Presentación Cepillado

CEPILLADO DE PAVIMENTOS DE

HORMIGÓN

Cepillado de Pavimentos de Hormigón (Diamond Grinding)

Empleada por primera vez en 1965, en las pistas pesadas de un tramo de la Ruta I-10 en California (ruta 66), EEUU. El pavimento era de 20 cm de espesor y ya contaba con 19 años en servicio.

Desde entonces, el cepillado se ha constituido en un importante elemento en los proyectos de mantenimiento y restauración de pavimentos de hormigón en EEUU.

De hecho, esa misma Ruta I-10, a la fecha ha recibido 2 tratamientos adicionales, los años 83 y 97, denotando en este instante excelentes condiciones de serviciabilidad, que fruto del último cepillado, esta condición se mantiene habiendo pasado ya 10 años y se estima puede mantener esta condición por unos 5 años mas.

Esta técnica, consiste en desbastar superficialmente el pavimento mediante un cabezal compuesto de varios discos de corte, dispuestos muy cercanamente entre sí, dejando una textura como de cotelé, que van eliminando los puntos altos y escalonamientos, devolviendo la planeidad del sistema de losas, logrando en definitiva obtener excelentes índices de regularidad superficial (IRI).

• Con ello se devuelve el estándar necesario a los pavimentos y se disminuye la solicitación de las cargas dinámicas de los camiones, puesto que en gran medida se elimina la aceleración vertical de los camiones. Este sólo hecho se traduce en la prolongación de la vida útil de los pavimentos, cuestión que para varios estados del país del norte ha significado extender la aplicación de esta técnica, como medio de obtener mayor utilidad de sus sistemas viales, tal como el caso de la Ruta I-10 de California.

• Hasta el momento, en nuestro país, cada vez que se hacía necesario recuperar el IRI de un pavimento de hormigón, se recurría al recapado asfáltico, con los consabidos problemas de alterar la rasante y escurrimiento de aguas lluvia, cuestión de interés en vías urbanas y en sectores como en túneles.

• Hasta el momento, en nuestro país, cada vez que se hacía necesario recuperar el IRI de un pavimento de hormigón, se recurría al recapado asfáltico, con los consabidos problemas de alterar la rasante y escurrimiento de aguas lluvia, cuestión de interés en vías urbanas y en sectores como en túneles.

• El Cepillado es la respuesta para corregir el IRI sin que ello altere la rasante, puesto que en lugar de agregar 5 cm o más sobre el pavimento (o alrededor de 13 cm en vías interurbanas), se desbasta un espesor mínimo (entre 3 a 10 mm). Además, y lo más importante, es que esta técnica resulta ser un 50% más económica que la alternativa del recapado, no sólo por que tenga un costo unitario menor, si no por que se aplica en menor cantidad.

• Efectivamente, cuando en una calzada de dos pistas, en que como suele ocurrir, sólo la pista de tránsito pesado (la externa) ha superado el IRI estimado como límite (3.5 m/km en las concesiones de la Ruta 5), mediante el uso del cepillado es posible sólo corregir el problema en dicha pista, mientras que al recaparla, se hace imperioso, extender su colocación a la pista vecina y bermas, para evitar diferencias de altura peligrosas.

• Además, es importante destacar, que el cepillado puede ser efectuado en horas que no sean de punta con cortos períodos de cierre de pista y sin tener que cerrar las pistas adyacentes.

• Un beneficio adicional y no menos importante al aplicar esta técnica, es que dada la textura resultante del proceso, se mejora la capacidad de agarre de los neumáticos, aumentando la resistencia al resbalamiento, lo que en definitiva se traduce en menores índices de accidentabilidad.

Tour Técnico a EEUUEn conjunto con las gestiones para traer a Chile la máquina cepilladora y organizar las demostraciones mencionadas, el ICH coordinó un tour técnico a EEUU, la segunda quincena de marzo del año 1999, para reconocer en terreno la experiencia recopilada en ese país. Para ello se visitó múltiples proyectos en ejecución y ya en servicio por varios años, en algunas ciudades de EEUU, dentro de las que se mencionan las siguientes:

CaliforniaCarretera Interestatal I-10 (ruta 66), construida en 1946 con 20 cm. de espesor y 3 aplicaciones de cepillado (1965, 1977 y1983) y que en la actualidad mantiene buenas condiciones de lisura y comportamiento, a pesar de existir losas agrietadas.

WashingtonCarretera Interestatal I-5, cuyo pavimento fue rehabilitado insertando barras de transferencia de carga, además de la estabilización de losas y finalmente cepillado, y que en la actualidad mantiene su buena condición.

Oklahoma• Carretera Interestatal I-285, construida en 1976, se rehabilitó por

primera vez en 1981 mediante cepillado, con un tránsito de 200.000 veh/dia, con un total de 100 millones de ejes equivalentes acumulados. Su estructura es de 25 cm de espesor, la distancia entre juntas es de 9 m, y los diferenciales térmicos oscilan entre -7°C y +30°C. Cabe destacar que el diseño original fue para 6.000.000 EE.

• Carretera Interestatal I-75, construida en 1976, con 100.000 veh/dia, de 24 cm de espesor sobre base tratada con cemento. En 1987 se le aplicó un cepillado y otro nuevamente en 1997, que en la actualidad tiene un IRI de 1,2 m/km. Aquí se hizo un tramo de prueba con recapado de 10 cm de espesor, pero no se obtuvo un buen resultado.

• Carretera Interestatal I-16, construida entre los años 1966-1967, con 25 cm de espesor sobre una base de 20 cm de espesor, cepillado. En la actualidad tiene un IRI de entre 0.9 y 1.5 m/km.

FloridaCarretera Interestatal I-95, los trabajos incluyeron reemplazo de losas, inserción de barras de traspaso de carga, estabilización de losas y cepillado. Rehabilitándose alrededor de 800.000 m2.

Experiencia en Chile

Debido al probado éxito de esta tecnología, el Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, gestionó algunas demostraciones de su aplicación a partir de marzo del año1999.

• La primera de éstas se realizó en la pista central hacia el oriente en Av. Kennedy, frente al Parque Arauco. Al transitar por esa pista es claramente perceptible al usuario la diferencia de lisura entre la zona tratada y las anteriores y siguiente a dicho tramo. Es así como se redujo el IRI existente de más menos 7.8 m/km a uno inferior a 2.

• Otra de las demostraciones se llevó a cabo en la Ruta 5, a la altura de Chimbarongo, en el kilómetro 150 de la pista externa hacia el sur. En este caso el IRI previo al cepillado era de más menos 3.5 a 4.0 m/km, con un escalonamiento considerable, obteniéndose un IRI post cepillado menor a 1.0 m/km y anulándose el escalonamiento, lo cual es claramente perceptible a los usuarios que transitan por ese lugar.

• Por último, se hizo una tercera demostración en un camino transversal a la Ruta 5, que une Buin con Alto Jahuel. Se trata de un proyecto que había sido asignado por el MOP para un recapado asfáltico, donde se decidió reservar un trecho de 500 metros para la aplicación del cepillado. Mientras que el IRI previo era del orden de 5 m/km, la zona cepillada quedó con uno menor a 1.2 m/km y la recapada con uno algo superior a 2 m/km, lo cual habla de la efectividad del cepillado.

• Posteriormente se llevó a cabo una cuarta demostración en la autopista Santiago-Viña (Ruta 68), en torno al kilómetro 50 de la calzada hacia Viña.

• A raíz de la introducción de esta técnica en Chile, se formó una empresa que prestaría los servicios de cepillado, y corresponde a una sociedad entre los estadounidenses que vinieron a mostrar esta técnica (Global Pavement Restoration, GPR) y la empresa EMIN de Chile.

• Actualmente ya son muchas las vías que han sido sometidas a un cepillado como mecanismo de rehabilitación del pavimento, como es el caso de la ruta 5 norte, tramo Santiago – Los Vilos, con un trabajo que se prolongó por 11 meses y un área cepillada de mas de 240.000 m2, también se realizó un trabajo importante en la Av. Libertador Bernardo O’Higgins (Santiago) en la pista de buses tanto en calzada norte como la calzada sur, la calle Sucre entre Antonio Varas y Salvador en la comuna de Ñuñoa, por mencionar algunas.

EXPERIENCIA DE RUTA 5 NORTE

1. INTRODUCCION

2. EVALUACION DE LA RUGOSIDAD

3. DISEÑO DE PAVIMENTOS

4. CRIRITERIO PARA EL DISEÑO DE LOS PAVIMENTOS

5. FOTOGRAFIAS

INTRODUCCION

• FUE EL PRIMER Y MAS GRANDE CONTRATO DE CEPILLADO REALIZADO EN CHILE, CONSISTIO EN UN TRABAJO DE 11 MESES Y CUBRIO UN AREA DE 240.000 M2.

EVALUACION DE LA RUGOSIDAD

• PARAMETROS PAVIMENTOS NUEVOS

• IRI 2.0 (M/KM)

PAVIEMENTOS EXISTENTES • IRI 3.5 (M/KM)


TABLA Nº 1

PROMEDIO DE IRI POR PISTA

(Km. 10,86 - Km. 25,86)

PISTA IRI ( m/Km.)

1 2,3

2 3,5

3 2,4

4 3,8

5 3,2

6 3,1


COMPARACION DE IRI ANTES Y DESPUES DEL CEPILLADO


• Mediciones mediante perfilometro láser El perfilómetro láser es un equipo basado en la medida de

distancias por medio de láser, preparado para registrar los perfiles longitudinales y transversales de las carreteras, así como para tomar simultáneamente datos de textura. Las mediciones se realizan con el vehículo circulando totalmente integrado en el

tráfico.


El equipo permite:• Obtener distintos índices de regularidad superficial de las

calzadas, haciendo posible la auscultación sistemática de la red de carreteras.

• Detectar problemas relacionados con la regularidad transversal de los firmes (roderas, zonas de posible formación de charcos, etc.).

• Determinar de manera continua la profundidad de textura.


Características Técnicas• Velocidad de medida: De 30 a 120 km/h. • Intervalo de medida: A selección del usuario (10 mm o superior). • Principio de medida: Triangulación con láser desde un plano de

referencia definido por giróscopos ópticos y acelerómetros. • Frecuencia de muestreo: Para los láseres encargados de medir el

perfil: 32kHz. • Para el encargado de obtener la profundidad de textura : 64 kHz. • Frecuencia de respuesta: Plana (±3 dB) desde 0,2 Hz hasta 2 kHz. • Ancho de banda: En términos de longitud de onda, desde 0,01 m

hasta 100 m, a 72 km/h. • Resolución: Vertical: 0,05 mm. Horizontal: 3 mm, independientemente

de la velocidad.


• Aplicaciones• Medida y registro de perfiles longitudinales y

transversales. • Obtención (simultánea o no) de la medida de textura. • Obtención, en el procesado, del Índice de

Regularidad Internacional (IRI) y otros índices de regularidad superficial.

• Auscultación de grandes redes de carreteras.

CRITERIO PARA EL DISEÑO DE LOS PAVIMENTOS

• MEDICIONES CON DEFLECTOMETRO DINAMICO. Equipo constituido por una masa que se deja caer por

gravedad, desde una altura determinada, sobre una placa, provista de un sistema de distribución, que transmite la carga de manera uniforme a la superficie sobre la que se apoya.

CRITERIO PARA EL DISEÑO DE LOS PAVIMENTOS

Características técnicas Deflectómetro de Impacto de 65 kN Deflectómetro de Impacto de 150 Kn.

Aplicaciones Evaluación de la capacidad estructural de firmes flexibles,

semirrígidos y rígidos. Evaluación de la transferencia de cargas en juntas de firmes de

hormigón. Control de ejecución de coronación de explanada y capas

granulares.

EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS DE HORMIGÓN

• Antecedentes técnicos a considerar para la elección del mejoramiento de un pavimento de hormigón.

1.-Año de construcción del pavimento.2.-Tipo de pavimento (reforzado, sin refuerzo).3.-Espaciamiento de las juntas.4.-Dureza de los agregados.5.-Abrasividad de los agregados6.-Tamaño de los agregados y exposición en la superficie.

7.-Profundidad media de la remoción.

8.-Perfil Existente del pavimento, IRI.

9.-Cantidades y lugares de reparación.

• Evaluación previa mediante:

a.- Deflectómetro de precisión (FWD)

b.- Viga benkelmann

Alternativas de mejoramiento y reparación

• TIPO1 : Solución integral• TIPO2 : Restaura la capacidad de rodaje, integrando las

zonas antiguas con las nuevas, disminuyendo el IRI en una buena proporción.

• TIPO3 : Solución parcial, cubre solo las áreas con problemas en los pavimentos de hormigón antiguo. (recapado asfáltico)

CEPILLADO

• Los tres aspectos mas importantes de una maquina cepilladora son:

.- EL PESO DE LA MAQUINA.

.- LA POTENCIA DISPONIBLE PARA

ELCABEZAL.

.- EL CABEZAL DE CORTE.

Maquina Cepilladora

CABEZAL DE CORTE

Cabezal de corte

• EL CABEZAL TÍPICO TIENE 90Ccm. DE ANCHO• TIENE ENTRE 54 A 59 DISCOS.

COMPONENTES BÁSICOS DE LA MÁQUINA CEPILLADORA

VERIFICACIÓN Y TRASLAPO DE CEPILLADO

• Se debe revisar la nivelación vertical de cada pasada usando una regla de 3m. Debe cumplir una especificación de traslape de 3mm por cada 3m.

• Los traslapes máximos entre pasadas deben ser de 5cm.

• La profundidad media de remoción es de 5mm.

CEPILLADO DE PAVIMENTOS DE HORMIGON

DIFERENCIA ENTRE CEPILADO Y FRESADO

MAQUINAS

CABEZAL

CEPILLADORA FRESADORA

DIFERENCIA ENTRE CEPILADO Y FRESADO

• SUPERFICIE CEPILLADA • SUPERFICIE FRESADA

2 CEPILLADO - VENTAJAS

LARGA VIDA UTIL DEL PAVIMENTO. PROPORCIONA SUPERFICIE : LISA, NIVELADA Y

SUAVE.

REMUEVE LOS DEFECTOS DE LA : - SUPERFICIE POR EL PASO DE LOS AÑOS. - SUPERFICIE POR LOS EFECTOS EXTERNOS. - SUPERFICIE POR LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS.

UNA CARRETERA LISA Y NIVELADA - MAYOR DURACION (POR CARGAS DE TRANSITO

REPETITIVAS).

- REDUCE LAS CARGAS DINAMICAS DE IMPACTO.

3 CEPILLADO-VENTAJAS

EL CEPILLADO SE APLICA DONDE SOLO ES NECESARIO. (TRAMOS, UNA SOLA PISTA)

EL CEPILLADO NO OBLIGA A HACER

CAMBIOS SIGNIFICAFIVOS .(COSTOS)

EL CEPILLADO MEJORA LA CAPACIDAD

DE RODAJE DEL PAVIMENTO SIN

INTERFERIR CON EL DRENAJE.

4 CEPILLADO-VENTAJAS

TEXTURA :

ES PRIMORDIAL EN EL CONFORT, COMODIDAD Y SEGURIDAD DE LOS USUARIOS. ES IMPORTANTE EN LA EVACUACION DE LAS

AGUAS LLUVIAS U OTRAS.

ES IMPORTANTE PARA LA ADHERENCIA ENTRE NEUMATICO Y PAVIMENTO.

ES DETERMINANTE EN EL NIVEL DE RUIDO DEL TRAFICO.


TEXTURA: (EN EL ASPECTO ECONOMICO)

INCIDE EN EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE.

INFLUYE EN EL DETERIORO DEL VEHICULO.

ACELERA EL DESGASTE DE LOS NEUMATICOS.

EL CEPILLADO AUMENTA LA FRICCION Y SEGURIDAD

DE UN PAVIMENTO ANTIGUO.


TEXTURA: DESPUES DEL CEPILLADO EL PAVIMENTO QUEDA

CON UNA TEXTURA TIPO “COTELE COTELE ”.

PROPORCIONANDO CANALES DE EVACUACION DE AGUAS.

REDUCE EL POTENCIAL DE HIDROPLANEO.

(MANIOBRAVILIDAD A GRAN VELOCIDAD)


ALISADO:

EL CEPILLADO ES UN PROCEDIMIENTO AMPLIAMENTE ACEPTADO Y SE HACE PARA :

- REMOVER PROTUBERANCIAS DE PAVIMENTOS

NUEVOS Y VIEJOS.

- REPARAR LAS PISTAS ASPERAS.

- ALISAR UN PAVIMENTO C/ RESTAURACION PARA

LOGRAR MEJORAR EL IRI.


EL CEPILLADO RESTAURATIVO: (PROBLEMAS)

ESCALONAMIENTO O ALABEO DE LOSAS.

DEFORMACIONES SUPERFICIALES CAUSADAS

POR NEUMATICOS CON CLAVOS Y/O CADENAS.

SUPERFICIE DEMASIADO GASTADAS.

RUGOSIDAD (IRI) EXCESIVA.


ESCALONAMIENTO:

SE PRODUCE POR QUEDAR LOS PAVIMENTOS CORTOS EN EL DISEÑO.(PESO-VOLUMEN DE TRANSITO)

¿QUE PROBLEMAS GENERA?

JUNTAS ESCALONADAS.(EN PISTA DE CAMIONES DE LOS PAVIMENTOS DE HORMIGON SIN BARRAS DE REFUERZOS).

EL ESCALONAMIENTO SE VE FAVORECIDO ANTE SUELOS CON MAL DRENAJE, DISEÑOS TIPO “TINA DETINA DE BAÑOBAÑO”,MATERIALES DE BASE EROSIONABLES.”,MATERIALES DE BASE EROSIONABLES.

(SE GENERAN VACIOS QUE CONSTRIBUYEN AL BOMBEO.)


ESCALONAMIENTO:

EL ESCALONAMIENTO DE JUNTAS ES PROBABLEMENTE EL MOTIVO MAS IMPORTANTE PARA APLICAR EL CEPILLADO. LAS JUNTAS ELEVADAS DE LAS LOSAS (ONDULADAS O ALABEADAS).

LOS PROBLEMAS SE GENERAN POR:

- ESPACIAMIENTO MUY LARGO ENTRE JUNTAS.

- BASES DE SOPORTE RIGIDAS.

- PROBLEMAS PARA AUTOMOVILISTAS CUANDO ESCALONAMIENTO CERCANO A 6mm.


VIDA UTIL:

ESTA ES UNA TECNICA RECIENTE EN CHILE, LOS ESTUDIOS SE BASAN EN EXPERIENCIA EXTRANJERA.(NORTEAMERICANA)

- HAY UNA PROBABILIDAD DE MENOS DE 15% QUE SE TENGA QUE RECOSTRUIR ANTES DE LOS 30 AÑOS.

- LA PROBABILIDAD DE QUE UN PAVIMENTO SE QUEBRANTE DESPUES DE LOS 40 AÑOS ES DE 60%.

(EDAD PROMEDIO CASI 35 AÑOS).

- LA PROBABILIDAD DE QUE UN PAVIMENTO CEPILLADO REQUIERA TRATAMIENTO DE SU SUPERFICIE ES DE APROX. 10

AÑOS.

- LA PROBABILIDAD DE QUE UNA SUPERFICIE CEPILLADA DURE POR LO MENOS DE 10 AÑOS ES 90%.


VIDA UTIL:

- LA PROBABILIDAD DE QUE UNA SUPERFICIE CEPILLADA DURE MENOS DE 8 AÑOS ES MENOR AL 2%.

- SEGÚN ESTOS DATOS PODEMOS DECIR QUE UN PAVIMENTO CEPILLADO PUEDE DURAR MINIMO ENTRE 8 A 10 AÑOS. PUDIENDO APLICAR NUEVAMENTE UN RE-CEPILLADO PARA PROLONGAR LA VIDA UTIL DE ESTE.

13 TRABAJO POSTERIOR AL CEPILLADO

RELLENO DE JUNTAS: (ACT. MANTENIMIENTO)

- SE HACE PARA PROTEGER EL PAVIMENTO RECIENTEMENTE REHABILITADO DE HUMEDAD EXCESIVA.

- SE HACE PARA EVITAR LA ENTRADA DE AGUA Y MATERIAL INCOMPRESIBLE DENTRO DE LAS JUNTAS.(SELLADO)

- UN SELLADOR APLICADO PUEDE DURAR ENTRE 3 A 5 AÑOS (APLICADOS EN CALIENTE)

- OTRO SELLADOR COMO LA BREA DURA 8 AÑOS.

14 TRABAJO POSTERIOR AL SELLADO

RELLENO DE JUNTAS :

- LOS SELLADORES DE SILICON DURAN MAS DE 10 AÑOS EN CARRETERAS.(IMPORTANTE LA PREPARACION Y COLOCACION)

- LOS SELLADORES DE COMPRESION DAN UN SERVICIO DE 15 A 20 AÑOS.

- EXISTEN OTRO TIPO DE GRIETAS QUE NO SIENDO JUNTAS IGUAL NECESITAN SELLANTES .

- EN DEFINITIVA PARA QUE CUMPLA SU FUNCION EL SELLADOR ,LA JUNTA EN EL MOMENTO DE INSTALACION DEBE ESTAR MUY LIMPIA Y SECA.

COSTOS DEL CEPILLADO

• VENEFICIOS

• FACTORES INFLUYENTES Agregado Profundidad media de eliminación.

• VALORES Valores entre 2 y 8 dólares/ m2 Valores hasta 12 dólares/ m2

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