Pavimento Rigido-corregido.docx

RECINTO UNIVERSITARIO “RUBÉN DARÍO” FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN

ASIGNATURA: PRATICA DE ESPECIALIZACIÓN DOCENTE: Ing. Adriana de Jesús García. CARRERA: INGENIERÍA CIVIL ELABORADO POR: 1. Gisele Indira Reyes Téllez. 15040788 2. Randy Antonio Méndez Ortega. 15042779 3. Atilano José Gonzales Orozco. 15041470

Managua, Nicaragua 04 de Febrero del 2019.

ÍNDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1 OBJETIVOS ........................................................................................................................... 2 Objetivo General ................................................................................................................. 2 Objetivos Específicos ......................................................................................................... 2 DESARROLLO ...................................................................................................................... 3 CONCLUSIÓN ...................................................................................................................... 9 REFERENCIAS ................................................................................................................... 10 ANEXOS .............................................................................................................................. 11

INTRODUCCIÓN En el presente documento se pretende explicar los principales elementos que conforma un pavimento rígido, mostrando la estructura típica de un pavimento de concreto hidráulico y su proceso constructivo, a la vez de mostrar estadísticas del porcentaje de concreto hidráulico utilizado en la red vial de Nicaragua y sus principales ventajas. Nicaragua es un país en plena vía de desarrollo que busca las mejores tecnologías para la construcción de carreteras, estas son demandadas por la gran mayoría de las actividades económicas del país, ya sea para transportar productos, así como personas; es por eso que son de gran importancia y se requiere del mejor diseño para que sean durables y económicas. Actualmente se ha optado por la construcción de pavimentos de concreto hidráulico en vez del tradicional pavimento asfáltico, esto se debe a las ventajas que presentan los pavimentos rígidos en cuanto a la durabilidad y mantenimiento de los mismos. Se puede ver reflejado en las grandes obras de infraestructura vial con el paso a desnivel las Piedrecitas y la restauración de la carretera vieja león. Por otra parte, se puede decir que el éxito para la ejecución de una obra vial de concreto hidráulico no sólo depende de si cumple con requerimientos de resistencia de las capas que lo constituyen y con las características superficiales exigidas en el proyecto, si no que se requiere una valoración e interpretación correcta de las características de los materiales usados en el proyecto, así como la selección de las técnicas y equipos óptimos para cada trabajo en particular para la ejecución de la obra.

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OBJETIVOS Objetivo General 

Exponer los principales elementos que conforman un pavimento rígido (concreto hidráulico)

Objetivos Específicos   

Mencionar el proceso constructivo del pavimento rígido. Analizar los porcentajes estadísticos de concreto hidráulico utilizando en la red vial de Nicaragua. Explicar las ventajas del pavimento hidráulico en las vías del país.

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DESARROLLO Un pavimento se puede definir como el conjunto de capas de materiales seleccionados, que comprende entre el nivel superior de la terracería y la superficie de rodamiento, cuyas funciones es brindar una superficie de rodamiento segura y uniforme, resistente a las cargas de tránsito, intemperismo y transmitir adecuadamente los esfuerzos a la subrasante de modo que esta no se deforme (Cross, 2013). Así mismo, un pavimento rígido consiste en una losa de concreto hidráulico que puede o no poseer una capa sub-base entre la losa y la subrasante. Se le llama rígido porque las deformaciones a las que debe estar sometido deben ser nulas al aplicar las cargas de tránsito. La capacidad estructural de un pavimento rígido depende de la resistencia de las losas y, por lo tanto, el apoyo de las capas subyacentes ejerce poca influencia en el diseño del espesor de pavimento.

Figura 1- Esquema de estructura de pavimento rígido.

PROCESO COSNTRUCTIVO DE PAVIMENTO RIGIDO Terracería La base es la estructura que mantiene al pavimento permeable sobre el terreno. Las capas quedan establecidas de acuerdo al uso de cada pavimento, en calles, estacionamientos grandes u obras de mucho tráfico, será necesario aplicar una base de grava y una sub base de boleos de 1 ½” hasta 3”, en casos de obras de poca carga solo será necesario una capa de base de ¾”. (ALVAREZ, 2014) La sub-base se hace con agregados pétreos en diámetros mayores, de 1 ½” hasta 3” y 4” que se instalan directamente sobre el terreno compactado. Esta capa normalmente es más gruesa que la de grava para otorgar una cimentación adecuada al pavimento terminado.

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Por lo anteriormente descrito, es muy difícil que un pavimento hidráulico permeable se deforme por efecto de las cargas, como las que transmiten autos y camiones. El tamaño de los agregados para estas bases será desde tres cuartos de pulgada en adelante. Se debe compactar y nivelar muy bien por medios mecánicos. Pavimento Base: sirve para proporcionar una superficie uniforme que actúe como apoyo a la losa, facilite su colocación y la proteja de los cambios volumétricos de la subrasante. En este caso, la subbase no tiene ninguna función estructural. Losa Hidráulica: las funciones de la losa es soportar las cargas de tránsito y brindar una superficie de rodamiento uniforme y segura. También debe impedir que se filtre el agua a las capas inferiores. Pasos para la elaboración y curado de una losa de concreto. 1) Elaboración de la mezcla El concreto por colocar tendrá una resistencia mínima a la flexión de 45 kg/cm2 y a la compresión de 25 MPa a los 28 días, lo cual se obtendrá por medio de las cantidades de materiales indicadas en el diseño aprobado de la mezcla de concreto. 2) Limpieza superficial y humedecimiento de terreno La limpieza superficial se realiza utilizando compresor de aire o bobcat con barredora, seguidamente se humedece la superficie en la que será colocado en concreto por medio de camión cisterna, realizando varias pasadas para evitar que se seque por completo la superficie. Estas actividades iniciarán como mínimo una hora antes de empezar la jornada de colocación. 3) Tendido de líneas guía de la extendedora Se deberá verificar previo al inicio de la jornada lo que se haya realizado el trazo para colocación de bastones y la correspondiente nivelación del hilo guía. La colocación de los bastones a una distancia calculada según conveniencia del alineamiento. En curva se colocarán a cada 5 m mientras que en tangente se colocarán a cada 10 m. 4) Colocación y anclaje de los pasadores de carga Se revisará que todas las canastillas posean las dimensiones indicadas en los planos. Así mismo, se verificará la separación de las dovelas. El engrasado de las dovelas se realiza antes de empezar la jornada. Revisar la existencia del equipo y materiales de fijación de las canastillas. 5) Descarga y manejo del concreto en el sitio de colocación No es conveniente detener el proceso de pavimentación por más de media hora, ya que puede implicar la realización de una junta en frío, las cuales deben ser evitadas. Si esto llegara a 4

pasar debe realizarse una junta de construcción en la última junta transversal o en la que se alcanzó a construir, para esto se dejan la mitad de las dovelas expuestas y se formalete a el extremo perpendicular al eje longitudinal de la losa. 6) Flotado y allanado de la superficie Se utilizará el equipo de llaneado (llaneteado) necesario y suficiente (Dos floating channels y una bump cuter) y se tendrán los siguientes cuidados: Se minimizará el trabajo manual excesivo y no se texturizará, mientras se observe la presencia de agua en la superficie. 7) Cepillado transversal de la superficie La textura en la superficie del concreto será resistente, antideslizante y acanalada en todas las áreas de tráfico. Se estriará perpendicularmente a la línea del centro sin rasgar la superficie de concreto ni perder agregado. El texturizado deberá tener entre 3 y 6 mm de profundidad y espaciados de 12 a 19 mm. Se evitará el traslape de las estrías. 8) Aplicación de anti evaporador y curador de la superficie de concreto Como medida para reducir la evaporación de agua y minimizar así los agrietamientos por contracción, se utilizará un producto adecuado para tal fin aplicado con bomba aspersora. Tal como se indica en el presente documento la temperatura máxima de colocación del concreto será de 32 °C, no obstante, en caso de que se presenten afectaciones directas de la temperatura ambiente en las temperaturas de los componentes del concreto, se podrá colocar la bachada siempre que se demuestre que los otros parámetros (revenimiento y trabajabilidad) permitan establecer criterios límites de colocación. 9) Corte de las juntas transversales La profundidad de los cortes será la especificada en los planos del proyecto al igual que el ancho, hechos en un solo corte, luego de esta actividad y antes del sellado se deberá limpiar la junta por medio de soplado con aire a presión. El corte se ejecutará de preferencia en concreto con superficie endurecida, a fin de evitar despostillamiento de juntas y se realizará hasta la profundidad indicada en planos. 10) Sello de la junta Una vez realizado el aserrado se limpiará de desechos en toda su longitud y profundidad, para esta tarea se utiliza aire a presión mediante compresor neumático, el cual debe contar con trampa de agua y se limpiará tanto el espacio de grieta como el área adyacente a la misma, en un ancho de al menos 20 cm para que la superficie se encuentre libre de polvo u otro material. Posteriormente se aplicará el material de sellado aplicado en caliente a la temperatura recomendada por el fabricante y se aplicará cuando la temperatura ambiente esté entre los 10 y los 30 °C, se utilizará un equipo que permita el fácil control y verificación de la temperatura y presión de aplicación.

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PORCENTAJES ESTADÍSTICOS DE CONCRETO HIDRÁULICO UTILIZANDO EN LA RED VIAL DE NICARAGUA Por otra parte, ya conociendo el proceso constructivo del pavimento rígido, es importante conocer la situación en que se encuentran las carreteras del país en cuanto al uso del método constructivo, por lo tanto, se abordará de forma general el inventario vial del país de Nicaragua en cuanto a vías de concreto hidráulico. Teniendo como fuente al ministerio de transporte e infraestructura (MTI). En Nicaragua, se cuenta aproximadamente con 10 años de experiencia (2009-2019) usando el concreto hidráulico como una alternativa rehabilitadora y constructiva de carreteras. Aunque, el valor porcentual de la red vial a base de pavimento rígido, es apenas del 1.21 % del total de la red vial del país, Nicaragua es un país en expectativas de crecimiento que poco a poco impulsa el uso de dicho pavimento. Algunos motivos por los cuales se ha optado por implementar el concreto hidráulico en Nicaragua son qué;  Se comporta mejor en lugares con condiciones climáticas de altas precipitaciones y regiones con suelos con poca capacidad de soporte.  Además, por sus características, ha demostrado ser una opción viable para caminos con tránsito pesado. Ejemplo claro de ello son: la carretera Nejapa - Izapa, y las vías de la costa Atlántica del país (RAAN, RAAS). Según informes del MTI en año 2016 se dió apertura al inventario vial con un kilometraje hidráulico total de 210.2 km (valga la redundancia), presentando un incremento de 58.12 km, los que sumados a los 152.08 km registrados en el 2015 conforman la sumatoria final. Así mismo, el Ministerio de transporte e infraestructura (MTI), registró datos por departamentos con pavimento rígido, siendo estos los siguientes:            

Carazo___________________________0.60 km Chinandega_______________________16.96 km León ____________________________36.23 km Madriz___________________________0.57 km Managua_________________________ 51.16 km Masaya__________________________ 11.67 km Matagalpa________________________ 4.28 km Nueva Segovia____________________ 0.76 km RACCN_________________________ 56.31 km RACCS__________________________28.76 km Rio San Juan______________________ 2.02 km Rivas____________________________ 0.88 km

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Se mostrarán las tablas del MTI que detallan el inventario vial a base de concreto hidráulico en el territorio nicaragüense en la sección de anexos. PRINCIPALES VENTAJAS DEL PAVIMENTO HIDRÁULICO Las ventajas que presenta el pavimento rígido se basan principalmente en su durabilidad y mantenimiento. Sin embargo, debido a que el pavimento flexible aún cuenta con un mayor porcentaje de vías a lo largo del país las ventajas que ofrece el concreto hidráulico continúan siendo poco reconocidas. Durabilidad del pavimento rígido: obtener este factor de perdurabilidad y resistencia conlleva a que una serie de factores sean considerados. En primer lugar, se debe tomar en cuenta los agentes externos a los que el concreto hidráulico estará expuesto, para lograr que la mezcla de hormigón sea apropiada de tal forma que se calculen las proporciones adecuadas de agua, cemento y agregados, así como los aditivos necesarios para su correcta trabajabilidad y curación. Para lograr durabilidad se necesita de igual forma tomar en cuenta las características de los materiales que conforman la estructura considerando específicamente los valores proporcionados por los estudios de mecánica de suelos del lugar. El diseñador debe contar con información referente al volumen vehicular y las cargas que este ejercería sobre la estructura, de esta manera se estará garantizando que el pavimento logre soportar las cargas ejercidas sin mayores dificultades. Seguridad: de tomarse en cuenta los parámetros ya establecidos para el diseño de un pavimento rígido y utilizando los equipos competentes para su instalación se puede llegar a obtener: “Una superficie de rodamiento con alto grado de planicidad y dada su rigidez esta superficie permanece plana durante toda su vida útil, evitando la formación de roderas las cuales disminuyen el área de contacto entre llanta y pavimento produciendo el efecto de acuaplaneo en los días de lluvia”. (Cross, 2013) Otro factor de seguridad que ofrece el concreto hidráulico es que no permite deformaciones en las zonas de arranque y de frenado que con el paso del tiempo tienden a dañar los vehículos, esto se logra si se realiza adecuadamente la estabilización y compactación del suelo. Por otro lado, el color claro del pavimento permite que los conductores tengan una mayor visibilidad en días nublados y por las noches, además de reducir el llamado Efecto isla de calor. Altos índices de servicio: las condiciones antiderrapantes que posee el concreto hidráulico, además del alto grado de planicidad en su superficie conllevan a que los pavimentos rígidos posean altos índices de servicio.

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Mejor distribución de esfuerzos: debido a que el pavimento rígido está constituido por losas estas presentan la rigidez necesaria para la distribución de esfuerzos, es decir que dichos esfuerzos se transmiten de forma uniforme a las capas inferiores del pavimento. Bajos costos de mantenimiento: a pesar que los costos de construcción del pavimento rígido son ligeramente mayores a los costos del pavimento flexible, los costos de mantenimiento del concreto hidráulico permiten que este sea más económico. Consumo de combustible: Mejora en el consumo de combustible en vehículos. Al rodar sobre una superficie rígida de pavimento de concreto las llantas se hunden menos en comparación con una superficie flexible, como es el pavimento de asfalto. Este efecto llamado “deflexión”, es invisible a simple vista, sin embargo, tiene un impacto considerable sobre la eficiencia energética. (Massachusetts Institute of Technology) Drenaje: Al no deformarse ni encharcarse las superficies de concreto proporcionan un buen drenaje superficial para el agua de lluvia. Economía en capa base: El hormigón reduce sustancialmente el espesor de la capa base, reduciendo el impacto ambiental y solicitando menores volúmenes de materiales pétreos. Esta cualidad también reduce los volúmenes de excavación. Ahorro de energía: No se requiere calentar ninguno de los ingredientes para elaborar el hormigón, por tanto, se ahorra combustible. Contaminación: La mezcla asfáltica siempre contamina al ser colocada, aunque si se trata de mezclas en caliente o en frío e independientemente de una carpeta o de un bacheo rutinario. El hormigón no contamina durante su colocación. Reparaciones: El concreto hidráulico se repara fácilmente, bajo cualquier condición climática, se pueden emplear una gran cantidad de aditivos que permiten efectuar todo tipo de trabajos con gran rapidez y eficiencia. Señalización: Todo tipo de marcas, pinturas y señalamientos duran más cuando se colocan sobre concreto hidráulico. (IBCH)

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CONCLUSIÓN Sin nada más por abordar, se concluye que todos los objetivos plateados para dicho informe han sido satisfactoriamente alcanzados, puesto que: Se logró, conocer el proceso constructivo de las vías de pavimento rígido al saber que; luego de la elaboración del cuerpo del terraplén, la capa subrasante, y la sub-base hidráulica, las cuales son construidas respetando todas las normas técnicas de compactación; es entonces cuando sigue el proceso de colocación de la losa de concreto hidráulico; esté proceso que se explicó durante el escrito, es de gran relevancia porque en el radica que el pavimento cumpla con los estándares de calidad y normativas técnicas que lo rigen por ejemplo, la ASTM C231, la que controla el contenido de aire en el concreto. Es por ello que conocer el proceso constructivo del pavimento rígido es importante, para luego llevar el conocimiento teórico al campo o terreno laboral, construyendo carreteras de buena calidad. Además, se consiguió analizar en qué magnitud se construye o se ha construido carreteras de pavimentos hidráulicos en Nicaragua, en donde se observa que tan solo el 1.21 % de la red vial del país (red total 24,515 km) es a base de concreto hidráulico, pero esto se debe a que tan solo se cuenta con 10 años hábiles construyendo vías a base del mismo y también a la economía del país. Por último, se alcanzó a explicar las ventajas de elaborar carreteras a base de concreto hidráulico, siendo algunas de estas, su durabilidad, su seguridad, mejor distribución de esfuerzos bajo las losas, etc.

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REFERENCIAS ALVARADO, J. F. (2013). Manual para la construcción de. Consorcio FCC. ALVAREZ, I. A. (2014). Conocimientos básicos para la construcción de pavimentos. Instituto tecnico de la construccion . Cross, I. N. (2013). Propuesta de Diseño Alterno de Espesores de Pavimento Rígido Para. Managua: UCA. IBCH. (s.f.). Obtenido de https://www.ibch.com/index.php?view=article&catid=8%3Aproducts&id=12%3Av entajascomparativas&format=pdf&option=com_content&Itemid=13 Massachusetts Institute of Technology. (s.f.). Civil engineers. Obtenido de http://web.mit.edu/press/2012/pavement-saving-tires.html

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ANEXOS

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