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Anatomía de una carretera: ¿qué hay debajo del pavimento de hormigón?

A simple vista, una carretera de hormigón parece una superficie estática y monótona. Sin embargo, tras esa apariencia gris se esconde un sistema de ingeniería de alta precisión diseñado para resistir condiciones extremas que desintegrarían cualquier estructura convencional. ¿Por qué algunas carreteras mantienen su integridad durante décadas, mientras que otras fallan prematuramente?

La respuesta no solo radica en el material, sino también en que el hormigón para pavimentos opera bajo reglas físicas y químicas radicalmente distintas de las de la construcción tradicional. Basándonos en la documentación de las referencias, exploraremos la ciencia invisible que permite que estas estructuras soporten millones de toneladas de carga y la inclemencia del clima.

Para los que estéis interesados en ampliar información sobre este tema de los pavimentos de hormigón en carreteras, podéis consultar otras entradas en este mismo blog en el siguiente enlace:

https://victoryepes.blogs.upv.es/?s=pavimentos+de+hormig%C3%B3n

Flexotracción: cuando el hormigón debe aprender a «doblarse»

En la construcción de edificios, el hormigón destaca por su resistencia a la compresión, ya que su función es soportar cargas verticales. Sin embargo, en una carretera, la regla de oro cambia: lo que realmente importa es la flexotracción. Mientras un pilar se comprime, una losa de pavimento actúa como una viga apoyada sobre el suelo que debe «flexionar» ante el paso de los neumáticos.

La normativa técnica española (PG-3) es estricta: para pavimentos se utilizan hormigones HF-3,5, HF-4,0 y HF-4,5, donde el número indica su resistencia mínima a la flexotracción en megapascales (MPa) a los 28 días. Esta capacidad es vital, ya que, como señalan los expertos en la materia, las fisuras aparecen siempre donde la resistencia a tracción es menor que en el resto del material o en una zona donde se presenta una mayor concentración de tensiones.

«Las fisuras aparecen siempre donde la resistencia a tracción es menor que en el resto del material o en una zona donde se presenta una mayor concentración de tensiones».

Por ello, el hormigón vial debe ser de mayor calidad que el de edificación, para garantizar una mayor homogeneidad y una ganancia temprana de resistencia que soporte las solicitaciones repetidas del tráfico pesado.

Burbujas de aire: el ingenioso sistema «anticongelante» interno

Puede resultar contraintuitivo, pero ¿por qué añadir «vacío» al hormigón para hacerlo más fuerte? En zonas con climas severos, es obligatorio utilizar aditivos aireantes para crear una red de microburbujas que actúan como «cámaras de expansión». Cuando el agua se filtra y se congela, aumenta su volumen. Sin estos poros, la presión interna reventaría la matriz del hormigón. La normativa exige una proporción de aire ocluido entre el 4,5 % y el 6 % en volumen.

Pero este aire no solo protege del hielo. Desde el punto de vista de la ejecución, estos aditivos mejoran la trabajabilidad y la tixotropía de un hormigón que debe tener una consistencia «seco-plástica» (con un asentamiento en el cono de Abrams de entre 2 y 6 cm). Esta baja fluidez es esencial para evitar la «caída de los bordes» del pavimento recién vertido al utilizar equipos de encofrado deslizante y así mantener la geometría perfecta de la calzada.

La carrera contra el reloj: el umbral crítico de las 24 horas

Una carretera de hormigón no es una pieza única, sino un conjunto de losas que deben poder contraerse y expandirse. Si no se le indica al hormigón por dónde debe romperse, lo hará de forma descontrolada. Aquí es donde el aserrado de juntas se convierte en una operación quirúrgica. Según el Pliego de Prescripciones PG-3, el cronómetro es implacable:

Juntas transversales: deben serrarse dentro de las primeras 24 horas posteriores a la puesta en obra.
Juntas longitudinales: el plazo se extiende entre 24 y 72 horas.

La precisión técnica también determina la profundidad del corte: debe ser de 1/3 del espesor en las juntas longitudinales y de 1/4 del espesor en las transversales. Si el serrado se realiza muy pronto, los bordes se desportillan; si se hace demasiado tarde, la carretera ya habrá fisurado de forma irregular.

El «efecto bombeo»: el enemigo invisible bajo la losa

El fallo de una carretera de hormigón suele empezar por debajo de la superficie. El fenómeno conocido como bombeo o pumping de finos se produce cuando coinciden el tráfico pesado, el agua acumulada y una base con exceso de partículas finas (es decir, aquellas que pasan por el tamiz de 0,063 mm). Bajo la presión del tráfico, la losa expulsa violentamente el agua mezclada con estos finos, descalzando el soporte de la carretera.

Para prevenirlo, la ingeniería limita estrictamente la masa unitaria de partículas cernidas por el tamiz de 0,125 mm (incluido el cemento) a un máximo de 450 kg/m³. En categorías de tráfico pesado, no basta con una base granular; es obligatorio el uso de bases de gravacemento. Este material, tratado con ligantes, proporciona un soporte uniforme e impermeable que resiste la erosión y evita que la losa quede «en el aire».

Pasadores y barras de unión: el secreto del movimiento coordinado

Para evitar que las losas se escalonen con el paso del tráfico, se recurre a la transferencia de carga. Esta transferencia de carga puede lograrse mediante la trabazón de áridos (el entrelazamiento natural en la fisura bajo la junta) o, de forma más robusta, mediante pasadores.

Los pasadores son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales. Su elegancia radica en que permiten que la carretera «respire» (movimiento horizontal debido a las variaciones de temperatura) mientras transfieren la carga vertical de una losa a la siguiente. Así se reducen drásticamente las tensiones, se evita el bombeo y se previene la rotura de las esquinas. Además, las barras de unión mantienen las losas vinculadas lateralmente, lo que asegura la integridad estructural del conjunto.

Conclusión

Lo que percibimos como una simple cinta gris es, en realidad, un organismo técnico altamente sofisticado. Su excelencia reside en detalles que escapan al ojo inexperto, como una dosificación mínima de 300 kg/m³ de cemento (que asciende a 450 kg/m³ en la capa superior de pavimentos bicapa) y una relación agua/cemento que nunca debe superar el 0,46.

La próxima vez que circule por una autopista, recuerde que su seguridad depende de que el árido grueso tenga un coeficiente de Los Ángeles inferior a 35 y, sobre todo, de que la superficie mantenga un coeficiente de pulimento acelerado (CPA) no inferior a 0,50. La ingeniería de pavimentos es, en última instancia, el arte de controlar lo invisible para garantizar la estabilidad de cada kilómetro de nuestro viaje.

En esta conversación puedes escuchar las ideas más interesantes sobre los pavimentos rígidos utilizados en las carreteras.

Este vídeo resume los conceptos básicos de este tipo de pavimentos.

Ingeniería_de_Pavimentos_Rígidos

Rigid_Pavement_Engineering

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

YEPES, V. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 450 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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.

John Loudon McAdam: vida y legado del ingeniero que revolucionó las carreteras

John Loudon McAdam (1756 – 1836). https://ca.wikipedia.org/wiki/

John Loudon McAdam (1756-1836) fue un ingeniero escocés que transformó para siempre la construcción de carreteras. Su método, conocido como macadamización, o simplemente «macadán», supuso un hito en la ingeniería civil, permitió el auge del transporte moderno en el siglo XIX y sentó las bases de la pavimentación contemporánea. Nació el 21 de septiembre de 1756 en Ayr, capital del condado histórico de Ayrshire (Escocia), en la casa de lady Cathcart. Pertenecía a la baja nobleza local y era el menor de los diez hijos de James McAdam y Susanna Cochrane, sobrina del séptimo conde de Dundonald.

En 1760, la familia se mudó al castillo de Lagwyne, en Carsphairn, y más tarde al castillo de Whitefoord. Su padre, James, llevaba un estilo de vida elevado y gestionó de manera deficiente el negocio familiar, el Banco de Ayr, lo que provocó grandes pérdidas económicas. Finalmente, se vio obligado a vender la finca ancestral de la familia, Waterhead, y quedó prácticamente arruinado.

John estudió en la escuela del señor Doick, en Maybole, hasta 1770. Ese mismo año, con tan solo 14 años, murió su padre tras la bancarrota del banco familiar. Con la familia en la ruina, John fue enviado a Nueva York para vivir con su tío William McAdam, un próspero comerciante, y con su tía Ann Dey, hija de Dirck Dey, otro neoyorquino. William McAdam era propietario de la empresa McAdam & Co. y poseía más de 30 000 acres en Middlesex, conocidos como Kilby Grant. En este entorno, John se formó como mercader y contable, y estableció relaciones comerciales con personas como Robert Gilmore, de Northfork.

Durante la guerra de la Independencia de las Trece Colonias (1775-1783), John apoyó la causa británica desde el principio. Se convirtió en un mercader de éxito y contratista del Gobierno, y amasó una considerable fortuna. Fue socio propietario del barco privado General Mathew y actuó como agente de premios de guerra: revendía las mercancías y materiales capturados a los rebeldes, lo que le reportó importantes beneficios personales. Se casó con Gloriana Nicoll, hija de William Nicoll de Suffolk, descendiente del coronel Nicoll, en Nueva York. El matrimonio heredó un tercio de las propiedades de West Neck, en Shelter Island, así como terrenos en Blue Point (Islip).

Sin embargo, en 1783, tras la derrota británica, él y su familia sufrieron las consecuencias de haber sido realistas. El nuevo gobierno estadounidense confiscó sus propiedades y activos en América, y él, su esposa y sus dos hijos fueron obligados a regresar a Escocia. Una vez en Escocia, McAdam aún conservaba suficiente capital como para comprar una finca en Sauchrie, cerca de Maybole. Gracias a sus lazos familiares, se asoció con el almirante lord Cochrane y con el conde de Dundonald en negocios de hierro y alquitrán. Estos productos, derivados del carbón, eran fundamentales para sellar los barcos de vela. Sin embargo, la introducción del cobre en los cascos redujo la demanda de alquitrán, lo que debilitó la industria en la que John había invertido.

Con el tiempo, McAdam se volcó en una nueva actividad que marcaría su vida: la construcción de carreteras. Empezó haciendo pruebas con piedras en caminos cercanos a su finca y acabó construyendo una carretera que conectaba Alloway con Maybole, que seguía en uso en 1936. En 1787 fue nombrado administrador de carreteras y, durante los siguientes quince años, ejerció como vicealmirante de Ayrshire, consolidando su experiencia en este campo. En 1798, gracias a un nombramiento oficial, se trasladó a Falmouth (Inglaterra) y, en 1801, con 45 años, fue designado inspector de carreteras de Bristol. Allí perfeccionó sus ideas y puso en práctica un sistema radicalmente distinto al habitual.

El método de MacAdam consistía en lo siguiente:

Carreteras de unos seis metros de ancho, con la parte central elevada ocho centímetros sobre los bordes para facilitar el drenaje del agua.
Cunetas laterales para evacuar el agua de lluvia y evitar encharcamientos.
Tres capas: la más profunda, de tierra compactada; una intermedia, de piedras grandes y regulares; y una superior, de piedra triturada, que quedaba perfectamente compactada con el paso de los carruajes.

El resultado era una superficie lisa, dura, resistente y barata, mucho más duradera y menos proclive a embarrarse que los caminos de tierra o los adoquinados.

Construcción de la primera carretera de macadán en Estados Unidos de América (1823). https://es.wikipedia.org/wiki/Macad%C3%A1n

McAdam recogió sus ideas en dos tratados fundamentales, en los que defendía la importancia de elevar las carreteras respecto al suelo circundante, asegurar un buen drenaje y emplear materiales seleccionados en capas sistemáticas:

Remarks on the Present System of Road-Making (1816)
Practical Essay on the Scientific Repair and Preservation of Roads (1819)

El prestigio de McAdam creció rápidamente. En 1815 fue nombrado inspector del Bristol Turnpike Trust y, en la década de 1820, alrededor de 70 patronatos de carreteras lo contrataron como consultor. En 1819, un comité parlamentario elogió públicamente su trabajo. En 1823, el Parlamento británico encargó un estudio sobre el deficiente estado de las carreteras del país, que estaban obsoletas para una nación en plena industrialización. Como resultado, McAdam fue nombrado inspector general de carreteras metropolitanas de Gran Bretaña. Desde este cargo, su método se estandarizó y extendió rápidamente no solo en el Reino Unido, sino también en Europa y Norteamérica. El impacto fue inmediato: gracias a la suavidad y durabilidad de las carreteras macadamizadas, el transporte en diligencia experimentó un auge sin precedentes. Poco tiempo después de su fallecimiento, en Inglaterra ya existían 35 000 kilómetros de carreteras construidas con su método.

Aunque McAdam recibió subvenciones del Parlamento (2000 libras para gastos en 1820 y 5000 libras por su trabajo en Bristol), nunca fue plenamente recompensado. Se le ofreció un título de caballero, pero lo rechazó por su avanzada edad. El macadán supuso el mayor avance en la construcción de carreteras desde el Imperio romano. Con el tiempo, su sistema dio origen a mejoras posteriores. La más significativa se produjo en 1901, cuando Edgar Purnell Hooley patentó el uso del alquitrán para ligar los áridos, creando el tarmac o tarmacadam, antecesor del asfalto moderno. Es curioso que McAdam, a pesar de haber sido propietario de una fábrica de alquitrán de hulla, nunca aplicara este material a su método. Desde la perspectiva actual, puede resultar llamativo, pero en su época su innovación ya era revolucionaria. Hoy en día, aunque las carreteras modernas emplean asfaltos derivados del petróleo sobre bases de hormigón armado, el uso de capas de piedra triturada sigue siendo heredero directo de la innovación de McAdam.

En sus últimos años, McAdam permaneció activo en el ámbito de la ingeniería viaria junto a sus hijos, quienes abandonaron sus ocupaciones en Escocia para ayudarle en Inglaterra. Finalmente, John Loudon McAdam murió el 20 de noviembre de 1836 en Moffat, un balneario del consejo de Dumfries y Galloway, a los 80 años. Fue enterrado en el cementerio local. Su apellido quedó inmortalizado en el lenguaje técnico y en la historia de la ingeniería civil.

Os dejo algunos vídeos de este ingeniero.

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

Preguntas sobre pavimentos de hormigón en carreteras

¿Cuáles son las propiedades clave que distinguen al hormigón para pavimentos de carreteras del hormigón estructural?

El hormigón destinado a pavimentos de carreteras debe ser capaz de soportar tanto el impacto del tráfico como las condiciones climáticas. A diferencia del hormigón estructural, que se centra principalmente en resistir la compresión, los pavimentos de hormigón requieren una alta resistencia a la flexotracción. Esto se debe a que están sometidos a cargas repetidas y a la restricción de la contracción de su base, lo que provoca la aparición de fisuras. Por lo tanto, se deben realizar ensayos específicos de flexotracción para controlar su resistencia y la calidad del hormigón para carreteras debe ser superior a la del hormigón de edificación.

¿Qué requisitos de resistencia a la flexotracción y a la compresión se esperan habitualmente en el hormigón de pavimentos?

Para pavimentar carreteras se utilizan hormigones con una resistencia característica a la flexotracción que suele situarse entre 3,5 y 4,5 MPa a los 28 días. Según la normativa española (PG-3), estos hormigones se designan como HF-3,5, HF-4,0 y HF-4,5. Estas designaciones corresponden aproximadamente a resistencias a la compresión de 25, 30 y 35 MPa a los 28 días, aunque la relación exacta varía según los materiales y la dosificación.

¿Qué tipo de cemento se utiliza típicamente en pavimentos de hormigón y qué consideraciones hay sobre su uso?

Generalmente, no se requieren cementos «especiales» para pavimentos de hormigón. Por lo general, se emplean 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. Se pueden utilizar cementos Portland o cementos con adiciones (como escorias, puzolanas o cenizas volantes), que suelen presentar un fraguado más lento, un menor contenido energético y un menor calor de hidratación, por lo que resultan más económicos. Se recomienda utilizar cementos de la clase resistente más baja posible, preferiblemente de 32,5 con resistencia inicial normal (N) y con un alto porcentaje de adiciones activas. No obstante, si se requiere una apertura rápida al tráfico, se pueden utilizar cementos de mayor categoría (42,5 o 52,5) y con alta resistencia inicial (R). Es crucial controlar el uso de grandes volúmenes de adiciones y limitar su contenido al 20 % del cemento, especialmente en climas fríos.

¿Cuáles son las principales recomendaciones para prevenir fisuras en el hormigón de los pavimentos?

Para prevenir la aparición de fisuras en los pavimentos de hormigón, es fundamental tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

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

¿Cuáles son los componentes principales de un pavimento rígido de hormigón y cuál es la función de cada uno?

Un pavimento rígido de hormigón se compone de varias capas esenciales:

Calzada de hormigón: Es la capa superior, que proporciona las características funcionales (drenaje, fricción y regularidad) y gran parte de la capacidad estructural. Actúa como barrera impermeable y su espesor varía según el tránsito pesado.
Base: Ubicada debajo de la calzada, proporciona un apoyo continuo, uniforme y estable, crucial para la distribución de cargas y la prevención de la erosión en la interfaz losa-apoyo. Es obligatoria en las vías con tráfico pesado.
Subbase: Situada debajo de la base, en la explanada, su función principal es proporcionar una base uniforme para la colocación de la capa base y constituir una plataforma de construcción. Debe tener capacidad drenante y, por lo general, es necesaria como capa de transición.
Explanada (subrasante): Es la superficie sobre la que se asienta toda la superestructura del pavimento. Debe tener la resistencia y la regularidad geométrica adecuadas y debe compactarse para soportar la carga de diseño del tránsito.
Subdrenaje (opcional): Consiste en estructuras destinadas a eliminar rápidamente el agua que se filtra por juntas y fisuras para evitar efectos perjudiciales en la estructura del pavimento.
Figura 1. Estructura tipo de un pavimento rígido

¿Qué papel desempeñan las juntas en los pavimentos de hormigón y cómo se gestiona la transferencia de cargas entre las losas?

Las juntas son esenciales para determinar las dimensiones de las losas del pavimento y controlar la aparición de fisuras tanto en las etapas iniciales como durante su uso. Existen juntas de contracción, que debilitan la sección, y juntas de construcción, que se moldean. El aserrado es el método más común para crearlas y debe realizarse antes de que aparezcan las fisuras, pero no demasiado pronto para evitar daños. Se recomienda sellarlas.

La transferencia de carga, es decir, la capacidad de una junta para transmitir una parte de la carga aplicada de una losa a la adyacente, se logra principalmente de dos maneras:

Trabazón de áridos: Se produce entre las caras de la fisura que se desarrolla bajo la junta.
Pasadores: Son barras de acero lisas que se colocan en las juntas transversales. Ayudan a disminuir tensiones y deflexiones, reducen el escalonamiento, el bombeo y la rotura de esquinas sin restringir el movimiento horizontal.

En algunos casos, es posible utilizar ambas técnicas conjuntamente para lograr una transferencia óptima.

Figura 2. Pasadores en una junta de construcción de un pavimento rígido

¿Por qué es importante el uso de inclusores de aire en el hormigón para pavimentos en ciertas zonas?

En zonas donde se producen nevadas o heladas, es obligatorio añadir un inclusor de aire al hormigón. Estos aditivos crean poros microscópicos que actúan como «cámaras de expansión». De este modo, el agua del hormigón puede congelarse y aumentar de volumen sin provocar desconchados ni daños durante las heladas. Además de proteger contra el daño por hielo, los aditivos aireantes también tienen un efecto plastificante y mejoran la tixotropía del hormigón fresco, lo que ayuda a evitar el desgaste de los bordes del pavimento durante su construcción con encofrados deslizantes. Es crucial controlar el nivel de aire ocluido, que debe situarse entre el 4,5 % y el 6 % en volumen, para evitar pérdidas de resistencia.

¿Qué importancia tienen los arcenes en la estructura de un pavimento de hormigón y qué otras alternativas existen para mejorar el soporte en los bordes?

Aunque no forman parte de la estructura principal de la calzada, los arcenes son fundamentales para el soporte de los bordes de los pavimentos de hormigón. Si el arcén está pavimentado con hormigón, la calzada puede transferir parte de las cargas a su estructura, lo que reduce las tensiones y las deflexiones del pavimento principal. Además, minimizan la infiltración de agua desde la superficie. Otras alternativas estructurales que también contribuyen significativamente a mejorar el soporte en los bordes son la incorporación de bordillos (especialmente en pavimentos urbanos) y la ejecución de sobreanchos de calzada.

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. (2026). Fabricación y puesta en obra del hormigón. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 434 pp. Ref. 441. ISBN: 978-84-1396-418-8

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.

Discurso de apertura en el evento Innotransfer “Infraestructuras resilientes frente a eventos climáticos extremos”

Os anuncio que el próximo miércoles, 28 de mayo de 2025, tendré la oportunidad de dar el discurso de apertura en el evento, presencial y en línea, Innotransfer “Infraestructuras resilientes frente a eventos climáticos extremos” centrada en los ámbitos de carreteras, ferrocarriles e infraestructuras hidráulicas, dentro del programa INNOTRANSFER, dedicado a facilitar conexión entre demandantes y oferentes de soluciones innovadoras en la Comunitat Valenciana. Este año, en particular, estamos enfocando estos eventos a necesidades puestas de manifiesto con la DANA.

En los últimos años, la frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos extremos han aumentado de manera sostenida. Episodios como lluvias torrenciales, vientos huracanados, tornados, olas de calor y frío o temporales marítimos han provocado un incremento de las catástrofes naturales asociadas, incluyendo inundaciones, destrucción y regresión litoral, incendios forestales y sequías prolongadas.

Esta tendencia, impulsada por el cambio climático, plantea un desafío creciente que exige soluciones innovadoras en el diseño de infraestructuras resilientes. Estas infraestructuras deben abarcar la planificación y construcción de carreteras, infraestructuras hidráulicas y redes de transporte ferroviario, garantizando no solo la resistencia ante situaciones críticas, sino también la capacidad de minimizar daños y asegurar una rápida recuperación.

En la Comunitat Valenciana, esta necesidad es especialmente relevante debido al incremento de fenómenos climáticos extremos como las DANAs (Depresiones Aisladas en Niveles Altos). La jornada tiene como objetivo abordar el desarrollo de infraestructuras urbanas y rurales capaces de adaptarse al clima cambiante, reduciendo el impacto negativo en la población y en los recursos económicos locales.

Esta jornada Innotransfer reunirá a expertos, empresas e instituciones para explorar soluciones innovadoras en infraestructuras resilientes, aprovechando el potencial de la Compra Pública de Innovación como herramienta clave para facilitar su adopción por parte de las Administraciones Públicas. Dichas propuestas han sido identificadas por la Ciudad Politécnica de la Innovación (CPI), parque científico de la Universitat Politècnica de València (UPV).

El objetivo de la jornada es crear oportunidades de colaboración y un networking de alto impacto entre los diferentes actores del ecosistema valenciano de innovación, fomentando el desarrollo conjunto de proyectos de I+D+i de alto impacto.

La participación en el evento es gratuita, y se puede hacer accediendo al siguiente enlace: https://innotransfer.org/evento/infraestructuras-resilientes-frente-a-eventos-climaticos-extremos/

Os dejo el programa, por si os interesa.

Materiales para pavimentos de hormigón

Figura 1. Construcción de pavimento de hormigón. https://obrasurbanas.es/como-controlar-el-alabeo-en-losas-de-pavimentos-de-hormigon/

En este artículo se ofrece una visión detallada de los materiales empleados en los pavimentos de hormigón, así como de los requisitos técnicos que estos deben cumplir para asegurar una construcción de calidad en carreteras, autopistas y aeropuertos, vías peatonales, carriles ciclistas, zonas de almacenamiento y, en general, todos los firmes sometidos al tráfico. Se centra en los pavimentos de hormigón ejecutados in situ, dejando aparte los pavimentos de hormigón compactado con rodillo. Basado en la norma UNE-EN 13877-1:2013, se ha estructurado el contenido en tres grandes apartados: especificaciones de los materiales del hormigón, requisitos básicos del hormigón y requisitos básicos para otros materiales en pavimentos de hormigón. Este texto se ha redactado de forma accesible para facilitar el aprendizaje de los estudiantes de ingeniería civil, quienes podrán aplicarlo en proyectos de diseño y construcción de infraestructuras.

1. Especificaciones para los materiales del hormigón

Para garantizar la resistencia y durabilidad del hormigón en pavimentos, los materiales que lo componen deben cumplir los requisitos de calidad que aseguran un rendimiento adecuado frente a las exigencias del tráfico y las condiciones ambientales. A continuación, se describen los componentes principales y sus especificaciones según la UNE-EN 13877-1:2013.

Cemento:
- La elección del tipo de cemento es fundamental, ya que este actúa como el aglutinante que da cohesión al resto de materiales en la mezcla. De acuerdo con la norma EN 206-1, el cemento utilizado debe ser adecuado para la clase de resistencia requerida. La especificación concreta del tipo de cemento puede variar según las normativas nacionales o regionales aplicables al lugar de aplicación.
- El cemento debe poseer propiedades que permitan una resistencia adecuada al tráfico y a la exposición ambiental del pavimento, evitando problemas como la desintegración o la pérdida de capacidad estructural con el paso del tiempo.
Áridos:
- Los áridos, tanto gruesos como finos, son la base sólida del hormigón y deben cumplir con la norma EN 12620 para asegurar su idoneidad en cuanto a tamaño, forma y dureza. La selección y el tipo de áridos influyen directamente en la resistencia, la durabilidad y la trabajabilidad de la mezcla.
- Es importante que el tamaño máximo de los áridos no supere un tercio (1/3) del espesor de la capa de hormigón, ya que así se evita que el agregado interfiera con la uniformidad del pavimento. En pavimentos armados con juntas o armados continuos, el tamaño del árido no debe superar un tercio de la distancia entre las armaduras longitudinales, lo que previene obstrucciones y asegura una correcta distribución de la mezcla.
Agua de amasado:
- La calidad del agua de amasado es crucial, ya que influye en las reacciones químicas de hidratación del cemento y en la cohesión de la mezcla. La norma UNE-EN 1008 establece los parámetros que debe cumplir el agua, incluyendo aspectos como la presencia de cloruros o sulfatos, que pueden afectar a la durabilidad.
- Además de evitar posibles contaminantes, el agua debe mezclarse en proporciones controladas para asegurar que el hormigón adquiera la resistencia y la consistencia deseadas. Es importante mantener una relación agua/cemento equilibrada, ya que una cantidad excesiva de agua puede generar porosidad y debilitar el material.
Otros materiales:
- En algunos proyectos, pueden añadirse otros materiales, como adiciones y aditivos, para mejorar ciertas propiedades del hormigón. Estos deben cumplir con la norma EN 206-1, que establece los requisitos de conformidad para dichos materiales.
- Los aditivos pueden ser superfluidificantes, retardadores o aceleradores de fraguado, entre otros, y ayudan a optimizar el manejo, la durabilidad y la resistencia de la mezcla en condiciones específicas de uso. Las adiciones, como las cenizas volantes o el humo de sílice, pueden mejorar la densidad del hormigón y su resistencia a agentes externos como el cloruro y la humedad.

2. Requisitos básicos del hormigón

Las propiedades del hormigón, tanto fresco como endurecido, son fundamentales para asegurar la calidad y el rendimiento del pavimento. A continuación, se detallan los requisitos básicos que debe cumplir el hormigón, según la norma.

Hormigón fresco:
- Consistencia: La consistencia determina la fluidez de la mezcla y su capacidad de manipularla durante el proceso de colocación. Para garantizar que el hormigón sea adecuado para el equipo de colocación, la norma permite especificar una clase de consistencia o un valor objetivo. La consistencia es importante no solo para la colocación, sino también para evitar problemas de compactación y reducir la formación de poros.
- Densidad: La densidad del hormigón fresco debe determinarse mediante el cálculo de la masa de todos sus componentes en un volumen específico. La densidad se especifica con una tolerancia del 1,5 % respecto del valor deseado, lo que permite adaptarse a ligeras variaciones en la mezcla. Esta propiedad influye en la resistencia y la durabilidad de la estructura final.
- Contenido de aire: El volumen de aire atrapado en el hormigón es importante para prevenir problemas derivados de las congelaciones y descongelaciones. El contenido de aire debe medirse en el lugar de la obra según la norma EN 12350-7 y puede establecerse un porcentaje mínimo de aire en función de la normativa de cada país.
- Contenido de cemento y partículas finas: La cantidad de cemento debe ser suficiente para darle resistencia al hormigón, mientras que el contenido de partículas de menos de 0,25 mm debe controlarse para evitar una textura excesivamente fina. Esto garantiza un equilibrio adecuado entre la manejabilidad y la resistencia final.
- Contenido de cloruros: Si el hormigón incorpora elementos de acero sin protección, como barras de unión o pasadores, el contenido de cloruros no debe superar el 0,40 % de la masa del cemento. Esto previene la corrosión de los elementos metálicos y prolonga la vida útil de la estructura.
Hormigón endurecido:
- Resistencia a ciclos de hielo y deshielo: En áreas donde el hormigón está expuesto a variaciones térmicas importantes, es necesario que el material resista los ciclos de congelación y descongelación sin sufrir deterioro. La norma especifica la resistencia que debe cumplir el hormigón en estas condiciones, de acuerdo con la EN 206-1.
- Resistencia mecánica: La resistencia a la compresión, la tracción indirecta y la flexotracción del hormigón endurecido se miden a los 28 días. Estos parámetros se evalúan mediante ensayos específicos, como los ensayos de compresión (EN 12390-3), de tracción indirecta (EN 12390-6) y de flexotracción (EN 12390-5), que permiten clasificar el hormigón en distintas clases de resistencia y asegurar su adecuación al tráfico y al uso proyectado.

Figura 2. Pavimento postesado. VSL Sistemas Especiales de Construcción Argentina S.A.

3. Requisitos básicos para otros materiales en pavimentos de hormigón

Además del hormigón, existen otros materiales que desempeñan funciones específicas en los pavimentos y deben cumplir normativas específicas para garantizar su rendimiento.

Materiales de curado:
- Los productos de curado son esenciales para evitar la pérdida de humedad en el hormigón fresco, lo que previene la formación de fisuras y asegura una ganancia de resistencia adecuada. Estos productos deben cumplir con la especificación técnica CEN/TS 14754-1, que evalúa su eficacia en la retención de agua.
- Además, es recomendable que estos materiales de curado protejan el hormigón de cambios bruscos de temperatura, especialmente en climas extremos, para evitar tensiones internas que puedan provocar fisuras prematuras.
Retardadores de superficie:
- En acabados de pavimentos con textura de árido expuesto, se utilizan retardadores de superficie que permiten revelar el árido grueso al retirar el mortero superficial. Estos retardadores deben estar diseñados específicamente para esta función y protegerse contra la evaporación hasta completar el proceso de fraguado.
Productos de sellado de juntas:
- Las juntas en el pavimento son esenciales para permitir la expansión y contracción del hormigón y los selladores de juntas deben prevenir la infiltración de agua. Los materiales de sellado deben cumplir con la norma EN 14188-1, EN 14188-2 o EN 14188-3, según si el sellado es en caliente, en frío o preformado. Esto evita la entrada de agua que puede congelarse y causar daños a largo plazo.
Barras de unión y pasadores:
- Estos elementos de acero aseguran la transmisión de carga en las juntas y ayudan a prevenir el deslizamiento entre las losas adyacentes. Deben cumplir con la norma EN 10080 y especificar un nivel de resistencia de B250 para barras lisas y de B500 para barras corrugadas. Las dimensiones de estas barras deben seleccionarse según las tablas de la norma, teniendo en cuenta factores como el espesor del pavimento.
Armaduras:
- La armadura de acero, que controla las fisuras y proporciona resistencia a las tensiones de tracción, debe cumplir con la norma EN 10080. En pavimentos armados continuos, la continuidad de la armadura puede lograrse mediante soldaduras, solapes o conectores, lo que garantiza una estructura sólida y sin fisuras que resista el paso constante de vehículos.

Este artículo aborda los detalles técnicos necesarios para comprender y aplicar las especificaciones de materiales para pavimentos de hormigón. Su selección y cumplimiento son esenciales para construir estructuras duraderas, seguras y adecuadas a las demandas de tráfico actuales y futuras.

Referencias:

CALAVERA, J.et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

CALO, D.; SOUZA, E.; MARCOLINI, E. (2015). Manual de diseño y construcción de pavimentos de hormigón. Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA).

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

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

KRAEMER, C. (1965) Pavimentos de hormigón normal y pretensado. Experiencia española en el tramo de ensayo. Publicación n.º 18 del Laboratorio de Transporte y Mecánica del Suelo. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Madrid.

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

RECUENCO, E. (2014). Firmes y pavimentos de carreteras y otras infraestructuras. Garceta grupo editorial, Colección Escuelas, Madrid.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Maquinaria y procedimientos de construcción: Problemas resueltos

Os presento el libro que he publicado sobre maquinaria y procedimientos de construcción. Se trata de una completa colección de 300 problemas resueltos, abarcando aspectos relacionados con la maquinaria, medios auxiliares y procedimientos de construcción. Su contenido se enfoca en la mecanización de las obras, costos, disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento de equipos, estudio del trabajo, producción de maquinaria, sondeos y perforaciones, técnicas de mejora del terreno, control y abatimiento del nivel freático, movimiento de tierras, equipos de dragado, explosivos y voladuras, excavación de túneles, instalaciones de tratamiento de áridos, compactación de suelos, ejecución de firmes, maquinaria auxiliar como bombas, compresores o ventiladores, cables y equipos de elevación, cimentaciones y vaciados, encofrados y cimbras, fabricación y puesta en obra del hormigón, organización y planificación de obras.

Es un libro, por tanto, muy enfocado a los ámbitos de la ingeniería de la construcción, tanto en el ámbito de la edificación, de la minería o de la ingeniería civil. Además, se incluyen 27 nomogramas originales y 19 apéndices para apoyar tanto a estudiantes de ingeniería o arquitectura, como a profesionales que enfrentan desafíos similares en su práctica diaria en obra o proyecto. La colección se complementa con un listado de referencias bibliográficas que respaldan los aspectos teóricos y prácticos abordados en los problemas. Estos problemas son similares a los tratados durante las clases de resolución de casos prácticos en la asignatura de Procedimientos de Construcción del Grado en Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València (España). Por tanto, el libro resulta adecuado tanto para estudiantes de grado como para cursos de máster relacionados con la ingeniería civil y la edificación.

El libro tiene 562 páginas. Este libro lo podéis conseguir en la propia Universitat Politècnica de València o bien directamente por internet en esta dirección: https://www.lalibreria.upv.es/portalEd/UpvGEStore/products/p_376-7-1

Sobre el autor: Víctor Yepes Piqueras. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrático de Universidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil de la Universitat Politècnica de València. Número 1 de su promoción, ha desarrollado su vida profesional en empresas constructoras, en el sector público y en el ámbito universitario. Ha sido director académico del Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado con el sello EUR-ACE®), investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) y profesor visitante en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Imparte docencia en asignaturas de grado y posgrado relacionadas con procedimientos de construcción y gestión de obras, calidad e innovación, modelos predictivos y optimización en la ingeniería. Sus líneas de investigación actuales se centran en la optimización multiobjetivo, la sostenibilidad y el análisis de ciclo de vida de puentes y estructuras de hormigón.

Referencia:

A continuación os paso las primeras páginas del libro, con el índice, para hacerse una idea del contenido desarrollado.

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Lechadas bituminosas y microaglomerados en frío

Figura 1. Pavimentadora de lechada bituminosa/ micro aglomerado. http://dgroadmachinery.es/5-3-micro-surfacing-paver.html

La lechada bituminosa, también conocidas como slurry, consiste en la aplicación de una o varias capas de mortero bituminoso en frío sobre una superficie, utilizando áridos, emulsión bituminosa, agua y, eventualmente, polvo mineral de aportación y otros aditivos en menor proporción. Además de su uso en firmes, las lechadas bituminosas también son empleadas en tratamientos de sellado, mejora del deslizamiento y fines estéticos. Las lechadas tienen una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo carreteras, aeropuertos, pistas deportivas, carriles para bicicletas, aparcamientos, vías urbanas, áreas peatonales, entre otros. En algunas situaciones, es necesario que la lechada tenga un color específico, para lo cual se utilizan pigmentos durante su fabricación.

Inicialmente, las lechadas se empleaban principalmente para la impermeabilización de suelos envejecidos y como tratamiento de sellado. Con granulometrías con un tamaño máximo de árido inferior a 6 mm, estas lechadas proporcionaron la textura adecuada requerida para el nivel de demanda de tráfico y se aplicaron en una sola capa con dosificaciones que oscilaron entre 5 y 8 kg/m².

Anteriormente, los áridos finos limitaban el grosor de las capas de lechada debido a su inestabilidad ante el tráfico. En años recientes, se ha mejorado la tecnología de los tratamientos para permitir el desarrollo de microaglomerados en frío que utilizan áridos de mayor tamaño. Los nuevos emulgentes y aditivos facilitan la producción de emulsiones con rotura controlada para aplicar los microaglomerados en zonas de tráfico rápido. La maquinaria avanzada produce texturas uniformes y las emulsiones modificadas con polímeros permiten áridos de hasta 12 mm, logrando texturas rugosas para aumentar la resistencia al deslizamiento y disminuir el desprendimiento de áridos. Las fibras sintéticas aumentan el contenido de ligante residual en las lechadas, otorgándoles mayor resistencia a la fatiga y al envejecimiento. Los microaglomerados en frío consisten en dos capas de lechada, la primera fina y la segunda más gruesa, y suelen emplear emulsiones modificadas como ligante.

La fabricación y aplicación de lechadas se realiza a través de mezcladoras móviles montadas en camiones que también se encargan de extenderlas. Estas unidades incluyen depósitos para los componentes de la mezcla y un mezclador helicoidal continuo para preparar el producto. Después, la lechada se distribuye mediante una caja repartidora o rastra, que se remolca sobre la superficie a tratar, y se termina con una maestra de goma graduable en altura. Para la compactación, se utilizan compactadores de neumáticos de alta presión, ya que solo se requiere un efecto superficial.

Os paso un vídeo explicativo del profesor Miguel Ángel del Val, de la Universidad Politécnica de Madrid, donde nos explica en detalle las lechadas bituminosas y microaglomerados en frío.

También os dejo un documento de la Asociación Técnica de Emulsiones Bituminosas (ATEB) al respecto. Espero que os sea de interés.

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Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.

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

Riegos sin gravilla

Figura 1. https://www.ibef.net/es/emulsions-3/tecnicas/riegos-de-adherencia/

Un riego sin gravilla estaría compuesto únicamente por ligantes bituminosos. El empleo de los riegos sin gravilla en la construcción de firmes suele reservarse con fines auxiliares o provisionales, nunca proporcionando unas características estructurales. Forman parte de las operaciones auxiliares en la construcción o conservación del firme. Estrictamente hablando, estos riegos no pueden considerarse superficiales, sino que se dividen en varios tipos:

Riegos en negro: se aplican sobre superficies de rodadura envejecidas como medida provisional para rejuvenecer el firme y mejorar su impermeabilidad.
Riegos antipolvo: se aplican en caminos rurales o de poco tráfico para minimizar la producción de polvo y proteger al firme de la erosión y la humedad.
Riego de imprimación: se aplica un ligante sobre una capa granular antes de colocar sobre ella una capa o tratamiento bituminoso. La imprimación penetra en la superficie de la base, sella los huecos, endurece la superficie y ayuda a unir la capa superior de asfalto. Este riego optimiza la transmisión de cargas, por lo que es importante barrer enérgicamente la superficie granular y regarla con agua antes de su aplicación.
Riego de adherencia: se aplica una emulsión bituminosa sobre una capa tratada con ligantes hidrocarbonados o conglomerantes hidráulicos antes de colocar cualquier tipo de capa bituminosa que no sea un tratamiento superficial con gravilla o una lechada bituminosa. Este riego mejora la adherencia entre las capas bituminosas.
Riego de curado: se aplica sobre capas tratadas con conglomerante para evitar la pérdida de humedad y lograr un curado adecuado. En la práctica, estos riegos también se pueden utilizar como riego de imprimación o como protección contra el tráfico rodado.

Os dejo a continuación un vídeo educativo del profesor Miguel Ángel del Val, de la Universidad Politécnica de Madrid, que espero que os sea de interés.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.

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

Terminación, texturado y curado del pavimento de hormigón

Figura 1. Fratás automático http://www.imcyc.com/revistacyt/jul10/pavimentos.htm

El acabado final del hormigón es una tarea crítica en la construcción de un pavimento, ya que tiene la importante misión de corregir las irregularidades producidas durante la colocación y compactación del material. Para conseguir una superficie adecuada en el hormigón fresco, se pueden realizar diferentes trabajos, desde un ligero fratasado manual hasta intervenciones más significativas, como la reparación de bordes.

El fratasado es una técnica que se utiliza para nivelar la superficie del hormigón, eliminar la capa superficial de lechada, sumergir las partículas de árido más gruesas, remover y corregir pequeñas imperfecciones y presentar el mortero en la superficie para texturizarla. Esta técnica puede realizarse de forma manual o mecánica y puede ser longitudinal o transversal.

En las carreteras de alta velocidad de España se logra una textura superficial longitudinal mediante el estriado del hormigón con cepillos metálicos o de plástico, y con una arpillera húmeda y lastrada, para conseguir una microtextura áspera en toda la superficie. La arpillera también se utiliza para eliminar las marcas de la bailarina. En los bordes de las carreteras suele formarse una textura transversal. En otros países, la macrotextura se consigue mediante técnicas como la denudación química o la incrustación de gravilla en el hormigón fresco.

Una vez que la pavimentadora ha terminado su trabajo, el carro de texturizado y curado (Figura 2) se acerca para aplicar la textura deseada con un cepillo de cerdas o flejes, mientras se rocía el líquido de curado como última operación. Si se desea una textura de árido visto, el carro extiende el retardador de fraguado y, en algunos casos, el compuesto de curado. Algunos productos pueden realizar ambas funciones simultáneamente. En regiones lluviosas, el retardador de superficie se protege con una lámina de plástico desplegada desde un rollo montado en el carro. Una vez retirado el mortero sin fraguar, se aplica el producto de curado sobre el pavimento.

Figura 2. Equipo de texturizado y curado (Calo et al., 2015)

El curado del pavimento evita la pérdida de agua necesaria para el fraguado y el endurecimiento del hormigón, así como la aparición de fisuras por retracción que pueden debilitar su resistencia. Aunque es posible usar agua para el curado en carreteras con poco tráfico, se recomienda utilizar productos de calidad que creen una capa impermeable sobre el pavimento para evitar la evaporación del agua. Estos productos suelen tener un pigmento blanco que, además de reducir la ganancia de calor por la radiación solar, facilita la inspección visual de la uniformidad de la aplicación. Después, al sellar las juntas, es necesario volver a aplicar el producto en la ranura correspondiente.

Figura 3. Tren de curado (Calo et al., 2015)

Las membranas químicas de curado están formuladas a base de resinas y solventes que se evaporan rápidamente y no son solubles en agua. Estas membranas pueden aplicarse inmediatamente después de las tareas de texturizado y terminación del hormigón, incluso si hay agua en la superficie. Al aplicarse por aspersión sobre la superficie del pavimento, se forma una película protectora en pocos minutos que impide la evaporación del agua de exudación y mejora su acción preventiva al adherirse al hormigón. Gracias a estas características, resultan especialmente útiles para la pavimentación con encofrados deslizantes.

Referencias:

CALO, D.; SOUZA, E.; MARCOLINI, E. (2015). Manual de diseño y construcción de pavimentos de hormigón. Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA).

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

KRAEMER, C. (1965) Pavimentos de hormigón normal y pretensado. Experiencia española en el tramo de ensayo. Publicación n.º 18 del Laboratorio de Transporte y Mecánica del Suelo. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Madrid.

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

RECUENCO, E. (2014). Firmes y pavimentos de carreteras y otras infraestructuras. Garceta grupo editorial, Colección Escuelas, 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.

Componentes principales de un pavimento de hormigón

Figura 1. Estructura típica de un pavimento rígido (Calo et al., 2015)

Una sección común de un pavimento rígido está compuesta por una capa superior, la calzada de hormigón, responsable de proporcionar la mayor parte de la capacidad estructural del pavimento. Esta capa descansa sobre una base de material seleccionado, que puede estar tratada con un ligante o no, y, a su vez, sobre el suelo natural o la explanada (ver Figura 1).

Calzada de hormigón

La capa superior del pavimento está formada por la calzada de hormigón, que es responsable de proporcionar las características funcionales y de una gran parte de la capacidad estructural requerida. En cuanto a las características funcionales, es la encargada de brindar las condiciones superficiales necesarias, como el drenaje, la fricción y la regularidad, de acuerdo con el tipo de vía y las condiciones de servicio, a fin de garantizar una conducción segura y cómoda. En lo que respecta a su capacidad estructural, debe ser lo suficientemente resistente como para soportar las cargas durante el periodo de servicio y actuar como barrera impermeable para las capas inferiores del pavimento, de modo que se minimice la entrada de agua desde la superficie hacia el interior de la estructura.

El espesor de la calzada dependerá en gran medida del nivel de tránsito pesado previsto y oscilará entre 15 y 20 cm para vías urbanas o de bajo tránsito pesado, y entre 20 y 30 cm para rutas con mayor volumen de vehículos pesados.

Base

La base es la capa fundamental del comportamiento del firme de un pavimento rígido, ya que proporciona un apoyo continuo, uniforme y estable a lo largo del tiempo. Si no se cumple esta condición, las losas del pavimento se ven sometidas a tensiones y deformaciones significativas debido a las cargas del tráfico. Esta capa se encuentra justo debajo de la calzada de hormigón y su función principal es prevenir la erosión en la interfaz entre la losa y el apoyo, por lo que es un elemento obligatorio en las vías con tránsito pesado.

Además de esta función principal, la incorporación de la base en la estructura del pavimento aporta varios beneficios. Mejora la distribución de cargas y reduce las tensiones en las capas inferiores de la estructura. También facilita el drenaje del agua de infiltración y protege los suelos de las heladas. Además, garantiza un soporte uniforme para la calzada de hormigón y crea una plataforma de trabajo resistente al clima, apta para vehículos de obra.

La falta de uniformidad en la base puede deberse al bombeo de finos (pumping, en inglés). Si hay agua bajo la losa y la base contiene muchos finos, y el tráfico pesado es intenso, el paso de vehículos entre losas puede provocar el bombeo de agua y finos hacia las juntas o los bordes. Esto genera erosión de la base y descalce de las losas.

En el caso de tráficos medios y ligeros, se suelen utilizar las bases granulares tradicionales, como el macadam o la zahorra artificial (ambas compuestas por gravas y arenas trituradas). No obstante, cuando se trata de tráficos pesados, es necesario emplear materiales granulares tratados con un ligante o conglomerante, como las bases de gravacemento.

Subbase

La subbase es una capa de firme ubicada debajo de la base de la explanada, también conocida como subrasante. En algunos casos, puede no ser necesaria si la explanada ya cuenta con una gran capacidad de soporte granular. Su función principal es proporcionar una base uniforme para la colocación y compactación de la capa de base, así como constituir una plataforma adecuada para su construcción. Es importante que esta capa tenga una función drenante, por lo que es necesario que los materiales empleados no sean finos. En cualquier caso, esta capa suele ser necesaria como capa de transición. Las subbases granulares se componen de gravas y arenas naturales o trituradas, suelos estabilizados con cemento, gravaescoria, entre otros materiales.

Explanada

La subrasante o explanada es la superficie sobre la que se asienta la superestructura del pavimento. Es crucial que esta superficie tenga la resistencia y la regularidad geométrica adecuadas, ya que soporta directamente el pavimento. Además, la explanada puede estar compuesta por la capa superior del terraplén o por el fondo de las excavaciones en terreno natural y es responsable de soportar la estructura del pavimento. Para garantizar su estabilidad y buen estado, se seleccionan suelos con características aceptables y se compactan en capas para crear un cuerpo estable capaz de resistir la carga de diseño del tránsito.

Subdrenaje

En ciertas situaciones, es posible mejorar el sistema de drenaje de una estructura, incluidas las estructuras de subdrenaje. Esto permite eliminar rápidamente el agua que inevitablemente se filtra por las juntas y fisuras, y así evitar los efectos perjudiciales que podría causar su acumulación en la estructura del pavimento. Los subdrenes constan de una red colectora de tuberías perforadas o ranuradas que se instalan en zanjas para recolectar el agua subterránea. El objetivo es controlar y retirar el agua, minimizando su efecto negativo en las capas estructurales del pavimento.

Juntas

Las juntas determinan las dimensiones de las losas del pavimento y controlan la formación de fisuras tanto en la fase inicial como en servicio. Existen dos tipos de juntas: las de contracción, que implican debilitar la sección de hormigón, y las de construcción, que se moldean. La opción más común es utilizar el aserrado para crear las juntas, aunque también es posible formarlas en fresco mediante surcos en el hormigón. En este último caso, pueden producirse manipulaciones posteriores que afecten la regularidad superficial, lo que limita su uso en juntas transversales de carreteras de alto tráfico. El serrado de las juntas debe realizarse antes de que se formen las fisuras, pero no demasiado pronto, pues los bordes podrían dañarse. El momento adecuado depende del tipo de cemento y de las condiciones de humedad y temperatura. Según el PG-3, el serrado de las juntas transversales debe realizarse dentro de las primeras 24 horas posteriores a la puesta en obra del hormigón, mientras que para las longitudinales debe hacerse entre las 24 y las 72 horas posteriores. La profundidad mínima del corte debe ser de un tercio o de un cuarto del espesor de la losa, según corresponda, para las juntas longitudinales y transversales, respectivamente. Es recomendable sellar las juntas, especialmente en áreas con mucha lluvia, y para ello se utilizan productos de sellado, como perfiles preformados de materiales elastoméricos que se introducen a presión.

Transferencia de carga

La transferencia de carga se refiere a la capacidad de una junta para transmitir parte de la carga aplicada a una losa a la losa adyacente. Esta transferencia puede lograrse mediante la trabazón de áridos, que se produce entre las caras de la fisura que se desarrolla por debajo de la junta, o mediante el uso de pasadores. En algunos casos, se pueden emplear ambas técnicas conjuntamente para lograr una transferencia de carga óptima.

Pasadores

Se trata de barras de acero lisas dispuestas en las juntas transversales para transmitir cargas sin restringir el movimiento horizontal de las losas. Su función es reducir las tensiones y deflexiones del hormigón, así como disminuir el riesgo de escalonamiento, de bombeo y de rotura en las esquinas de las losas.

Barras de unión

Se instalan en las juntas longitudinales para mantenerlas ancladas, garantizando así una transferencia de carga eficiente durante su periodo de servicio. La cantidad de acero necesaria se determina en función del espesor de la losa, la distancia al borde libre más cercano y la fricción en el plano de contacto con la base.

Arcenes

Aunque no forma parte de la estructura, la función de soporte en los bordes de la calzada es fundamental en los pavimentos de hormigón. Si el arcén está pavimentado con una estructura de hormigón, la calzada puede transmitir una parte de las cargas aplicadas a dicha estructura, lo que reduce las tensiones y deflexiones que se generan en ella. Además, minimiza la infiltración de agua desde la superficie del pavimento. Además de los arcenes, existen otras alternativas estructurales, como la incorporación de bordillos (en pavimentos urbanos) o la ejecución de sobreanchos de calzada, que también contribuyen significativamente a mejorar la condición de soporte en los bordes.

Referencias:

CALO, D.; SOUZA, E.; MARCOLINI, E. (2015). Manual de diseño y construcción de pavimentos de hormigón. Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA).

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.

RECUENCO, E. (2014). Firmes y pavimentos de carreteras y otras infraestructuras. Garceta grupo editorial, Colección Escuelas, 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.