36 PAVIMENTOS Pavimentos de losas cortas en vías de bajo tránsito Mauricio Salgado Torres Jefe del Área de Pavimentación, Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, ICH Fotos Cortesía ICH Construcción del primer carril de la Ruta X-730 Acceso a Bahía Murta. Introducción Desde hace algunos años se trabaja en Chile hacia el desarrollo de una tecnología de pavimentos de concreto que permita al Ministerio de Obras Públicas (MOP), a través de la Dirección de Vialidad, contar con una alternativa de solución para enfrentar los problemas que se presentan en los caminos de bajo tránsito (Low Volume Roads) de la Red Vial Nacional, en especial aquellos clasificados como “Caminos Básicos”. Son, en efecto, rutas con flujos vehiculares que se pueden catalogar como bajos, si consideramos las solicitaciones actuales y proyectadas de clima y tráfico, pero requieren mantener una superficie de rodadura capaz de prolongar el tiempo de servicio antes de acudir a continuos y recurrentes trabajos de mantenimiento. La tecnología correspondiente se conoce en Chile como “Pavimentos Ultradelgados de Concreto con Fibras” y se considera un diseño de pavimentos optimizado en geometría, es decir, que utiliza losas cortas, normalmente cuadradas, con dimensiones que están entre 1,20 m y 1,80 m, dependiendo del ancho de la calzada. Este tipo de solución considera, además, la incorporación en el concreto de macrofibras que contribuyan a absorber los esfuerzos y tensiones que se presentarían en pavimentos cuyas losas tengan espesores entre 8 y 12 cm. Adicionalmente, la tecnología se caracteriza por no necesitar la colocación de material de base, aprovechando que normalmente este tipo de caminos cuentan con una superficie de rodadura que, por efecto del tiempo y las cargas, ha alcanzado un grado de consolidación que puede superar el porcentaje de compactación que tendría un material de préstamo que se coloque sobre la mencionada superficie, lo cual contribuye a disminuir el costo de la solución y hacerla, con ello, más competitiva. Noticreto 150 SEPTIEMBRE / OCTUBRE PAVIMENTOS Tecnología de los pavimentos ultradelgados de concreto con fibras 37 un pavimento ultradelgado de concreto con fibras, sí sentó las bases sobre las cuales se entendió el potencial y el aporte de las fibras en soluciones de este tipo. • Tramo experimental pavimento de concreto con fibras, planta de mezclas Quilicura: la prueba permitió verificar el comportamiento de estructuras de concreto con fibras de diferentes espesores. Este tramo contaba con los datos de cantidad y peso de los camiones mezcladores que salían de la planta. • Tramo experimental pavimento de concreto con fibras, planta El Trebal: la prueba permitió ampliar la variedad de estructuras de concreto con fibras, donde se variaron espesores, tipos y dosificaciones de fibra. Este tramo contaba con los datos de cantidad y peso de los camiones articulados cargados con áridos que salían de la planta. • Tramo experimental pavimento de concreto con fibras Proyecto Melón-Brotec-Icafal (Lampa): se construyó una parte sobre una inadecuada plataforma de suelo para evaluar los efectos de contar con un bajo CBR y el resultado de mejorar dicha plataforma. El diseño de pavimentos con losas cortas de concreto con fibras permite obtener estructuras de menor espesor. Si se considera que las fibras reducen el deterioro del pavimento una vez se comience a producir la microfisuración por fatiga del material, aumentando a su vez la transferencia de carga en las juntas, permite, en consecuencia, optimizar el espesor de la estructura del pavimento. La idea es que la fibra absorba las tensiones que se generen en cualquier fisura que se produzca durante la vida útil del pavimento, manteniendo la estabilidad y las condiciones de servicio de la calzada. Durante el proceso de investigación y desarrollo de la tecnología de los pavimentos ultradelgados de concreto con fibras se encontró que existía la posibilidad de aprovechar las buenas condiciones de soporte de algunas plataformas de caminos no pavimentados existentes, dado que estas se encuentran muy compactas y consolidadas, lo cual permite evitar la colocación de material de préstamo (sub-base) y constituye un atractivo adicional logístico y de costo. Con base en lo anterior se encontró que, además de tener un pavimento capaz de responder las exigencias de tránsito y carga para un camino de este tipo, se disponía de una configuración de pavimento competitiva frente a las soluciones tradicionales, abriendo con ello una oportunidad interesante para los pavimentos de concreto en los caminos de bajo tránsito. Para efectos de proyectar y diseñar las estructuras de pavimentos ultradelgados de concreto con fibras, se debe utilizar un software de diseño de losas de geometría optimizada, un programa de diseño mecanicista creado específicamente para pavimentos que implican soluciones con losas cortas. Básicamente, se calcula el daño en el pavimento simulando diferentes niveles de carga y propiedades en la losa de concreto. El método de diseño está basado en una gran cantidad de análisis por elementos finitos y para mayor rapidez y precisión en los cálculos de tensiones y deformaciones de la losa se utilizan redes neuronales y el concepto de estructura equivalente. Para posicionar en Chile la tecnología fue necesario llevar a cabo varias pruebas a escala real que permitieran corroborar las hipótesis sobre el comportamiento y determinar el modo de falla de este tipo de configuraciones de estructura y calibrar los modelos mecanicistas del programa de. Entre otras pruebas realizadas y tramos construidos entre los años 2011 y 2013 se encuentran las siguientes: • Tramo experimental pavimento de concreto con fibras, Ruta 7 Sector El Toqui-La Zaranda, Región de Aysén: el tramo de 800 metros construido en el 2011 sirvió para comparar el comportamiento de diferentes tipos de fibra (metálicas y sintéticas) y el efecto de su incorporación en la reducción de espesores. Aunque este tramo no fue pensado como A partir de las experiencias de los tramos de prueba, la Dirección de Vialidad actualizó las especificaciones técnicas de construcción de pavimentos de concreto y el Instructivo de Difusión de las nuevas tecnologías y especificaciones técnicas (MOP, 2012), facilitando con ello no solamente la aceptación de las soluciones, sino proporcionar la información y conocimiento necesarios para su correcta aplicación. Como consecuencia de lo anterior se abrió la licitación de contratos que incluían la solución. Se enumeran a continuación algunas experiencias destacadas, considerando el tiempo de servicio transcurrido desde su construcción hasta el presente sin que hayan recibido mantenimiento alguno. • Proyecto de pavimentación Mahuidanche-Misión Inglesa, Región de la Araucanía: el proyecto es la primera licitación de un camino pavimentado ultradelgado de concreto con fibras. El espesor de la losa es de 9 cm en el centro y 11 en los bordes, y las juntas fueron hechas con corte delgado sin sello. Las fibras se especificaron con resistencia residual mayor o igual a 1,0 MPa para L/150 a los 28 días, para lo cual se empleó una dosis de 2,5 kg de fibra sintética por metro cúbico de concreto. El proyecto se ejecutó en el año 2012. • Proyecto de pavimentación Ruta G84, Región de Valparaíso: el proyecto en la Ruta G84 cuenta con un espesor de la losa de 10 cm de concreto con fibra. Se especificó que las juntas fueran hechas con corte delgado sin sello. En cuanto a la fibra, se exigió con resistencia residual mayor o igual a 1,0 Mpa para L/150 a los 28 días. El proyecto se ejecutó en septiembre de 2013. Noticreto 150 SEPTIEMBRE / OCTUBRE 38 PAVIMENTOS • Ruta P-590 Sara de Lebu-Pangue: en este proyecto se incorporó por primera vez la solución de los pavimentos ultradelgados de concreto con la clara intención de resolver los problemas de la implementación de soluciones para cuestas con fuertes pendientes en Caminos Básicos. Se caracterizaba por tener una pendiente promedio de 20%. El camino de gravilla existente se mejoró con la colocación de un pavimento ultradelgado de concreto con fibras, de 8 cm de espesor. No se utilizó base, y el concreto especificado tenía una resistencia a la compresión de 35 MPa con un tamaño de agregado máximo de 40 mm y 2,5 kg de fibra sintética. Este proyecto se abrió al tráfico a principios de 2016. En la actualidad, varias Direcciones Regionales de Vialidad ejecutan con recursos y personal propios la solución de pavimentos ultradelgados de concreto con fibras, principalmente en lugares de difícil acceso, pero en los cuales resulta importante dotar a los usuarios de un camino de condiciones tales que pueda permanecer largos periodos sin recibir atención alguna. En la región del Bío Bío se dio inicio a este tipo de iniciativas y se comenzó la atención de varias cuestas “críticas” localizadas en diferentes caminos de la región con pendientes fuertes y prolongadas de difícil mantenimiento. El primer proyecto de pavimento ultradelgado de concreto con fibras de este tipo se realizó en la denominada Cuesta El Colo donde se construyó un pavimento de 8 cm. En el corto plazo se espera tener un número importante de kilómetros dentro de este programa en las Regiones de Aysén y Magallanes, en el extremo sur del país. Proyecto de pavimentación Ruta G84 tres años después de su construcción. Conclusiones En el caso específico de Caminos Básicos, proporcionar alternativas de pavimentos en concreto representa para la Dirección de Vialidad del MOP un avance significativo al tener una opción competitiva en costo, que es además eficaz y duradera como solución a problemas reiterados. La aplicación de esta tecnología permite contar con una alternativa de solución robusta y confiable que asegurará la vida útil del pavimento durante el ciclo de servicio en caminos con fuertes pendientes, periodo sustancialmente más extenso que el que ofrecen las opciones actualmente empleadas en Caminos Básicos para sectores con cuestas. En el nicho de los pavimentos de bajo flujo de tránsito, se considera que hay un amplio potencial de aplicación a partir de la comprensión de los beneficios de la tecnología de los pavimentos ultradelgado de concreto con fibras, basados en las experiencias implementadas, las cuales han tenido magnífico desempeño en el tiempo a un costo igual o menor que las alternativas normalmente empleadas para el mantenimiento de este tipo de caminos. Noticreto 150 SEPTIEMBRE / OCTUBRE Referencias • Salgado, M. Experiencias de Pavimentos de bajo tráfico con losas cortas. 9° Congreso Iberoamericano de Pavimentos de Hormigón, Asunción, Paraguay, 2018 • Salgado, M. Pavimentos de bajo tráfico con losas cortas: Desempeño y competitividad, 6° Congreso Iberoamericano de Pavimentos de Hormigón, Puerto Iguazú, Argentina, 2015 • MOP y MDS. Instructivo para postulación de caminos básicos intermedios, 2014 • Covarrubias, J.P. Guía de diseño estructural de pavimentos delgados con fibra para caminos de bajo volumen de tránsito, TCPavements, 2015 • Covarrubias V., J.P., Roesler J., Covarrubias T., J.P. Design of concrete slabs with optimized geometry. 11th International Symposium on Concrete Roads, Sevilla, España, 2010 • MOP. Instructivo de Difusión de Nuevas Tecnologías y Especificaciones Técnicas Pavimentos, Laboratorio Nacional de Vialidad,- Dirección de Vialidad Ministerio de Obras Publicas de Chile, 2012 • TCPavements. Guía de diseño estructural de pavimentos delgados con fibra para caminos de bajo volumen de tránsito, 2015 • Salsilli, R. et al, Field performance of concrete pavements with short slabs and design procedure calibrated for Chilean conditions. International Journal of Pavement Engineering, 2014.
