Realizaciones. Pavimento ultradelgado adherido ( overlay ) en vías urbanas. Renovación de calles en la Ciudad Autónoma de Melilla

Transcripción

1 Pavimento ultradelgado adherido ( overlay ) en vías urbanas. Renovación de calles en la Ciudad Autónoma de Melilla Jesús Damián Rosado López y Jesús Moreno Ramírez. Consejería de Fomento, Juventud y Deportes de la Ciudad Autónoma de Melilla. Jorge Moreno Pérez. Ingeniería Civil Mayo, S.L. Manuel Vera Serrano. Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA). 1. Introducción La falta de espesor en el pavimento construido respecto al correctamente dimensionado es uno de los principales inconvenientes que hoy día se encuentran las administraciones locales a la hora de optar por pavimentos de hormigón. Tras la demolición de los pavimentos deteriorados agotados, generalmente asfálticos, habitualmente se disponen de menos de 10 cm de espesor para mantener la rasante, lo que no permite la disposición de pavimentos de hormigón tradicionales (no adheridos). Sin embargo, la técnica del recrecido adherido de hormigón, bien sobre asfalto (conocida como whitetopping ) o bien sobre hormigón ( overlay ), permite solventar este problema al optimizar el comportamiento mediante la adherencia entre las capas nueva y existente. La técnica del pavimento de hormigón adherido, originaria de Estados Unidos donde su uso es muy común, es una solución rápida, económica y sobre todo durable para vías urbanas sometidas a cualquier intensidad de tráfico. Es la solución ideal, por ejemplo, para zonas de frenada, cruces de calles, glorietas, carriles bus y, en general, para puntos sometidos a tráfico de cualquier intensidad que requieren un rozamiento transversal elevado o donde se pretenda una elevada durabilidad. A grandes rasgos, los refuerzos de pavimentos con hormigón se pueden clasificar en función de su adherencia y de la naturaleza de su base, como se puede observar en la Tabla 1. La experiencia estadounidense en este tipo de pavimentos muestra una vida útil que supera en muchos casos los 30 años, si el diseño y la ejecución son correctos y, además, sin apenas mantenimiento. Es por ello una técnica de pavimentación fundamentalmente económica, ya que: Los costes de construcción son, en muchas ocasiones, inferiores a los de la solución tradicional, dado el menor espesor requerido, y además con poca variabilidad del precio de las materias primas en el tiempo. Los costes totales, como suma de costes de construcción y mantenimiento, son muy inferiores a los de otras soluciones, dada la vida útil sin apenas necesidad de conservación. Sin embargo, es necesario conocer el estado del pavimento existente para decidir la tipología de refuerzo, además de realizar un cálculo y una puesta en obras correctas con materiales y equipos adecuados. Tabla 1. Clasificación de los refuerzos de hormigón. (Fuente: Guide to Concrete Overlays Solutions. ACPA). Adherido No adherido Realizaciones Sobre hormigón Sobre asfalto 70 ISSN: PP.: Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 956 MAYO-JUNIO 2013

2 Realizaciones A continuación se describen el proyecto constructivo y ejecución de las obras de renovación de pavimentos en capa de rodadura en las calles Garcerán, Jiménez Benhamú y adyacentes, en donde se adoptó como solución para los pavimentos la del recrecido adherido sobre hormigón, también conocido como overlay. 2. Proyecto El estado de los viales previo a la actuación era el de unos pavimentos de aglomerado sobre base de hormigón magro muy deteriorados. Ejemplos del deterioro son los arrancamientos puntuales de árido grueso, acanaladuras en las juntas longitudinales, reparaciones con mezclas bituminosas en frío u hormigón en masa en distinto estado de conservación e irregularidad superficial en general de la capa de rodadura, entre otros. La sección de pavimento existente, estimada a partir de catas, estaba compuesta por: 7 cm de aglomerado (deteriorado). 20 cm de hormigón magro de 20 MPa de resistencia media a compresión a la edad actual (en aparente buen estado de conservación y sin fallos estructurales evidentes) cm de zahorra. El proyecto planteó la ejecución de un pavimento de hormigón adherido al hormigón de base existente, una vez demolida la capa de aglomerado deteriorada. Los espesores adecuados para esta técnica se encuentran entre los 5 y los 13 cm, por lo que a priori permitía la rehabilitación del pavimento sin incrementar la cota actual. Para determinar el espesor concreto necesario se siguió el procedimiento descrito en la Guide for Design Pavement Structures (AASHTO. EEUU, 1993). Según este procedimiento, el espesor de la capa de refuerzo se obtiene restando al espesor total del firme necesario por cálculo (el obtenido de un catálogo de secciones, por ejemplo), el espesor efectivo del firme de hormigón existente: Espesor del refuerzo = Espesor total necesario por cálculo Espesor efectivo o aprovechable del hormigón existente En este caso, el espesor necesario, también determinado por el procedimiento de la guía de la AASHTO, para una intensidad media diaria de vehículos pesados (IMDp) de 68 vehículos y una vida útil de 20 años resultó ser de 23 cm. Por otra parte, el espesor efectivo del hormigón existente, determinado afectando el espesor real por unos coeficientes de seguridad en función del estado real de la base existente, fue de 14 cm. Por todo ello, el espesor del refuerzo previsto en proyecto fue de = 9 cm. Las características exigidas al hormigón han sido: HF-4,0 según el pliego de Prescripciones Técnicas Generales PG-3, con una resistencia característica a flexotracción de 4,0 MPa a 28 días. Es equivalente, en cuanto a resistencia, a un hormigón con 30 MPa de resistencia a compresión a 28 días. Dosificación: 370 kg/m 3 de contenido de cemento, relación agua/cemento igual a 0,49 y 900 g/m 3 de microfibras de polipropileno. Consistencia plástica-blanda para extensión manual. Tamaño máximo del árido igual a 15 mm. Además, dada la gran importancia de la disposición de las juntas por los comunes fallos, en el proyecto se indicó el diseño adecuado de las juntas de retracción. Unas indicaciones generales para esta aplicación, son las siguientes: Losas sensiblemente cuadradas (nunca con un largo superior al doble del ancho). Losas no muy angulosas (sin ángulos inferiores a 60º). Además de las necesarias, se realizan juntas en el pavimento coincidiendo con las juntas ya existentes en la base. La distancia entre juntas nunca debe superar 20 ó 25 veces el espesor del refuerzo. Es de vital importancia limitar este distanciamiento, ya que limitando la retracción del hormigón de refuerzo se permite asegurar la adherencia entre capas, al no existir grandes tensiones en la interfase. En este caso, se prescribió no superar una distancia de 2 m entre juntas. 3. Ejecución de las obras Preparación y evaluación de la base. Aseguramiento de la adherencia En primer lugar se realizó un fresado de los 7 cm de aglomerado existentes, más 2 cm adicionales de la parte superficial del hormigón magro de base. El fresado del hormigón garantizaba, por un lado, la homogeneidad y el saneo de toda la superficie y, sobre todo, la obtención de una superficie rugosa que permitiera una adherencia mecánica con el hormigón del nuevo pavimento. Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 956 MAYO-JUNIO

3 Fotografía 1. Fresado y preparación de la superficie. El mejor momento para la puesta en obra del hormigón es aquel en el que la diferencia de temperaturas entre el pavimento existente y el hormigón es la menor posible. Por lo general, es recomendable el hormigonado a las horas más cálidas del día para hacerlo en el momento de máxima expansión de la base, siempre que no se excedan los 35 ºC. Se optó por un extendido manual del hormigón, con encofrados fijos metálicos dispuestos con topografía, que permitían el enrasado del hormigón con ayuda de una regla vibrante. Fotografía 2. Extendido y compactación con regla vibrante sobre encofrados fijos. Tras el fresado, y previo a las operaciones de hormigonado, se realizó una limpieza concienzuda mediante barrido y soplado con equipo de aire comprimido, también encaminada a conseguir la adherencia entre base y rodadura. Resulta especialmente necesario retirar cualquier resto de aceite o agente contaminante que pudiera existir. Una vez al descubierto la totalidad de la superficie a reforzar, se procedió a un análisis completo del estado de la base para descartar zonas con fallos estructurales. En caso de existir éstos, hubiera sido necesaria la reparación de la base para evitar el reflejo de las fisuras existentes hacia la superficie nueva. Es fundamental subrayar el importante efecto que tiene en el comportamiento del pavimento resultante la situación de la base de apoyo de hormigón antiguo. Algunos de los fallos de la base y su recomendación en cuanto a una posible reparación son: Curado Realizaciones Grietas estructurales: cosido mediante barras de atado o reparación de losas completas. Escalonamiento entre juntas: estabilización de la base para evitar movimientos verticales (tratamiento del suelo, jetgrouting, etc.). Parches con aglomerado: sustitución del aglomerado por hormigón. Juntas desportilladas o con bordes rotos: tratamiento a profundidad parcial. Descarnado, pérdida de mortero superficial: limpieza para eliminar escamas sueltas. Puesta en obra del hormigón La utilización de áridos similares a los utilizados en el hormigón existente es muy conveniente, dado que de esta forma se limitan las tensiones (cortante) al tener propiedades térmicas similares. Además, el uso de una granulometría continua adecuada reducirá la retracción, lo que permitirá garantizar la adherencia requerida. De cualquier modo, dosificaciones convencionales de hormigón suelen tener un buen comportamiento en este tipo de aplicaciones. Es fundamental el curado de los pavimentos de hormigón, y se ha de prestar especial atención al curado de los bordes de las losas, donde la relación superficie/volumen es superior y, por lo tanto, también superior la exposición y la posibilidad de aparición de fisuras de retracción plástica o por secado. Fotografía 3. Curado de la superficie mediante la aplicación de líquido de curado. 72 Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 956 MAYO-JUNIO 2013

4 Realizaciones Fotografía 4. Curado y protección superficial con plásticos. Fotografía 5. Aserrado de juntas. En este caso se aplicó el líquido de curado antes de que pasaran 30 minutos desde la puesta en obra. La distribución se realizó con ayuda de una mochila de extensión. En algunos casos, como por ejemplo cuando exista posibilidad de lluvia, es recomendable utilizar métodos de curado adicionales que eviten, además, el lavado de la superficie del hormigón fresco. En la obra se utilizó para ello la cubrición con plásticos, como puede verse en la Fotografía 4. Precauciones constructivas Para prevenir la aparición de fisuras o grietas reflejadas debe asegurarse una base sana y, sobre todo, con ausencia de grietas de origen mecánico. Siempre será más económica y sencilla la reparación de la base (mediante cosido o reposición de la losa y de la subbase) que la reparación del pavimento terminado. La adherencia entre la pintura para marcas viales y el hormigón, sobre todo si éste tiene una terminación lisa mediante fratasado o pulido, puede verse limitada y sufrir una degradación acelerada si no se utiliza una imprimación o puente de unión adecuado. Existen también pinturas viales que garantizan la adherencia con el hormigón. Juntas Las juntas existentes en el hormigón de la base se cortaron asimismo en el nuevo hormigón del refuerzo para asegurar la adherencia y monolitismo. Pero, además de éstas, se cortaron todas las juntas transversales necesarias (a una separación de no más de 20 ó 25 veces el espesor) en todo el espesor del refuerzo más, al menos, 1 cm hacia el hormigón de la base. Las juntas longitudinales se aserraban a la mitad del espesor del refuerzo solamente. No son necesarios en esta técnica la utilización de pasadores, barras de atado ni el armado del hormigón. Las juntas se cortaron tan pronto como el hormigón permitía un aserrado sin desportillado o salto de del árido (entre 24 y 48 horas). Finalmente, y dado que la velocidad es limitada y no existe una necesidad especial de textura antideslizante, se obtuvo una terminación superficial mediante fratasado mecánico en fresco, con adición de colorante gris oscuro. El control de recepción del hormigón se realizó según las especificaciones de muestreo y criterios de aceptación del artículo 500 del Pliego General PG-3. La resistencia característica a flexotracción de los lotes evaluados superó los 5 MPa. También se realizó un cuidadoso control de ejecución en obra. 4. Resultados obtenidos y conclusiones La utilización de un refuerzo adherido de hormigón sobre la base existente de hormigón ( overlay ) ha permitido obtener un pavimento de gran resistencia y durabilidad utilizando el espesor reducido disponible, lo que no hubiera sido posible mediante la técnica tradicional de refuerzo sin adherencia y con juntas distanciadas. Los medios utilizados han sido convencionales y de fácil disponibilidad incluso en la Ciudad Autónoma de Melilla donde no siempre lo son, dadas sus características geográficas-. La ejecución se ha realizado, por lo general, sin contratiempos. Se ha podido concluir que este tipo de pavimento, respecto al de tipo asfáltico (mezclas bituminosas en caliente) que se viene ejecutando tradicionalmente para refuerzos, tiene las siguientes ventajas: ECONÓMIA. La construcción es sensiblemente más económica que la de un pavimento asfáltico mediante mezcla bituminosa en caliente. Sirva como ejemplo que, en el caso de esta obra, se estimó un presupuesto inicial de utilizando firme asfáltico, siendo el presupuesto final de adjudicación de aproximadamente con firme delgado de hormigón. Esto ha supuesto un ahorro en la inversión inicial del 40%. DURABILIDAD. La vida útil de un pavimento asfáltico no llega a los 15 años, frente a los 20 años para los que se dimen- Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN Nº 956 MAYO-JUNIO

5 Principales datos de la obra. DATOS ADMINISTRATIVOS Importe de licitación ,87 Importe de adjudicación ,52 Empresa adjudicataria PROMECO 2000 S.L. Plazo de ejecución Un mes (octubre 2012) DATOS TÉCNICOS Superficie total de actuación 3.953,87 m 2 Superficie fresada 3.953,87 m 2 Espesor de fresado 9 cm (7 cm asfalto + 2 cm hormigón) Volumen total de hormigón en pavimentos 355,84 m 3 sionó este firme de hormigón (vida útil que suele aguantar en perfecto estado dada su tipología). Esto supone que, a medio/largo plazo, se deban restituir los primeros con mayor frecuencia y mayor coste, lo que se traduce en un ahorro adicional del entorno del 15% para plazo indefinido en las reinversiones que hay que realizar en la restitución de un pavimento de hormigón respecto a las que hay que llevar a cabo en un pavimento asfáltico. Por ello, el ahorro económico global utilizando este tipo de pavimento respecto a la solución convencional en ciudad puede alcanzar el 55% (40% inversión inicial + 15% reinversiones futuras). MANTENIMIENTO Y REPARACIONES. La reparación y mantenimiento de los pavimentos de hormigón es mucho más barata y sencilla que en los pavimentos asfálticos. Esto tiene un valor añadido en una ciudad como Melilla, en la que la escasez de espacio en muchas aceras obliga a reubicar los nuevos servicios e instalaciones por la calzada, debiendo para ello demoler y restituir el firme existente. ADECUACIÓN AL TRÁFICO. La ciudad de Melilla se caracteriza principalmente por un tráfico urbano por calles residenciales. Ello conlleva poca intensidad de tráfico, velocidades pequeñas y gran cantidad de maniobras (giros, paradas, estacionamientos, etc.) que exigen un buen comportamiento a tensiones tangenciales que suele traducirse en la degradación de la superficie de las calles. Ante estas circunstancias, está demostrado que el comportamiento de los pavimentos de hormigón es mucho mejor que el de pavimentos asfálticos. REVISTA TÉCNICA La revista técnica decana en lengua española del cemento y el hormigón