RECAPEO EN PAVIMENTOS FLEXIBLES

INTRODUCCIONLas sobrecarpetas de asfalto u hormign sobre pavimentos existentes se utilizan para corregir fallas funcionales o estructurales de pavimentos existentes. Es necesario aclarar bien cundo se trata de falla funcional o de falla estructural, dado que de esto depende el tipo de sobrecarpeta a proyectar. Las fallas funcionales son aqullas que afectan directamente o indirectamente al usuario, como ser una pobre friccin superficial, una textura rugosa, efectos de deslizamiento de vehculos por hidroplaneo (agua entre las llantas y el pavimento), presencia de ahuellamientos, hundimientos, asentamientos en el pavimento, etc. Por otro lado las fallas estructurales son aquellas que afectan la capacidad del pavimento para soportar las cargas. Ejemplos de fallas de este tipo son: espesor inadecuado, fisuras, distorsiones y desintegraciones. Muchas de estas fallas no son slo provocadas por la accin del trnsito sino por otras causas como ser: malas tcnicas de construccin, fisuracin por alto gradiente trmico o baja temperatura, etc. Adems la accin del trnsito acelera el propio proceso de deterioro. En las primeras versiones de la Gua de Diseo de Pavimentos AASHTO, no se indicaba nada en relacin al diseo de sobrecarpetas hasta la versin de 1986 donde aparecieron los conceptos de capacidad estructural y vida remanente. En la versin de 1993 se corrigieron las limitaciones de esta primera versin y se obtuvo el mtodo que actualmente est en vigencia. El diseo de sobrecarpetas se basa en el concepto de deficiencia estructural. Esencialmente se basa en que la capacidad estructural de una sobrecarpetas colocada encima de un pavimento existente debe satisfacer la deficiencia entre la capacidad estructural requerida para soportar el trfico futuro sobre un periodo de diseo especificado y la capacidad estructural efectiva del pavimento. Los distintos tipos de sobrecarpetas a estudiar son:

REHABILITACION DE PAVIMENTOSEs el proceso por medio del cual la estructura de pavimento, es restaurada a su condicin original de soporte. Se obtiene de la recuperacin con o sin estabilizacin, del pavimento existente en combinacin con material de aporte si es necesario.En este proceso, los materiales provenientes de los pavimentos existentes, formarn parte de la nueva estructura.

Pavimentos flexiblesLa rehabilitacin de pavimentos flexibles se efecta por medio de los procedimientos siguientes:

Escarificacin, reconformacin, compactacin e imprimacinEste trabajo debe ser ejecutado en aquellos tramos en que el estado de deterioro del pavimento existente, sea tal que impida la reparacin aislada de las reas afectadas y consistir en la escarificacin, desintegracin, humedecimiento, mezclado, reconformado, compactado y afinado del material constitutivo de la carpeta asfltica o del tratamiento asfltico del pavimento original de la carretera; el trabajo descrito, debe hacerse de modo tal, que la capa escarificada llegue a mezclarse con el material de base presente en la estructura de pavimento y/o con el material de base que pudiera agregarse con fines de reforzar la estructura. Esta mezcla se usar como nueva capa de baseComo el pavimento existente se debe escarificar y pulverizar, el material obtenido en estas operaciones, debe reducirse a un tamao mximo de 1 pulgadas, el cual ser incorporado nuevamente a la estructura.El material de base a incorporar deber cumplir con los requisitos previstosLos materiales asflticos y de base escarificados, pulverizados, mezclados y conformados, se compactarn al 100% de la densidad seca mxima correspondiente al ensayo AASHTO T-180 (Pretor Modificado.)La humedad de compactacin no debe variar en 2% de la respectiva humedad ptima.Este trabajo es necesario realizarlo bsicamente cuando el estado superficial de la carretera presente un fuerte deterioro (grietas, amueblamiento, prdida de finos, desprendimiento de la capa de rodadura, etc.) que incluya baches en la base, sin que exista falla estructural; esto quiere decir, que el IRI tendr un valor de 4 o ms y el ndice de serviciabilidad es menor de 2.5Se incluye en la escarificacin, homogenizacin, reconformacin y compactacin el material existente de base, con el objeto de que esa parte se integre a la nueva estructura de pavimento y la carretera nuevamente cumpla su funcin de dar confort al usuario.En algunos casos es necesario aportar material adicional de base, con el objeto de reponer el que se haya perdido por el deterioro con el fin especfico de incrementar la capacidad soporte de la estructura, por el hecho de haberse incrementado sustancialmente el trnsito.Esto permitir tambin que al colocar la nueva capa de rodadura no hay reflejo de grietas.

Reciclaje y recuperacinEste trabajo consiste en pulverizar la superficie bituminosa del lugar o solo la base granular o las dos capas en conjunto, llegando a la profundidad que incluyan dichos espesores, luego inyectando y mezclando ligante y/o agua, con el material pulverizado, para despus homogenizarlo, conformarlo y compactarlo; esta mezcla se usar como capa de base de la estructura, aportndole material de base si fuera necesario.Al comenzar las operaciones de reciclaje y recuperacin, el ligante debe ser aplicado al material pulverizado, en los porcentajes iniciales suministrados por el laboratorio, basados en muestras obtenidas antes de la construccin. Todo el material debe ser pulverizado hasta 100% pasa tamiz de 2. La cantidad de aplicacin del ligante ser determinada conforme el diseo. Una tolerancia de +/- 0.5% del rango de aplicacin designados, debe mantenerse siempre.El material reciclado y recuperado, debe ser compactado en el laboratorio, de acuerdo con AASHTO T-245. La frecuencia de la prueba de densidad debe ser de una por cada 5,000 metros cuadrados. Se debe realizar la prueba AASHTO T-245 para los clculos del porcentaje relativo de compactacin en cada densidad de campo tomadaDespus que el material reciclado y recuperado ha sido compactado, se le debe aplicar un sello de emulsin a la superficie, en un rango de aproximadamente 0.11 a 0.45 lt/m antes de abrir al trnsito; no debe permitirse transitar sobre el material reciclado antes de 24 horas.

MATERIALES

El ligante a usarse en el procedimiento de reciclaje y recuperacin, debe ser una emulsin asfltica que cumpla los requerimientos normales del tipo CSS-1 o similar. La mezcla asfltica reciclada y recuperada en fro, debe cumplir con la granulometra determinada por los ensayos de laboratorio del material existente en sitio con el de aporte. La emulsin para imprimacin de la superficie reciclada y recuperada, debe ser emulsin asfltica CSS-1 o similar. La emulsin asfltica CSS-1 debe cumplir la especificacin AASHTO M- 208 y segn los ensayos AASHTO T-59. Para realizar este reciclaje y recuperacin, se debe dimensionar y graduar el material de aporte y combinarlo en forma homognea con los productos estabilizadores y con el material reciclado y recuperado. El agua debe llenar los requisitos de la norma AASHTO T-26. Si la fuente es un sistema de abastecimiento de agua potable, puede ser utilizada sin necesidad de ensayo previo.Este tipo de trabajo es necesario efectuarlo cuando el estado completo de la carretera presente un deterioro muy avanzado (grietas, ahuellamiento, prdida de finos, desprendimiento de la capa de rodadura, deformaciones, hundimientos, etc.) que incluya baches severos en la base y que exista falla estructural; esto quiere decir, que el IRI tendr un valor de 6 o ms y el ndice de serviciabilidad es mucho menor de 2.Se incluye en el reciclaje y recuperacin el material existente de base, con el objeto de que esa parte se integre a la nueva estructura de pavimento y la carretera nuevamente cumpla su funcin de dar confort al usuario.En estos casos es necesario aportar material de base, con el objeto de reponer el que se haya perdido por el deterioro con el fin de incrementar la capacidad soporte de la estructura, por el hecho de haberse incrementado el trnsito.El adicionarle productos estabilizadores, incrementar el espesor de la capa de base y dejarla como superficie para la colocacin de una nueva capa de rodadura a la cual no se le reflejaran las grietas, y tambin no solo es objeto de mejorar el ndice de serviciabilidad y el IRI de la carretera, sino alargar el periodo de diseo y el de la vida til.

Factibilidad de una sobrecarpeta como una alternativa de rehabilitacin

De acuerdo a la experiencia, la materializacin de sobrecarpetas es la tcnica de rehabilitacin de pavimentos ms utilizada. Generalmente stas se construyen sin que importe su aplicabilidad o efectividad desde el punto de vista de costos. En algunos casos, puede ser que otras alternativas sean ms factibles desde la ptica de costos. Las cuatro principales tcnicas de rehabilitacin que deberan ser consideradas para cada proyecto consisten de:- Restauracin el tipo de trabajo requerido para llevar a la estructura existente del pavimento a una condicin de desempeo satisfactoria, sin la colocacin inmediata de una sobrecarpeta.- Reciclado la reutilizacin de los materiales existentes de carpeta, base o subbase para mejorar la integridad estructural y de durabilidad. Usualmente se aanden nuevos materiales a los existentes para mejorar su resistencia y durabilidad.- Reencarpetado adicin de sobrecarpetas para proveer una estructura adicional o una mejora en la serviciabilidad.- Reconstruccin completa remocin de la seccin del pavimento y reemplazo con un nuevo diseo.Los proyectistas deben evaluar las deficiencias en los pavimentos y determinar las causas de deterioro antes de seleccionar una sobrecarpeta como una alternativa de reparacin. La figura a continuacin presenta para pavimentos rgidos la relacin entre su condicin y la alternativa que es ms apropiada en un tiempo dado.

Las diversas tcnicas de rehabilitacin (reparacin en espesor total y parcial, resellado de juntas y fisuras, lechada a presin, fresado, mejoras en subdrenaje, recolocado de barras pasajuntas y tratamientos superficiales) pueden tambin ser usadas conjuntamente a una sobrecarpeta para asegurar un mejor desempeo. Sin embargo, en algn punto del tiempo, la extensin del deterioro podra hacer que la reconstruccin sea ms factible desde el punto de vista de costos que el colocado mismo de una sobrecarpeta.Los datos a recabar para una evaluacin amplia del estado del pavimento se realizan para conocer las causas y extensin de los deterioros. Debe obtenerse informacin sobre las siguientes categoras:- Condicin del pavimento (deterioro, rugosidad, friccin superficial, deflexiones) - Condicin de la berma - Diseo del pavimento - Materiales y propiedades de los suelos - Volumen de trfico y cargas (valores presentes; futuros y si se puede pasados) - Condiciones climticas - Condiciones de drenaje - Factores geomtricos - Aspectos de seguridad

La recoleccin de datos debe seguir un trabajo sistemtico y lgico que facilite la evaluacin minimizando costos y tiempo. Los pasos que deben seguirse consisten en:- Datos de la agencia: localizacin proyecto, ao de construccin, diseo pavimentos, materiales disponibles, trfico, clima y datos de construccin. - Datos de inspeccin de campo: incluye deterioro; observaciones al drenaje; mediciones de rugosidad; opciones posibles de control de trfico y aspectos de seguridad. - Evaluacin de los datos recolectados: clculo de los ESALs, anlisis de los tipos de deterioro, niveles de severidad y causas y determinacin de la necesidad de datos adicionales. - Segn la inspeccin de campo: incluye trabajos como la extraccin de ncleos; muestreos de materiales; ensayos de deflexin; rugosidad; resistencia al deslizamiento y drenaje superficial. - Ensayos de laboratorio: obtencin de resistencia de materiales; permeabilidad; composicin; densidad y granulometra. - Segunda evaluacin de datos: evaluacin de datos obtenidos y determinacin de qu datos adicionales son necesarios para completar el estudio. - Compilacin de datos de campo y oficina: incluye la preparacin de un informe final.

Mtodos de evaluacin estructural para diseo de sobrecarpetasPara el diseo de sobrecarpetas, es importante que se considere la condicin actual de los materiales del pavimento existente y el comportamiento de estos materiales en el futuro. Los siguientes tres mtodos estn disponibles para la evaluacin de la capacidad estructural efectiva de pavimentos existentes:- Inspeccin visual y ensayo de materiales Anlisis de la condicin del pavimento. Este mtodo involucra la obtencin de las condiciones actuales del pavimento basado en las inspecciones del deterioro y del drenaje y usualmente ensayos de materiales y obtencin de ncleos. El levantamiento de deterioros es diferente segn el tipo de pavimento y de acuerdo a la severidad de ste. La idea es poder comparar cmo han cambiado las propiedades de los materiales comparadas con las condiciones cuando ste era nuevo. - Ensayos no destructivos de deflexin - Anlisis a partir del deflectmetro de Impacto FWD. Este mtodo involucra una evaluacin directa de la resistencia de la subrasante y el pavimento existente. Para pavimentos rgidos se utiliza para determinar la transferencia de carga en juntas y fisuras, estimar el mdulo k efectivo de la subrasante y el mdulo de elasticidad del hormign. En pavimentos flexibles para determinar el mdulo resiliente del suelo y para estimar un Nmero Estructural Efectivo del pavimento en su conjunto. No se recomienda retro-analizar el mdulo individual de cada capa del pavimento y luego con estos valores determinar el SNef debido a que se requerira un nivel de sofisticacin que no existe en el mtodo de diseo. - Dao por fatiga por trfico Vida Remanente. Este mtodo utiliza el conocimiento del trfico pasado para conocer el dao por fatiga y de esta manera estimar la fatiga remanente en el pavimento. Este procedimiento es ms aplicable para pavimentos con deterioro leve.

Inspeccin visual y ensayo de materialesLa observacin de las condiciones del pavimento es un importante componente en la determinacin de la capacidad estructural efectiva. La observacin debe comenzar con la revisin de toda la informacin disponible tomando en cuenta al diseo, construccin e historia de mantenimiento. Esta revisin debe ser seguida por una inspeccin detallada para identificar el tipo, cantidad, severidad y localizacin de cada deterioro.Los deterioros claves que indican las deficiencias estructurales son diferentes para pavimento flexible que para pavimento rgido. Las cargas de trfico no son la causa nica para todos los tipos de deterioro, aunque stas pueden incrementar su severidad y reducir la capacidad de carga del pavimento. Los siguientes tipos de deterioro indican deficiencia estructural en superficies de concreto asfltico:Fatiga o fisuras en forma de piel de cocodrilo en las huellas vehiculares - Ahuellamiento en las huellas vehiculares - Fisuras transversales o longitudinales desarrolladas en los baches - reas falladas localizadas donde las capas inferiores con desintegradas y ocasionan el colapso de la superficie de concreto asflticoSimilarmente, los siguientes deterioros son indicacin de deficiencias de pavimentos rgidos: - Deterioro (desportilladuras o escalonamiento) con fisuras transversales y longitudinales - Fisuras de borde en juntas y fisuras transversales - reas localizadas falladas donde la losa de hormign se est desintegrando y ocasionando desportilladuras y baches (por ejemplo, fallas por problemas de durabilidad) - Punzonamientos localizados, principalmente en pavimentos continuamente reforzados

Una inspeccin del drenaje debera acompaar a la inspeccin de campo. En esta faena se determina e identifica la relacin de la humedad con los problemas del pavimento y se localiza los sectores que necesitan mejoras para, de esta manera, reducir la influencia del agua en el desempeo del pavimentoAdicionalmente a la inspeccin visual, se recomienda un programa de extraccin de ncleos para verificar o identificar las causas del deterioro observado en la superficie. Las ubicaciones para realizar la extraccin de ncleos deben ser seleccionadas para asegurar que todas las condiciones significativas han sido representadas. Los ensayos no destructivos pueden tambin ser usados para seleccionar adecuadamente los mejores lugares para la extraccin. Esta extraccin tambin es til para determinar el espesor de materiales y sus condiciones. Una inspeccin detallada de los ncleos extrados provee gran informacin. De todas maneras, estas muestras salen con alguna alteracin, en especial en pavimentos de asfalto.El programa de ensayos debera determinar cmo los materiales existentes se comparan con los que se usarn para la construccin del nuevo pavimento, cmo los materiales han cambiado desde la construccin y qu materiales estn funcionando segn lo esperado. Los tipos de ensayos a ser desarrollados dependen del tipo de material y tipos de deterioro observados. Los ensayos tpicos deben incluir la determinacin de la resistencia en los ncleos de asfalto y hormign, ensayos de granulometra para determinar evidencias de degradacin o contaminacin de materiales granulares y extraccin de testigos para conocer contenidos del ligante. Los ncleos que presenten problemas de durabilidad deben ser examinados por petrografa para que se identifiquen las causas del problema.

Sobrecarpetas (recapeos)

Consiste en la colocacin de una sobrecarpetas de mezcla asfltica en fro, concreto asfltico en caliente o concreto hidrulico, sobre una capa bituminosa de rodadura existente, la cual tiene un alto grado de deterioro que impide realizar sobre la misma, labores de mantenimiento rutinario. Este tipo de trabajo es conveniente cuando las condiciones de la carretera no han llegado a los lmites permisibles de deterioro y adems se hace necesario incrementar la estructura por efecto del aumento del trnsito. Se debe considerar la realizacin de algunos trabajos preliminares antes de la colocacin de la sobrecarpetas, tales como: Bacheo en los sitios donde se considere apropiado restablecer las caractersticas de soporte de los pavimentos. Capa de nivelacin superficial para mantener los espesores de la misma capa de rodadura constante. Fresado de la carpeta de rodadura, cuanto se considere necesario por las altas irregularidades de la superficie, que no puedan ser corregidas con la capa de nivelacin.

Recapeo en pavimentos flexiblesLas sobrecarpetas o recapeos, consisten en la colocacin de mezcla asfltica en fro concreto asfaltico en caliente, en espesor no menor de 5 centmetros, sobre la capa de rodadura existente (exceptuando en adoquines), a fin de rehabilitar zonas con problemas de muchos baches o con superficies con daos severos. Este espesor corresponde a la mezcla debidamente compactada.Esta actividad estar en funcin de los resultados de deflexiones en los pavimentos existentes.

Como una condicin indispensable para la ejecucin de esta actividad, se requiere que en el tramo a colocar el concreto asfaltico en caliente, haya deflexiones mayores a las permisibles en el pavimento, debiendo realizar este control por medio de la Viga Benkelman mtodo AASHTO T-256, por la aplicacin de otro mtodo tcnico, reconocido y aceptado profesionalmente.

El valor mximo de dicha deflexin respecto a un punto dado, a una distancia no mayor de 3.68 metros en cualquier direccin, para la capa de superficie de concreto asfaltico ser el especificado en la tabla 8-2. Previo a su ejecucin se debe efectuar una prueba de campo para determinar la deflexin, por cada 400 metros cuadrados, en la superficie de la capa de concreto asfaltico compactada, previamente a su ejecucin.

Otros defectos deben ser corregidos, siempre y cuando sobrepasen los lmites indicados en la tabla 8-3.

WhitetoppingEl whitetopping, son losas de concreto hidrulico colocadas sobre pavimentos asflticos existentes.El fin primordial es la rehabilitacin de los pavimentos asflticos deteriorados, incorporndole como superficie de rodadura una sobrecarpetas de concreto hidrulico y tomando como estructura de soporte el pavimento asfaltico existente en el lugar.Las sobrecarpetas de concreto evitan los posibles problemas de construccin que suceden en algunos sitios donde se tienen valores de sub-rasantes muy pobres, o en sub-rasantes saturadas. Adems permite la construccin directamente sobre la superficie del pavimento flexible sin tener que retirar o reparar la sub-base o la sub-rasante a lo largo de la carretera.Para mantener los niveles de la rasante de la sobrecarpetas en las transiciones, antes de los puentes y en las estructuras de la carretera, es necesario ajustar la estructura de pavimento hasta su nivel apropiado.

Diseo de recapeos por el mtodo de AASHTOLos mtodos de rehabilitacin de pavimentos por colocacin de una sobrecapa o recapeo sobre la estructura existente son muy variados, en funcin del tipo y deterioro de la estructura y superficie existente y se tienen los siguientes casos:

AC sobre pavimento de AC AC sobre pavimento fracturado de PCC AC sobre JPCP, JRCP o CRCP AC sobre AC/JPCP, AC/JRCP o AC/CRCP PCC con pasadores sobre pavimento PCC PCC sin pasadores sobre pavimento PCC PCC sobre pavimento de ACEn donde:AC = Concreto Asfltico PCC = Concreto de Cemento Portland JPCP = Pavimento de Concreto con juntas sin refuerzo JRCP = Pavimento de Concreto con juntas con refuerzo CRCP = Pavimento de Concreto con refuerzo continuo

El objeto de estos recapeos tiene dos funciones, dependiendo de cul de las dos condiciones es la que se quiere recuperar o si es combinado, ya que una de las funciones es la capacidad estructural y la otra es la serviciabilidad.La primera aplica cuando las condiciones de la estructura de pavimento est llegando a su periodo de diseo y es necesario el refuerzo de la estructura para soportar el crecimiento del trnsito y por ende de las cargas; la segunda aplica cuando las condiciones de la superficie del pavimento ha llegado a su vida til y sufrido tal deterioro que no permita el desplazamiento normal de los vehculos.En las figura 8-2 se observa cmo se recupera un pavimento a su condicin original al efectuar un Recapeo, en el aspecto de serviciabilidad y capacidad estructural respectivamente.

Para el diseo del Recapeo de una estructura de pavimento por el mtodo de AASHTO, es necesario seguir los siguientes pasos descritos a continuacin, en los que a manera de ejemplo se analizar el Recapeo de Concreto Asfltico sobre Concreto Asfltico:Paso 1: Diseo y construccin de pavimentos existentes

Reunir informacin del pavimento existente en: Espesor y tipo de material para cada capa de pavimento Informacin disponible de la subrasante

Paso 2: Anlisis del trnsito Estimacin pasada de Ejes equivalentes, ESAL (80 kN) en el carril de diseo desde la construccin (Np) Estimacin futura de Ejes equivalentes, ESAL (80 kN) en el carril de diseo sobre el periodo de diseo (Nf)Paso 3: Inspeccin de las condiciones del caminoMedir (como mnimo) las siguientes fallas Porcentaje de rea de superficie con cuero de lagarto (bajo, mediano o alto dao) Nmero de grietas transversales por c/milla (1.6 kms) (bajo, mediano o alto dao) Promedio de profundidad surcos Evidencia de bombeo en las grietas y bordes del pavimentoPaso 4: Prueba de deflexiones/anlisisPruebas en campo outer wheelpaht 30 a 300 m (100 a 1,000 pies) Deflexiones a 40 kN (9,000 lbs) Medida de la temperatura del pavimento

Anlisis Mdulo de resiliencia de la subrasante lejos de la deflexinMr = 0.24 x P / (dr x r)

Mdulo efectivo del pavimento- Correccin do de temperatura del pavimento - Aplicar ecuacin o figura para determinar Ep

Paso 5: Ncleo y prueba del material Localizacin basada sobre el anlisis de los trazos de los perfiles de las deflexiones. Pruebas de laboratorio para Mr de la subrasante - Medida directa (AASHTO T-292-91 I) - Correlaciones Cemento asfltico y base estabilizada calcular el potencial de desvestimiento Base granular / sub-base - calcular la degradacin y contaminacin por finos Verificar espesor de capas

Paso 6: Determinacin del nmero estructural requerido para el trnsito futuro, Sn Mdulo efectivo para diseo de subrasante, MrDiseo Mr = C x 0.24 x P / (dr x r)(Se recomienda C = 0.33) Confiabilidad, R Desviacin estndar total, So Prdida de serviciabilidad, PSI Trnsito futuro (ESAL) W18 = Nf