

La justificación de la solución adoptada, mediante una memoria.
La definición gráfica del trabajo a ejecutar, mediante planos.
Las condiciones técnicas de los materiales, equipos e instalaciones, así como la ejecución de los trabajos, en cuanto a la calidad y al nivel de cumplimiento esperado, mediante un pliego de prescripciones técnicas particulares.
El coste estimado del trabajo, a través de precios unitarios, generalmente reflejados en un presupuesto.
La duración y secuencia cronológica de cada una de las actividades que comprenden la obra, mediante un programa de trabajos.
Las condiciones generales del contrato, mediante pliegos administrativos generales, reglamentos y ley.
Las condiciones particulares del contrato, donde se especifiquen los derechos y obligaciones de las partes, mediante un pliego de cláusulas administrativas particulares.
Las condiciones a cumplir por los ofertantes, incluyendo la documentación a presentar y la valoración prevista de las proposiciones, mediante un pliego de cláusulas administrativas particulares.
El propio contrato.

Los documentos necesarios para la contratación de una obra se pueden dividir en dos grupos: técnicos y contractuales. Los cuatro primeros documentos forman el grupo técnico y conforman el proyecto junto con la memoria justificativa de la solución adoptada. El programa de trabajos suele integrarse en esta memoria y, si es necesario, formará parte del contrato. El otro grupo es el de los documentos administrativos, que incluyen las cláusulas generales exigidas por la legislación vigente y las particulares expresadas en el pliego de cláusulas administrativas. Además, este grupo incluye las condiciones del proceso de selección de contratistas y la forma de adjudicación del contrato.

En los procedimientos de contratación tradicionales, estos documentos suelen elaborarse por el proyectista en beneficio del promotor. Sin embargo, algunos promotores importantes, especialmente los públicos, disponen de condiciones generales de contratación y documentos tipo adaptados a sus necesidades.

En procedimientos de contratación en los que el trabajo no se ha definido por completo, el promotor establece un plan general a seguir. Los licitadores deben desarrollar, total o parcialmente, los documentos técnicos mencionados anteriormente por su cuenta, lo que significa que las soluciones propuestas por cada uno se utilizan para valorar y comparar las ofertas.

En definitiva, la elaboración de los documentos contractuales y técnicos necesarios para la contratación de una obra es una tarea crucial que debe realizarse con gran detalle y cuidado. Estos documentos proporcionan las especificaciones técnicas, los términos y condiciones del contrato y otros detalles relevantes para la gestión eficiente de la obra. Es fundamental destacar que la elaboración de estos documentos debe llevarse a cabo por profesionales experimentados en la materia para garantizar la correcta interpretación y cumplimiento de cada uno de los términos y condiciones estipulados. En este sentido, la calidad de los documentos contractuales es un factor fundamental para garantizar el éxito del proyecto de construcción.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V. (2008). Site Setup and Planning, in Pellicer, E. et al.: Construction Management. Construction Managers’ Library Leonardo da Vinci: PL/06/B/F/PP/174014. Ed. Warsaw University of Technology, pp. 102-114. ISBN: 83-89780-48-8.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.;

Los grupos electrógenos en una obra

https://protelec.com.pe/lp/mantenimiento-grupos-electrogenos-lima-peru

Los generadores eléctricos se utilizan para suministrar energía eléctrica cuando es necesario reemplazar la electricidad proveniente de la red general, ya sea porque las exigencias de la obra o porque no hay acceso a una red eléctrica. En algunos casos, es esencial emplear estos generadores debido a la falta de una red eléctrica, mientras que en otros, la demanda total de energía de la obra supera la capacidad ofrecida por la red general, lo que hace necesario recurrir a los generadores.

Además de las situaciones previamente mencionadas, hay otras en las que es necesario el uso de generadores eléctricos. Por ejemplo, cuando la cercanía a la red general no es suficiente para conectarse debido a los costos derivados del enganche y la instalación de la línea, así como el costo por kW. En estas situaciones, puede ser más conveniente usar sistemas propios de producción de energía eléctrica. En cuanto a su función, los generadores pueden generar energía total, ofrecer un servicio continuo, cubrir las horas pico o actuar como fuente de energía de emergencia.

Los grupos mencionados están equipados con un motor de combustión interna, generalmente diésel, y un generador eléctrico que suministra energía eléctrica a la obra en construcción. Su potencia varía habitualmente entre 10 y 100 kVA trifásicos y tienen arranque bajo demanda en función del escenario o la potencia requerida. En construcciones de gran envergadura, se han utilizado grupos electrógenos con capacidades de hasta 500 kVA trifásicos, que suelen ser silenciosos. También se instala comúnmente un grupo electrógeno de emergencia al finalizar la obra para garantizar el suministro eléctrico en caso de fallos en la red convencional. En la tabla siguiente se puede ver la potencia y el consumo de generadores diésel a 1.500 rpm, en función de la carga conectada.

Tabla. Potencia y consumo de generadores diésel a 1.500 rpm. https://maximdomenech.es/maquinaria-tv/grupos-electrogenos-que-son-tipos-y-como-elegir-el-adecuado/

El rendimiento de los equipos está directamente relacionado con la cantidad y tipo de generadores utilizados. En general, es más rentable y genera menos problemas emplear varios generadores simultáneamente en lugar de uno solo de alta capacidad. El uso de varios generadores permite realizar operaciones de mantenimiento o reparación en uno de ellos sin interrumpir la producción. Es recomendable usar generadores del mismo tipo, capacidad y fabricante para simplificar el almacenamiento y reducir el costo de las piezas de repuesto. De esta forma, se pueden intercambiar piezas entre los equipos si es necesario.

Es fundamental entender la capacidad adecuada del equipo o conjunto de equipos para su correcto funcionamiento, pues tanto la falta como el exceso de capacidad puede tener un impacto negativo en la vida útil del motor del generador. Si el equipo no cuenta con la capacidad suficiente para cubrir las necesidades de energía requeridas, se producirán sobrecargas y sobrecalentamientos, afectando negativamente el rendimiento del equipo y disminuyendo su vida útil. Por otro lado, si el equipo cuenta con una capacidad excesiva, este trabajará a bajas revoluciones por minuto, lo que puede ocasionar daños en el motor debido a su incorrecto funcionamiento.

Se recomienda el uso de varios grupos de generadores en lugar de un único grupo de gran capacidad, pues esto resulta más rentable y evita problemas de averías, reparaciones y revisiones. Al diseñar un conjunto de grupos, es importante garantizar que la suma de todos ellos tenga una reserva del 15% para casos de averías, revisiones, etc., sin afectar significativamente el rendimiento. El uso de varios generadores permite desconectar algunos de ellos durante horas de baja demanda, lo que ahorra combustible y aumenta su vida útil al permitir que los restantes trabajen a plena carga.

Os dejo algunos vídeos explicativos, que espero os resulten de interés.

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.;

El contrato de construcción de una obra

Para llevar a cabo cualquier actividad comercial o negocio, es imprescindible establecer un contrato. Tanto las entidades públicas como las privadas, que no cuentan con las capacidades, medios y procedimientos internos necesarios para construir, mantener, reparar o demoler infraestructuras, deberán contratar a terceros para realizar estas tareas, incluyendo su diseño y ejecución. Por lo tanto, un contrato de construcción se puede definir como un acuerdo legal entre dos partes que establece derechos y obligaciones, que se pueden hacer cumplir en los tribunales si es necesario. Para que un contrato de obra sea realmente efectivo, deben converger tres elementos que son fundamentales, el técnico, el administrativo y el jurídico. Debe manifestarse en términos de corresponsabilidades, que es lo que define la relación entre las partes implicadas.

Tradicionalmente, un contrato de obras involucra a dos partes: el promotor que desea construir, reparar o demoler la infraestructura y tiene los medios y métodos para pagar por ello; y el contratista (o empresa constructora adjudicataria) que posee los medios y métodos para construir la infraestructura por un precio acordado. No obstante, actualmente se aplican procedimientos de contratación alternativos que dependen de los agentes intervinientes. Entre ellos se pueden mencionar la contratación por lotes, el concurso de proyecto y obra, concesiones administrativas, dirección integrada de proyectos (o “project management”) y contratación llave en mano.

La base fundamental de cualquier relación contractual es el contrato en sí mismo. La oferta presentada por la empresa adjudicataria es considerada vinculante, pero antes de proceder a su formalización, es necesario enviar una carta de confirmación de la adjudicación del contrato a la empresa constructora seleccionada. Para que dicha adjudicación sea efectiva, debe ser formalizada mediante la firma del contrato. Desde un punto de vista legal, el contrato formal es un documento que vincula a dos partes: el promotor y el contratista, y debe contener la siguiente información esencial:

Los nombres y filiación del promotor y del contratista.
La fecha en que se firma el contrato.
La ubicación y naturaleza de los trabajos a ejecutar.
El presupuesto de adjudicación.
Los documentos contractuales, que incluyen la oferta presentada (junto con el programa de trabajos propuesto), los planos, el pliego de prescripciones técnicas particulares y los cuadros de precios.

Además de los datos básicos que deben incluirse en un contrato de ejecución de obra, las partes pueden añadir todos los detalles que consideren necesarios para dejar claros los términos del acuerdo. Esto puede incluir información sobre la obra en cuestión, así como las obligaciones y derechos de cada parte, los riesgos o situaciones especiales que pudieran presentarse, y la manera en que se deberán abordar y resolver dichas situaciones.

Al igual que ocurre con otros elementos de los documentos contractuales, existen formatos estándar disponibles, preparados por los promotores públicos, que pueden aplicarse a distintos tipos de documentos contractuales. Si alguna de las partes introduce enmiendas a las cláusulas del contrato, ambas deben estar de acuerdo con dichas modificaciones.

Existen dos tipos de contratos de obras: públicos y privados. En el caso de los contratos celebrados por las administraciones públicas, se deben ajustar a las disposiciones de la Ley 9/2017 de Contratos del Sector Público y su reglamentación correspondiente, que se basa en las Directivas del Parlamento Europeo y del Consejo 2014/23/UE y 2014/24/UE. La mayoría de los contratos de ingeniería civil se enmarcan en esta categoría debido a que los promotores suelen ser administraciones públicas. Por otro lado, en el sector privado, la contratación de obras se rige por el derecho civil y mercantil, y la mayoría de los contratos de edificación son privados debido a la naturaleza del promotor. A diferencia de los contratos administrativos, este tipo de contrato no requiere formalidades específicas y puede ser un intercambio de cartas entre las partes o incluso un acuerdo verbal. Sin embargo, para evitar posibles disputas en el futuro, es recomendable que incluso las obras más sencillas se formalicen mediante un contrato escrito.

Cuando un promotor necesita acordar la construcción de infraestructuras, existen cuatro enfoques posibles, independientemente del tipo de contrato:

Construcción por medios propios de la organización, ya sea una empresa privada o una administración pública.
Designación directa de una empresa constructora, aunque este procedimiento no es posible en la contratación administrativa, salvo en casos excepcionales.
Invitación a un número limitado de empresas constructoras, lo que equivale al “negociado” o “restringido” según los condicionantes, en la contratación administrativa.
Licitación del contrato mediante la publicidad adecuada, denominado “abierto” en la contratación administrativa.

Una administración pública puede referirse al Estado, a la Comunidad Autónoma, a la Diputación o al Ayuntamiento correspondiente, así como a organizaciones o entidades reguladas por la contratación pública. Cuando una administración pública realiza una contratación o intervienen fondos públicos, se aplican criterios de publicidad y libre concurrencia empresarial para garantizar la transparencia, objetividad e imparcialidad del proceso. Estos criterios se encuentran establecidos en la Ley 9/2017, por la que se transponen al ordenamiento jurídico español las Directivas del Parlamento Europeo y del Consejo 2014/23/UE y 2014/24/UE.

Os paso algunos vídeos explicativos al respecto del contrato de obra de construcción.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.;

Estudio de la viabilidad económica de una obra

Una de las facetas donde el jefe de obra debe prestar mayor atención es al estudio de la viabilidad económica de la obra. En esta etapa, se busca obtener una estimación precisa del resultado económico final, así como prever cualquier cambio o acción que pueda conducir a mejorarlo. Para lograrlo, es necesario un análisis detallado de una serie de aspectos que se relacionan a continuación:

Medición correcta de la obra

La correcta medición de la obra es esencial para conocer su estado económico real y para realizar las compras a proveedores de forma adecuada. Medir es la mejor manera de conocer todos los detalles del proyecto, aunque en esta fase no es posible cuantificar todo, por lo que es importante centrarse en las partidas que se consideren prioritarias.

Si el contrato es de “precio cerrado”, la medición es especialmente relevante, pues puede tener un gran impacto en el resultado. En el caso de contratos de “precios unitarios”, incluso una pequeña variación en la medición de una unidad de obra puede afectar significativamente el resultado final, dependiendo del margen que se obtenga en esa unidad específica. Frente a unidades que generan pérdidas, un aumento en la medición empeora la situación, mientras que si disminuye, se reduce la merma en el resultado.

Una opción que algunas constructoras eligen es subcontratar a consultores de mediciones en la fase de oferta o en la fase de estudio inicial. Si el contrato es a “precio cerrado”, se recomienda medir toda la obra en la fase de oferta.

Costes directos / precios

Los proveedores son un elemento clave en el proyecto, y cuanto mayor sea su peso en el proyecto, mayor debe ser la exactitud de su estudio. En esta fase, puede haber una limitación de tiempo para negociar con proveedores, por lo que es necesario basarse en las ofertas de la fase de estudios y en la experiencia y bases de datos del propio jefe de obra. Es importante, al menos, tener actualizados los precios más significativos, solicitando ofertas específicas para la obra.

Costes indirectos

A partir de la programación inicial de las obras y la estimación de los medios y recursos necesarios para ejecutarlas, el jefe de obra realiza una primera estimación de los costes indirectos. Son costes indirectos todos aquellos que no son imputables directamente a unidades concretas, sino al conjunto de la obra, comunicaciones, almacenes, talleres, pabellones temporales para los operarios, laboratorios, los de personal técnico y los imprevistos.

Gastos generales de la empresa

A los costes anteriores hay que añadir los gastos generales de la empresa que, en numerosas ocasiones, escapa al control que puede realizar el jefe de obra y que vienen determinados por la propia constructora. Estos gastos generales incluyen, entre otros, la infraestructura de delegaciones y oficinas centrales, los gastos financieros, los seguros, etc. Un aspecto muy relevante de estos gastos es la financiación de la obra, que puede ser a partir de recursos propios de la empresa o ajenos. En ambos casos, se debe considerar un coste del capital empleado.

Resultado

Utilizando los datos previos, como las mediciones reales, los costes directos, los costes indirectos y los gastos generales de la empresa, y los precios de venta establecidos en el contrato, se llega a un primer resultado para la obra. A partir de este punto, la tarea del jefe de obra consiste en plantear posibles modificaciones al proyecto con el objetivo de mejorar el resultado inicial.

Modificaciones

Es tarea del jefe de obra detectar carencias, errores y omisiones en el proyecto, y analizar y proponer cambios que faciliten la ejecución y mejoren las condiciones económicas del contrato. Si se encuentran partidas que puedan afectar a la seguridad estructural o al cumplimiento de la normativa, se debe informar por escrito a la dirección facultativa para llegar a un acuerdo previo al inicio de la obra.

Las modificaciones se valoran y se introducen en el Estudio de Viabilidad, sustituyendo o complementando las partidas existentes. Normalmente, se realizan diferentes previsiones (APO):

A – Actual: Refleja la previsión de resultado con las partidas contractuales y las mediciones reales.
P – Previsto: Es el resultado anterior, incluyendo carencias, errores y omisiones.
O – Óptimo: Al resultado previsto se le incluyen posibles cambios propuestos.

Con estos datos, se puede disponer de la primera versión del estudio de ejecución, es decir, el resultado previsto al final de la obra, que deberá actualizarse a medida que avanza la obra.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.;

Construcción de túneles mediante perforación y voladura

Figura 1. Operaciones básicas integrantes del ciclo de excavación de túneles con explosivos

A pesar del avance tecnológico, la técnica de perforación y voladura sigue siendo popular en la excavación de túneles debido a sus ventajas. A diferencia de la excavación mecánica, la técnica de explosivos es versátil, trabajando con varios tipos de roca y secciones de obra. Además, se adapta a otros trabajos, es fácilmente transportable y la inversión inicial es reducida. Se trata de un método de frente abierto, que consiste básicamente en realizar unos taladros que posteriormente se cargan con explosivos y se detonan. Los gases de la explosión penetran en las fracturas y desmenuzan la roca.

Esta técnica se utiliza en rocas de alta resistencia con una velocidad sísmica de entre 2000 y 2500 m/s, dependiendo de las condiciones del terreno o de la abrasividad de las rocas. Es aplicable a rocas con una resistencia a la compresión de 80 MPa o superior, incluso las más duras, por lo que resulta más eficiente que la excavación mecánica. En estos casos, la excavación mecánica puede no ser rentable debido a la pérdida de rendimiento y el desgaste de los elementos. Además, la técnica de perforación y voladura es más flexible y puede adaptarse a cambios litológicos o trastornos tectónicos en el terreno.

La técnica de excavación con explosivos consiste en realizar taladros en el frente de excavación, cargarlos con explosivos y detonarlos. Para perforar se emplean equipos como “jumbos” o carros perforadores. Uno de los principales objetivos de una buena voladura es evitar el deterioro excesivo de la roca circundante a la excavación, ya que una voladura inadecuada puede provocar sobreexcavaciones y caídas de bloques que generarían problemas de estabilidad adicionales. Por lo tanto, es necesario efectuar voladuras controladas y técnicas, como el precorte o las voladuras suaves, para minimizar el daño estructural del terreno. En la Figura 1 se muestran las operaciones básicas que componen el ciclo de excavación de túneles con explosivos.

Los taladros se ajustan a una longitud de avance de entre 1 y 4 m, en función de la resistencia de la roca. Aunque hay diferentes disposiciones de taladros, todas ellas deben atenuar el confinamiento generado por la onda expansiva, ya que solo hay una salida.

Figura 2. Zonas de una voladura en un túnel

La técnica de voladura en el frente de ataque consiste en una explosión controlada que se lleva a cabo mediante una secuencia. Se utilizan detonadores de retardo de milisegundos para activar las diferentes áreas de la carga en momentos distintos. Es necesario que en un principio se cree un hueco libre con los barrenos de cuele y contra-cuele, hacia el cual romperán las cargas restantes de la sección. A continuación, se vuela la destroza y se da forma a la sección del túnel con los barrenos del piso (zapateras) y los barrenos de recorte o contorno.

La excavación de túneles puede llevarse a cabo en secciones completas o, si estas son demasiado grandes, por fases, empleando galerías de avance, destrozas laterales y/o banqueo del suelo. Los jumbos modernos presentan una ventaja significativa con respecto a los topos y los minadores. A diferencia de los topos, que solo pueden excavar secciones circulares, y de los minadores, que tienen una capacidad de cobertura limitada, los jumbos actuales se utilizan para trabajos de perforación y sostenimiento, y tienen una gran movilidad que les permite desplazarse fácilmente de un frente a otro.

En términos de inversión, los equipos de perforación son más económicos que los minadores o topos para una misma sección de excavación. Por lo tanto, en obras lineales de reducida longitud, es el sistema más recomendable para su amortización y se puede destinar a la ejecución de otras obras distintas.

Sin embargo, el arranque con explosivos presenta algunos inconvenientes en comparación con la excavación mecánica. Por ejemplo, los perfiles de excavación pueden ser más irregulares y la alteración del macizo rocoso remanente puede ser intensa si las voladuras no se disparan empleando técnicas de contorno en el perímetro. Ambos aspectos pueden aumentar los costes del sostenimiento y, sobre todo, del revestimiento mediante hormigonado.

Además, si se realizan perforaciones con explosivos en zonas urbanas, las vibraciones generadas por las voladuras pueden suponer un factor limitante. Por tanto, es necesario proteger la integridad de las edificaciones y otras estructuras subterráneas, y evitar las molestias a las personas.

Ciclo básico de perforación y voladura

En primer lugar, es importante tener en cuenta que la excavación de túneles en roca usando la perforación y los explosivos es una operación cíclica y no continua.

El ciclo básico de excavación mediante perforación y voladura consta de las siguientes operaciones. Si solo se excava la parte superior y un banco en lugar de todo el frente, se tendrá un ciclo doble más complejo:

Perforación de barrenos en el frente a un patrón y profundidad adecuados.
Retirar el equipo perforador.
Carga del explosivo y retirada del personal.
Detonado de las cargas.
Evacuación de humos y ventilación.
Saneo de los hastiales y bóveda y bulonado.
Carga y transporte del escombro.
Labores de sostenimiento y gunitado.
Replanteo de la nueva voladura.

El tiempo que se tarda en completar un ciclo de excavación para un túnel con sección completa o de calota, en caso de que el avance se realice en varias fases, suele ser de uno a dos turnos, según la sección y el tipo de sostenimiento requerido. La distribución de tiempos suele seguir la tabla que se presenta a continuación:

Perforación de barrenos	10 – 30 %
Carga del explosivo	5 – 15 %
Voladura y ventilación	5 – 10 %
Saneo y desescombro	15 – 35 %
Sostenimiento	65 – 10 %

En la tabla se puede observar que el tiempo destinado al sostenimiento en la sección de avance puede superar el 50 % de la duración total del ciclo en los casos más desfavorables. Por otro lado, en la sección de destroza, estos tiempos suelen ser la mitad e incluso inferiores.

En general, se recomienda utilizar una tuneladora (TBM) para excavar túneles de más de 4,5 km de longitud y la técnica de perforación y voladura para túneles de menos de 1,5 km (ver Figura 3). Sin embargo, esta es una guía general y cada proyecto debe evaluarse en función de los factores específicos que puedan influir en la elección del método de excavación. Por ejemplo, puede haber casos en los que un túnel de 5 km se excave mediante perforación y voladura en lugar de con una tuneladora, o viceversa, en función de factores como la geología, la geometría, el impacto ambiental y los plazos de ejecución. Para los túneles cuya longitud está comprendida entre 1,5 y 4,5 km, los costes de ejecución pueden ser similares, pero se deben tener en cuenta otros factores para tomar una decisión informada sobre el método de excavación más adecuado.

Figura 3. Coste según longitud del túnel excavado para los métodos con TBM y perforación y voladura. https://bestsupportunderground.com/tbm-perforacion-voladura/

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

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Pavimentos de hormigón compactado con rodillo para carreteras

Figura 1. Pavimento de hormigón compactado con rodillo (HCR). https://www.youtube.com/watch?v=tMCJGh0FLr0

Los pavimentos de hormigón en masa incluyen los pavimentos de hormigón compactado con rodillo (HCR), que se caracterizan por una consistencia muy seca (una relación agua/cemento de 0,35 – 0,40) y requieren una compactación intensa mediante rodillos vibratorios y neumáticos, similar a la técnica utilizada para la gravacemento. A pesar de ello, el contenido de cemento es comparable al de un hormigón para pavimentos (no inferior a 300 kg/m³) y se emplean cementos especiales con un alto contenido de cenizas volantes (superior al 35 %). En el caso de caminos y vías rurales, esta solución resulta económica, duradera y de fácil ejecución.

El HCR puede producirse en una planta mezcladora de suelo-cemento o de mezcla granular, así como en una planta hormigonera con paletas móviles. Las dos primeras se dosifican por volumen, mientras que las segundas lo hacen por peso. Se ha demostrado que la dosificación por peso es más eficiente, pues garantiza una mezcla uniforme de áridos, cemento y agua. Por otro lado, se ha comprobado que la dosificación por volumen puede provocar variaciones significativas en la mezcla.

La extensión la ejecuta una extendedora de mezcla bituminosa o una motoniveladora, que son las máquinas más empleadas en la construcción de carreteras. Después de compactar la superficie y aplicar un riego para protegerla (que puede ser el mismo que se utiliza para el curado), el hormigón compactado puede abrirse al tráfico en un tiempo relativamente corto. Por lo tanto, este método resulta útil para refuerzos de carreteras con tráfico constante.

Figura 2. Pavimento de hormigón compactado con rodillo (HCR). https://docplayer.es/81543537-Concreto-compactado-con-rodillos-aplicacion-en-pavimentos-1.html

El HCR puede compactarse en una sola capa con equipos similares a los empleados en el aglomerado asfáltico. Estos equipos incluyen un rodillo vibrante liso y un rodillo neumático. El primero es el encargado de compactar, lo que permite una rápida capacidad portante para el tráfico y una excelente resistencia mecánica a la tracción durante la fase de endurecimiento. Este rodillo debe tener una carga estática igual o superior a 30 kg/cm de generatriz y de tracción en el rodillo vibrante. Por otro lado, el rodillo neumático se emplea para el «amasado y la terminación superficial» que el rodillo liso vibrante no puede lograr. Se utiliza con una carga de 3000 kg por rueda y una presión de inflado mayor o igual a 8 kg/cm².

El proceso de compactación comienza con el rodillo estático y, a continuación, se vibra el material hasta alcanzar el número de pasadas necesario para lograr un peso específico igual o superior al 97 % del máximo obtenido para la mezcla. No hay un número fijo de pasadas con el rodillo liso ni con el rodillo neumático, pues todo depende de las características de la base, del material y del equipo disponible, del espesor y del clima. Finalmente, se emplea el rodillo neumático (10-12 pasadas) para mejorar la terminación superficial, borrando las pequeñas deficiencias que puedan quedar tras el paso del rodillo liso y corrigiendo las fisuras superficiales. En esta etapa es esencial contar con un equipo de riego por aspersión, en caso de ser necesario, para mantener la humedad óptima y asegurar que la superficie permanezca húmeda sin formar charcos, especialmente en días calurosos y ventosos.

La compactación de los bordes es un aspecto crítico. En los laterales, se recomienda utilizar bordillos (en el caso de pavimentos urbanos) para lograr una mejor compactación. Si no hay bordillos disponibles, se puede extender el material del arcén y realizar una primera pasada con el rodillo a lo largo del borde antes de la compactación. Posteriormente, se debe realizar una segunda pasada sobre el borde antes de continuar con la compactación normal. Es importante contar con una contención lateral para evitar la descompactación del borde. Si se trabaja por carriles, se debe dejar una tira longitudinal central sin compactar, de alrededor de 40 cm de ancho, que actúe como contención. Luego, se compactará esta tira junto con el segundo carril. El mismo procedimiento se seguirá para la contención lateral, compactando la tira junto con el material de los arcenes.

Para el curado, se recomienda aplicar emulsión asfáltica aniónica tras la compactación para prevenir la pérdida de humedad y permitir que el conglomerante reaccione y fragüe adecuadamente (hidratación del cemento). Se sugiere emplear un camión regador para distribuir la emulsión asfáltica sin transitar por la capa recién compactada. Si se requiere la circulación de vehículos, se debe aplicar una capa de arena de aproximadamente 2 a 6 mm de espesor con una proporción de 4 a 7 litros por metro cuadrado, después de que la emulsión se haya secado, para evitar que las ruedas levanten el asfalto. Si no hay tráfico, se pueden utilizar productos de curado basados en polímeros que evitan la evaporación del agua y crean una superficie más resistente al reaccionar con la capa superficial de unos pocos milímetros del material puesto en obra.

Si se cubre el pavimento de HCR con una capa asfáltica, no se marcarán juntas, a menos que sea necesario realizar una junta transversal de construcción al final de la jornada o debido a interrupciones prolongadas. La junta transversal de construcción se cortará verticalmente, a una profundidad de 1/5 del espesor. En primer lugar, se extiende una cuña de hormigón seco para facilitar la salida de los equipos de compactación al final del día. Luego, se corta un poco de este hormigón seco con una motoniveladora y se rellena el espacio adyacente con grava. Las motoniveladoras dejan los bordes verticales, compactan y, al día siguiente, antes de iniciar los trabajos, retiran la grava sin tratar y la cuña de hormigón seco.

En caso de no cubrir el pavimento de HCR, se pueden cortar juntas transversales de contracción con separaciones de entre 12 y 15 m utilizando sistemas tradicionales, o bien permitir que se produzcan libremente, sin corte previo. Si se trabaja por carriles, para evitar la formación de juntas longitudinales en la unión de dos carriles contiguos, se dejará sin compactar un cordón longitudinal central de unos 40 cm de ancho en el primer carril. Este cordón se compactará al ejecutar el segundo carril.

El comportamiento del HCR es similar al de los pavimentos tradicionales de hormigón vibrado. Sin embargo, cuando se compacta con rodillo, la regularidad superficial que se logra a menudo no es suficiente para soportar altas velocidades de circulación. Por esta razón, en las autopistas suele colocarse una o varias capas de mezcla bituminosa. No obstante, actualmente se están construyendo algunos pavimentos HCR con extendedoras, lo que permite prescindir de la capa de rodadura bituminosa en algunos casos.

En las carreteras secundarias, se permite que el hormigón se fisure libremente por retracción, aunque a menudo se crean juntas mediante serrado. En cambio, en las carreteras principales es aconsejable colocar juntas transversales cercanas en el momento del vertido, a una distancia de unos 3 m, para que no se abran demasiado ni se reflejen en la posible capa de pavimento bituminoso.

El proceso constructivo del pavimento HCR sigue, en esencia, los mismos pasos que el de un pavimento ordinario. Estos son:

Preparación de la mezcla de hormigón in situ o cerca de ella. En algunos casos, se pueden agregar aditivos para retrasar el endurecimiento.
Transporte de la mezcla en camiones basculantes.
Colocación de hormigón con la máquina de pavimentación habitual de asfalto.
Compactación del hormigón con rodillos, que debe realizarse dentro de los 60 minutos posteriores a la mezcla, cuando el hormigón aún está fresco y maleable.
Aplicación de técnicas de curado para aumentar la resistencia y la durabilidad del pavimento y eliminar posibles grietas.
Corte con sierra y sellado de juntas.
Rectificaciones, si es necesario, con discos de diamante devastadores.

Os dejo algunos vídeos que espero os aclaren los aspectos constructivos de este pavimento.

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Cursos:

Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Pavimento continuo de hormigón armado para carreteras

Figura 1. Colocación de armadura en un pavimento de hormigón armado continuo.

El Pavimento Continuo de Hormigón Armado (PCHA) no requiere juntas transversales de contracción. Básicamente, se trata de un pavimento de hormigón armado con juntas, pero con una armadura suficiente para que la distancia sea infinita. Cuando se ejecuta adecuadamente, este pavimento requiere un mantenimiento mínimo. Los PCHA buscan proporcionar superficies cómodas y sin interrupciones. Mediante el cálculo de cargas, la retracción y los cambios de temperatura, se puede anticipar la resistencia del pavimento y controlar su tendencia a agrietarse, como en cualquier otra estructura de hormigón armado. Las ventajas de este tipo de pavimento son su seguridad, su coste y su compatibilidad con pavimentos existentes de mezcla bituminosa o con superficies de hormigón en mal estado, pues no requieren su eliminación previa.

La eliminación de las juntas transversales implica aumentar la cuantía de la armadura longitudinal de acero de alto límite elástico a valores superiores a 10 kg/m². La eliminación de las juntas transversales permite reducir el espesor de la capa de hormigón y ampliar su campo de aplicación, aunque su elevado coste inicial hace que su uso esté más extendido en firmes que soporten altos niveles de tráfico pesado, especialmente en autopistas y carreteras principales.

Inicialmente, estos pavimentos se utilizaban principalmente en firmes de nueva construcción. Sin embargo, en los últimos años también se han empleado como refuerzo de firmes ya existentes, tanto rígidos como flexibles, y en la reconstrucción de carriles para vehículos pesados en autopistas. Los pavimentos de hormigón armado continuo también se utilizan en pistas de aterrizaje y despegue de aeropuertos, como en el aeropuerto de Narita (Tokio) y en la base francesa de Lorient-Lann-Bihoué. Además, se usan en glorietas, túneles, plataformas industriales y en carreteras donde se espera un asentamiento diferencial, ya que la corta distancia entre las grietas del pavimento permite que se divida en pseudolosas de pequeña longitud, lo que facilita su adaptación a los movimientos del terreno de base.

Figura 2. Sección de un Pavimento Continuo de Hormigón Armado (PCHA)

El PCHA se utilizó por primera vez en Estados Unidos en 1938, en autopistas con tráfico pesado, pero pasó más de una década hasta que se empezó a experimentar su uso en Europa. Bélgica fue el primer país en aplicarlo en tramos experimentales y en utilizarlo comúnmente en autopistas y carreteras importantes. En 1963, se realizaron pruebas experimentales en la N-II, cerca de Madrid, y se construyeron 43 km de la autopista Oviedo-Gijón-Avilés en 1975. A partir de 1990, se construyeron algunos tramos de la autopista del Cantábrico. Aunque su uso en España es limitado, existe una técnica madura y fiable para su desarrollo.

Debido a la alta cantidad de armadura principal que poseen en dirección longitudinal (entre el 0,6 % y el 0,7 %), los PCHA tienden a desarrollar fisuras transversales de manera natural en intervalos pequeños y aleatorios (generalmente de 0,8 a 2,0 m). La función principal de la armadura es limitar la fisuración por retracción y por temperatura, y la secundaria, absorber las tracciones estructurales. La armadura transversal, que representa entre el 0,05 % y el 0,10 %, actúa como soporte de las barras longitudinales y puede ser prescindible. Según el PG-3, los solapes deberían ser inferiores al 20 % del total.

Generalmente, se deja una distancia de aproximadamente 15 cm entre las barras longitudinales para facilitar el vertido del hormigón. Por su parte, las armaduras transversales se colocan como soporte de las barras longitudinales y para mantener su posición relativa entre sí. No obstante, en los últimos años se ha popularizado el uso de equipos con guías para colocar las barras longitudinales en su posición final durante el vertido del hormigón, lo que permite prescindir de las armaduras transversales.

La cantidad de armadura longitudinal necesaria en un PCHA depende de varios factores, incluyendo el límite elástico del acero y la resistencia característica a flexo-tracción del hormigón. En el caso de hormigones HP-4,5 (4,5 MPa), esta cantidad suele situarse entre el 0,65 % y el 0,7 %. Generalmente, se emplean barras corrugadas de alto límite elástico (510-620 MPa) como armadura en este tipo de pavimentaciones.

La distancia entre las fisuras y su apertura son inversamente proporcional a la cantidad de acero dispuesta. Según datos empíricos, la distancia deseable entre fisuras oscila entre 1 y 3 m, siendo lo óptimo entre 1,5 y 2 m. El ancho de las fisuras debe ser inferior a 0,5 mm. Además, es importante que la distribución de las fisuras sea homogénea para asegurar la transferencia de cargas a través de ellas sin desniveles ni degradación bajo el tráfico. Las fisuras deben estabilizarse a los 4 o 5 años. Para lograrlo, es necesario seguir las indicaciones previas sobre la cantidad de acero, la separación óptima de las barras, el porcentaje de solapamientos, entre otros factores.

En las primeras etapas del uso del acero en PCHA, se solía colocar la armadura en el tercio superior de la losa para mantener cerradas las fisuras en esa zona y para que la armadura actuara como «armadura de piel» y resistiera los desprendimientos de hormigón debidos al tráfico. Sin embargo, con la evolución de la técnica, se ha descubierto que resulta preferible colocar la armadura a mitad de espesor. Esto no solo reduce el riesgo de corrosión, sino que también mejora la regularidad superficial del pavimento al evitar las ligeras ondulaciones causadas por la «reflexión» de la armadura en la superficie.

Figura 3. Esquema de un Pavimento Continuo de Hormigón Armado (PCHA)

Esta técnica es poco competitiva debido al elevado coste del acero, pero es posible reducir su cuantía a casi la mitad sustituyendo las barras por bandas corrugadas de acero de muy alto límite elástico. Estas bandas tienen una sección transversal de 2 x 40 mm² y se suministran en bobinas desenrollables. Aunque los pavimentos de hormigón armado tienen un costo de construcción más elevado que los pavimentos de hormigón simple con juntas, los PCHA presentan la ventaja de requerir poco mantenimiento y de tener una vida útil más larga que otros tipos de pavimentos si se ejecutan correctamente. No obstante, debido a su elevado coste, este tipo de pavimento no suele utilizarse, salvo en casos muy especiales de tráfico muy pesado, especialmente si se trata de refuerzos.

Os dejo una presentación de IECA sobre este tipo de pavimentos.

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Algunas organizaciones promotoras del empleo del cemento han editado publicaciones que explican sus ventajas. Os dejo un vídeo explicativo de IECA que muestra cómo se construye este pavimento. Espero que os guste.

Otro vídeo sobre el mismo tema es el siguiente:

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Pavimentos de hormigón armado con juntas para carreteras

Figura 1. Pasadores en una junta de construcción de un pavimento rígido

En su momento, los pavimentos de hormigón armado con juntas se popularizaron debido a su capacidad para reducir la cantidad de uniones, lo que permitió separarlos varias decenas de metros, llegando incluso a los 30 m. El diseño buscó resolver el problema de conservación que representaban estas juntas, consideradas la zona más débil, mediante la reducción de su número y el aumento de la longitud de las losas. Si bien estos pavimentos solían utilizarse para el tráfico pesado, actualmente son poco comunes en las carreteras, aunque se emplean en pavimentos industriales y otras aplicaciones. No obstante, han quedado en desuso debido a su elevado coste, pues no se considera que su calidad sea proporcional al precio.

Los pavimentos de hormigón armado con juntas (Figura 2) se dividen en losas, que tienen una longitud mayor, y la armadura no se dispone de forma continua. En cambio, la armadura se interrumpe en la zona de las juntas, donde se instalan pasadores para mejorar las condiciones de transferencia de carga.

Figura 2. Esquema de un pavimento de hormigón armado con juntas

Es importante destacar que un mayor espacio entre juntas puede provocar un mayor movimiento de la losa debido a los cambios de temperatura y humedad, lo que puede afectar la transferencia de carga y aumentar la demanda de los sellos de las juntas. Por lo tanto, en este tipo de pavimentos, se exige la incorporación de pasadores en todas las juntas transversales, como medida obligatoria para garantizar la estabilidad a largo plazo.

Figura 3. Sección de un pavimento de hormigón armado con juntas

Las armaduras se ubican en el tercio superior de la losa, no con una función estructural, sino para evitar que se formen fisuras transversales entre las juntas. Esto garantiza la transmisión de cargas a través de las fisuras, impide la infiltración de agua y otros materiales finos y evita la formación de grietas en forma de “V” bajo la acción del tráfico. La distancia entre juntas longitudinales se mantiene en torno a 4-6 m, como en el caso del hormigón en masa, aunque actualmente se recomienda no superar los 9 m de separación entre juntas.

Figura 4. Pavimento de hormigón armado con juntas

La cuantía geométrica de armadura suele estar entre el 0,07 % y el 0,10 % del área de la sección transversal, y es frecuente el uso de mallas electrosoldadas, como la de tipo ME 15 x 15 A ø 6-6 B 500 T. En el sentido transversal, se utilizan tanto barras de unión como armadura distribuida, aunque con una cuantía inferior a la empleada en el sentido longitudinal.

Veamos en esta animación cómo funcionan los pasadores ante el paso del tráfico:

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

El hormigón para pavimentos en carreteras

Figura 1. Pavimento de hormigón. https://www.fcc.es/-/el-pavimento-de-hormigon-regresa-a-las-carreteras-espanolas

Para que el hormigón de pavimento sea efectivo, debe resistir tanto el impacto del tráfico como las condiciones climáticas. A diferencia del hormigón estructural, que se somete principalmente a la compresión, el hormigón de pavimentos debe resistir la flexotracción. Las fisuras siempre aparecen donde la resistencia a la tracción es menor que en el resto del material, o en una zona con una mayor concentración de tensiones.

Los pavimentos presentan una geometría que los hace propensos a las fisuras, pues su gran superficie inferior, en contacto con la base, restringe la contracción, mientras que su cara superior está expuesta a la evaporación. Para prevenir esta situación, es importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

Evitar el uso de relaciones agua/cemento inferiores a 0,40.
Impedir el intercambio de humedad entre la base y el ambiente mediante la saturación temprana de la base y el curado.
Evitar condiciones de restricción elevadas en la base.
Usar áridos limpios, libres de polvo y saturados.
Diseñar las mezclas de hormigón para obtener un adecuado nivel de ganancia de resistencia temprana y asegurar una exudación adecuada.

La normativa técnica exige ensayos específicos de flexotracción en probetas prismáticas para controlar la resistencia. La calidad del hormigón para carreteras debe ser superior a la de un hormigón para edificación, debido a las cargas repetidas del tráfico y a los efectos del clima. Este debe ser homogéneo, compacto y presentar las características mecánicas adecuadas a la categoría de la carretera y a las condiciones climáticas. La resistencia característica a flexotracción se sitúa, por lo general, entre 3,5 y 4,5 MPa tras 28 días.

Para pavimentar carreteras, se requiere el uso de hormigones con una resistencia mínima a la flexotracción de 3,5-4,0 o 4,5 MPa a los 28 días. Estos hormigones se conocen como HF-3,5, HF-4,0 y HF-4,5, según el artículo 550 «Pavimentos de hormigón vibrado» del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3) del Ministerio de Fomento de España. Estas designaciones corresponden aproximadamente a resistencias a la compresión de 25, 30 y 35 MPa a los 28 días. Sin embargo, la relación entre las resistencias a la compresión y a la flexotracción varía según las materias primas y la dosificación empleadas.

En general, para los pavimentos de hormigón no es necesario emplear cementos «especiales». Por lo general, se utilizan cementos con una resistencia a la compresión de entre 30 y 40 MPa a los 28 días y una dosificación de entre 300 y 350 kg/m³, según la categoría de la carretera, las condiciones de ejecución y las propiedades requeridas. Se pueden emplear tanto cementos Portland como cementos con adiciones (como escorias, puzolanas, cenizas volantes, etc.). Estos últimos, en general, tienen una velocidad de fraguado más lenta, un menor contenido energético y un menor calor de hidratación que los Portland, lo que los hace más económicos. No obstante, se debe controlar el empleo de elevados volúmenes de adiciones, sobre todo en épocas de tiempo frío, y limitar el contenido de adiciones incluidas en el cemento al 20 %.

La dosificación mínima de cemento en el hormigón fresco será de 300 kg/m³, y la relación ponderal entre agua y cemento no deberá superar 0,46 para garantizar la resistencia y la durabilidad. En el caso de pavimentos bicapa con eliminación del mortero superficial, el contenido de cemento en la capa superior de hormigón fresco no debe ser inferior a 450 kg/m³. La consistencia más adecuada para estos hormigones es seco-plástica, con una medida de asentamiento en cono de Abrams que oscile entre 2 y 6 cm. Además, el árido grueso debe tener un coeficiente de Los Ángeles inferior a 35.

En función del tipo de textura que se desee obtener en el pavimento, se requerirá un árido fino o grueso con ciertas características específicas de desgaste y naturaleza. Si se busca una textura de árido visto en la que los vehículos estén en contacto directo con el árido grueso, este deberá tener un coeficiente de pulimento acelerado (CPA) no inferior a 0,50. Si se incrusta gravilla en la superficie del hormigón fresco, el coeficiente de Los Ángeles no debe superar 20.

Para texturas obtenidas mediante cepillado o estriado, en las que el mortero del hormigón entra en contacto con el tráfico, se requerirá que el porcentaje de arena silícea sea superior al 35 % (30 % en el caso de categorías de tráfico T2 o inferiores) para garantizar su durabilidad.

Se recomienda utilizar cemento de la clase resistente más baja posible, preferiblemente 32,5, que tenga una resistencia inicial normal (N). Se aconseja el uso de cementos con un alto porcentaje de adiciones activas para pavimentos. Sin embargo, si se requiere una apertura rápida al tráfico, se pueden emplear cementos de mayor categoría resistente (42,5 o 52,5) y de alta resistencia inicial (R).

Se aconseja utilizar aditivos plastificantes para facilitar la puesta en obra del hormigón, aunque hay que tener en cuenta que pueden retrasar el tiempo de fraguado. En las zonas donde se produzcan nevadas o heladas, es obligatorio incluir un inclusor de aire para crear poros que actúan como «cámaras de expansión». De esta manera, el agua puede aumentar de volumen al congelarse sin provocar desconchamientos durante las heladas. Además, los aditivos aireantes tienen un efecto plastificante y mejoran la tixotropía del hormigón fresco, evitando que los bordes del pavimento se desprendan al salir del equipo de encofrados deslizantes. La norma UNE-EN 12350-7 establece que la proporción de aire ocluido en el hormigón fresco vertido en obra no debe superar el 6 % en volumen. En este caso, la proporción de aire ocluido en el hormigón fresco no debe ser inferior al 4,5 % en volumen. Es crucial controlar el nivel de incorporación de este tipo de aditivos, ya que puede provocar una pérdida de resistencia.

La homogeneidad de las características del hormigón, como su consistencia y resistencia, es fundamental para obtener buenos resultados, especialmente cuando se emplea un proceso de puesta en obra mecanizado. La norma UNE-EN 12350-2 establece que la consistencia del hormigón debe estar entre 1 y 6 cm de asentamiento. El valor y los límites admisibles de los resultados deben ser indicados por el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares o, en su defecto, por el Director de las Obras. Además, pueden especificarse otros procedimientos alternativos para determinarlo.

Por otro lado, la masa unitaria de las partículas cernidas por el tamiz 0,125 mm (según la norma UNE-EN 933-2), incluido el cemento, no debe superar los 450 kg/m³. Sin embargo, en las capas superiores de los pavimentos bicapa, este valor puede aumentarse en 50 kg/m³. Es importante destacar que estos pavimentos deben cumplir con las limitaciones establecidas en la Tabla 550.4.

TABLA 550.4 Limitación del contenido máximo de finos en pavimentos bicapa (PG-3)

CAPA DEL PAVIMENTO	PORCENTAJE DE PARTÍCULAS CERNIDAS POR EL TAMIZ 0,063 mm (NORMA UNE-EN 933-2)
CAPA DEL PAVIMENTO	ÁRIDO GRUESO	ÁRIDO FINO
CAPA SUPERIOR	< 0,5 %	< 10 %
CAPA INFERIOR	< 1,5 %	< 10 %

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Pavimentos de hormigón en masa con juntas para carreteras

Figura 1. Estructura tipo de un pavimento rígido

Existen varios tipos de pavimentos de hormigón que se clasifican según la presencia o ausencia de armaduras y la disposición de las juntas (Figura 1). Los pavimentos de hormigón en masa o de hormigón armado con juntas, y los pavimentos continuos de hormigón armado, son los más comunes en carreteras, mientras que los pavimentos de hormigón pretensado, los de hormigón armado con fibras, los de hormigón compactado con rodillo, los de hormigón poroso y los de elementos prefabricados (losas o adoquines) son menos frecuentes.

A continuación, se detallan los pavimentos de hormigón en masa con juntas, considerados los más económicos y sencillos de construir (Figura 2). Estos pavimentos son habituales en diversas categorías de tráfico y soportan un promedio de hasta 2000 vehículos pesados por carril y día. El control de la fisuración se logra mediante la inclusión de juntas, ya sean longitudinales o transversales, que pueden cumplir diferentes funciones, como juntas de construcción, de contracción o de dilatación, según su diseño.

Figura 2. Pavimento de hormigón en masa con juntas.

La fisuración se controla dividiendo el pavimento en losas con una separación entre juntas transversales de 3,5 a 6,0 m, que depende, entre otros factores, del tipo de base, del espesor y del coeficiente de expansión térmica (Figura 3). La separación entre juntas en una losa está estrechamente relacionada con su espesor. Si no hay grandes gradientes de temperatura, la distancia entre las juntas no debería exceder 25-30 veces el espesor de la losa. Si hay gradientes de temperatura importantes, la separación entre juntas debe reducirse a 15-20 veces el espesor de la losa. Se recomienda colocar las juntas a distancias inferiores a 5 m, y si no hay pasadores, no deben superar los 4 m. Como regla general, las losas deben ser rectangulares y la relación entre sus lados no debe exceder 1,5. En calzadas con un ancho mayor de 5 m, se deben disponer juntas longitudinales.

Figura 3. Esquema de un pavimento de hormigón en masa con juntas

La transferencia de carga a través de las juntas es un factor relevante que condiciona el rendimiento de los pavimentos. Una mala transferencia de carga puede provocar problemas como el escalonamiento de las juntas, la erosión de las bases debido a la eyección de agua con suelo fino (también conocido como «bombeo») y roturas de las esquinas. En este tipo de juntas, existen dos mecanismos de transferencia de carga: la trabazón entre los áridos y el uso de pasadores.

Con frecuencia, se colocan barras de unión de acero corrugado en las juntas longitudinales para mantener unidas las losas adyacentes. Estas barras permiten la deformación debida al gradiente térmico, pero evitan la separación de las juntas entre los carriles de circulación y el escalonamiento causado por el tráfico. A pesar de ello, estos fenómenos suelen ocurrir con escasa frecuencia en las juntas longitudinales.

Con tráficos medios (IMD entre 200 y 2000 vehículos pesados), suele emplearse pasadores en las juntas transversales para mejorar la transmisión de cargas entre las losas. Se trata de barras de acero lisas y no adheridas al hormigón, situadas a mitad de espesor, paralelas entre sí y al eje de la vía. De esta manera, se garantiza que las losas a ambos lados de la junta presenten una deflexión similar al paso de los vehículos. A pesar de que el empleo de pasadores reduce el espesor de las losas y aumenta la separación entre las juntas, también se han logrado excelentes resultados en pavimentos sin pasadores cuando las juntas se han dispuesto a una separación inferior a 4 m.

El diseño “californiano” prescinde de los pasadores (Figura 4), aunque solo se utiliza en España para el tráfico medio y ligero. Sin embargo, cuando se esperan más de 200 vehículos pesados por carril y sentido, se adoptan medidas para prolongar la vida útil del pavimento. Estas incluyen bases resistentes al desgaste como el hormigón magro o el gravacemento con mayor contenido de conglomerante, sistemas de drenaje para evitar la acumulación de agua en las juntas y los bordes del pavimento (drenes laterales o bases porosas) y la construcción de losas cortas (de aproximadamente 4 m) con juntas inclinadas 1:6 para minimizar las tensiones.

Figura 4. Pavimento de hormigón en masa con juntas transversales inclinadas (Kraemer et al., 1999)

Hay que evitar los finos de los arcenes cercanos para prevenir el escalonamiento del pavimento. Se pueden aplicar soluciones como zanjas porosas o bases drenantes sin finos, o bien estabilizadas con gravacemento o suelocemento. Sin embargo, la opción más efectiva suele ser un arcén de hormigón en masa con barras de unión al carril adyacente y una junta longitudinal sellada. Se ha comprobado que, con estas medidas, los pavimentos de hormigón en masa con juntas sin pasadores soportan el tráfico pesado, siempre y cuando no llueva mucho. Además, es importante considerar el efecto positivo que tiene un arcén de hormigón en la estructura y en la prevención de la erosión. No obstante, en España, los pasadores son obligatorios para el tráfico pesado y medio-alto.

La técnica californiana se adapta bien a las pavimentadoras de encofrados deslizantes, ya que no requiere pasadores. Antes de la década de 1980, los pasadores se introducían mediante vibración con una máquina que rodaba sobre encofrados fijos, o bien la pavimentadora debía detenerse en cada junta para colocar los pasadores con horquillas, lo que perjudicaba la regularidad superficial. Actualmente, las pavimentadoras cuentan con dispositivos que introducen los pasadores sin interrupciones y sin afectar al hormigón de la junta, lo que simplifica el proceso y aumenta su eficiencia. Además, el sobrecoste de utilizar pasadores es mínimo, lo que hace que esta solución sea competitiva para tráficos pesados y medios-altos.

Os dejo un webinar, desarrollado en 2020, del Instituto del Cemento Portland Argentino, sobre la ejecución de pavimentos de hormigón con tecnología convencional. Espero que os sea útil.

También recomiendo la videoconferencia sobre el diseño y la ejecución de juntas en pavimentos de hormigón, cuyo ponente es César Bartolomé, director del Área de Innovación de IECA. Espero que os guste.

Referencias:

IECA (2012). Firmes de hormigón en carreteras. Guías técnicas. Firmes y explanadas.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Universidad Politécnica de Madrid, Madrid.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.