firme rígido – El blog de Víctor Yepes

Pavimento continuo de hormigón armado para carreteras

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

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 armadura suficiente para que la distancia sea infinita. Cuando se ejecuta adecuadamente, este pavimento requiere una conservación mínima. Los PCHA buscan proporcionar superficies cómodas y sin interrupciones. A través del cálculo de cargas, retracción y 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 costo y su capacidad para ser compatible con pavimentos existentes de mezcla bituminosa o con superficies de hormigón en mal estado, pues no requieren su eliminación previa.

La eliminación de juntas transversales se realiza a costa de 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 amplía su campo de aplicación, aunque su costo inicial elevado los hace más apropiados para su uso 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 emplean 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)

La utilización del PCHA comenzó 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 en la autopista Oviedo-Gijón-Avilés en 1975. A partir de 1990, se construyeron algunos tramos en la autopista del Cantábrico. Aunque su empleo en España es limitado, se dispone de una técnica madura y fiable para su desarrollo.

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

Generalmente, se deja una distancia de aproximadamente 15 cm entre las barras longitudinales para facilitar el vertido del hormigón entre ellas. Por su parte, las armaduras transversales se ubican como soporte de las barras longitudinales y para mantener su posición relativa. 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 estar en valores entre el 0,65 % y 0,7 %. Generalmente, se suelen emplear 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 proporcionales a la cantidad de acero dispuesta. Según datos empíricos, la distancia deseable entre fisuras está entre 1 y 3 m, siendo lo óptimo entre 1,5 y 2 m. La apertura 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 lograr lo anterior, es necesario seguir las indicaciones previas en cuanto a la cantidad de acero, la separación óptima de las barras, el porcentaje de solapes, entre otros factores.

En la historia temprana 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 del hormigón debidos al tráfico. Sin embargo, con la evolución de la técnica, se ha descubierto que es preferible colocar la armadura a mitad del 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)

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

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

Descargar (PDF, 2.21MB)

Algunas organizaciones promotoras del empleo del cemento han editado publicaciones explicando las ventajas. Os dejo un vídeo explicativo de IECA donde se explica 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.

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 resultó en una separación de varias decenas de metros, llegando incluso a los 30 m. El diseño buscó solucionar el problema de conservación que representaban estas juntas, consideradas como la zona más débil, mediante la reducción de su número mediante el aumento de la longitud de las losas. Si bien estos pavimentos solían ser utilizados para el tráfico pesado, en la actualidad son poco comunes en las carreteras, aunque se utilizan en pavimentos industriales y otras aplicaciones. No obstante, han quedado en desuso debido a su elevado costo, pues no se considera que su calidad sea proporcional al precio.

Los pavimentos de hormigón armado con juntas (Figura 2) se dividen en losas, las cuales tienen una longitud mayor y la armadura no se dispone de forma continua. En cambio, 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 la mayor separación entre juntas puede provocar un mayor movimiento en la losa, debido a los cambios en la temperatura y la humedad, lo que puede afectar la transferencia de carga y aumentar la demanda en 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 del pavimento 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 las fisuras transversales que puedan formarse entre las juntas. Esto garantiza la transmisión de cargas en las fisuras, impide la penetración 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 los 4-6 m, como en el caso del hormigón en masa, aunque en la actualidad 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 utilizada 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.

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

El hormigón para pavimentos de hormigón 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, los pavimentos necesitan resistir la flexotracción. 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.

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 con la base y el ambiente mediante la saturación temprana de la base y el curado.
Evitar condiciones de restricción elevadas con 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 apropiada exudación.

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

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 utilizadas.

En general, para los pavimentos de hormigón, no es necesario emplear cementos “especiales”. Se suelen utilizar cementos con una resistencia a la compresión de 30 a 40 MPa a los 28 días y una dosificación entre 300 y 350 kg/m³, según la categoría de la carretera, las condiciones de ejecución y las propiedades requeridas. Es posible 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, limitándose 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 ser mayor a 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.

Dependiendo del tipo de textura que se desee conseguir 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, se exigirá que este tenga un coeficiente de pulimento acelerado (CPA) no inferior a 0,50. Si se incrusta gravilla en la superficie del hormigón fresco, el coeficiente Los Ángeles no debe ser superior a 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 el tipo de cemento de la menor clase resistente posible, preferiblemente 32,5, que tenga una resistencia inicial normal (N). Es aconsejable emplear cementos con alto porcentaje de adiciones activas para pavimentos. Sin embargo, si se requiere una apertura rápida al tráfico, se pueden emplear cementos con mayor categoría resistente (42,5 o 52,5) y alta resistencia inicial (R).

Es recomendable usar aditivos plastificantes para facilitar la puesta en obra del hormigón, aunque hay que tener presente que puede demorar el tiempo de fraguado. En zonas donde se presenten 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 causar desconchamientos durante las heladas. Además, los aditivos aireantes tienen un efecto plastificante y mejoran la tixotropía del hormigón fresco, evitando la caída de los bordes del pavimento 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 ser superior al 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, pues puede provocar pérdidas de resistencia.

La homogeneidad en 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 su determinación.

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

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 en función de la existencia o no de armaduras y de 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, 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, los cuales se consideran los más económicos y sencillos de construir (Figura 2). Estos pavimentos son usuales en diversas categorías de tráfico, soportando un promedio de hasta 2.000 vehículos pesados por carril y día. El control de la fisuración se logra mediante la inclusión de juntas, ya sean estas longitudinales o transversales, y pueden cumplir diferentes funciones como juntas de construcción, de contracción o de dilatación, dependiendo de su diseño.

Figura 2. Pavimento de hormigón en masa con juntas.

La fisuración se controla dividiendo al 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, el espesor y el 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 importantes de temperatura, 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 ser superior a 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 desempeño 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 carriles de circulación y el escalonamiento causado por el tráfico. A pesar de ello, estos fenómenos suelen ocurrir con poca frecuencia en las juntas longitudinales.

Con tráficos medios (IMD entre 200 y 2.000 vehículos pesados), suele ser común el empleo de pasadores en las juntas transversales para mejorar la transmisión de cargas entre las losas. Son barras lisas de acero 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 tengan 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 distancias inferiores 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 espera 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 bordes del pavimento (drenes laterales o bases porosas) y la construcción de losas cortas (aproximadamente de 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 implementar soluciones como zanjas longitudinales porosas o bases drenantes sin finos o estabilizadas empleando 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 comprueba que, con estas medidas, los pavimentos de hormigón en masa con juntas sin pasadores soportan el tráfico pesado, siempre y cuando no haya mucha lluvia. 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, pues 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 mediante horquillas, lo que empeoraba 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-alto.

Os dejo un webminar, 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 diseño y 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.

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

Textura en los pavimentos de hormigón en carreteras

Figura 1. Texturizado de pavimentos de hormigón con peine metálico transversal. https://web1.icpa.org.ar/wp-content/uploads/2019/04/2014-04-Texturas-pavimentos.pdf

En los últimos años, ha aumentado la preocupación por las texturas superficiales de los pavimentos de hormigón debido al incremento progresivo del tráfico y de la velocidad de circulación. Anteriormente, la texturización se vinculaba a la reducción de accidentes por deslizamiento en superficies húmedas, pero en la actualidad, también se considera la generación de ruido entre el pavimento y el neumático. La textura superficial garantiza la rugosidad para la adherencia, el drenaje, la baja sonoridad y reduce la reflectancia del pavimento. Una adecuada textura superficial se realiza mediante el arrastre o pasaje de algún elemento sobre el hormigón fresco, procediendo inmediatamente al curado. En resumen, el objetivo del texturizado es conseguir una resistencia mínima al deslizamiento en condiciones húmedas, mantener un buen drenaje y escurrimiento superficial del agua, reducir los niveles de ruido y brindar resistencia al desgaste y la durabilidad.

Existen diversas técnicas para aplicar una textura sobre la superficie del hormigón, que pueden ejecutarse con equipamiento mecánico o manualmente. Asimismo, se pueden aplicar otras técnicas en estado endurecido en pavimentos en servicio o nuevos para mejorar el desempeño de la superficie en parámetros como la fricción, el drenaje superficial y el ruido.

Es importante aplicar la textura de forma homogénea para producir condiciones uniformes de fricción y circulación, independientemente de la técnica utilizada. Los factores que más influyen en la textura cuando se aplica en estado fresco son la consistencia y características del hormigón, el momento o tiempo en el cual se realiza, la presión con la que se aplican las herramientas de texturizado, su limpieza y la presencia de agua de exudación en la superficie del hormigón, entre otros.

Existen diferentes tipos de texturas que se pueden utilizar en la superficie del pavimento, entre ellas:

Estriado transversal: se crea mediante el uso de peines de púas metálicas o de plástico. Esta textura proporciona una alta adherencia y resistencia a la frenada, así como un buen drenaje. Sin embargo, también es ruidosa, por lo que se recomienda su utilización en arcenes y en zonas muy lluviosas.
Estriado longitudinal oscilante: se consigue mediante el empleo de cepillos o peines, que generalmente están integrados en el carro del equipo de curado. Es fundamental que el dispositivo de creación de la textura tenga un movimiento lateral, combinado con el avance, que provoque una ondulación sinusoidal para evitar el guiado de las ruedas. Generan un bajo nivel de ruido.
Terminación con arpillera: se logra aplicando una arpillera húmeda lastrada para obtener una microtextura adherente de baja rugosidad. Esta técnica se suele realizar en combinación con alguna de las otras texturas mencionadas anteriormente. Esta técnica es de sencilla ejecución y puede aplicarse tanto en forma manual como automática, y además, tiene una baja generación de ruido. Entre las debilidades destaca una baja profundidad de textura y una mayor pérdida de fricción inicial.
Árido visto: se consigue eliminando el mortero superficial del pavimento mediante la aplicación de un retardador de superficie sobre el hormigón fresco, lo que impide que el mortero se endurezca en los milímetros superiores. Luego se aplica un producto filmógeno de curado o una lámina de plástico sobre el retardador. Después de que el resto del hormigón ha adquirido suficiente resistencia, que generalmente toma alrededor de un día, se elimina el mortero mediante barrido, dejando el árido parcialmente visible. Este método bien desarrollado permite obtener pavimentos con alta rugosidad, buenas características de evacuación del agua de lluvia, antideslizantes y de muy baja sonoridad, manteniendo estas cualidades durante toda su vida útil. Entre sus ventajas se encuentran elevados índices de fricción, baja generación de ruido y elevada durabilidad. Sin embargo, también presenta algunas debilidades, como la necesidad de utilizar métodos y equipos especiales, un costo elevado y la importancia de contar con un constructor calificado.

Figura 2. Texturizado con cepillo en sentido transversal (manual y automatizada). https://web1.icpa.org.ar/wp-content/uploads/2019/04/2014-04-Texturas-pavimentos.pdf

Os dejo algunos vídeos que, espero, os sean de interés.

Referencias:

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

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

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

Extendido de un pavimento de hormigón en carreteras

Figura 1. Pavimentadora de encofrado deslizante. https://www.gomaco.com

El pavimento se coloca de forma manual en vías rurales y calles urbanas, pero para carreteras se necesitan pavimentadoras de encofrado deslizante de alto rendimiento debido a la exigencia de regularidad superficial. Se recomienda descargar directamente los camiones, pero si no es posible, se puede recurrir a la alimentación lateral mediante retroexcavadoras, cintas transportadoras u otros dispositivos similares.

Las pavimentadoras de encofrado deslizante realizan la distribución, vibrado y terminación del hormigón en una sola pasada, y para dotarle de textura y curado posterior se utiliza un carro con dispositivos especiales. La cota y la rasante del pavimento se determinan mediante palpadores que se apoyan en hilos tensos o sistemas de guiado tridimensional.

Para la ejecución con pavimentadoras de encofrados deslizantes se requiere al menos una máquina por cada capa de construcción. Estos equipos se encargan de extender, compactar y enrasar uniformemente el hormigón, y en el caso de la capa superior, ejecutar un fratasado mecánico para obtener un pavimento denso y homogéneo. Deben contar con un sistema de guiado por hilo, que actúe en cuanto las desviaciones excedan 3 mm en alzado o 10 mm en planta. También deben estar equipadas con encofrados móviles que sostengan el hormigón lateralmente durante el tiempo necesario y compactar el hormigón adecuadamente por vibración interna. La frecuencia de vibración de cada unidad vibrante no será inferior a 5.000 ciclos por minuto y la amplitud de la vibración será perceptible en la superficie del hormigón a lo largo de toda la longitud vibrante y a una distancia de 30 cm. La pavimentadora deberá ir provista de los mecanismos necesarios si se ejecuta una junta longitudinal en fresco. Además, la longitud de la placa conformadora será suficiente para evitar la apariencia de vibraciones en la superficie del hormigón tras el borde posterior de la placa.

Las pavimentadoras pueden construir superficies de entre 2 y 15 metros en una sola pasada. Algunas máquinas están equipadas con dispositivos de vibro-inserción que introducen automáticamente pasadores o barras de unión. Otras tienen una batería de tubos de inserción en la parte delantera para colocar las armaduras de un pavimento continuo de hormigón armado en su posición final. En algunas extendedoras, se encuentra en la parte posterior una maestra oscilante transversal (llamada habitualmente auto-float o bailarina) y una regla longitudinal oscilante para eliminar las irregularidades longitudinales.

De acuerdo con el artículo 550 del PG-3, para la ejecución de losas de hormigón es necesario contar con una pavimentadora que cuente con un sistema de guía por cable o guiado tridimensional y encofrados móviles que sostengan el hormigón lateralmente sin asentamientos en el borde de la losa. Además, el equipo debe ser capaz de compactar adecuadamente el hormigón fresco en toda la anchura de la pavimentación mediante vibradores internos uniformemente distribuidos, con una separación entre 350 y 500 mm.

Os dejo algunos vídeos al respecto:

Os dejo también una guía técnica sobre firmes de hormigón en carreteras de IECA. Espero que os sea útil.

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

Capas y bases tratadas: Gravacemento

En España es habitual el empleo de la gravacemento en las capas de base de los denominados firmes semirrígidos. También se puede emplear bajo pavimentos de hormigón, aunque su función es diferente respecto al caso anterior. El artículo 513 del PG3 define gravacemento como una mezcla homogénea de áridos, cemento, agua y eventualmente adiciones que, convenientemente compactada, se utiliza en la construcción de firmes de carretera. Su origen se corresponde a las mezclas de granulometría gruesa utilizadas en California.

Figura 1. Gravacemento. https://www.promsa.com/es/productos/p/grava-cemento

Los áridos utilizados serán naturales o procedentes del machaqueo y trituración de piedra de cantera o grava natural. Serán limpios, sólidos y resistentes, de uniformidad razonable, exentos de polvo, suciedad, arcilla y otros materiales extraños. El desgaste de Los Ángeles debe ser inferior a 30 y el equivalente de arena mayor a 30. Los husos granulométricos deben ser estrictos (GC-1 y GC2). El contenido en cemento en masa varía entre el 3% y el 5%. Se exige una resistencia a compresión a los 7 días de 4,5 MPa y, a largo plazo, que supere los 8 MPa. Si el contenido de cemento supera el 5-7%, entonces se puede hablar de gravacemento de altas prestaciones.

Las características del cemento empleado para la gravacemento se recogen en el artículo 202 del PG3. Su clase resistente es 32,5N. En el caso de existir sulfatos solubles en el suelo, se deberá emplear un cemento sulforresistente. El principio del fraguado debe ser posterior a las 2 horas. El contenido de agua se selecciona mediante un Proctor Modificado, de forma que la humedad óptima proporcione la densidad máxima. No obstante la humedad suele ser un 0,5% inferior a la óptima para alcanzar la máxima resistencia. Se utilizan retardadores de fraguado para ampliar la trabajabilidad del material, siendo obligatorio cuando la temperatura durante la extensión de la mezcla supera los 30ºC.

El cemento proporciona resistencia a la capa resultante. Se exige una densidad superior o igual al 98% del Proctor Modificado, y una resistencia mínima de 4,5 MPa a siete días. La resistencia máxima a siete días será de 7,0 MPa en calzada y 6,0 MPa en arcenes. Estas resistencias son medias sobre, al menos tres probetas de la misma amasada.

Figura 2. Descarga de gravacemento en obra. https://conorsa.es/catalog/gravacemento/

La mezcla del material se realiza en central, se transporta en volquetes y se extiende con extendedoras. Las extendedoras proporcionan una mayor regularidad que las motoniveladoras, que se podrían emplear si la mezcla presentan suficiente trabajabilidad. La fabricación en central permite un porcentaje homogéneo y controlado de humedad y cemento.

El proceso de ejecución será el siguiente:

Preparación de la superficie
Fabricación de la mezcla
Transporte de la mezcla
Vertido y compactado de la mezcla
Ejecución de las juntas
Curado

La terminación de la capa debe presentar una textura uniforme, exenta de segregaciones y ondulaciones. La rasante no superará la teórica en ningún punto y no debe quedar por debajo de la teórica en más de 15 mm. La anchura de la capa no será inferior a la definida en planos, ni superarla en más de 10 cm. El espesor no deber ser, en ningún punto, menor al previsto. En tiempo caluroso se aconseja no solo un retardador de fraguado, sino un riego con emulsión bituminosa de rotura rápida para garantizar el curado. Por otra parte, aunque se aconsejan varios días para permitir la circulación de vehículos sobre la gravacemento, parece ser que solo sería necesaria una protección superficial.

En los firmes semirrígidos, la capa de gravacemento es estructural, absorbiendo la mayor parte de las tensiones del tráfico. El principal problema a resolver es el agrietamiento por retracción, que puede reflejarse a través del pavimento bituminoso en función de los gradientes termohigrométricos y el espesor del pavimento. Por dicho motivo, el espesor del pavimento para tráfico pesado no suele bajar de 12-15 cm. Las grietas pueden solucionarse conjuntas en fresco, antes de la compactación, separadas unos 3 m. También se pueden interponer capas o membranas que absorban las tensiones concentradas.

Cuando la capa de gravacemento sirve de apoyo a un firme rígido, los requerimientos estructurales pasan a segundo plano, siendo más importante la formación de una buena plataforma de trabajo y de apoyo estable a largo plazo. En este caso, la gravacemento puede apoyarse directamente sobre una zahorra natural o sobre la propia explanada si ésta es de cierta calidad. Basta en este caso que la capa de gravacemento presente un ancho mínimo constructivo de 15 cm.

Os dejo un vídeo de la profesora Ana María Pérez, de la Universitat Politècnica de València, que explica las características más relevantes del gravacemento utilizado en las capas de base de las carreteras.

En esta ponencia, Amaia Lisbona, de Tecnalia, explica cómo fabricar suelocemento y gravacemento a partir de áridos reciclados procedentes de los residuos de la construcción y demolición.

Os dejo a continuación el artículo 513 del PG3 donde se regulan los materiales tratados con cemento (suelocemento y gravacemento).

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Referencias:

JOFRE, C.; KRAEMER, C. (dir.) (2008). Manual de estabilización de suelos con cemento o cal. Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA), 217 pp.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

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

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. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

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Pavimentación con hormigón

http://www.imcyc.com/revistacyt/jul10/pavimentos.htm

Se define como pavimento de hormigón en masa al constituido por un conjunto de losas de hormigón en masa separadas por juntas transversales, eventualmente dotado de juntas longitudinales; en el que el hormigón se pone en obra con una consistencia tal que requiere el empleo de vibradores internos para su compactación y maquinaria específica para su extensión y acabado superficial.

La ejecución del pavimento de hormigón incluye las siguientes operaciones:

Estudio y obtención de la fórmula de trabajo.
Preparación de la superficie de asiento.
Fabricación del hormigón.
Transporte del hormigón.
Colocación de elementos de guía y acondicionamiento de los caminos de rodadura para la pavimentadora y los equipos de acabado superficial.
Colocación de los elementos de las juntas.
Ejecución de juntas en fresco.
Terminación.
En su caso numeración y marcado de las losas.
Protección y curado del hormigón fresco.
Ejecución de juntas serradas.
Sellado de las juntas.

Para ampliar la información os remito al Pliego de Prescripciones Técnicas para Pavimentos de Hormigón, de IECA y al siguiente enlace para visualizar vídeos.

Construcción de un pavimento bicapa de hormigón con terminación de árido visto

En España no existen experiencias significativas de firmes con losas bicapa de hormigón construidas con dos hormigones diferentes, asociados a las características requeridas a cada una de ellas. No obstante, ello no lo impide la Instrucción española 6.1-IC sobre secciones de firmes y el PG-3 dejen la puerta abierta a este tipo de losas. El procedimiento constructivo es exigente, precisándose duplicar los equipos de extendedoras y las centrales de hormigón preparado. Los materiales utilizados en estos pavimentos son de la gama alta de prestaciones, con especial énfasis en los áridos correspondientes a la capa de rodadura.

Os dejo a continuación un vídeo de IECA sobre la construcción de un pavimento bicapa de hormigón con terminación de árido visto que se ejecutó en un tramo de la autovía C-17 en Barcelona. Espero que os guste.

Referencia:

AGUADO, A.; CARRASCÓN, S.; CAVALARO, S.; PUIG, I.; SENÉS, C. (2010). Manual para el proyecto, construcción y gestión de pavimentos bicapa de hormigón. Universitat Politècnica de Catalunya, 204 pp.