Patologias De Pavimentos.docx

PAVIMENTOS FLEXIBLES

Este tipo de pavimentos están formados por una carpeta bituminosa apoyada generalmente sobre dos capas no rígidas, la base y la sub base. No obstante, puede prescindirse de cualquiera de estas capas dependiendo de las necesidades particulares de cada obra.

1. TIPOS DE FALLAS EN LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES Las fallas en los pavimentos pueden ser de dos tipos: 1.1.

1.2.

Fallas de superficie: comprende los defectos de la superficie de rodamiento debidos a fallas de la capa asfáltica y no guardan relación con la estructura de la calzada. La corrección de estas fallas se efectúa con sólo regularizar la superficie y conferirle la necesaria impermeabilidad y rugosidad. Ello se logra con capas asfálticas delgadas que poco aportan desde el punto de vista estructural en forma directa. Fallas estructurales: comprende los defectos de la superficie de rodamiento cuyo origen es una falla en la estructura del pavimento, es decir de una o más de las capas constitutivas que deben resistir el complejo juego de solicitaciones que impone el tránsito y el conjunto de factores climáticos regionales. En la corrección de este tipo de fallas es necesario un refuerzo sobre el pavimento existente para que el paquete estructural responda a las exigencias del tránsito presente y futuro estimado. Se hace pues necesario el diseño de una estructura nueva formada por las subrasante- pavimento antiguo - refuerzo. Teniendo en cuenta que un pavimento es una estructura con cierta capacidad para absorber como energía elástica potencial el trabajo de deformación impuesto por cada carga circulante durante su vida útil; retirada la carga, dicha energía es la determinante de la recuperación elástica o cuasi elástica de las deformaciones producidas, la que será tanto más completa cuanto menor relajación de la energía elástica se ha producido durante el tiempo que ha actuado la carga. La falla de la estructura se deriva de dos causas fundamentales:

I.

II.

Si la capacidad mencionada es excedida más allá del valor que determinan las deformaciones recuperables por elasticidad instantánea y retardada, se desarrollan deformaciones permanentes en cada aplicación de las cargas, las que se acumulan modificando los perfiles de la calzada hasta valores que resultan intolerables para la comodidad, seguridad y rapidez del tránsito y aún pueden provocar el colapso de la estructura. Si la capacidad mencionada no es excedida pero las deformaciones recuperables son elevadas, los materiales y en particular las capas asfálticas sufren el fenómeno denominado fatiga cuando el número de aplicaciones de las cargas pesadas es elevado, que se traduce en reducción de sus características mecánicas. En este caso la deformación

horizontal por tracción en la parte inferior de las capas asfálticas al flexionar la estructura, puede exceder el límite crítico y se llega a la iniciación del proceso de fisura miento.

2. PATOLOGÍA DE LAS ESTRUCTURAS DE PAVIMENTO EN SERVICIO Empleando términos médicos, el diagnóstico de una alteración (daño) en un pavimento, previo a cualquier intervención, debe basarse en el análisis de los estudios que se presentan a continuación. 2.1.

         2.2.

Información existente. Se deberá efectuar una recopilación de toda la información que sea de utilidad para el proyecto y en especial para el diagnóstico sobre el estado de la estructura del pavimento. La información que se consultaría hace referencia a los siguientes aspectos: Geología. Topografía. Suelos y fuentes de materiales. Espesores y calidad de cada una de las capas del pavimento existente. Drenaje y sub drenaje. Tránsito. Ambientales. Diseño de mezclas. Diseño de pavimento y refuerzos colocados. Examen superficial del pavimento. Consiste en la definición del estado superficial de la carretera y su entorno, comprendiendo este último todo tipo de obras o elementos auxiliares relacionados con el pavimento que de manera directa o indirecta pueden afectar a la comodidad y seguridad del usuario. Como resultado del examen superficial del pavimento puede obtenerse una importante serie de conclusiones para el desarrollo de trabajos futuros de conservación, a saber:

   

Detectar los inicios de posibles fallas y determinar sus causas. Establecer zonas prioritarias para conservación. Determinar la necesidad de una evaluación de tipo estructural para el diseño de refuerzos. Presentar elementos de juicio que permitan confirmar o modificar los criterios de diseño vigentes. Para llevar a cabo una inspección visual es preciso establecer una sistemática que deberá estar orientada a la finalidad que justifique tal inspección, (inventario para un banco de datos, programar una actuación en un tramo concreto, definir en un refuerzo generalizado las zonas puntuales que, además, necesiten reparación, etc.). La inspección visual

más sencilla, pero no por ello menos eficaz, se puede llevar a cabo mediante el paso de personas con suficiente cualificación y experiencia que vayan recorriendo un itinerario y anotando todas las deficiencias e irregularidades observadas, siguiendo una metodología previamente establecida.

3. Clasificación de los daños superficiales de los pavimentos. En las Tablas 10.1 a 10.7 se presentan las clasificaciones de los tipos más importantes de fallas de pavimentos. En dichas tablas se puede apreciar que los tipos de fallas en pavimentos flexibles son más variados que en pavimentos rígidos, por cuanto los primeros permiten mayor diversidad en su construcción y es más frecuente la construcción de pavimentos flexibles económicos, particularmente en nuestro medio, a causa de la necesidad de hacer economías en los costos iniciales. Las fallas en los pavimentos flexibles se han clasificado en cuatro grupos principales: deformaciones, fisuras y grietas, desprendimientos y afloramientos. Dentro de cada grupo se da una asignación única a cada tipo de falla, con su descripción, causas posibles de falla y criterios generales de reparación. Además de la identificación de la falla, es necesario establecer el nivel de intensidad de la misma a fin de cuantificar su progreso con el tiempo y poder así determinar el momento oportuno de ejecutar las obras de conservación que sean necesarias. En nuestro medio se utilizan cuatro niveles para las diversas fallas, asignándolas A, B, C Y D. Lógicamente, esta clasificación da lugar a calificaciones subjetivas, pero la elaboración de un registro fotográfico secuencial de la evolución de la falla permite minimizar la dificultad.

3.1.

Combinación de las fallas. Cuando una determinada falla alcanza cierta magnitud, evoluciona hacia otro tipo de falla mayor, lo que dificulta la interpretación. Así por ejemplo, en los pavimentos flexibles es posible que un asentamiento no corregido permita la formación de fisuras de pequeña magnitud, que con el tiempo se interconectan formando un sistema tipo piel de cocodrilo, el cual permite el ingreso de agua y consecuente degradación de la estructura que lleva a la desintegración del pavimento. En consecuencia, es importante efectuar, periódicamente, un seguimiento y evaluación del pavimento, de tal forma que sea sencilla y oportuna la detección e interpretación de los deterioros que presente en el tiempo.

3.2.

Utilidad de la evaluación. La definición de secciones homogéneas, de falla, junto con algunos datos sobre las características geotécnicas de los materiales de las diversas capas del pavimento y el conocimiento del comportamiento estructural en su conjunto, permitirán al ingeniero deducir, con un criterio verdaderamente racional, las obras de conservación rutinaria y de mejoramiento que garanticen la prolongación de la vida del pavimento al menor costo posible.

3.3.

Limitaciones del método de evaluación de fallas. Como inconvenientes más importantes del sistema de inspección visual descrito, se pueden señalar los siguientes: Es lento y laborioso por lo que necesita muchos equipos si se desea evaluar una extensa red de carreteras.





Cuando se amplía el método y se desarrolla con muchas personas es inevitable la subjetividad, a pesar de que se den las directrices necesarias para las evaluaciones y periódicamente se hagan muestreos de comprobación. El sistema resulta al final muy costoso por la necesidad de disponer de gran cantidad de vehículos y personas.

4. DEFINICION DE LOS TIPOS DE DAÑOS EN PAVIMENTOS FLEXIBLES Los daños que presenta una estructura de pavimento flexible pueden ser clasificados en cuatro categorías:  Fisuras  Deformaciones  Perdida de capas estructurales  Daños superficiales  Otros daños 4.1. FISURAS. 4.1.1. Fisuras longitudinales y transversales Corresponden a discontinuidades en la carpeta asfáltica en la misma dirección del tránsito o transversales a él, son indicio de la existencia de esfuerzos de tensión en alguna de las capas de la estructura, los cuales han superado la resistencia del material afectado.

Imagen 1.

Imagen 2.

Causas     

Rigidez de la mezcla asfáltica por perdidas de flexibilidad debido a un exceso de filler. Reflexión de grietas de las capas inferiores. Fatiga de la estructura. Riego de la liga insuficiente. Espesor insuficiente.

Evolución probable Piel de cocodrilo, desintegración, descascaramiento, longitudinales o transversales, fisuras en bloque.

asentamientos

4.1.2. Fisuras en juntas de construcción Corresponden a las figuras longitudinales o transversales generadas por la mala ejecución de las juntas de construcción de la carpeta asfáltica o de las juntas en zonas de ampliación.

Imagen 3.

Causas    

Carencia del ligante en las paredes de junta. Deficiencia en el corte vertical de las franjas. Deficiencia de compactación. Unión entre materiales de diferente rigidez.

Evolución probable Perdida de agregado, descascaramiento, asentamientos longitudinales o transversales, piel de cocodrilo, desportilamientos. 4.1.3. Fisura por reflexión de juntas o grietas en placas de concreto Este tipo de daño de presenta cuando existe una capa de concreto asfaltico sobre placas de concreto rígido, tales fisuras aparecen por la proyección en superficie de las juntas de dichas placas.

Imagen 4.

Imagen 5.

Causas 

Son generadas por los movimientos de las juntas entre las placas de concreto rígido o de bloques formados por las grietas existentes en este, debido a los cambios de temperatura y de humedad.

Evolución probable Fisura en bloque, descascaramiento, baches. 4.1.4. Fisuras en medialuna son fisuras de forma parabólica asociadas al movimiento de la banca por lo que usualmente se presentan acompañadas de hundimiento.

Imagen 6.

Imagen 7.

Causas     

Falla lateral del talud en zonas de terraplén. Falla del talud en zonas de corte a media luna. Ausencia o falla de obras de contención de la banca. Desecación producida por la presencia de arboles muy cerca al borde de la vía. Consolidación de los rellenos que acompañan las obras de contención.

Evolución probable Ampliación del proceso, aumento del hundimiento, perdida de la banca. 4.1.5. Fisura de borde Corresponden a fisuras con tendencia longitudinal a semicircular localizadas cerca del borde de la calzada, se presentan principalmente por la ausencia de berma o por la diferencia de nivel entre la berma y la calzada.

Imagen 8.

Imagen 9.

Causas  

La principal causa de este daño es la falta de confinamiento lateral de la estructura debido a la carencia de bordillos. Anchos de berma insuficientes o sobrecarpetas que llegan hasta el borde del carril y quedan en desnivel con la berma.

Evolución probable Desprendimiento del borde o descascaramiento. 4.1.6. Fisuras en bloque Cuando se presenta este tipo de daño la superficie del asfalto es dividida en bloques de forma aproximadamente rectangular, los bloques tienen lado promedio mayor que 0.30 m.

Imagen 10.

Causas   

La fisuración en bloque es causada principalmente por la contracción del concreto asfaltico debido a la variación de la temperatura durante el dia. Reflejo de grietas de contracción provenientes de materiales estabilizados utilizados como base. Combinación del cambio volumétrico del agregado fino de la mezcla asfáltica con el uso de un asfalto de baja penetración.

Evolución probable Piel de cocodrilo, descascaramientos. 4.1.7. Piel de cocodrilo Corresponde a una serie de fisuras interconectadas con patrones irregulares, generalmente localizadas en zonas sujetas a repeticiones de carga. La fisuración tiene a iniciarse en el fondo de las capas asfálticas.

Imagen 11.

Imagen 12.

Causas         

Falla por fatiga de la estructura. Falla carpeta asfáltica. Espesor de estructura insuficiente. Deformaciones de la subrasante. Rigidez de la mezcla asfáltica en zonas de carga. Problemas de drenaje que afectan los materiales granulares. Compactación deficiente de las capas granulares o asfálticas. Deficiencia en la elaboración de la mezcla asfáltica. Reparaciones mal ejecutadas, deficientes de compactación, juntas mal elaboradas e implementación de reparaciones que no corrigen daño.

Evolución probable Deformaciones, descascaramiento, baches. 4.1.8. Fisuración por deslizamiento de capas Corresponden a fisuras en forma de semicírculo o medialuna, con curvaturas definidas de acuerdo con la fuerza de tracción que produce la llanta sobre el pavimento.

Imagen 13.

Causas      

Cuando existe una mezcla en la superficie de baja resistencia. Escasa adherencia entre las capas superficiales de la estructura del pavimento. Espesores de carpeta muy bajos. Alto contenido de arena en la mezcla asfáltica. Exceso de ligante o presencia de polvo durante la ejecución del riego de la liga. Carencia de penetración de la imprimación en bases granulares.

Evolución probable Descascaramiento, baches, hundimientos, abultamientos.

4.1.9. Fisura incipiente La fisuración incipiente corresponde a una serie de fisuras contiguas y cerradas, que generalmente no se interceptan, suelen afectar el concreto asfaltico de manera superficial.

Imagen 14.

Causas  Diferencia de temperatura entre la mezcla y el medio ambiente en el momento de la colocación.  Lluvia durante la colocación del concreto asfaltico.

Evolución probable Piel de cocodrilo de pequeños bloques, perdida de agregados, fisuras en bloque. 4.2.

DEFORMACIONES

4.2.1. Ondulación También conocida como arrugación o rizado, es un daño caracterizado por la presencia de ondas en la superficie del pavimento, generalmente perpendiculares a la dirección del tránsito, con longitudes entre crestas usualmente menores que 1,0 m.

Imagen 15.

Causas         

Por deformación plástica de la capa asfáltica. Exceso de humedad en la subrasante. Perdida de estabilidad de la mezcla asfáltica. Exceso de compactación de la carpeta asfáltica. Exceso de la mala calidad del asfalto. Insuficiencia en triturados Falta de curado de las mezclas en la vía. Acción del tránsito en zonas d frenado y estacionamiento. Deslizamiento de la capa de rodadura sobre la capa inferior por exceso de riego de liga

Evolución probable Exudación, ahuellamiento. 4.2.2. Abultamiento Este deterior se asigna a los abombamientos o prominencias que se presentan en la superficie del pavimento. Pueden presentarse bruscamente ocupando pequeñas áreas o gradualmente en áreas grandes. Acompañados en algunos casos por fisuras.

Imagen 16.

Causas  Se generan por la expansión de la subrasante o en capas de concreto asfaltico colocado sobre placas de concreto rígido.

Evolución probable Fisuración, desprendimientos, exudación, ahuellamiento.

4.2.3. Hundimiento Corresponden a depreciaciones localizadas en el pavimento con respecto al nivel de la rasante. Este tipo de daño puede generar problemas de seguridad a los vehículos, especialmente cuando contienen agua pues se puede producir hidroplano.

Imagen 17.

Imagen 18.

Causas      

Asentamientos de la subrasante. Deficiencia de compactación de las capas inferiores del pavimento, del terraplén en las zonas de acceso a obras de arte o puentes. Deficiencias de drenaje que afecta a los materiales granulares. Diferencia de rigidez de los materiales de la subrasante en los sectores de transición entre corte y terraplén. Deficiencias de compactación de rellenos en zanjas que atraviesan la calzada. Circulación de transito muy pesado.

Evolución probable Fisuración, desprendimientos, movimientos en masa. 4.2.4. Ahuellamiento Es una depreciación de la zona localizada sobre la trayectoria de las llantas de los vehículos. Con frecuencia se encuentra acompañado de una elevación de las áreas adyacentes a la zona deprimida y de Fisuración.

Imagen 19.

Causas  

Deformación permanente de alguna de las capas del pavimento o de la subrasante, generada por deformación plástica del concreto asfaltico. Deformación de la subrasante debido a la fatiga de la estructura ante la repetición de las cargas.

Evolución probable Piel de cocodrilo, desprendimientos.

4.3.

PERDIDA DE LAS CAPAS DE LA ESTRUCTURA

4.3.1. Descascaramiento Corresponde al desprendimiento de parte de la capa asfáltica superficial, sin llegar a afectar las capas asfálticas subyacentes.

Imagen 20.

Imagen 21.

Causas    

Limpieza insuficiente previa a tratamientos superficiales Espesor insuficiente de la capa de rodadura asfáltica. Riego de liga deficiente. Mezcla asfáltica muy permeable.

Evolución probable Piel de cocodrilo, bache.

4.3.2. Baches Desintegración total de la carpeta asfáltica que deja expuestos los materiales granulares lo cual lleva al aumento del área afectada y al aumento de la profundidad debido a la acción del tránsito. Dentro de este tipo de deterioro se encuentran los ojos de pescado que corresponden a baches de forma redondeada y profundidad variable, con bordes bien definidos que resultan de una deficiencia localizada en las capas estructurales.

Imagen 22.

Imagen 23.

Causas     

Retención de agua en zonas fisuradas. Evolución de otros daños, especialmente de piel de cocodrilo. Defectos constructivos. Deficiencia de espesores de capas estructurales. Pavimento o subrasante débiles

Evolución probable Destrucción de la estructura. 4.3.3. Parche Corresponden a áreas donde el pavimento original fue removido y reemplazado por un material similar o diferente, ya sea para reparar la estructura o para permitir la instalación o reparación de alguna red de servicios

Imagen 24.

Imagen 25.

Causas    

Procesos constructivos deficientes. Progresión del daño inicial por el cual debió realizarse el parcheo Deficiencias en las juntas Programación de daños existentes en las zonas aledañas al parche.

Evolución probable De acuerdo con la naturaleza del daño. Sin embargo, puede existir una aceleración del deterioro general del pavimento.

4.4.

DAÑOS SUPERFICIALES

4.4.1. Desgaste superficial Deterioro del pavimento ocasionado principalmente por acción del tránsito, agentes abrasivos o erosivos. Se presenta como perdida de ligante y mortero. Este daño provoca aceleración del deterioro del pavimento por acción del medio ambiente y del tránsito.

Imagen 26.

Imagen 27.

Causas    

Por deterioro natural del pavimento. Falta de adherencia del asfalto con los agregados. Deficiente dosificación de asfalto en la mezcla. Acción intensa del agua u otros agentes abrasivos.

Evolución del problema Perdida del agregado.

4.4.2. Pérdida del agregado Conocida también como desintegración, corresponde a la disgregación superficial de la capa de rodadura debido a una pérdida gradual de agregados, haciendo la superficie más rugosa.

Imagen 28.

Causas       

Aplicación irregular del ligante en tratamientos superficiales. Problemas de adherencia entre agregado y asfaltico. Uso de los agregados contaminados con finos o agregados muy absorbentes. Lluvia durante la aplicación o el fraguado del ligante asfaltico. Endurecimiento significativo del asfalto. Deficiencia de compactación de la carpeta asfáltica. Contaminación de la capa de rodadura con aceite, gasolina y otros.

Evolución probable Descascaramiento, aumento de la permeabilidad de la estructura, exudación. 4.4.3. Pulimento del agregado Este daño se evidencia por la presencia agregados con caras planas en la superficie o por la ausencia de agregados angulares, en ambos casos se puede llegar a afectar la resistencia al deslizamiento.

Imagen 29

Causas 

Radica en una baja resistencia o susceptibilidad de algunos agregados al pulimento.

4.4.4. Cabezas duras Corresponde a la presencia de agregados, expuestos fuera del mortero arenaasfalto que puede llegar a aumentar la rugosidad del pavimento, provocando ruido excesivo para el conductor.

Imagen 30.

Causas    

Uso de agregados gruesos con tamaño inadecuado. Distribución granulométrica deficiente en el rango de las arenas. Segregación de los agregados durante su manejo en obra. Heterogeneidad en la dureza de los agregados.

4.4.5. Exudación Este tipo de daño se presenta con una película o afloramiento del ligante sobre la superficie del pavimento generalmente brillante, resbaladiza y usualmente pegajosa.

Imagen 31.

Causas  

Se genera cuando la mezcla tiene cantidades excesivas de asfalto haciendo que el contenido de vacíos con aire de la mezcla sea bajo. Por el uso de asfaltos muy blandos o por derrame de ciertos solventes.

4.4.6. Surcos Corresponde a franjas o canales longitudinales donde se han perdido los agregados de la mezcla asfáltica.

Imagen 32.

Causas  Se da por distribución transversal defectuosa del ligante bituminoso.

4.5.

OTROS DAÑOS

4.5.1. Corrimiento vertical de la berma Corresponde a una diferencia de elevación entre la calzada y la berma, debido a un desplazamiento de la berma.

Imagen 33.

Causas   

Sucede cuando existen diferencias entre los materiales de la berma y el pavimento. Por el bombeo del material de la base en la berma. Problemas de inestabilidad de los taludes aledaños.

4.5.2. Separación de la berma Este daño indica el incremento en la separación de la junta existente entre la calzada y la berma.

Imagen 33.

Causas  

Se relaciona con el movimiento de la berma debido a problemas de inestabilidad de los taludes aledaños. La ausencia de liga entre calzada y berma cuando se construyen por separado.

Evolución probable Puede presentar hundimientos y fisuras de borde.

4.5.3. Afloramiento de finos Este afloramiento corresponde a la salida de agua infiltrada, junto con los materiales finos de la capa de base por las grietas, cuando circulan sobre ellas las cargas de tránsito.

Imagen 34.

Causas  

Ausencia o inadecuado sistema de subdrenaje. Excesos de finos en la estructura.

Evolución probable Piel de cocodrilo, descascaramiento, baches. 4.5.4. Afloramiento de agua Presencia del líquido en la superficie del pavimento en instantes en los cuales no hay lluvia.

Imagen 35.

Causas  

Ausencia o inadecuado sistema de subdrenaje. Filtración de aguas.

Evolución probable Piel de cocodrilo, descascaramiento, baches.