Construcción de Pavimentos de Hormigón Lisos

IntroducciónEl usuario del camino es consciente de la calidad de rodaje. Esto se ha verificado a partir de la construcción de los primeros pavimentos y es especialmente cierto en la actualidad. La sensibilidad de los usuarios a la rugosidad del pavimento se ha incrementado desde la construcción del sistema de carreteras original, debido a que los automóviles se diseñan cada vez más ligeros y con un menor espaciamiento entre ruedas. La proliferación de vehículos deportivos y camiones livianos también ha incrementado la sensibilidad de los usuarios a la rugosidad del camino.

En 1996, un relevamiento efectuado por la Federal Highway Administration encontró que sólo el 53% de los usuarios de autopistas se encontraban satisfechos con la lisura de los pavimentos que utilizan. Un relevamiento posterior en el año 2000 encontró que el nivel de satisfacción se había incrementado al 67%. Además del incremento de la satisfacción con la lisura del sistema de carreteras, ambos relevamientos encontraron que el estado del pavimento, incluyendo la lisura, era una de las tres principales prioridades que los usuarios dijeron que debía mejorarse.

Las vialidades y los contratistas han estado trabajando por años tratando de identificar los factores claves que pueden sistemáticamente mejorar la lisura general alcanzables en pavimentos nuevos. Estos esfuerzos han permitido lograr significativas mejoras en la calidad de rodaje, a través del empleo de especificaciones de lisura con incentivos. Se

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considera que la lisura inicial se correlaciona en forma directa con la calidad general del pavimento debido a que para alcanzar un superficie lisa se requiere un fuerte compromiso de parte del contratista para controlar los distintos factores que pueden influir en la calidad de rodaje.

Distintas investigaciones mostraron que los pavimentos lisos tienen mayor vida útil que los pavimentos con mayor rugosidad inicial. Mediante un intensivo análisis de datos de lisura, se demostró que la lisura inicial incide en la lisura futura en 80% de los pavimento de hormigón nuevos. En el estudio se empleó dos técnicas de análisis diferentes para ilustrar esta relación: modelización de la rugosidad y análisis de falla del pavimento. El análisis de falla incluyó más de 140 proyectos de pavimentación en hormigón en once estados, de 7 a 37 años de servicio.

Los resultados combinados de modelización de rugosidad y de análisis de falla del pavimento indicaron que se alcanza un incremento en el momento de la primer rehabilitación del 9% cuando se incrementa la lisura de alrededor de 110 mm/km (7 plg/mi) a alrededor de 80 mm/km (5 plg/mi), o sea un 25%, medida con el perfilógrafo de California y evaluándola con una banda blanca de 5 mm (0,2 plg). La Figura N°1 muestra el impacto de un incremento moderado en la lisura inicial.

Figura N°1. Incremento del momento de la primer rehabilitación (Vida del pavimento) modelada en función de una mejora de la lisura inicial de 110 mm/km (7 plg/milla)

HistoriaAntes de la implementación de especificaciones de calidad de rodaje, los requisitos de lisura eran mínimos y las superficies resultantes eran inconsistentes. En la actualidad, los pavimentos de hormigón

pueden construirse tan lisos como cualquier otro tipo de pavimento.

Desde 1920, la regla de 3 metros se especificaba para detectar ondulaciones en los pavimentos de hormigón. En esos años la regla proveía un control adecuado, debido a que la producción era mucho más lenta y los anchos de pavimentación eran en general de menos de 3,6 metros. Un inspector podía tomar un suficiente número de muestras para caracterizar la calidad de la superficie y eliminar ondulaciones en el hormigón fresco. La regla también fue utilizada para controlar la rugosidad por muchos estados durante la construcción de las autopistas interestatales a fines de la década del 50. De todas formas, la producción se incrementó substancialmente a través de los años y la regla se volvió inefectiva debido a que un inspector no podía seguir el ritmo de la producción. La Tabla N°1 muestra la productividad de la pavimentación en hormigón por época.

En 1981, el AASTHO publicó una guía para la especificación de lisura. Desde aquel momento, se ha incrementado el empleo de especificaciones de lisura, requiriendo la mayoría el empleo del perfilógrafo de California, según se muestra en la Tabla N°2.

Tabla N°1: Productividad en la pavimentación de hormigón por década en la era moderna.

Período Productividad Media1950-1970 115 m³/h

Los estándares eran el empleo de equipos de pavimentación de mezclado en seco y de técnicas de pavimentación con moldes fijos. Un proyecto de pavimentación de una autopista o de un aeropuerto podía requerir hasta 300 trabajadores. Las tareas críticas incluían: el fijado de moldes, preparación de la subrasante, uniformidad del hormigón, producción y compactación del hormigón.

1970-1980 150 m³/hEl uso de plantas mezcladoras móviles se difunde en este período. Las pavimentadoras de encofrado deslizante en rutas y aeropuertos también se vuelven de uso común. La producción se hace continua y se reduce la mano de obra en comparación a las décadas pasadas.

1980-presente

230 m³/hLas mejoras en el equipamiento y la experiencia de los contratistas permitió mejorar la productividad. Las plantas de mezclado y las pavimentadoras de encofrado deslizante se encuentran disponibles para satisfacer las demandas del mercado. El vibrador hidráulico (introducido en 1975) resulta en una gran mejora para la colocación de losas de gran espesor mediante encofrado

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deslizante.

Tabla N°2: Incremento del uso de especificaciones de lisura por estado para la aceptación de pavimentos de hormigón.

AñoEstados con

especificaciónPerfilógrafo de California

IRI u otro

1981 17 12 5

1984 24 18 6

1987 32 25 7

1998 45 37 8

2002 45 33 12

La especificación de lisura impactan en la calidad de construcción y la lisura. La información correspondiente a antes y después de que Wisconsin implementara en 1984 la primer especificación de lisura para pavimentos de hormigón demuestra un importante logro:

Antes de la Especificación de lisura (1978-1983):Indice de serviciabilidad medio = 3,9.

Después de la Especificación de lisura (1984-1987):Indice de serviciabilidad medio = 4,7.

Considerando los resultados con un estudio del National Cooperative Highway Research Program, Wisconsin podría esperar una extensión de la vida útil en sus pavimentos de más del 15% como resultado del empleo de requisitos de lisura. Otros estados podrían beneficiarse de forma similar.

Desde 1988, la aplicación de incentivos monetarios evolucionó como un elemento clave en la mejora de la lisura alcanzable en pavimentos de hormigón. Los contratistas han mejorado progresivamente en el tiempo usando la motivación y la remuneración de incentivos monetarios para buscar procesos constructivos que permitan obtener mejor lisura de forma consistente. Ahora la lisura es materia de orgullo de un contratista y a menudo supera a la productividad como la primer medida de éxito a los ojos de la industria de la construcción.

La historia ha demostrado que si el comitente no aplica un incentivo monetario razonable los

contratistas se conformaran con alcanzar la lisura correspondiente con el pago del 100%. Las empresas constructoras de jerarquía esperan buenos resultados y utilizan los incentivos monetarios para reducir los precios unitarios de pavimentación, adquieren equipos nuevos y/o compensan a sus empleados por el esfuerzo extra necesario para alcanzar una superficie más lisa. Los incentivos son un elemento clave en el negocio de un contratista y permiten que los contratistas de mayor jerarquía ganen una ventaja competitiva.

Mientras que la industria alcanza mejores resultados en proyectos nuevos, los relevamientos hechos por la FHWA mostraron que existe una necesidad significativa de mejorar la calidad de circulación de la red de autopistas. Mejorar la calidad de la red requerirá más que enfocarse en lisura de pavimentos nuevos. También deberán realizarse esfuerzos durante la rehabilitación de la red, la cuál representa por lejos la mayoría del gasto efectuado por las distintas vialidades. Las vialidades deben considerar poner el mismo énfasis en la lisura de los recubrimientos y trabajos de restauración que se pone en los proyectos de construcción nueva y reconstrucción si se espera mejorar la lisura de los pavimentos de la red.

Factores que afectan la lisuraPara alcanzar una superficie lisa obviamente hay que eliminar la rugosidad de la superficie del pavimento. Este proceso no es trivial. La rugosidad, pequeñas variaciones en la elevación vertical de una superficie de pavimento, es el resultado de variabilidad en la subrasante y de la subbase, del equipo empleado, operadores y muchos otros factores. Todos estos factores hacen que resulte virtualmente imposible construir una tangente de diseño con la perfección de una línea recta, o una curva vertical de diseño a lo largo de un arco perfectamente liso.

Afortunadamente, no es necesario asegurar que un perfil de la superficie es perfecto, sólo es necesario reducir los desplazamientos verticales (rugosidad) a un nivel tolerable. La tolerancia dependerá del propósito del pavimento a construirse. Por ejemplo, los aviones comerciales tiene una separación entre ruedas significativamente mayor y los

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neumáticos más grandes que los automóviles o camiones. Por consiguiente, son entonces más afectados por las grandes ondulaciones que los vehículos pequeños. Por otro lado, los automóviles y los camiones son más susceptibles a las pequeñas ondulaciones.

Figura N°2. Registro del perfil mostrando el traqueteo originado por una textura transversal profunda.

La rugosidad no es la textura de la superficie del pavimento de hormigón terminado. La textura superficial es influenciada por el tipo, gradación y forma del agregado empleado en la mezcla de hormigón, la calidad de terminación, y la separación y/o la profundidad del ranurado o de la arpillera. Generalmente, la textura no influye en el lisura de un pavimento. Solo tiene impacto en la resistencia al deslizamiento (fricción) y el nivel de ruido entre la rueda y la ruta. De todas formas, una textura profunda, puede verse en el registro de un perfil (Figura Nº2). El procedimiento de obtención del índice no debería incluir las desviaciones originadas por la textura en la cuantificación de la rugosidad superficial. Donde la textura es visible en el trazo del perfil se deberá modificar la especificación de texturado.

Dos opciones se encuentran disponibles: 1) alterar las dimensiones de la textura, o 2) reconsiderar el método para la evaluación del índice o el equipo. En muchos casos, las especificaciones de texturado transversal requieren que la textura sea de mucha profundidad, por lo cuál no sólo es incluida erróneamente por el equipo de medición como rugosidad sino que también contribuye a incrementar el ruido. La profundidad de textura recomendada para texturado longitudinal o transversal es de 3 a 6 mm.Se sabe que ciertos equipos de medición (que no hacen contacto con la calzada) erróneamente incluyen la textura y el cajeo de las juntas como rugosidad. Como resultado el índice de rugosidad determinado no es exacto (demasiado alto) y no representa la superficie actual. Las depresiones generadas por el texturado transversal y las juntas no inciden en las características de rodaje del pavimento, debido a que el mayor tamaño de la huella puentea las estrías (de tamaño menor).Los problemas asociados a la determinación de los índices (tales como el IRI) pueden ser paliados en el futuro con el desarrollo de nuevos equipamientos y técnicas. Actualmente se están llevando a cabo investigaciones para

En la mayoría de los casos, aparecen lomadas o depresiones en sectores de un pavimento. La uniformidad de la mezcla y los procesos de transporte y colocación pueden influir en el grado de desviación superficial y su extensión a lo largo del ancho de pavimentación.

Factores de diseño y especificación -La primer forma de eliminar la rugosidad es en el diseño y especificación del pavimento. Las características de diseño, tales como tipo de base, ancho de base, zona de tracción de la pavimentadora, alineación vertical y horizontal, pendientes, tipo de pavimento y la mezcla de hormigón pueden impactar en el grado de lisura posible, aún con pavimentadoras modernas y personal capacitado. El impacto relativo de cada factor no es fácilmente cuantificable. De todas formas, las vialidades que especifican e imponen tolerancias para las características del proyecto (tales como tolerancias superficiales de la subbase) mejorarán en forma directa la lisura potencial del pavimento.

Es sabido que los siguientes factores afectan el grado de lisura alcanzable y se discuten a continuación de forma individual:

o Base/subbase y tracción de la pavimentadora (estable y construida a una tolerancia).

o Alineación horizontal, pendiente transversal y peralte de curvas.

o Nivelación y cálculo de estacas.o Armadura y elementos insertos en la

calzada.o Mezcla de hormigón.o Acceso a zonas comerciales y

residenciales.

mejorar los equipos en lo que hace a su repetibilidad, reproducibilidad y puenteo de condiciones superficiales que no afectan la rugosidad tales como el texturado y las juntas. Hasta que estas mejoras se efectúen, las especificaciones deberían considerar el uso de perfilógrafos de contacto, tales como el perfilógrafo de California para aceptación, especificar un filtro en el algoritmo de evaluación del índice o contemplarlos en el criterio de aceptación.

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Base/subbase - Una de las consideraciones de proyecto más importantes es la provisión de una zona de tracción suave y estable. La zona de tracción es el camino a lo largo del cuál circularán las orugas de las pavimentadora y son usualmente de alrededor de 1 metro a cada lado del ancho de pavimentación (Figura N°3). Las vialidades que son reconocidas por alcanzar excelente lisura en sus pavimentos proveen la preparación de la subrasante y la base o subbase más allá del borde del pavimento como parte de su lineamiento estándar de diseño. De esta manera, las vialidades pagan por la zona de apoyo debido a que entienden su influencia en la lisura y en la calidad. La extensión en la preparación de la subrasante y en las capas de base también contribuye a un mejor soporte de borde, con lo cuál se previene el asentamiento en banquinas o cordones cuneta.

Figura N°3. Zona de huellas de la pavimentadora

La plancha de terminación, la parte de la terminadora que controla la superficie del pavimento, referencia su posición mediante sensores apoyados en hilos guía colocados a lo largo de la rasante, usualmente a ambos lados de la pavimentadora. Los hilos guía no son necesariamente paralelos a la rasante, pero se fijan para formar la superficie más allá de la elevación de la subrasante. El tendido de hilos guía puede ayudar a puentear solo desviaciones superficiales menores en la base o zona de apoyo y no son un sustituto de una zona de apoyo estable construida con un tolerancia. El sistema hidráulico que controla la plancha de terminación de la pavimentadora no puede ajustar lo suficientemente rápido ante variaciones significativas de la posición vertical de la máquina causada por un apoyo inestable. Un apoyo inestable causa que la plancha intente continuamente ajustar su

posición relativa. Este tipo de ajustes causan lomadas o depresiones en la superficie del pavimento si son demasiado abruptos o frecuentes.

Se debería extender la base hasta 1 metro de cada lado de los bordes del pavimento. En el caso de los proyectos de recubrimiento con hormigón, el que especifica debería considerar la estabilización de la zona de apoyo como parte de las tareas pre-recubrimiento. Puede ser apropiado bajo ciertas condiciones especificar calidad de circulación para la zona de apoyo. Al incluir el ancho extra de la subbase en el diseño, la vialidad se asegura que todos los oferentes tengan en base al diseño la misma competitividad.

La estabilidad del material de la subbase es otra consideración importante. Los materiales granulares densamente compactados y los materiales estabilizados con cemento o asfalto proveen un soporte firme para los equipos de construcción. Las bases permeables no estabilizadas, las cuales se han popularizado en la década del 90, han causado algunos problemas de colocación y performance. Un balance importante debe verificar tanto la drenabilidad como la estabilidad de la capa de subbase. No deberá sacrificarse la estabilidad de la subbase para resguardar la drenabilidad. Una permeabilidad objetivo de 60 a 90 m/día produce una capa drenante y estable que soportará el equipo de pavimentación y los vehículos de construcción (Figura N°4). Capas con mayor permeabilidad no poseen la estabilidad necesaria para permitir al contratista construir de forma consistente una superficie suave. También la vialidad, debe considerar la disponibilidad de caminos para el transporte durante la fase de diseño cuando se incluye un capa de subbase permeable no estabilizada.

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Figura N°4. Subbase de granulometría abierta (permeable) con suficientes finos para que sea estable durante la construcción y provea una permeabilidad de alrededor de 60m/día (200 pies/día)

Los siguientes requisitos proveen las tolerancias razonables para la preparación de la superficie necesarias para facilitar la construcción de pavimentos lisos:

1. Una superficie de subrasante que no se aparte de la de diseño en más de 12 mm (0,5 plg).

2. Una superficie de subbase granular que no presente desviaciones de más de 12 mm en la regla de tres metros, tanto longitudinal como transversalmente.

3. Una superficie de subbase estabilizada con cemento o asfalto que no presente desviaciones de más de 6 mm en la regla de tres metros, tanto longitudinal como transversalmente.

En proyectos grandes, los contratistas típicamente utilizan equipos automáticos de corte para conformar una subbase granular y/o la subrasante y depositar el material excedente fuera de la zona de pavimentación. Para pavimentación con moldes fijos el equipo de corte circula sobre los moldes luego de que los mismos hayan sido ajustados en posición. Para pavimentación con encofrado deslizante, la máquina de corte se referencia con los mismos hilos guía que la máquina de encofrado deslizante.En pequeños proyectos y en zonas de trabajo confinadas puede no resultar práctico utilizar equipos de corte automáticos y el contratista probablemente cortará la rasante con una motoniveladora.

Alineación Horizontal - Las curvas horizontales son más difíciles de construir lisas que las secciones rectas debido al peralte. Como resultado, la rugosidad a menudo prevalece en transiciones y secciones aperaltadas de curvas horizontales que en rectas. De forma similar, a lo largo de secciones rectas una sección de pendiente uniforme es más fácil construirla lisa que una con doble pendiente.

En transiciones de curvas, la plancha de terminación de una pavimentadora debe ajustarse de manera tal que verifique la pendiente transversal variable de la curva. Estos ajustes se realizan mediante mecanismos hidráulicos de la pavimentadora de forma similar que los ajustes que se realizan para una zona de apoyo no estable. La máquina reacciona a los requisitos de una forma relativamente incremental.

A medida que el grado de curvatura horizontal se incrementa, el potencial de rugosidad en la curva también se incrementa. Para pavimentar a lo largo de las curvas, un lado de la pavimentadora debe reducir su velocidad en relación con el otro lado, requiriendo que del lado rápido fluya más cantidad de hormigón a través de la máquina. El resultado, es una pequeña pero influyente diferencia en la presión de extrusión y en el grado de vibración a lo largo del ancho de pavimentación.

Cuando el grado de curvatura excede de 6 grados (o el radio de curvatura es inferior de 300 metros) el contratista debe incrementar la atención en la operación de la máquina y en el distanciamiento entre estacas. Las curvas horizontales de más de 7 grados de curvatura son casi imposibles de construir a una tolerancia especificada para tramos rectos debido a los significativos ajustes correctivos realizados por el equipo. Por lo tanto, las tolerancias de lisura especificada deberían reconocer estas limitaciones prácticas y omitir o reducir las exigencias de lisura para curvas con radio menor de 300 metros.

La reducción del intervalo de colocación de estacas ayuda a alcanzar mejor lisura en curvas horizontales. Algunos contratistas han informado que se necesita estacar a intervalos tan pequeños como 1,3 metros para verificar las tolerancias especificadas en curvas

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horizontales de radio menor de 30 metros. A medida que se reducen los intervalos de colocación de estacas en curvas horizontales, el operador de la pavimentadora debe reducir también el espaciamiento de los sensores.

Nivelación y Cálculo de Estacas - La precisión en el diseño, replanteo y estaqueado es esencial para alcanzar una superficie de pavimento lisa. La cuadrilla de topografía y de pavimentación deben coordinar sus esfuerzos de modo de asegurar que la elevación y distancia establecida para los puntos de referencia de nivel verifiquen las necesidades del proyecto. Estas elevaciones y distancias proveen la base de establecer el tendido del hilo guía. El hilo guía se usa para proveer una referencia precisa para el control de alineación y nivelación del corte y de la pavimentación. La Figura N°5 muestra un tendido típico de hilo-guía.

El contratista determinará las distancias requeridas para las estacas de referencia en base al equipamiento y operaciones planeadas para el proyecto. Estas distancias pueden no ser iguales de cada lado del pavimento. En ocasiones la ubicación seleccionada normalmente para las estacas puede modificarse en función de las necesidad de un sector específico.

Curvas verticales - El tendido de hilo-guía requiere de una cuidadosa planeación. De suma importancia es la elevación del hilo-guía, la cuál debe ser precisa debido a que los sensores que controlan la posición de la plancha de terminación se ajustarán a esta posición. En curvas verticales se necesita un intervalo más cerrado y debería determinarse en base al ritmo de cambio de curvatura.

La siguiente ecuación calcula el ritmo de cambio de curvatura para curvas verticales. Los datos de entrada para la ecuación se encuentran fácilmente en los planos del proyecto.

(Sistema decimal)

donde:

CV = Ritmo de cambio en curva vertical.G1 = Pendiente (en por ciento) que ingresa en la curva vertical. G2 = Pendiente (en por ciento) que deja la curva vertical. L = Longitud de la curva vertical.

Si la proporción de cambio de pendiente excede de 0,6, un espaciamiento de 3,75 m. producirá mejores resultados que un intervalo de 7,5 m.

El apéndice A discute más detalladamente la influencia del hilo-guía en la lisura del pavimento.

Elementos insertos en la calzada - Los elementos insertos en la calzada, tales como bocas de inspección, estructuras de drenaje, etc.; pueden afectar la superficie del pavimento. Estos elementos requieren mayor trabajo manual y de compactación y terminación para homogenizarlo con la superficie de pavimento contigua. Este esfuerzo extra se realiza después del paso del equipo pavimentador, y por lo tanto perturba la superficie creada por la máquina pavimentadora.

Idealmente, los objetos incluidos en el pavimento deberían encontrarse en posición antes de la colocación del hormigón para minimizar cualquier trabajo manual. De todas formas, en muchos casos es necesario o ventajoso para el contratista utilizar la rasante preparada para el transporte del hormigón al equipo pavimentador, requiriendo la colocación de elementos fijos a medida que el trabajo progresa.

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Figura N°5. Diagrama de Instalación Típica del Hilo Guía

Tabla N°3. Fuentes de rugosidad originadas por armaduras embebidas en el pavimento de hormigón

Falta de CompactaciónLa falta de compactación en la zona de canastos creará una superficie rugosa debido a que el hormigón no será uniforme en densidad y se asentará en estado plástico. En casos extremos donde se emplee hormigones de alto asentamiento este efecto puede causar que se forme una fisura directamente por encima del pasador debido a que el pasador hace que haya un asentamiento diferencial. Este fenómeno se denomina fisuración por asentamiento plástico.

RipplingEste fenómeno ocurre cuando el hormigón es restringido por la armadura resultando la aparición de una ondulación en la superficie, con la superficie cercana a cada barra levemente inferior que en la zona entre barras. Esto ocurre en una de dos formas: (1) las depresiones longitudinales son causadas cuando las barras longitudinales limitan la restitución del nivel de la superficie a la salida de la plancha de terminación al restringir el efecto de rebote del hormigón situado por debajo de las barras, y (2) las ondulaciones transversales son causadas por las barras transversales de la misma forma, con excepción que las misma son menos notorias que la cresta generada por el efecto "damming" de barras transversales sobre el flujo del hormigón atrás de la plancha de terminación. (Nota: La importancia del "rippling" en la superficie depende de las técnicas de terminación y de la profundidad del recubrimiento (con menores recubrimiento las ondulaciones son más prominentes).

Spring-backEste problema es generado por las presiones de extrusión. Se presenta cuando el canasto se recupera después de el paso del molde y la presión de extrusión desaparece. El resultado es una pequeña lomada en la superficie en la posición del canasto. Este fenómeno tiene mayor probabilidad de ocurrir en pendientes empinadas y cuando el ángulo de la plancha es muy grande. Se cree que este efecto es más pronunciado cuando se requiere que las barras espaciadora de los canastos sean cortadas antes de la pavimentación, debilitando a los mismos.

DammingBajo ciertas condiciones, un canasto o armadura transversal puede actuar como una especie de dique. Generalmente, esto ocurre al pavimentar superficie empinadas (hacia abajo) o en rasantes de baja fricción (subbase). El resultado es una lomada en la superficie de hormigón en coincidencia con el canasto o la armadura transversal.

En pavimentación con moldes fijos, la parte de superior de los moldes de dichas estructuras deben posicionarse justo por debajo de la superficie del pavimento. En pavimentación con encofrado deslizante, la parte superior se debe colocar de 12 a 25 mm por debajo de la altura de la losa terminada. Esto permite que la pavimentadora pase libremente sobre la estructura con ajuste del espacio entre vibradores. Justo después que el equipo pasa sobre la estructura, los operarios elevarán su posición haciéndola coincidir con la de la superficie del pavimento. Esto requiere que los operarios utilicen un puente que se extienda sobre el pavimento.

También puede ser necesario prestar atención particular en las tareas de terminación alrededor de las estructuras. Idealmente, el ajuste de la altura y la vibración adicional alrededor de la estructura se deben completar antes que los operarios terminen la superficie del pavimento. Si se encuentra adecuadamente posicionado, la estructura se integrará fácilmente al pavimento contiguo. De todas formas, puede ser necesario deformar algo la superficie del pavimento a fin de integrar la estructura al mismo si esta se encuentra demasiada alta o baja.

Las irregularidades en la superficie alrededor de las estructuras fijas no deberían considerarse rugosidad atribuible al contratista. Por lo tanto, la inspección debería reconocer estas limitaciones prácticas y ajustar el índice de lisura requerido para arterias urbanas o suburbanas u otros pavimentos donde son comunes este tipo de estructuras.

Armadura - Donde el diseño del pavimento incluye la colocación de armadura y pasadores en las juntas, puede resultar más difícil alcanzar buena lisura que en un pavimento de hormigón simple sin refuerzos. La Tabla N°3 describe cuatro causas principales de rugosidad que puede asociarse al uso de refuerzos.

Ciertos aspectos de estas cuestiones se encuentran relacionados a la construcción. De todas formas, las especificaciones pueden modificarse a fin de ajustarlas a los efectos de la colocación de refuerzos. Se debería requerir en los detalles que los canastos se ajusten a subbases granulares mediante clavos de acero y a subbases estabilizadas mediante ganchos de acero. El cuidado en el ajuste de los canastos asegurará que no se inclinen o muevan de posición durante la pavimentación.

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Para evitar un "spring-back" más pronunciado se debe considerar eliminar el requisito de cortar las barras espaciadoras de los canastos. Los espaciadores refuerzan el canasto y no se ha demostrado que causen ningún problema en el trabajo de las juntas.

Una alternativa a la colocación de pasadores mediante canastos es el empleo de equipos de inserción de pasadores montados en la pavimentadora (Figura N°6). Los pasadores son insertados mediante estos equipos a una precisión igual o mayor que con canastos. Adicionalmente a la liberación de la superficie delante de la pavimentadora, la inserción automática de pasadores elimina los fenómenos de "rippling", "spring-back" y "damming".

Mezcla de Hormigón - La mezcla de hormigón deberá proporcionarse de modo de asegurar una consolidación apropiada sin vibración excesiva. Esto se logra a través de las técnicas de optimización que permiten desarrollar mezclas conteniendo agregados bien graduados. Estas mezclas no resultan ásperas, son trabajables, fluyen fácilmente cuando son vibradas y se compactan adecuadamente alrededor de los elementos embebidos y armaduras.

Las mezclas pedregosas y discontinuas requieren mayor vibración, mientras que las mezclas finas requieren más contenido de cemento para alcanzar la resistencia especificada. La vibración excesiva puede ocasionar rastros de vibrado, los cuales son planos de debilidad longitudinal en el pavimento, causados por segregación durante la vibración (Figura N°7).

La mezcla de hormigón afecta el grado de lisura potencial. Una mezcla áspera y poco trabajable puede afectar otros esfuerzos que realice el contratista para la obtención de lisura. En algunos casos, una mezcla áspera y poco trabajable, puede ocasionar una reducción de la lisura más allá de que existan condiciones de pavimentación favorables.

Figura N°7. Los rastros de vibrado pueden aparecer en la superficie del pavimento colocado cuando se emplean mezclas discontinuas que requieren una vibración excesiva.

Acceso a zonas comerciales y residenciales - En proyectos de rutas que no tienen accesos alternativos, tales como arterias urbanas y rutas principales, la provisión de accesos a zonas comerciales o residenciales puede resultar un gran desafío. Con el objetivo de alcanzar una gran lisura superficial se deberá limitar el número de puntos de acceso a áreas adyacentes con el fin de reducir el número de discontinuidades. Las discontinuidades son interrupciones en la pavimentación para permitir que los vehículos crucen la zona de pavimentación. Cada discontinuidad crea dos juntas transversales de construcción, que son usualmente importantes fuentes de rugosidad superficial. Una buena alternativa para evitar una discontinuidad es utilizar una mezcla de rápida habilitación (fast-track) en la zona donde el tránsito necesita atravesar el pavimento.

Factores Constructivos -Hay 10 factores constructivos claves que impactan en la lisura:

o Preparación de la subrasante.o Producción uniforme del hormigón.o Transporte del hormigón.o Ajuste de moldes fijos.o Tendido y mantenimiento de hilos guía.o Operación del equipo pavimentador.o Pavimentación de pendientes verticales

y curvas.o Manejo de pasadores y armadura.

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Figura N°6. Equipo de inserción de pasadores

o Terminación de la superficie y de las juntas constructivas.

o Capacitación y motivación del personal.

Preparación de la subrasante - A diferencia de los pavimentos asfálticos, en los cuales el asfalto se coloca en capas sucesivas, los pavimentos de hormigón se construyen usualmente en una capa. Por lo tanto, es crítico que la superficie de base/subbase se encuentre tan nivelada como sea posible antes de la colocación del hormigón. Con la pavimentación asfáltica, cada capa permite compensar o reducir hundimientos o lomadas creadas en la capa anterior. En la pavimentación con hormigón hay en una oportunidad para compensar la rugosidad de la superficie de la base/subbase.

Los equipos de corte automáticos (trimmers), guiados por un hilo guía, son capaces de producir un nivelación superficial más precisa en bases/subbases granulares en comparación con otros métodos de nivelación para materiales granulares (Figura N°8). Estos equipos son capaces de verificar las especificaiones con una tolerancia de ± 6 mm (± 0,25 plg), cuando son controlados por un hilo guía.

Figura N°8. Equipo de corte automático.

Las subbases estabilizadas, tales como las tratadas con cemento o asfalto o las subbases de hormigón pobre, también requieren control preciso para la lisura superficial del pavimento de hormigón. Las subbases tratadas con cemento o asfalto son colocadas típicamente en un espesor aproximado sobre la rasante y compactadas con rodillos hasta obtener la densidad. Es difícil con estos métodos controlar en forma precisa su nivelación. La habilidad y la experiencia del operador

contribuirá de forma significativa a la verificación de las tolerancias en las subbases de estos materiales.

Las subbases de hormigón pobre requieren esencialmente la misma forma de construcción y el mismo equipo que los pavimentos de hormigón. Las únicas diferencias son: (1) requisitos de conformación de juntas, y (2) tratamiento de la superficie. No es difícil verificar una tolerancia en la superficie de 6 mm en 3 m., particularmente si la subbase de hormigón pobre se coloca mediante un hilo guía para el control de nivel.

Tomar mediciones de lisura en cada capa de subbase sucesiva provee una indicación del grado de lisura posible en la superficie del pavimento. Considere un diseño de pavimento típico con dos capas de subbase: una capa permeable tratada con asfalto sobre una capa granular densamente graduada. También asuma que el contratista evalúa cada capa y calcula el índice de perfil usando una banda blanca de 0 mm (PI0,0). Si se obtiene un PI0,0 de 475mm/km a 790 mm/km en la subbase granular, esto provee bastante certeza de que se verificará una especificación estricta de lisura superficial. Si el valor es mayor que 790 mm/km, puede ser más difícil evitar imperfecciones en el perfil superficial. Similarmente, para la subbase estabilizada si se obtiene un PI0,0 de 315 a 550 mm/km, esto provee también certeza de que se verificará una especificación de lisura rigurosa. Si cualquier subbase es demasiado rugosa la oportunidad de alcanzar una buena lisura superficial se reduce.

Producción uniforme del hormigón - Una buena uniformidad de la mezcla pastón a pastón mejora la calidad del pavimento terminado debido a que afecta directamente a la operación del equipo pavimentador. Tanto las plantas fijas (hormigón elaborado), plantas de dosificación y mezcla in situ como los mixers pueden producir hormigón con propiedades en estado fresco uniformes. De todas formas, el control de la uniformidad de la mezcla no se limita al mezclado solamente. Es importante, que el control de calidad continúe durante todas las fases: transporte, colocación y terminación.

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La uniformidad entre pastones es el factor principal para obtener pavimentos lisos. Esto requiere que el plantista monitoree exhaustivamente la operación de la planta y el manejo de acopios. Mediante revisiones programadas en forma regular de cada fase de la operación de elaboración se puede identificar si algo no esta funcionando adecuadamente. El gráfico de resultados de ensayo de control proveerá una identificación visual de la uniformidad de la operación.

La siguiente lista provee consideraciones importantes para el control de la uniformidad pastón a pastón:

o El plantista debe asegurar una operación limpia y uniforme de las cargadoras frontales y de otros equipos pesados que muevan materiales a la planta. La extracción uniforme de los agregados en los acopios controlará en un nivel razonable el contenido de humedad del agregado (Figura N°9).

o Algunos agregados para uso en hormigón son altamente absorbentes, requiriendo una significativa cantidad de agua para alcanzar la condición de saturado a superficie seca asumida en el diseño de la mezcla. Para estos agregados puede ser necesario que se rieguen los acopios.

o Se deberán efectuar controles periódicos de la humedad de los áridos finos y gruesos (al menos dos veces por día).

o Los choferes de los camiones deben mantener los trompos o cajas limpias, sin restos de agua u otros restos después del lavado o lluvia.

Figura N°9. El manejo de acopios es crucial para la producción de hormigón con propiedades uniformes.

El manejo de las humedades en la producción del hormigón es un elemento esencial para asegurar que el material que se entrega al frente de pavimentación sea uniforme. Cualquier mezcla es sensible al incremento de humedad, especialmente provista por el agua libre en los agregados finos. Normalmente, el contenido de humedad del agregado fino afecta al hormigón más que el agregado grueso. El agregado grueso típicamente tiene menores valores de adsorción.

El ajuste de la mezcla para contabilizar el agua libre en la porción de agregado fino se requiere para mantener la relación agua-cemento y la trabajabilidad. Es necesario modificar tanto el contenido de agregado fino como del agua, o las proporciones de la mezcla serán incorrectas y resultará en una pérdida de rendimiento. Si se ignora la humedad libre, la trabajabilidad de la mezcla variará dramáticamente, lo cuál puede detectarse en la amplia variación de las mediciones de asentamiento. Las plantas de mezclado con control de asentamiento son efectivas para controlar el contenido de agua.

Transporte del hormigón - Mas allá del equipo de colocación, la uniformidad de pavimentación impacta en la lisura y calidad del pavimento. Una entrega uniforme del hormigón al frente de pavimentación es probablemente el elemento más importante para mantener un avance constante de la pavimentadora. Esto es usualmente menos desafiante en zonas rurales que en zonas urbanas debido a que los caminos para el transporte son más amplios y los camiones pueden conducir libremente. De todas formas, en zonas urbanas densamente pobladas requieren una cuidadosa evaluación para predeterminar si las demoras en el tránsito dificultarán la entrega del hormigón. También es necesario considerar el desarrollo de la resistencia del hormigón, ya que mezclas de fragüe normal permiten mayor tiempo de transporte que mezclas de fragüe rápido.

Para alimentar de manera consistente la pavimentadora se requiere de un número adecuado de camiones. El número de camiones a menudo es el que dictamina la velocidad de la pavimentadora o de la colocación. El ciclo completo (mezclado, descarga, transporte y descarga en el frente)

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debe coordinarse en función de la capacidad de la planta, de la distancia de transporte y de la capacidad del distribuidor (spreader) y de la pavimentadora.

La forma en que se deposita el hormigón enfrente de la pavimentadora es un factor importante en este ciclo y en la conformación de una superficie de pavimento lisa. La cantidad de hormigón que se deposita en frente de la pavimentadora debe controlarse de forma de asegurar que la misma no sea demasiado grande o demasiado poca (Figura N°10). Si la misma es demasiado grande puede generarse un incremento de la presión bajo la pavimentadora. Este incremento puede causar un hinchamiento a la salida de plancha de terminación creando una lomada en la superficie "no corregible". Adicionalmente, esto puede generar que la pavimentadora pierda tracción y maniobrabilidad. Si por el contrario, no hay suficiente material colocado frente a la pavimentadora, puede agotarse el material o bien puede vaciarse la caja de mortero, creándose una superficie deprimida y con nidos de abeja. Las únicas formas de controlar o evitar variaciones en la colocación son mediante el empleo de un equipo distribuidor (placer/spreader) o mediante una descarga controlada del hormigón.

Figura N°10. Depositando hormigón delante de la

pavimentadora: (arriba) Demasiado frente de hormigón, (abajo) apropiada cantidad, colocada con un distribuidor (spreader).

Una descarga inadecuada del hormigón al frente de la pavimentadora resulta típicamente en lomadas o depresiones en zonas localizadas de la superficie del pavimento y no a lo largo de todo el ancho de pavimentación. Los contratistas han identificado esto mediante la comparación de la lisura entre zonas de huella.

Ajuste de moldes fijos - La obtención de una superficie lisa con moldes fijos requiere prestar atención a la fijación de los moldes laterales. Las secciones rectas requieren moldes de acero estándar de 3 m. que se ajusten a la subrasante con al menos 3 clavos o estacas. Un tendido de hilos guía fijo a la altura de la superficie del pavimento determinará la localización y altura de los moldes. Un espaciamiento entre estacas para los hilos guía de 7,5 m. producirá buenos resultados en secciones rectas.

Cada molde recto de metal debe encontrarse limpio y en condiciones aceptables para producir un pavimento liso. Los contratistas deben examinar los moldes mediante una regla o con un hilo antes de utilizarlos en un proyecto. Los moldes rectos que presentan desviaciones de más de 3 mm a lo largo del borde superior o de más de 6mm a lo largo del borde interior deberán ser reparados o reemplazados. La Figura N°11 muestra los elementos claves en moldes laterales de buena calidad.

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Figura N°11. Elementos de moldes laterales de calidad.

La calidad del apoyo bajo los moldes depende de la exactitud de la superficie de subbase o subrasante. La base de los moldes debería apoyar en forma completa sobre la superficie de la subrasante o subbase y no sobre acumulaciones de suelo o rocas. Luego del ajuste de los moldes, la cuadrilla deberá verificar que los moldes se encuentren alineados y completamente apoyados, y también que sus extremos estén ajustados en forma segura. Asegurar los moldes en forma adecuada es crucial ya que los mismos deben soportar equipos y permanecen en posición hasta que el hormigón haya endurecido. Los moldes que no se encuentren asegurados o perfectamente apoyados se flexionarán con el peso del equipo pavimentador y generarán desviaciones en la superficie del pavimento.

Los moldes rectos de 3 metros son aceptables para formar curvas de más de 30 metros de radio, pero en radios menores se requieren moldes curvos de acero o moldes de madera flexibles. Los moldes rectos de 1,5 metros proveen resultados aceptables en curvas de menos de 30 m. de radio.

Las secciones curvas requieren que las estacas se coloquen a intervalos menores que en tramos rectos. Para verificar que los moldes verifican la posición y elevación de diseño un intervalo entre estacas de 1,5 m. es ideal en curvas de menos de 15 m. de radio. También

en ocasiones se requiere la colocación grampas adicionales para asegurar que los moldes alrededor de curvas menores; un espaciamiento de grampas de 0,60 m. es usualmente suficiente en estas circunstancias.

Tendido y mantenimiento de hilos guía - La obtención de una superficie lisa con una pavimentadora requiere prestar singular atención al tendido y mantenimiento de hilos guía. El material del hilo, las estacas, el intervalo de estacado, las uniones y la frecuencia de reposición pueden impactar en la superficie de pavimento resultante.

El tendido de hilos es el sistema de guía principal para una pavimentadora. La varilla sensora de elevación de la pavimentadora se deslizan por debajo del hilo, y la varilla sensora de alineación se deslizan contra el lado interior del hilo. Ninguna de estas varillas debe flexionar la línea una cantidad medible (Figura N°12).

El hilo de guía puede ser un cable, alambre, hilo de nylon, soga de polietileno o de otro material similar. más allá del material, este deberá chequearse periódicamente. La variaciones en la temperatura del aire y de la humedad relativa durante el día afecta la longitud de la línea causando que la misma se combee entre estacas. Cuanto más tensión se le aplique al hilo menor será el combeo aún con cambios importantes en las condiciones ambientales. El cable de aviación resulta un material superior para este uso, principalmente debido a que es extremadamente durable, flexible y fuerte, permitiendo que se coloque bajo una gran tensión sin riesgo de que se rompa.

Figura N°12. Detalle de los sensores para la guía del equipo pavimentador y cortador (trimmer)

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Los empalmes de los hilos guía deben ser limpios y firmes. Los extremos libres pueden causar que los sensores se descarríen, creando un defecto en la superficie del pavimento. Dondequiera que dos líneas se encuentren, se requiere un prestar un cuidado particular a los extremos, para prevenir que los sensores sigan la línea equivocada.

Las estacas que sostienen los hilos guía deberían ser lo suficientemente largos como para que sean firmes cuando se claven a la subrasante. La estaca deberá tener una longitud expuesta sobre la rasante adecuada a fin de que permita un ajuste adecuado del hilo guía a la altura deseada, típicamente entre 450 mm a 750 mm. un espaciamiento máximo entre estacas de no más de 7,5 m en secciones rectas producirá los mejores resultados. Puede resultar necesario reducir este intervalo en curvas verticales y horizontales, como se mencionó anteriormente.

El sistema de estacado normalmente incluye tensadores colocados a intervalos no mayores de 300 m. Estos elementos permiten que la línea sea tensada para evitar que los hilos guía se flexione entre estacas (los operarios deben tensar cuidadosamente los hilos debido a que la rotura de línea puede causar lesiones).

La reducción del número de veces que se tienden los hilos durante el proyecto puede contribuir a un mejor control de lisura. Donde resulte posible, es conveniente fijar un hilo guía de cada lado de la zona de pavimentación que sirva para todas las operaciones, incluyendo la preparación de la subrasante, estabilización de la subrasante, construcción de la subbase y colocación del pavimento. Para un uso multifuncional, las estacas e hilos deben colocarse a mayor distancia del pavimento, para mantenerlos alejados de los equipos y de las operaciones. De todas formas, también puede ser necesario efectuar algunas modificaciones en el equipo, tales como el acoplamiento de un brazo a la pavimentadora, para las varillas sensoras puedan alcanzar los hilos guía. La Figura N°13 muestra distintos tipos de tendido de hilos guía.

Todo el personal que trabaje cerca del hilo guía debe ser cuidadoso para evitar tropezarse

con él, golpearlo o incluso tocarlo. Algunos contratistas incrementan su visibilidad atándole cintas de color. Más allá de estas precauciones, los equipos o el personal pueden tocar la línea ocasionalmente. Después de que pase esto, la cuadrilla debería chequear y reponer la línea inmediatamente para evitar deformaciones en el pavimento.

En muchas oportunidades, los camiones pasan cerca de los hilos. En estos casos se necesita inspeccionar a ojo regularmente el hilo para determinar si cualquier asentamiento de la rasante modifica la posición de las estacas. Se necesita una experiencia considerable para efectuar correcciones a ojo del hilo debido a desviaciones en la rasante. Cuando se verifique esto la cuadrilla de topografía debería reponer la estacas no alineada sin demora.

La longitud de transición en curvas aperaltadas impacta en la lisura de la superficie. A medida que el pavimento cambia de la sección original a aperaltada hay un número de puntos de transición (Figura N°14). La cuadrilla debe tener cuidado en la realización del tendido de hilos en curvas y transiciones. Por ejemplo, si la separación del hilo guía es 1,3 metros para una pendiente transversal del 2%, la línea

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Figura N°13. Disposiciones del Hilo Guía.

debe colocarse 25 mm por debajo de la superficie del pavimento. Después de la fijación del hilo los operadores chequean a ojo el tendido. Los operadores deben entender que en las zonas de transición la pendiente transversal cambia y también lo hace la posición relativa del hilo. de otro modo, los operadores pueden crear desviaciones inadvertidamente cuando efectúan los ajustes. Estas desviaciones son menores cuando es mayor la distancias de transición.

Figura N°14. Transiciones en una curva aperaltadaEn oportunidades es conveniente chequear el hilo de noche usando la luz de los faros de un vehículo. Con esta técnica se reduce la visibilidad de los objetos de fondo y facilita la habilidad de focalizarse solamente en los hilos, los cuales son iluminados con los faros.

El uso de patines promediadores u otros métodos de control de nivelación fijos a la rasante no se recomienda donde se construye un pavimento con una especificación de lisura exigente. Con excepción de recubrimientos delgados sobre pavimentos lisos, o losas sobre subbases estabilizadas cuidadosamente controladas, el uso de dos hilos guía resultará usualmente en una superficie más lisa que con los métodos mencionados. Si se utiliza un sólo hilo guía, pequeñas desviaciones en uno de los hilos se puede propagar a grandes desviaciones en la elevación de la superficie del otro lado de la pavimentadora.

Operación del equipo pavimentador - Una pavimentadora debe distribuir y compactar el hormigón a medida que se mueve hacia adelante, y no puede producir buenos resultados si no es bien mantenida, debe detenerse asiduamente o debe empujar una gran masa de hormigón. Cuando se opera apropiadamente, una losa adecuadamente formada y bien compactada emerge detrás de la pavimentadora a medida que se mueve uniformemente hacia adelante.

Debido a que la pavimentadora forma la superficie del pavimento, todos los factores con excepción de las terminaciones manuales influyen en su operación. El control de la consistencia del hormigón (control de la mezcla); entrega del hormigón (control en el transporte) y/o descarga (control de colocación) resultará en una operación uniforme y una superficie suave y continua.

El mantenimiento de la pavimentadora es extremadamente importante. A medida que se incrementan las horas de operación del equipo, los componentes pueden clavarse o desgastarse y que no se muevan suavemente. Esto reduce la lisura en zonas de transición o en cualquier lugar donde el sistema hidráulico de la máquina reaccione frente a cambios de elevación.

Durante la operación de la pavimentadora, el ajuste principal que el operador puede realizar es en la velocidad de pavimentación y en la frecuencia de los vibradores internos. Si las propiedades del hormigón fresco varían ampliamente, se requerirá que se efectúen frecuentes ajustes de la velocidad de

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Figura N°15. Componentes de una pavimentadora de moldes deslizante típica.

pavimentación o de la frecuencia de vibración, cuyo resultado será rugosidad en la superficie.

Las pavimentadoras operan por extrusión del hormigón con la forma de la losa. Todos los equipos de pavimentación contienen moldes. Estos son la plancha de terminación y los moldes laterales. La base o subbase conforma el molde inferior. Todos estos elementos confinan el hormigón y le dan forma.

Una serie de herramientas montadas en la pavimentadora ayudan en el proceso de llenado del molde y en la creación de una forma continua. Estas herramientas son el rodillo sin fin de distribución, la compuerta, los vibradores, el tamper y la plancha de terminación o cualquier combinación de estos elementos. (ver Figura N°15).

en la extrusión, la presión es necesaria para forzar el material a través del molde. En la pavimentación con molde deslizante, el molde es forzado a través del hormigón que permanece sobre la rasante. De todas formas, los vibradores montados en el equipo son esenciales para fluidificar el hormigón (reduciendo el contacto entre caras de las partículas) y facilitando el moldeo. La pavimentadora pasa sobre el hormigón fluidificado y manteniendo firmes la plancha y los moldes laterales para confinar y dar forma al material. La presión de extrusión se encuentra influenciada por:

o Peso de la máquina.o Angulo de los moldes laterales respecto

a los bordes del pavimento deseado.o Angulo de la plancha de terminación

respecto a la superficie de pavimento deseada.

o Potencia y frecuencia de los vibradores.o Velocidad de la pavimentadora.o Frente de hormigón (uso de rodillo sin-

fin).o Asentamiento del hormigón.

La vibración es necesaria para compactar el hormigón, pero no es un factor que debe ajustarse para obtener pavimentos lisos. En particular, la frecuencia de vibrado no debe elevarse para salvar otros problemas de la mezcla. La cuadrilla deberá observar los vibradores para identificar un problema en la mezcla de hormigón tal como la segregación.

Algunos ajustes a la frecuencia del vibrador beneficioso, pero un incremento de la frecuencia no compensará el efecto de un mal ajuste del equipo, mala alineación o de una mezcla pobre.

Cuando se opera a altas frecuencias, los vibradores pueden causar resultados no deseables, tales como pérdida del aire incorporado o rastros de vibrado Un estudio encontró que el contenido de aire especificado y una adecuada distribución de vacíos puede obtenerse operando la pavimentadora a velocidades de 1,2 a 1,8 m/min y con frecuencias de 5000 - 8000 vibraciones por minuto. Mayores frecuencias o velocidades de pavimentación por sí solas o una combinación de ambas, puede resultar en discontinuidades o en reducción del contenido de aire en la porción superior del pavimento. Esto en cambio provee una mayor facilidad para que el agua y sales penetren en el hormigón, reduciendo la durabilidad y vida del pavimento. El estudio también determinó puede ser necesario reducir la frecuencia de vibrado cuando la velocidad de pavimentación cae por debajo de 0,9 m/min.

Los cambios en la frecuencia de vibración y en el avance de la pavimentadora, tienen una importancia práctica en la obtención de un pavimento liso, debido a que influyen en la superficie de la siguiente manera:

o La combinación de bajas frecuencias (5000 vibraciones por minuto) y bajas velocidades de pavimentación (1,2 m/min) pueden crear potencialmente una superficie abierta atrás de la pavimentadora si la consistencia del hormigón varía.

o Mayores frecuencias de vibración (8000 vibraciones por minuto) y continuidad en la entrega del hormigón para mantener una velocidad de pavimentación de 1,8 m/min usualmente resulta en una superficie libre de vacíos y que requiere menores tareas de terminación manual.

El sistema de sensores de vibración se encuentra disponible para proveer lecturas en tiempo real de la frecuencia de vibración para todos los vibradores de la máquina pavimentadora. Estas unidades mejoran la

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uniformidad de pavimentación mediante las siguientes características:

o Seteo de alarmas para alertar al operador de frecuencias altas o bajas, o frecuencias fuera de rango.

o Lecturas de temperatura y humedad relativa ambiente.

o Frecuencia de vibración programable que se autocorrige con cambios en la mezcla de hormigón.

o Programación de la velocidad de pavimentación para la reducción o incremento automático de la frecuencia de vibración frente a aceleraciones o desaceleraciones de la pavimentadora.

o Registro y almacenamiento de la información de vibración.

El operadora deberá evitar detener la pavimentadora siempre que resulte posible (incluso si esto significa avanzar muy lentamente). El operador debe entender que cada vez que la máquina se detiene o reduce abruptamente su velocidad ya sea por desperfectos o falta de provisión de hormigón se generan ondulaciones en la superficie. Resulta beneficioso registrar la localización de cada detención para ubicar problemas en la superficie y para correlacionar problemas en la superficie con resultados de lisura.

Si se incrementan los problemas y se demora la entrega del hormigón, una comunicación constante entre el frente de pavimentación y la planta permitirá al operador ajustar la velocidad de la pavimentadora a la entrega del hormigón. Si se reduce la velocidad de pavimentación para ajustarla a la entrega del hormigón, probablemente también sea necesario reducir la frecuencia de vibración para mantener una presión de extrusión uniforme. Estos dependerá de la frecuencia de vibración y de la velocidad de pavimentación qconsiderada "normal" para esta operación.

Pavimentación de pendientes verticales y curvas - Puede ser mas difícil construir un pavimento liso en pendientes mayores de 3% que en zonas planas. No existe una diferencia marcada en los resultados cuando se pavimento en ascenso o descenso, pero en pendientes empinadas puede ser necesario efectuar uno o más de los siguientes ajustes:

1. Reducir el asentamiento del hormigón si este excede de 12-25 mm. La necesidad de efectuar un ajuste depende de si es difícil mantener un frente de hormigón uniforme delante de la pavimentadora.

2. Ajustar el ángulo de ataque de la plancha de terminación. En secciones planas, la mayoría de los operadores posicionan la plancha lo más paralelas

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Causas de Traqueteo SuperficialEl traqueteo en la superficie del pavimento de hormigón se ha identificado en algunos proyectos en unos pocos estados. Se define al traqueteo como lomadas o hundimientos con una longitud de onda de no más de 2,5 m. y una amplitud de tanto como 5mm. Este tipo de rugosidad no es a menudo detectada por el equipo de medición de perfil que emplea una banda blanca de 5 mm.

Fuentes que se le atribuyen la generación de traqueteo superficial:1. "Rippling" de armaduras embebidas en el pavimento.2. Pulsaciones en el sistema hidráulico de equipo pavimentador. Las pulsaciones generan un traqueteo

superficial de pequeñas longitudes de onda.3. Uso de fratás automáticos que dejan un rastro de 1 a 2 mm de espesor de mortero sobre la superficie.4. Oscilación a lo largo de un fratás.5. Pandeo de los hilos guía entre estacas.6. Sensores de elevación no ajustados apropiadamente.7. Alta velocidad de viento y vibración del hilo guía.8. Presión no uniforme del rastrillo transversal causando que de un lado del rastrillo se generen ranuras más

profundas que en el otro.

Soluciones encontradas para eliminar el traqueteo superficial:1. Control cuidadoso del montaje y operación del equipo.2. Tensar los hilos y/o adicionar estacas intermedias.3. Chequear la superficie atrás del equipo pavimentador con una regla de 3 a 6 metros operable a mano. El repaso

sucesivo con regla deberá solaparse la mitad del largo de la regla para asegurarse que la regla elimina los puntos altos y rellena los puntos bajos de la superficie.

posible a los hilos guía. Una diferencia de nivel de 12 mm es típicamente suficiente para casi cualquier pendiente y no causa "rippling" cerca de las armaduras.

3. Ajustar la elevación de la plancha. Cuando se pavimenta en ascenso en pendientes pronunciadas puede ser necesario ajustar la elevación de la plancha alrededor de 25 mm por debajo de la superficie nivelada. Cuando se pavimenta en descenso en pendientes pronunciadas puede ajustarse 25 mm por encima de la superficie nivelada. este ajuste debe efectuarse cuidadosamente para evitar el "rippling" en armaduras y en particular el "spring-back" en los canastos.

4. Ajustar el intervalo entre estacas. Cuando se pavimenta en pendiente de curvas verticales, el hilo guía conforma cuerdas y la elevación de la pavimentadora sigue semicuerdas. Para reducir el efecto de la semicuerda con el objetivo de producir una superficie lisa, deberá seguirse en forma precisa la nivelación y calcular el intervalo entre estacas. El efecto de semicuerda se percibe más en curvas cóncavas que en convexas. Para más información ver Apéndice A.

Manejo de pasadores y armadura - Las armaduras de acero continuas, las mallas de acero y los canastos de pasadores que se clavan a la rasante antes de la pavimentación pueden afectar la presión de consolidación durante el paso de la pavimentadora (ver Figura N° 16).

De las 4 causas de rugosidad relacionadas con las armaduras descriptas en la Tabla N°3, "damming" y "rippling" son las más comunes. Estos efectos se estudiaron en Inglaterra donde se encontraron problemas en pavimentos continuamente armados. Problemas similares se han experimentado en Estados Unidos aunque han sido eliminados mediante ajustes en el tren de pavimentación y mediante el uso de técnicas de terminación. Algunos contratistas encontraron que colocando algo de hormigón sobre los canastos antes del pasaje de la pavimentadora elimina el efecto de empuje y presión de extrusión. Otros encontraron que el uso de una viga de terminación (viga oscilante) elimina los efectos de "spring-back" y "rippling".

Terminación de la superficie y de las juntas constructivas - La terminación manual de la superficie del pavimento mediante fratás es solamente necesaria cuando la superficie dejada por el equipo pavimentador contiene vacíos o imperfecciones. Algunos contratistas sobreutilizan frataces mecánicos directamente atrás de la pavimentadora. En general, es mejor limitar todo lo posible tanto la terminación manual como la mecánica. Si el fratasado es el único método que produce una superficie aceptablemente cerrada, esto es

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Figura N°16. Construcción de un pavimento continuamente armado con moldes deslizantes (izquierda); Canastos de pasadores ajustados a la base (derecha)

una indicación que se necesitan efectuar algunas correcciones en la mezcla de hormigón y/o en el equipo pavimentador. Tanto la inspección como el contratista deben revisar las operaciones para mejorar los resultados alcanzables por la máquina pavimentadora.

Un procedimiento recomendables es repasar la superficie detrás de la pavimentadora con una regla manual de 3 a 6 metros (Figura N°17). Las sucesivas pasadas deberán solaparse la mitad de la longitud de la regla para asegurar que la misma remueve los puntos altos y rellena los puntos bajos de la superficie.

Figura N°17. Terminaciones con una regla de 4,8 m.

La textura superficial no debería influir en la rugosidad del pavimento. Las ruedas de los vehículos puentean las relativamente pequeñas ranuras efectuadas mecánicamente en la superficie del pavimento. De todas formas, en al menos un caso, se ha determinado que el equipo de ranurado transversal ha contribuido a la rugosidad de la superficie. En este caso particular, el rastrillo se encontraba pobremente ajustado, y no se encontraba paralelo a la superficie, Las ranuras era más profundas de un lado del rastrillo que del otro lado, induciendo un

Algunos contratistas emplean reglas de 6 metros para eliminar puntos altos distribuyéndolos en una gran superficie y de esta forma mejorar la lisura global. Mediciones de perfil con dispositivos láser de "no-contacto" pueden incrementar en más de 10 puntos al IRI debido a que las lecturas del láser caen adentro y afuera de las estriaciones de textura, lo cuál modela un perfil peor que el que sería experimentada por un vehículo que circula sobre la superficie. Un ranurado transversal y uniforme, lo cuál es comúnmente especificado, también crea una superficie más ruidosa. Mientras que puede no existir diferencias en el perfil, los usuarios creen generalmente que superficies ranuradas son más rugosas que las superficies no ranuradas, confundiendo el ruido por rugosidad. Para más información ver la publicación ACPA SR902P "Textura superficial en pavimentos de hormigón".

"traqueteo" (chatter) que se detectó en el registro de la superficie con el perfilógrafo de California.

Las juntas de construcción son uno de factores que en forma más consistente contribuyen a la rugosidad del pavimento de hormigón. Esto se debe a que las mismas se ejecutan al final de la jornada de trabajo o en interrupciones por un puente o intersección. La máquina pavimentadora debe detenerse en estas posiciones y la práctica común es colocar una madera para conformar la junta (Figura N°18). Al formar la junta de esta forma se incrementa la posibilidad de generar lomadas en la superficie debido al trabajo manual necesario para homogenizar la superficie pavimentada mecánicamente con la zona colada en forma manual.

Algunos contratistas evitan la ejecución de encofrados en juntas constructivas, y emplean el método de cortar la última porción desde el fin de hormigonado. En este método el operador continúa pavimentando hasta que se coloca todo el hormigón disponible. A la mañana siguiente, se realiza un corte por aserrado en todo el espesor en el punto donde termina la depresión en la superficie, la cuál puede ser 1,6 m. o más desde el fin de la losa de hormigón. Se remueve el material de esa zona, se realizan perforaciones en la cara aserrada, se rellenan con mortero y se colocan los pasadores. Este método es menos laborioso y produce una junta de construcción más lisa que la que se obtiene generalmente utilizando el molde y la técnica de terminación manual (Figura N°18).

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Figura N°18. Técnicas de ejecución de juntas de construcción. (arriba) Terminación manual con molde; (abajo) pavimentación y corte en el hormigón liso.

Capacitación y motivación del personal - Más allá de los procesos o prácticas que se saben que influyen en la rugosidad del pavimento, el personal es necesario para efectuarlo. Las prácticas de gestión que involucran al personal con la obra, realzan el deseo del personal de mejorar su performance y los resultados.

El entrenamiento de la cuadrilla es vital, especialmente en áreas que afectan en forma directa la lisura. Por ejemplo, el personal que realiza el tendido de hilos guía necesita conocimientos de matemática y experiencia, mientras que los operadores deben entender que funciones del equipo incrementan o afectan la lisura superficial. La cuadrilla necesita focalizar su atención en estas prioridades diariamente (e incluso constantemente) para alcanzar de forma consistente excelentes resultados.

Si el proyecto provee incentivos monetarios para alcanzar buena lisura, las empresas contratistas deberían considerar compartir parte de las ganancias por incentivos generadas en el proyecto con todo el personal. El principio de compartir infunde una actitud de equipo y el personal se concentra en el objetivo de obtener calidad de circulación. De todas formas, los empleados deberían sufrir una reducción del incentivo si la lisura es pobre y resulta en una penalidad monetaria para la empresa. Una empresa americana comunica el nivel de resultados obtenidos a su personal publicando diariamente los resultados de su trabajo en la pavimentadora.

Medición de lisuraEs ventajoso monitorear la superficie del pavimento diariamente y tan cerca del frente de pavimentación como sea posible, dadas las restricciones de trabajo. Esto brinda a la cuadrilla de pavimentación información actualizada para determinar que actividades pueden estar causando desviaciones en la superficie. En la mayoría de los proyectos de pavimentación, es posible medir el perfil con equipos livianos tan sólo unas pocas horas después de que se pavimente cada sección. De esta forma, los resultados del análisis de perfil se encuentran disponibles para los operarios antes del comienzo del trabajo el día siguiente.

Los que desarrollan las especificaciones y los contratistas deben también ser conscientes de las limitaciones inherentes en la medición de la lisura del pavimento. Estas incluyen:

o El pavimento. Por ejemplo, curvas cerradas, estructuras fijas, intersecciones, y requisitos de drenaje (cunetas, alcantarillas, tapas de inspección), a menudo requieren deformar la superficie. Estas desviaciones superficiales son necesarias por el contexto de diseño y deben excluirse de la medición, calificando la atención del contratista con la lisura.

o El equipo de medición de lisura. Estos equipos pueden informar resultados erróneos dependiendo del diseño, calibración, operación y de que forma se encuentran afectados por ciertas condiciones de trabajo, tales como limpieza de la superficie del pavimento y profundidad del ranurado o juntas.

o Estadística del índice de perfil. Cada índice afecta la interpretación objetiva de la calidad de circulación, dependiendo de a que longitud de onda es más sensible (larga, media o corta).

Exclusiones en el pavimento-Hay umbrales de lisura que pueden alcanzarse en forma práctica dependiendo del contexto del pavimento. Las autopistas en zonas rurales tienen por lejos el mayor potencial para pavimentos extremadamente lisos. Estos sistemas raramente se construyen con las restricciones de tránsito. Los pavimentos urbanos proveen el mayor desafío y tienen el mayor grado de dificultad en alcanzar lisura. La

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inspección debe tener esto en consideración mediante: 1) exclusión de ciertas áreas pavimentadas de la evaluación de lisura, y 2) ajuste del criterio de aceptación por lisura.

Se recomienda que las especificaciones de lisura se apliquen a todas los pavimentos de las líneas principales primarias y secundarias. Esto incluye todas los carriles de tránsito, carriles paralelos, intersecciones, rampas y carriles de ascenso.

Las áreas que deben excluirse de la medición de lisura incluye: carriles de aceleración y desaceleración, carriles de giro a la derecha y a la izquierda, pasos a nivel, banquinas, calles laterales o conexiones a calles menores de 150 m. de largo y cualquier sección de menos de 15 m. de longitud.

El pavimento que se coloca contra un pavimento existente que fue construido bajo otro contrato también debe excluirse. Un contratista no debe responsabilizarse por la lisura de un carril que se construye con la restricción de ajustarse a un pavimento existente. El pavimento existente puede haberse asentado, fisurado o alabeado. Si se toman medidas para corregir el pavimento existente, entonces la lisura especificada del nuevo pavimento adyacente debería ser la correspondiente al pavimento corregido y no la lisura que usualmente se especifica.

Los pavimentos que se construyen en áreas urbanas no pueden estar sujetas a los mismos requisitos de lisura que los pavimentos de alta velocidad. Las estructuras fijas y el alabeo de las losas limitan la lisura a la cuál pueden construirse las calles en proyectos urbanos. Para tener en cuenta esto, las mediciones de perfil deben realizarse en secciones rectas donde el pavimento no se deforma para coincidir con tapas de inspección, alcantarillas u otras estructuras, pendientes en intersecciones o para proveer drenaje.

Equipamiento-Existen en el mundo entero más de 25 tipos de dispositivos para la medición del perfil. Alrededor de 10 de estos dispositivos se utilizan para el control de calidad en la construcción del pavimento en los Estados Unidos (Tabla N°4). El perfilógrafo de California es por lejos el equipo más común, ya que lo emplean más del 65% de los estados para aceptación durante la construcción en pavimentos de hormigón. De todas formas, la evolución de perfilógrafos inerciales de no-contacto hace probable que en el tiempo se reduzca este porcentaje. Este cambio será posible si se resuelven los problemas actuales con los dispositivos de no-contacto mediante investigaciones e innovaciones. Hoy en día, pocos estados utilizan perfilógrafos montados en grandes equipos para aceptación durante la construcción. Estos equipos miden a la velocidad del tránsito y proveen resultados adecuados para el análisis de la red en sistemas de gestión de pavimentos. De todas formas, debido a que estos dispositivos se montan en camionetas, automóviles o trailers, son muy pesados para su empleo en el camino luego de pocas horas desde su colocación. por lo tanto, no son efectivos para proveer información actualizada a la cuadrilla de pavimentación. Adicionalmente, resulta difícil (y en algunos casos imposible) correlacionar resultados de perfilógrafos montados en vehículos con resultados de perfilógrafos u otros equipos empleados en el control de calidad.

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Tabla N°4. Equipos para la medición de lisura

Categoría Equipo Común

Perfilógrafo manual y computarizado

o Californiao Rainharto Ames

Dispositivos de medición de rugosidad Tipo-respuesta

o Mayso Coso Coxo PCA

Equipos inerciales para la medición del perfil

o Perfilógrafo de alta velocidad.

o Perfilógrafo liviano.

Otros dispositivos para la medición del perfil

o Dipsticko Regla móvilo Nivel y mira

Otros dispositivos para la medición de rugosidad

o Reglao Hilo guía

Los perfilógrafos inerciales livianos utilizan tecnologías de no-contacto similares a los perfilógrafos más grandes. Los livianos combinan la habilidad de circular sobre el pavimento luego de horas desde su colocación con la velocidad y la posibilidad de computar el índice de perfil. algunos estados han comenzado a utilizar o a investigar los

perfilógrafos livianos para mediciones en la aceptación de construcción. De todas formas, persisten las limitaciones respecto a la precisión de estos dispositivos y las vialidades son cuidadosas en especificar el uso de estos dispositivos, el cuál en el presente no produce resultados repetibles o reproducibles.

La Figura N°19 ejemplifica las tres clases de equipos para la medición de perfil.

Valores de índices de perfil estadísticosExisten en uso en el mundo distintos índices de perfil. La mayoría de estos métodos se han derivado con el propósito de catalogar la lisura del pavimento en la gestión de caminos. En este trabajo se repasan sintéticamente dos tipos de índices, el índice de perfil (PI) y el índice de rugosidad internacional (IRI).

Índice de Perfil - El índice de perfil (PI) es una valor estadístico d lisura derivado del trazo de un perfilógrafo. Se determina sumando todas los puntos altos y bajos del trazo del perfil (en metros o pulgadas) y se divide por la longitud de la sección de pavimento (en kilómetros ó millas). De las 33 vialidades que actualmente especifican lisura en base al índice de perfil, la mayoría (88%) requiere el empleo de un perfilógrafo de California mientras que las otras (12%) requieren el empleo de un perfilógrafo de Rainhart.

El perfilógrafo de California es una regla móvil de 7,6 metros de largo con una rueda de registro en el centro del marco. Los dispositivos originales trazaban la superficie del pavimento en un rodillo de papel a partir de los movimientos de la rueda de registro. Años atrás, el trazo en el papel requería una evaluación por métodos manuales para

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Figura N°19. Ejemplos de tres clases principales de equipos para la medición del perfil utilizados para aceptación en la construcción: (arriba a la izquierda) perfilógrafo de California, (abajo a la izquierda) perfilógrafo liviano, y (derecha perfilógrafo de alta velocidad.

determinar el índice de perfil para verificar la cumplimentación con las especificaciones. Hoy en día, los perfilógrafos incluyen una computadora que calcula el índice de perfil.

Debido a que el trazo del perfil tiene muchas desviaciones, la derivación a mano del índice de perfil consumía mucha tiempo. En los primeros años se introdujo una banda blanca de 5 mm para ayudar a los ingenieros y contratista a calcular el índice de perfil más rápidamente al ignorar las desviaciones que ocurren por debajo de la banda. Con los recientes avances en la tecnología, no existe la necesidad de contar con una banda blanca.

En la última década, algunas vialidades han implementado la especificación de una banda blanca de 0 mm para el perfilógrafo de California debido a que la banda blanca de 5mm puede ocultar desviaciones que causan un traqueteo objetable. La banda blanca de 0 mm incluye todas las desviaciones registradas por el perfilógrafo en la derivación del índice de perfil y se correlaciona en forma más precisa a la percepción de los usuarios.

El criterio de aceptación adoptado por una vialidad que implemente una banda blanca de 0 mm debe predecirse en función de las características específicas de diseño. La simple adopción del criterio empleado por otra vialidad puede ser problemática, sin el entendimiento de las características inherentes a su diseño, resulta problemático. Las características de diseño, al igual que la calidad de construcción, tienen un mayor impacto en los resultados de índice de perfil a partir de mediciones con perfilógrafo y banda blanca de 0 mm.

Índice de Rugosidad Internacional - El Índice de Rugosidad internacional (IRI) es una valor estadístico en base al perfil que fue inicialmente establecido en un estudio del Banco Mundial.

El IRI es un desarrollo matemático que representa la reacción de una rueda simple con la suspensión de un vehículo (cuarto de auto) a la rugosidad en la superficie del pavimento, viajando a 80 km/h. El algoritmo de la simulación del cuarto de auto es muy complejo y se encuentra en un apéndice de la norma ASTM E1364.

El IRI, al igual que el índice de perfil se expresa en mm por kilómetro (ó pulgadas por milla).

El IRI es linealmente proporcional a la rugosidad. Si todas las elevaciones de la medición de un perfil se incrementan un cierto porcentaje, el IRI se incrementa exactamente el mismo porcentaje. Un IRI de 0,0 significa que el perfil es perfectamente plano. Un valor de IRI de 2,8 m/km (180plg/milla) es empleado usualmente por los departamentos de transporte de transporte de Estados Unidos como límite de rehabilitación en autopistas. No hay un límite teórico superior de rugosidad, aunque pavimentos con valores de IRI superiores a 8m/km (500 plg/milla) son prácticamente no transitables excepto a baja velocidad.

Es importante considerar que el IRI se desarrolló para representar la respuesta de una cuarto de auto en un perfil a 80 km/h (50 mi/h). Una sensación de circulación, y un distinto valor de IRI, resultará si por el mismo perfil se circula a mayor o menor velocidad, dependiendo de la longitud de onda. Como resultado, distintos valores de IRI pueden representar la misma sensación de circulación al usuario.

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Con el creciente interés en los perfilógrafos livianos y el deseo de contar con información de lisura durante la construcción comparable a la información de gestión de carreteras, se han incrementado las dudas acerca de la precisión de los valores de IRI., en base a mediciones de perfil con los dispositivos actuales y al algoritmo matemático empleado para procesar la información. Estas inconsistencias caen dentro de tres categorías: 1) en la precisión en superficies con elevada macro-textura superficial, 2) error aleatorio y 3) discrepancia entre perfilógrafos.

Correlación de Índices - La Tabla N°5 provee una comparación general entre distintos índices. Se han realizado muchos esfuerzos para correlacionar distintos índices. La correlación entre índices, de índices de perfil con banda blanca a índices de perfil sin banda blanca o IRI es generalmente pobre. la correlación entre índice de perfil sin banda blanca a IRI es mejor., debido a que en este caso no existe una banda que enmascare desviaciones en el trazo del perfil. El apéndice B provee una mayor discusión y una tabla completa de correlación entre índices.

Las vialidades deberán aguardar los avances tecnológicos apropiados, y proceder con cuidado cuando se establece un criterio de aceptación en base al IRI o índice de perfil generado por los equipos actuales de no-contacto (livianos o de gran tamaño). Un estudio reciente de acerca de los perfilógrafos inerciales patrocinado por la FHWA concluyó que había insuficiente reproducibilidad entre los dispositivos para recomendar usarlos en aceptación durante la construcción. Investigaciones adicionales realizadas por el ACPA identificaron que el IRI puede incrementarse en más de 158 mm/km (10 plg/milla) en superficies de pavimento de hormigón debido a que el perfil generado por estos perfilógrafos incluían las juntas y el ranurado superficial (cuyas desviaciones no generan rugosidad)

ResumenLa lisura del pavimento es la forma principal mediante el cuál los usuarios evalúan la calidad de tanto los pavimentos nuevos como los rehabilitados. Se ha demostrado que la lisura superficial afecta directamente la performance a largo plazo del pavimento. Estos factores, junto con el mayor énfasis que ha tomado lugar en la gestión de pavimentos, ha incrementado el interés en la medición y especificación de la calidad de rodaje.

Las vialidades pueden tener influencia en la lisura del pavimento al considerar y efectuar ajustes apropiados en:

o Estabilidad de la subrasante debajo de la base/subbase.

o Base/subbase y huella de las orugas.o Alineación horizontal y curvas

aperaltadas.o Especificaciones de nivel y estaqueado.o armaduras y estructuras fijas insertas

en la calzada.o propiedades de la mezcla de hormigón.o Requisitos para acceso a negocios o

residencias.

Los contratistas también pueden tener influencia en la lisura del pavimento al considerar y efectuar ajustes apropiados en:

o Preparación de la rasante.

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Tabla N°5. Comparación general de distintos índices.

Rango de valores de índice de perfil para aceptación durante la construcción

Excelentemm/km

(plg/milla)

Mediomm/km

(plg/milla)

Por debajo del promedio *

mm/km (plg/milla)

Indice de Rugosidad internacional475-1275(30-80)

1275-2000(80-125)

2000-32000(125-200)

Indice de Perfil - Banda Blanca de 0 mm.160-285(10-18)

285-475(18-30)

475-720(30-45)

Indice de Perfil - Banda Blanca de 5 mm.0-50(0-3)

50-80(3-5)

80-110(5-7)

* Valores de índice por debajo del promedio se consideran aceptables para no efectuar su reemplazo, pero requieren probablemente su corrección.

o Producción de un hormigón consistente.

o Transporte del hormigón.o Ajustando los moldes fijos.o Ajustando y manteniendo el hilo guía.o Operando la máquina pavimentadora.o Pavimentando en curvas y verticales

pendientes.o Manipulando pasadores y armaduras.o Terminando la superficie y las juntas

constructivas.o Capacitando y motivando al personal.

La consideración final es elegir la técnica de medición y evaluación del índice. Los método y equipos seleccionado deben ser repetibles, reproducibles y que se conozca que eviten la inclusión de elementos que no generen rugosidad, tales como la textura y las juntas. Asimismo, las especificaciones deberían contener distintos requisitos de lisura para pavimentos en contextos diferentes.

Cuando se idean nuevas especificaciones de lisura los ingenieros a menudo revisan las especificaciones de otros organismos. Cuando se evalúan otras especificaciones, se deben considerar los elementos de diseño empleados por este organismo. Los siguientes elementos son consideraciones importantes para desarrollar una especificación de lisura:

o Diseño de subrasante y construcción por debajo de la base/subbase.

o Tipo de subbase empleada generalmente.

o Ancho de la subbase (provisión del apoyo a las orugas de la pavimentadora).

o Tolerancias en la superficie de la subbase.

o Diseño de mezcla de hormigón (incluyendo la graduación de los agregados).

o Topografía / pendientes comunes en la región.

o Umbrales en zonas urbanas y/o subburbanas.

o Velocidad de diseño.o Rango de lisura aceptable sin

incentivos o penalidades.o Valores de los incentivos y penalidades

que motivan el esfuerzo por parte del contratista.

o Período de transición para los contratistas para que se acostumbren a los nuevos requisitos.

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Apéndice A - Consideraciones acerca de los hilos guía

El impacto en la calidad de rodaje debido al empleo de hilos guía para el control de nivelación en la construcción de pavimentos de hormigón puede ser muy significativo. La optimización en el tendido del hilo guía es beneficiosa para reducir el impacto negativo en la calidad de rodaje que puede introducirse por el hilo guía. El costo del contratista por el trabajo de relevamiento adicional puede ser menor que la pérdida en ingresos por penalidades originadas por no cumplir con las especificaciones de lisura. Mediante el logro de incentivos por lisura puede compensar al contratista por el esfuerzo adicional en el relevamiento siempre y cuando los valores del incentivo sean apropiados.

Todos los pavimentos se construyen con una serie de pendientes verticales para facilitar el drenaje. Aunque los diseños geométricos modernos resultan en menores curvas verticales y más cambios graduales que en años anteriores (al menos para rutas y autopistas), la mayoría de los caminos consiste de tangentes y curvas verticales interconectadas.

Efecto cuerda - Cuando se pavimenta en curvas verticales, el hilo guía (construcción con moldes deslizantes) o los moldes laterales de metal (construcción con moldes fijos) se posicionan en cuerdas y no en arcos. esto puede tener un efecto drástico en la lisura superficial potencial para ciertas geometrías. Este "efecto cuerda" también puede detectarse en el registro de un perfilógrafo o en los perfiles creados por un perfilógrafo de superficie. El efecto cuerda incrementa los valores de IP e IRI.

La Figura A1 ilustra como un hilo guía se aproxima a un arco de diseño mediante un número finito de cuerdas (lineas9 en la construcción de u8n pavimento. Esta aproximación puede derivarse matemáticamente asumiendo que cada punto

Mientras que el hilo guía se introdujo para ayudar a eliminar la rugosidad asociada con el control de elevación sujeto a la subrasante, también se sabe que impacta en la lisura. En comparación con los antiguos pavimentos, los controles modernos con hilo guía son más sensibles y la pavimentadora cuentan con más capacidad de reaccionar a pequeñas desviaciones en el hilo guía.

de la intersección entre una cuerda y la curva vertical se encuentra a la misma elevación.

Figura A1. Aproximación de una curva vertical mediante cuerdas de hilo guía.

Sobre la rasante, las estacas en los hilos guía se colocan típicamente a intervalos de 7,5 m. De todos modos, algunos contratistas eligen posicionarlos a intervalos de 15 m.

Para determinar el impacto del efecto cuerda en el hilo guía, un estudio modeló el impacto de una curva vertical asumiendo una longitud de cuerda de 7,5 m. y 15 m. El perfil se filtró mediante el modelo de IRI para una longitud de curva de 312 m. con un cambio de pendiente de 5%, de -3% a +2%. La tabla A1 demuestra que la disposición con intervalos de 7,5 m. resulta en un incremento de IRI de 298 mm/km (19 plg/milla) si se compara con el arco de la curva vertical que cuenta con una pequeña rugosidad, mientras que la disposición con intervalos de 15 m. resulta en un incremento de 678 mm/km (43 plg/milla).

Tabla A1. Ejemplo de valores de IRI para perfiles en curva vertical con diferentes intervalos de hilo guía.

Tipo de Perfil IRI CalculadoCurva vertical con pequeña

rugosidad (Desviación variable en alta frecuencia)

32 mm/km(2 plg/milla)

Aproximación de curva vertical con hilos guía a intervalos de

7,5 m. (25 pies)

330 mm/km(21 plg/milla)

Aproximación de curva vertical con hilos guía a intervalos de

7,5 m. (25 pies)

710 mm/km(45 plg/milla)

Tabla A2. Resumen del análisis de sensibilidad en valores de IRI (comenzando con un perfil de 885 mm/km) al cambiar la pendiente.

PendienteInicial

PendienteFinal

Curva Vertical

(CV)

CV con estacas cada 7,5 m.

IRImm/km

(plg/milla)

% de cambio en el IRI respecto a

CV

CV con estacas cada 15 m.

IRImm/km

(plg/milla)

% de cambio en el IRI respecto a

CV0% 0% 885 (56) 885 (56) +0% 885 (56) +0%

0% +2% 885 (56) 900 (57) +2% 920 (58) +5%

0% +4% 885 (56) 930 (59) +6% 1055 (67) +19%

0% +8% 885 (56) 1040 (66) +18% 1450 (92) +65%

-2% 0% 885 (56) 900 (57) +2% 915 (58) +5%

-2% +2% 885 (56) 930(59) +6% 1055 (67) +19%

-2% +4% 885 (56) 980 (62) +11% 1230 (78) +40%

-2% +8% 885 (56) 1105 (70) +26% 1690 (107) +91%

-4% 0% 885 (56) 930 (59) +6% 1055 (67) +19%

-4% +2% 885 (56) 980 (62) +11% 1230 (78) +40%

-4% +4% 885 (56) 1040 (66) +18% 1450 (92) +64%

-4% +8% 885 (56) 1199 (76) +34% 1940 (123) +118%

-8% 0% 885 (56) 1040 (66) +17% 1450 (92) +63%

-8% +2% 885 (56) 1120 (71) +25% 1690 (107) +89%

-8% +4% 885 (56) 1200 (76) +34% 1940 (123) +116%

-8% +8% 885 (56) 1390 (88) +53% 2460 (156) +173%

El estudio también incluyó un análisis de sensibilidad que evalúa el impacto en la calidad de rodaje para una gran variedad de cambios de pendiente. Se seleccionaron cuatro pendientes de inicio y fin de curva para un total de 16 combinaciones. La Tabla A2 incluye los resultados de dicho análisis, y demuestra que determinadas combinaciones de pendientes, pueden resultar en cambios muy significativos de la calidad de rodaje mediante el uso de hilos guía con espaciamientos tan cortos como 7,5 m. Aún con pequeños cambios de pendiente, el cambio resultante en el IRI puede ser suficiente para modificar los factores de pago correspondientes a la especificación de lisura.

Consideraciones acerca del rendimiento - A medida que una pavimentadora viaja a través de una curva vertical cóncava, la pavimentadora tiende a aplanar la curva. Los sensores de adelante y atrás de la pavimentadora fijan la elevación de la plancha de terminación. La distancia entre sensores dictamina la cantidad de aplanamiento.

Por ejemplo, si la rasante se corta para que cumpla con las elevaciones con estacas de

referencia cada 7,5 m. y la distancia entre sensores de la pavimentadora es 3,4 m. luego la elevación dela plancha será determinada por el promedio de ambos sensores. La diferencia entre la elevación del pavimento y la elevación a la cuál se cortó la rasante genera un sobreespesor de pavimento. Este sobreespesor afecta el rendimiento.

Este efecto puede reducirse mediante:o Reduciendo el espacio entre estacas

de hilos guía.o Asegurando que un espaciamiento

similar de los sensores se utilice en los trimmers y la pavimentadora.

El grado de pérdida de rendimiento es mayor en curvas con pendientes empinadas y pequeñas longitudes.

Las curvas convexas se tratan de forma similar que las cóncavas. El riesgo en este caso no será un sobreespesor sino que no se alcance el espesor de diseño.

Apéndice B -Correlación entre Valores Indices

El estudio más intensivo acerca de la relación entre distintos índices incluyendo la evaluación de 43.000 valores de la base de datos del Programa de performance a largo plazo en pavimentos. Los valores utilizados consistieron la evaluación del mismo perfil longitudinal mediante IRI en índice de perfil simulado. Cada perfil fue medido en varias oportunidades. La evaluación estadística del

IRI e IP sugirió que las correlaciones entre índices eran razonables. Los intentos anteriores de desarrollar correlaciones entre índices produjeron resultados dispares, debido a que no se controló adecuadamente el tipo de pavimento, tipo de equipo y método de filtrado.

Tabla B1. Ecuaciones de correlación para determinar IRI a partir de valores de IP

Número FuenteBanda Blanca

(mm)Zona Climática

Ecuación de correlación mm/km

Ecuación de correlación plg/milla

R2

Ecuaciones de Correlación de IP a IRI

1 AASTHO 0,0 TodasIRI = (4,445 x PI0,0) / 1+

(0,001313 x PI0,0)IRI = (4,445 x PI0,0) / 1+ (0,02073 x PI0,0)

N,A.

2 LTPP 0,0Seca-c/cong,

Húmeda-c/congIRI = 2,12173 x PI0,0 +

439,76IRI = 2,12173 x PI0,0 +

27,8630,84

3 LTPP 0,0 Seca-s/congIRI = 2,58454 x PI0,0 +

423,09IRI = 2,58454 x PI0,0 +

26,8070,88

4 LTPP 0,0 Húmeda-s/congIRI = 2,3582 x PI0,0 +

317,19IRI = 2,3582 x PI0,0 +

20,0970,84

5 LTPP 2,5 (0,1)Seca-c/cong,

Húmeda-c/congIRI = 2,15316 x PI2,5-mm

+ 947,05IRI = 2,15316 x PI2,5-

mm + 60,0050,81

6 LTPP 2,5 (0,1) Seca-s/congIRI = 2,5921 x PI2,5-mm +

1024,73IRI = 2,5921 x PI2,5-mm

+ 64,9270,8

7 LTPP 2,5 (0,1) Húmeda-s/congIRI = 2,40731 x PI2,5-mm

+ 888,10IRI = 2,40731 x PI2,5-

mm + 56,2700,79

8 LTPP 5,0 (0,2)Seca-c/cong,

Húmeda-c/congIRI = 2,62558 x PI5-mm +

1205,73IRI = 2,62558 x PI5-mm

+ 76,3950,77

9 LTPP 5,0 (0,2) Seca-s/congIRI = 3,51673 x PI5-mm +

1226,35IRI = 3,51673 x PI5-mm

+ 77,7020,72

10 LTPP 5,0 (0,2) Húmeda-s/congIRI = 2,87407 x PI5-mm +

1229,63IRI = 2,87407 x PI5-mm

+ 77,9090,74

Ecuaciones de Correlación de IP a IP

11 LTPP 5 (0,2) Seca-c/congPI0,0 = 1,39512 x PI5-mm

+ 343,08PI0,0 = 1,39512 x PI5-

mm + 21,7380,87

12 LTPP 5 (0,2) Seca-s/congPI0,0 = 1,36715 x PI5-mm

+ 313,25PI0,0 = 1,36715 x PI5-

mm + 19,8480,86

13 LTPP 5 (0,2) Húmeda-c/congPI0,0 = 1,20723 x PI5-mm

+ 367,91PI0,0 = 1,20723 x PI5-

mm + 23,3110,91

14 LTPP 5 (0,2) Húmeda-s/congPI0,0 = 1,19909 x PI5-mm

+ 390,49PI0,0 = 1,19909 x PI5-

mm + 24,7410,85

15 LTPP 2,5 (0,1) Seca-c/congPI0,0 = 1,04364 x PI2,5-mm

+ 238,13PI0,0 = 1,04364 x PI2,5-

mm + 15,0880,95

16 LTPP 2,5 (0,1) Seca-s/congPI0,0 = 1,02028 x PI2,5-mm

+ 229,78PI0,0 = 1,02028 x PI2,5-

mm + 14,5590,94

17 LTPP 2,5 (0,1) Húmeda-c/congPI0,0 = 1,01255 x PI2,5-mm

+ 238,65PI0,0 = 1,01255 x PI2,5-

mm + 15,1210,97

18 LTPP 2,5 (0,1) Húmeda-s/congPI0,0 = 1,01320 x PI2,5-mm

+ 244,81PI0,0 = 1,01320 x PI2,5-

mm + 15,5110,94

La Tabla B1 resume las múltiples ecuaciones de correlación en pavimentos de hormigón producidos en el estudio de la base del LTPP y la ecuación de correlación recomendada por AASTHO. Los valores de índice de perfil con banda blanca de 0,0; 2,5; o 5 mm puede utilizarse para estimar el IRI o el valor de IP0,0. Las condiciones climáticas o zona climática es un factor importante en las ecuaciones de correlación. La Figura B1

provee un mapa de las zonas climáticas en los Estados Unidos. La Figura B2 compara algunas de las ecuaciones de correlación. La discrepancia de estas ecuaciones demuestra la variabilidad en la medición del índice de perfil originada por factores tales como textura superficial y clima.

Figura B1. Mapa de las zonas climáticas en los Estados Unidos.

Figura B2. Sensibilidad de las ecuaciones de correlación