ejecucion-pavimentos-flex
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El documento describe los pasos del proceso de construcción de un pavimento, incluyendo la preparación de la subrasante, la construcción de la sub-base y base, y la construcción del pavimento asfáltico. Explica los requisitos y especificaciones técnicas para cada etapa del proceso de construcción.
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- 1. EJECUCIÓN CONSTRUCCIÓN PAVIMENTO: El proceso constructivo de un pavimento se puede dividir en varios sub-procesos: • Preparación de la subrasante. • Construcción de la sub-base. • Construcción de la base. • Construcción de la carpeta asfáltica y la capa de rodadura. A continuación se describen los detalles de inspección y preparación que deben ser revisados y llevados a cabo para cada una de las superficies nombradas: 4.5.1. Actividades previas: Subrasante: Está formada por el suelo natural. Debe cumplir con ciertas especificaciones sin importar el tipo de pavimento que se vaya a colocar. Debe ser lo suficientemente resistente para soportar el pavimento y el tránsito esperado. También debe estar propiamente graduada para garantizar un buen drenaje y una superficie suave y debe tener un coronamiento correcto. Además, debe estar completa y uniformemente compactada a la densidad requerida. Durante la inspección deben buscarse áreas de suelo blando pues estas áreas son demasiado débiles para soportar la maquinaria. Estas áreas deberán ser corregidas antes de la pavimentación. También deben hacerse revisiones periódicas del perfil transversal y longitudinal de la subrasante. Si estos no están dentro de los límites de tolerancia se deberán corregir, ya sea removiendo material o añadiendo y compactando material igual al que está en el lugar. Antes de iniciar la construcción del pavimento en sus diferentas capas es necesario verificar el estado de las actividades previas como son el movimiento de tierras, la banca sus pendientes y bombeos. También se debe verificar la correcta ejecución de las obras de drenaje y control de aguas, así como los muros de contención y protecciones de taludes que garantizan la estabilidad de la banca. 4.5.2. Construcción de la sub-base: Para construir la sub-base se emplean los siguientes equipos: motoniveladora, carro-tanque de agua, cilindro metálico, compactador de llantas o vibratorio y vehículos de transporte. Todos estos equipos deben estar en perfectas condiciones de trabajo, de tal manera que se pueda garantizar un proceso continuo durante la construcción. El constructor deberá colocar el material de sub-base de tal manera que no produzca segregación sin causar daño a la superficie de asiento. Las ruedas de las volquetas deberán mantenerse limpias para no contaminar con materiales indeseables. El material se colocará y extenderá en capas de espesor no mayor de 25 cm medido antes de la compactación. El espesor de cada capa y el número de pasadas dependerá de las características del equipo de que dispone el constructor y de las características del material. Si el afirmado existente en la vía forma parte de la sub-base en el diseño del pavimento, ésta deberá escarificarse en una profundidad de por lo menos 10 cm. Antes de colocar una nueva capa se debe verificar que la anterior satisface las condiciones de nivelación, espesor y densidad exigidas.
- 2. El material se remojará o se oreará si fuere necesario hasta obtener un contenido de humedad cercano al óptimo y se compactará hasta obtener mínimo el 95% de la densidad seca máxima correspondiente al ensayo proctor modificado, a no ser que el diseño exija una mayor compactación. Durante el proceso constructivo del pavimento, es normal que se permita el tránsito de vehículos una vez construida la sub-base. El constructor conservará la sub-base en perfectas condiciones, hasta el momento de colocar la capa siguiente de base. 4.5.3. Construcción de la base: Puede ser una capa de material granular colocada y compactada sobre la subrasante, o puede ser, en el caso de un pavimento con diseño completo, una capa de concreto asfáltico. En cualquier caso, la base debe tener una resistencia uniforme y debe estar dentro de los límites de tolerancia especificados para la rasante. Para la construcción de la base con material granular, se emplean los mismos equipos mencionados en la construcción de la sub-base. Estos deben estar en una condición tal, que se pueda asegurar continuidad en el trabajo. El espesor de las capas no será mayor a 25 cm medidos antes de la compactación. El material se compactará en humedad óptima hasta obtener como mínimo el 100% de la densidad seca máxima correspondiente al ensayo proctor modificado como promedio de los ensayos realizados, siempre y cuando ningún valor individual sea inferior al 98%. Si la humedad es muy alta, el material debe removerse, airearse y dejarse secar hasta que adquiera la óptima que permita compactar el material y alcanzar la humedad especificada. En caso contrario, se debe humedecer el material con carro-tanque de agua. La compactación de la base se efectuará desde los bordes hacia el centro, excepto en las curvas donde la compactación avanzará desde la parte inferior del peralte hacia la parte superior. Si durante la compactación se presentan pérdidas de humedad por evaporación, deberá regarse la base para sostener en todo momento la humedad óptima del material. Los niveles correspondientes al enrase de cada capa de material deberán marcarse por medio de estacas. No se permitirá extender nuevas capas mientras no se haya obtenido y comprobado la compactación especificada en la capa anterior. Al finalizar la compactación de la última capa, deberá darse perfilado general a la base y las bermas. 4.5.4. Construcción del pavimento asfáltico: La construcción del pavimento asfáltico se inicia con la preparación de la mezcla asfáltica, labor que normalmente se realiza en la planta de mezclas, sitio en el cual existen todos los sistemas adecuados para el control del proceso. Normalmente este proceso es responsabilidad del sub-contratista, pero para trabajos importantes, el responsable general de la obra debe supervisar los trabajos en la planta de éste.
- 3. Las mezclas pueden fabricarse en plantas continuas o discontinuas o de bachadas. Se permite el empleo de plantas con mezclado en el tambor secador, siempre y cuando se pueda garantizar una producción uniforme y las curvas granulométricas se ajusten a los rangos específicos. Los agregados para la mezcla deben ser secados y calentados a la temperatura especificada antes de llevarlos al mezclador. Inmediatamente después de calentar los agregados se tamiza en 3 o 4 fracciones y se almacena en tolvas separadas. El asfalto sólido se debe calentar a la temperatura especificada en tanques diseñados para evitar sobrecalentamientos. Su suministro a la mezcla debe ser continuo y a temperatura uniforme. En el mezclador de las plantas de bachadas se requiere el mezclado en seco de los agregados durante unos 5 segundos, antes de empezar a adicionar el asfalto y continuar la operación de mezclado por un tiempo total entre 30 y 40 segundos. La mezcla debe salir de la planta con temperatura entre 130 y 165ºC. Los porcentajes de asfalto para bases asfálticas de refuerzo de pavimentos existentes deben estar normalmente entre 2.7 y 3.0% por peso sobre la mezcla total. Los de bases para pavimentos nuevos pueden estar entre 3.7 y 4.3%. El contenido del asfalto debe definirse en cada caso específico mediante la observación directa de mezclas de prueba basadas en la experiencia y comprobaciones de campo acerca del comportamiento de la mezcla al paso de los equipos de compactación. La mezcla no debe ser colocada a temperatura inferior a 120ºC. La construcción del pavimento asfáltico propiamente dicho requiere una cuidadosa supervisión. Durante el proceso es de suma importancia hacer el control vertical y horizontal de la rasante. Normalmente un equipo de agrimensura establece la línea de centro del pavimento propuesto y luego coloca estacas de alineación y rasante sobre la subrasante. Estas estacas deben ser paralelas a la línea de centro y estar a una distancia fija a ambos lados de la vía. En las secciones rectas de calzada, las estacas son colocadas en intervalos de 30 m. En las secciones curvas deben colocarse a intervalos menores. La rasante transversal puede revisarse colocando estacas (llamadas estacas de control), de longitud conocida, a cada lado del pavimento propuesto, y extendiendo una cuerda entre éstas. Las correcciones de elevación y rasante se efectúan mediante el corte y relleno de secciones de subrasantes. 4.5.4.1. Imprimación: Antes de proceder a extender la capa de pavimento asfáltico es necesario hacer la aplicación del riego de asfalto diluido de curado medio, o de asfalto emulsificado, sobre una capa de material sin tratar. Cuando se utiliza un asfalto diluido de curado medio, éste debe ser aplicado en suficiente cantidad para que penetre dentro del material de base. Cuando se utiliza un asfalto emulsificado, éste debe ser mezclado con el material de base usando una motoniveladora o un mezclador. Un riego de imprimación sirve para tres propósitos:
- 4. • Ayuda a prevenir la posibilidad de que se desarrolle un plano de deslizamiento entre la capa de base y la capa superficial. • Evita que el material de base se desplace bajo las cargas de tránsito, durante la construcción, antes de que la primera capa sea colocada. • Protege la capa de base de la intemperie. Las cantidades de aplicación para riegos de imprimación varían con el tipo de asfalto utilizado. Por ejemplo, la cantidad de aplicación para un asfalto diluido de curado medio MC- 30 varía entre 0.9 y 2.3 litros por metro cuadrado. En ocasiones se aplica demasiado asfalto diluido a la capa de base. El exceso debe secarse con arena limpia para evitar que el riego de imprimación presente exudación a través del concreto asfáltico, o que produzca un plano de deslizamiento. El riesgo de imprimación debe inspeccionarse antes de la pavimentación para asegurar que se encuentra en buena condición. Para esparcir estos riegos se emplea un equipo distribuidor de asfalto. Consiste en un tanque de asfalto montado sobre un camión o sobre un remolque, adaptado con bombas, barras rociadoras, y controles apropiados para regular la cantidad de asfalto que sale por las boquillas de la barra rociadora. Un distribuidor incluye normalmente un sistema de calentamiento para mantener el asfalto a una temperatura correcta de aplicación y un accesorio manual de rociado para aplicar asfalto en las áreas que las barras no pueden alcanzar. Un sistema de circulación mantiene el asfalto en movimiento para evitar que se solidifique y bloquee la barra rociadora y las boquillas. La barra rociadora del distribuidor deberá ajustarse de tal manera que los ejes verticales de las boquillas queden perpendiculares a la vía. Las boquillas deberán ajustarse en un ángulo de 15 a 30 grados con el eje horizontal de la barra para prevenir que los abanicos de rociado de cada boquilla interfieran uno con el otro. Cada boquilla deberá ajustarse con el mismo ángulo. La barra deberá ajustarse a determinada altura de tal manera que la superficie reciba un cubrimiento doble. Esta altura variará de acuerdo al espaciamiento de las boquillas de la barra. La importancia de una aplicación uniforme de asfalto para riegos de imprimación y de liga es esencial. El distribuidor debe estar calibrado antes de ser usado para asegurar una aplicación correcta. Hay tres dispositivos de control comunes en la mayoría de los distribuidores. Los tres controles son necesarios para medir la cantidad de asfalto que ha sido aplicado. • Un sistema de válvulas que controla el flujo de asfalto • Un tacómetro de bomba o manómetro, el cual registra la producción de la bomba • Un bitúmetro con hodómetro. 4.5.4.2. Refuerzo de mezcla en caliente: En el caso de una capa de concreto asfáltico colocada sobre un pavimento existente se denomina refuerzo de mezcla en caliente. Un refuerzo está diseñado para rehabilitar y reforzar un pavimento viejo,
- 5. extendiendo a la vez su vida útil y corrigiendo irregularidades superficiales. Se deben reparar los baches y las secciones inestables. También se deben limpiar las pequeñas depresiones y se deben rellenar adecuadamente con material nuevo. Las juntas desniveladas se deben emparejar y las grietas se deben sellar. Cuando la superficie está deformada, se requiere de la construcción de capas nivelantes para establecer de nuevo la rasante y también una correcta sección transversal. Además puede ser necesario efectuar alisamiento en áreas donde se deba enrasar la superficie con una elevación existente, o en áreas en donde se requiera un mantenimiento con un espacio libre mínimo. Las capas de refuerzo colocadas sobre pavimentos de concreto de cemento, requieren de una preparación especial. Primero se deben identificar las juntas desiguales y las losas móviles (secciones de pavimento). Luego se deben estabilizar las losas usando un sellado inferior o el método de desintegración y asentamiento. Antes de colocar una capa de refuerzo es necesario elevar las cámaras correspondientes a los registros de inspección, los colectores o sumideros y las líneas de servicio con el fin de que queden niveladas con la superficie de la capa de refuerzo. 4.5.4.3. Riego de liga: El riego de liga consiste en aplicaciones de emulsiones rociadas sobre la superficie de un pavimento existente, antes de colocar una capa de refuerzo. El propósito de un riego de liga es mejorar la ligazón entre las capas nuevas y viejas del pavimento. Los riegos de liga también son usados en lugares donde la mezcla en caliente entra en contacto con la cara vertical de las aceras, las cunetas y las estructuras y juntas de pavimento frío. Normalmente los riegos se aplican el mismo día que se va a colocar la capa de refuerzo. La superficie del riego de liga es resbalosa mientras se evapora el agua, así que no debe permitirse tránsito sobre el riego. La capa de refuerzo debe colocarse cuando el riego haya curado. La cantidad de riego de liga depende del tipo de emulsión utilizada. Si la aplicación es muy poca no habrá ligazón y demasiada emulsión puede causar exudación hacia la capa de refuerzo disminuyendo la estabilidad de la mezcla. Aunque se puede utilizar otro tipo de asfaltos en riegos de liga, la emulsión diluida (una parte de agua por una parte de asfalto emulsificado) proporciona los mejores resultados. 4.5.4.4. Pavimentación: Las operaciones de pavimentación incluyen el transporte de la mezcla asfáltica en caliente al lugar de la obra, la colocación de la mezcla sobre la vía y la compactación de la mezcla hasta la densidad de referencia. La uniformidad en las operaciones es muy importante en esta actividad. Es esencial que la operación de la planta esté coordinada con las operaciones de pavimentación. La pavimentadora debe alimentarse continuamente con suficiente mezcla. Los camiones que transportan la mezcla no deben esperar mucho tiempo para descargar.
- 6. Los equipos para la construcción de trabajos de pavimentación, son: barredora y sopladora mecánicas, equipo de calentamiento y distribuidor de asfalto, Pavimentadora (finisher), cilindro metálico no menor de 10 toneladas, compactador de llanta y vehículos de transporte. La pavimentadora es una máquina automática diseñada para colocar mezcla asfáltica con un espesor determinado, y para proporcionar una compactación inicial de la carpeta. Sus dos unidades principales son la unidad de potencia y la unidad de enrase. La unidad de potencia provee la fuerza motriz para mover las ruedas y también la maquinaria pavimentadora. La unidad del tractor comprende la tolva receptora, el transportador alimentador, controles dobles y el asiento del operador. La mezcla en caliente es depositada en la tolva receptora, de donde es llevada por el transportador alimentador a través de las compuertas del control de flujo hacia las barrenas de distribución. Las barrenas distribuyen uniformemente la mezcla a lo largo de todo el ancho del asfaltador para obtener una colocación pareja y uniforme. Antes de comenzar la pavimentación se deben revisar ciertos detalles para asegurar una correcta operación del asfaltador: Se inspeccionan las ruedas y orugas. Se debe revisar la presión y condición de las ruedas. Si el equipo trabaja con orugas, deben estar ajustadas sin holgura. Las orugas sueltas y las presiones desiguales pueden causar movimientos inadecuados en el asfaltador produciendo superficies irregulares. No deberá haber acumulación de material en las ruedas o en las orugas. El regulador del motor debe revisarse para asegurar que no hay cambios periódicos en las revoluciones por minuto del motor ya que ello podría ocasionar una falta de potencia en las barras apisonadoras de la unidad del enrasador, produciendo así una sección de pavimento de menor densidad o una sección que contiene menos material que la adyacente. La tolva, compuertas de flujo y barrenas se inspeccionan a continuación. Estas partes deberán revisarse para ver si presentan un excesivo desgaste y para asegurarse de que están operando correctamente. La velocidad del transportador y la abertura de las compuertas de control, en la parte trasera de la tolva deberán ser ajustadas de tal manera que solamente se use la cantidad necesaria de material para que las barrenas operen alrededor del 85% del tiempo. Esto permitirá que se mantenga una cantidad uniforme de mezcla frente del enrasador. Si se quiere mezcla adicional para obtener un incremento en el espesor de la capa, se deberán ajustar las compuertas de control de flujo. Las barrenas deberán mantenerse tres cuartos llenas durante las operaciones de pavimentación. La unidad enrrasadora tiene dos funciones principales: Nivelar la mezcla de una manera que cumpla con las especificaciones de espesor y acabado y proporcionar la
- 7. compactación inicial de la mezcla. La unidad típica de enrasador está compuesta de lo siguiente: • Brazón emparejador de arrastre. • Placa emparejadora. • Unidad de calentamiento. • Barras apisonadoras o accesorios vibratorios. • Controles. En la operación el enrasador es arrastrado por detrás de la unidad del tractor. A medida que la unidad del tractor arrastra el enrasador hacia la mezcla, éste busca el nivel que hace que el trayecto del enrasador sea paralelo a la dirección de arrastre. Luego, la placa emparejadora “plancha” la superficie de la mezcla, dejando un espesor de carpeta que cumple con las especificaciones de la obra. Si durante la operación de extendido de la capa, es necesario ajustar el enrasador, esta operación debe hacerse en pequeños incrementos y deberá permitirse cierto tiempo entre cada ajuste para que éste reaccione completa y secuencialmente a cada uno de ellos. Por último las barras apisonadoras compactan ligeramente la mezcla como preparación para la compactación. El alineamiento de la carpeta depende de la precisión de la guía utilizada por el operador. Es vital la atención del operador para obtener una junta longitudinal aceptable. En una vía amplia se deben pavimentar primero los carriles más altos. En ciertas zonas se puede permitir esparcir la mezcla a mano. Esta operación deberá hacerse en forma cuidadosa y uniforme para no producir segregación. Los obreros no deben parase sobre la mezcla, sino sobre la base. El material que forme terrones, si no es posible deshacerlos fácilmente, se descartará. Para la compactación existen dos sistemas: Barra apisonadora que sirve para compactar la mezcla, cortar el exceso de espesor y meter el material debajo de la placa emparejadora para su nivelación, y el tipo vibratorio en el cual la fuerza de compactación es generada por movimientos eléctricos, que son unos ejes rotatorios con pesos excéntricos o motores hidráulicos. En algunos asfaltadores se puede ajustar la frecuencia y la amplitud de los vibradores. La frecuencia y la amplitud se deben ajustar de acuerdo al tipo de asfaltador, espesor de la carpeta, velocidad de la pavimentadora y las características de la mezcla. Dos tipos de control son esenciales en la operación del enrasador: El control del espesor de la carpeta y el control del perfil transversal de la carpeta (para un drenaje correcto). El ajuste excesivo de los controles de espesor es una de las causas principales de la falta de uniformidad en el pavimento. Los bordes de entrada y salida del enrasador tienen un ajuste de pendiente transversal. El borde de entrada deberá tener siempre un poco más de pendiente que el borde de salida, para poder proporcionar un flujo parejo de material debajo del enrasador.
- 8. Los calentadores del enrrasador son usados para calentar la placa emparejadora al comienzo de cada operación de pavimentación. Si la placa emparejadora no está caliente, la mezcla se romperá y su textura aparecerá abierta y gruesa como si la mezcla estuviera demasiado fría. Para esparcir la mezcla se requiere que la superficie imprimada se encuentre seca y en perfecto estado. Se deben reparar las áreas de imprimación deterioradas o destruidas. La máquina pavimentadora extiende y conforma la mezcla de acuerdo a las alineaciones, espesores y anchos señalados en los diseños. Las juntas de construcción de una capa de concreto asfáltico deben ser verticales. Antes de colocar mezcla nueva, el borde del pavimento adyacente debe pintarse con asfalto (riego de liga). La compactación debe hacerse a la máxima temperatura posible y cuando el cilindrado no cause desplazamientos indebidos o grietas. El cilindrado debe comenzar por los bordes y avanzar gradualmente hacia el centro, salvo en las curvas peraltadas, en las cuales se avanza del borde inferior hacia el superior. El cilindrado continuará hasta tener una compactación uniforme y hasta que las marcas de la cilindradora sean eliminadas. La compactación debe alcanzar una densidad equivalente por lo menos el 96% de la densidad de la referencia, que es la correspondiente a briquetas elaboradas en laboratorio con mezcla tomada de la empleada en el respectivo sector y compactadas con 50 golpes por cara. Se recomienda que el porcentaje de vacíos después de compactada la mezcla sea cercano al 8%, ya que porcentajes mayores permiten la infiltración del agua, causando desmoronamiento y desintegración de la mezcla, y porcentajes muy bajos hacen que pueda aflorar el asfalto y se vuelva inestable el pavimento. En general es más fácil lograr la densidad de referencia con capas gruesas de concreto asfáltico que con capas delgadas, ya que en estas últimas el asfalto se enfría muy rápidamente. La superficie de la capa después de la compactación será suave. Se requiere el empleo de compactadoras motrices para compactar las mezclas de concreto asfáltico. No se recomienda el uso de compactadoras de remolque. Se usan compactadoras automotrices de los tres tipos siguientes: • Compactadoras tandem de ruedas de acero: Tienen dos ruedas de acero sobre ejes paralelos. Su peso varía entre 3 y 14 toneladas y a veces más. Para vías de tráfico denso se requiere un peso bruto de al menos 10 toneladas. No se deben emplear si los rodillos están picados o presentan surcos. Las raederas que mantienen limpios los rodillos y las almohadillas húmedas que los mojan para recoger asfalto durante la compactación deben ser reemplazados cuando presenten desgaste. • Compactadores de ruedas neumáticas: Tiene ruedas de caucho generalmente en dos ejes tandem con 3 ó 4 ruedas en el eje delantero y 4 ó 5 ruedas en el trasero. Pueden cargar lastres para completar el peso bruto total, el cual
- 9. puede variar entre 10 y 35 toneladas. Las ruedas tienen diámetros entre 38 y 61 cm y deben ser lisas e infladas uniformemente con una variación de presión máxima de 35 Kpa. Las ruedas impulsoras deben ir adelante, en dirección hacia el asfaltador. Estas compactadoras son ideales para corregir el cuarteo por calor en la superficie de la carpeta y para mejorar su resistencia al desgaste y a la abrasión. Son mejores que las de cilindro de acero para dar una superficie más apretada y resistente. • Compactadoras vibratorias: Proporcionan la fuerza compactadora con una combinación de peso y vibración de sus rodillos de acero, llamados tambores. Su peso varía entre 7 y 17 toneladas. Existen de tambor sencillo y de tambor doble. Su diámetro varía entre .90 y 1.50 m, y el ancho entre 1.2 y 2.4 m. Usualmente se hacen franjas de prueba para establecer el patrón de compactación que debe ser empleado para obtener la densidad requerida y la calidad adecuada de la superficie.