Selladores para Pavimentos Asfálticos

Técnica Efectiva en Relación al Costo para Usarse en el Manejo del Pavimento

Introducción
El sellado de agrietamientos en pavimentos de concreto asfáltico es un procedimiento de mantenimiento de uso común que puede reducir el deterioro del pavimento restringiendo la penetración del agua superficial a las capas subyacentes de la base y la sub-base. Esto ayuda a mantener la capacidad estructural del pavimento, limitando la degradación futura del mismo.
Los Sistemas de Manejo del Pavimento (SMP) han sido diseñados para manejar las actividades de mantenimiento y rehabilitación a fin de optimizar el estado del pavimento con los fondos disponibles. El uso de los SMP se está volviendo cada vez más importante debido a los beneficios que se obtienen.
Dentro de los SMP se considera generalmente que el sellado de agrietamientos es una actividad de mantenimiento. Las actividades de investigación de varias organizaciones han determinado que el sellado efectivo de agrietamientos en los pavimentos de concreto asfáltico puede ampliar la vida útil del pavimento en una forma efectiva en relación al costo, disminuyendo la velocidad con la que ocurre el deterioro. 


Elementos Básicos del Sistema de Manejo del Pavimento

Los Sistemas de Manejo del Pavimento consisten en un enfoque planificado y sistematizado mediante el cual las agencias propietarias optimizan las actividades de mantenimiento y rehabilitación del pavimento a fin de proporcionar el nivel deseado de condición y duración del pavimento con los fondos disponibles. La implementación de los SMP resulta en la identificación de las necesidades del sistema de pavimentos y los programas de mantenimiento y rehabilitación para hacer frente a las necesidades identificadas. Los SMP consideran las condiciones actual y futura del pavimento, las alternativas de mantenimiento y rehabilitación, los fondos disponibles, las prioridades y otros factores para desarrollar planes y programas de mantenimiento y rehabilitación para lograr los objetivos deseados.

Grafico Nº 2


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Deterioro e Índice del Estado del Pavimento (IEP)
El deterioro del pavimento se debe a factores ambientales y de aforo vehicular que empeoran el estado del pavimento y su calidad. El estado del pavimento puede cuantificarse por medio del Índice del Estado del Pavimento (IEP) que clasifica al pavimento de acuerdo con el grado y la severidad de los tipos de daños presentes (agrietamientos, surcos, desplazamientos, etc). El IEP fluctúa de 100 a 0 (mejor a peor). La Figura 1 muestra una curva típica del ciclo de la vida útil del estado del pavimento. La gráfica muestra que el estado empeora aceleradamente a medida que el pavimento envejece. El motivo es que el deterioro se inicia generalmente en la superficie y luego avanza hacia las capas subyacentes a medida que se desarrollan los agrietamientos en la superficie. La Figura 1 muestra que un pavimento típico sin rehabilitación experimentará una disminución del 40% de su IEP durante el primer 75% de su vida útil y una disminución adicional del 40% en el siguiente 12% de su vida útil. Para restaurar el estado del pavimento casi al final de su vida útil tendrá que incurrirse típicamente en un gasto 4 a 5 veces mayor que el que se tendría durante el 75% de su vida útil, debido a la falla más completa que se experimenta. Uno de los principales objetivos de los SMP es mantener el estado del pavimento en el rango superior del IEP (60-90) limitando la degradación estructural de la sub-base, para mantener bajos los costos de rehabilitación.

Tabla 1 Alternativas y Procedimientos del SMP para Varias Condiciones

Rango IEP Condiciones 
del Pavimento
Clasificación de Alternativas del SMP Objetivo Procedimientos 
de Ejemplo
75-95 Muy Buenas Rutina Corregir Deficiencias Menores Sellado de Agrietamientos menores, Sellado con capa final muy liquida, parcheado menor
60-75 Buenas Mantenimiento Preventivo Restaurar Superficie, Aumentar Vida Útil Sellado con Slurry, Sellado con Gravilla, Ruteado y Sellado de Agrietamientos. Parchado
50-60 Regulares Acción Diferida Sin Mejoramiento, Mantener Condiciones Actuales Sellado y Parchado de agrietamientos para mantener la superficie
25-50 Malas Rehabilitación Mejoramiento Principal  Superficie/Reposición Capas Superpuestas, Rectificado
00-25 Muy Malas Reconstrucción Construir Nuevo Pavimento Eliminación de Superficie, Nuevas Bases y Subbase

Las Actividades de los SMP para Pavimentos en Diferentes Condiciones

Los pavimentos en diferentes condiciones requieren diferentes tipos de actividades de mantenimiento y rehabilitación. La Tabla 1 muestra los procedimientos típicos aplicables a pavimentos cuyo estado fluctúa desde muy bueno a muy malo. Los procedimientos aplicables varían desde el mantenimiento menor de rutina a la reconstrucción total, dependiendo de las condiciones en que se encuentre el pavimento. Los procedimientos específicos seleccionados pueden variar de agencia en agencia, dependiendo de los niveles de rendimiento en las Áreas diferentes y para funciones diferentes. Cada procedimiento empleado en los SMP tiene un costo asociado, así como un nivel de mejora del IEP y un ciclo de vida útil.

Gráfico Nº1

CicloVidaútilTípicoCondiciones.gif (17112 bytes)

Pasos en el Manejo de Pavimentos
El proceso del SMP consiste en varios pasos que se describen brevemente de la manera siguiente:

lnventario:
Esta función consiste en identificar, describir y registrar el sistema de pavimentos en secciones discretas semejantes para proporcionar la base de datos que describe todo el sistema de pavimentos a manejarse.

Estudio de las Condiciones:
Las condiciones de cada sección inventariada se evalúa por varios métodos. Esta fase identifica el IEP de cada sección. Los estudios del estado del pavimento se realizan generalmente cada año para monitorear el rendimiento del sistema de pavimentos.

identificación de las Alternativas de Mantenimiento y Rehabilitación:
Se identifican los procedimientos específicos de mantenimiento y rehabilitación que puede emplearse para cada categoría de estado de los pavimentos y se los incorpora en el sistema. Junto con cada procedimiento, se incluyen también los costos asociados, la mejora del IEP obtenida, el ciclo de vida útil, etc.

Operación del Sistema:
Una vez que se han incorporado los datos del inventario de los pavimentos, del estudio del estado de los mismos y las alternativas de mantenimiento y rehabilitación, es posible modelar el estado de los pavimentos con varias estrategias de rehabilitación (procedimientos y tiempos) para determinar las condiciones futuras de los pavimentos y los costos asociados. Las estrategias de rehabilitación pueden optimizarse entonces considerando los objetivos y los fondos disponibles. Se producen entonces los programas de trabajo y las prioridades y se
establecen los presupuestos. A continuación se realizan los trabajos de mantenimiento y rehabilitación tal como se los programó.

Monitoreo del Sistema:
Durante la operación del SMP se recopilan los datos del estado de los pavimentos, para monitorear y verificar si los procedimientos de mantenimiento y rehabilitación empleados están produciendo los resultados que se predijeron. Las predicciones del rendimiento se actualizan a medida que se dispone de datos. Pueden hacerse otros cambios en el sistema a medida que mejoran la tecnología para la adquisición de datos, para la rehabilitación y para la predicción del rendimiento.


Los Beneficios del Sellado de Agrietamientos
Si no se sellan los agrietamientos en los pavimentos de concreto asfáltico, la penetración del agua de la superficie puede reducir la resistencia de las capas de base y sub-base, lo que puede resultar en un aumento de deflexiones y una aceleración del deterioro de la superficie debido a que se forman mayores agrietamientos, hundimientos y baches. El sellado de los agrietamientos se realiza para reducir la penetración del agua y debido a ello, para ayudar a mantener la capacidad estructural del pavimento, limitando así la degradación futura.

Se encontró que el sellado efectivo de agrietamientos reduce significativamente la formación de baches y de agrietamientos adicionales. Los baches y los agrietamientos adicionales se forman en el 75% a 80% de los agrietamientos no sellados en comparación con únicamente el 1 % de los agrietamientos sellados. El estudio llegó a la conclusión que el sellado efectivo de agrietamientos reduce el deterioro futuro del pavimento.

Se ha podido comprobar que el sellado efectivo de agrietamientos puede prolongar la vida útil del pavimento, basándose en el resultado de estudios extensos en relación a las técnicas para el sellado de agrietamientos y su efectividad. Se llegó a la conclusión que el sellado retrasa el deterioro y aumenta el tiempo de servicio del pavimento, cuando menos, cuatro años. Así mismo, se notó que al realizar el sellado, el estado de los agrietamientos transversales permanecía estático, no habiendo descascaramiento o descostrado o desarrollo de agrietamientos secundarios, mientras que los agrietamientos no sellados desarrollaban agrietamientos y descascaramientos. Otros estudios indicaron que puede ampliarse la vida útil de los pavimentos entre 2 y 5 años con un sellado efectivo de los agrietamientos y que éste puede ser un tratamiento de mantenimiento preventivo efectivo en relación a su costo. La Figura 2 muestra las curvas del IEP que indican que la sección sellada (tratada) del pavimento tendrá 2 años más de vida útil que la sección de control que no fue tratada. Las ampliaciones de la vida útil de los pavimentos se muestran tal como lo muestra el aplanamiento de las curvas IEP que indica una menor tasa de deterioro del pavimento. Deberá notarse que en la Figura 2, el
sellado de los agrietamientos resultó en un aumento de 10 puntos en el IEP después de 7 años de servicio, en comparación con la sección central no sellada.

Un estudio reciente del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos informó que al estar los agrietamientos sellados adecuadamente, la vida útil del pavimento aumenta un promedio de tres años y en un estado se informó hasta de ocho años de vida útil adicional. Otras referencias indican que la vida útil del pavimento puede aumentar mediante el sellado de agrietamientos y que el procedimiento es efectivo en relación al costo debido a que el tiempo adicional de vida útil que se le da al pavimento excede los costos de la operación.


lncorporación del Sellado de Agrietamientos a los Sistemas de Manejo del Pavimento
El sellado de los agrietamientos puede emplearse en los Sistemas de Manejo del Pavimento para pavimentos en cualquier clasificación alterna en cuanto al estado del pavimento, excepto para la reconstrucción.


Mantenimiento de Rutina (IEP 75-95) Pavimento en Muy Buen Estado
Este es el rango normal del IEP en el cual se considera que el sellado de los agrietamientos es el método más aplicable. Los pavimentos en esta categoría se encuentran en un estado bueno a excelente y han desarrollado generalmente sólo cantidades mínimas de agrietamientos.
El sellado de agrietamientos lo realizan generalmente los departamentos de mantenimiento de carreteras junto con otro tipo de trabajos de mantenimiento de rutina (bacheo, parches, etc.), según se requieran para mantener el camino o la carretera en buenas condiciones. Los agrietamientos que se han formado miden generalmente menos de 1/8" de ancho, pueden ser no continuos y generalmente no experimentan un alto grado de movimiento térmico. Aunque los agrietamientos son pequeños, el sellado deberá considerarse temprano en la vida útil del pavimento para limitar la penetración de agua a la estructura subyacente del pavimento. El sellado sugerido consiste en usar una banda superpuesta angosta con selladores altamente adhesivos aplicados en caliente. La limpieza y la preparaci6n pueden consistir en el soplado con aire comprimido o con lanzas de aire caliente.


Mantenimiento Preventivo (IEP 60-75) Pavimento en Buen Estado
Los tratamientos de mantenimiento
se realizan para ampliar la vida útil del pavimento. Estos procedimientos pueden planearse y programarse anticipadamente. Algunas dependencias han reconocido que sellar los agrietamientos de manera apropiada puede ser un procedimiento efectivo de mantenimiento preventivo. Como se discutió anteriormente,
se ha encontrado que al realizar el sellado de agrietamientos en caminos o carreteras apropiadas, pueden ampliar su vida útil de 2 a 5 años. Han determinado que, de hecho, el sellado de agrietamientos disminuye la velocidad del deterioro del IEP. Esta menor velocidad en el deterioro puede justificarse en los SMP ajustando las curvas del IEP vs. las curvas de las vidas útiles para los paramentos cuyos agrietamientos han sido sellados, para indicar el aumento en cuanto a las expectativas de su vida útil. Los ajustes específicos para sistemas específicos de SMP pueden determinarse moni toreando y evaluando el IEP por espacio de un tiempo en carreteras selladas y no selladas.

Otra manera de incorporar el sellado de agrietamientos en los SMP es mediante la forma en que se explican los agrietamientos sellados durante los estudios de las condiciones del IEP. Durante los estudios de las condiciones, se indican el tipo, el grado y la severidad del agrietamiento. El sellado no cambia el tipo o el grado de agrietamiento, pero si reduce la cantidad de deterioro futuro de la sub-base asociada a los agrietamientos. La severidad de los agrietamientos se clasifica generalmente como baja, mediana o alta. ASTM D 5340-93, el Método de Prueba Estándar para los Estudios del Índice del Estado de los Pavimentos en Aeropuertos y el Sistema PAVER usan las siguientes directrices generales de clasificación para definir la severidad de los agrietamientos. La severidad baja se describe como un agrietamiento nulo o ligeramente descostrado que mide menos de 1/4 de pulgada de ancho o que ha sido rellenado con sellador y que se encuentra en buen estado. Los agrietamientos de severidad media consisten en agrietamientos moderadamente descostrados, cuyo ancho es mayor a 1/4 de pulgada o que han sido llenados de sellador y que se encuentran en un estado insatisfactorio. Los agrietamientos de alta severidad se definen como los agrietamientos de cualquier ancho que están ligeramente descostrados, con pedazos adyacentes flojos o faltantes, que pueden haber sido rellenados o no. Estas clasificaciones de severidad explican el uso de selladores funcionales, reduciendo la clasificación de severidad. El Manual de Identificación de Fallas de SHRP para Proyectos de Pavimento con Rendimiento a Largo Plazo (SHRP-P-338) usa también clasificaciones semejantes para la severidad y la forma de considerar el sellador que va a funcionar. Generalmente, los agrietamientos de severidad media pueden clasificarse como de severidad baja después de haber sido sellados en configuración de banda superpuesta o de contorno. Los agrietamientos de severidad alta requerirán limpiarse con rute adora para eliminar las partes descostradas y cortar el pavimento hasta donde el material esté bien y no presente descostrados. Luego deberán sellarse para reducir su clasificación de severidad. Dependiendo de la severidad del descostrado y del agrietamiento paralelo, posiblemente el sellado de los agrietamientos de alta severidad no sea apropiado como técnica de mantenimiento preventivo.

A partir de los procedimientos de determinación del IEP en ASTM D5340, es posible determinar los efectos del sellado de los agrietamientos en el IEP. Para agrietamientos en bloque, reflectivos, longitudinales o transversales con una clasificación de severidad media que han sido sellados para obtener una clasificación de severidad baja, el IEP aumenta 5 a 6 veces para un área de agrietamiento del 1% y de 8 a 16, para un área de agrietamiento del 10%. Estas mejoras en el IEP debido al sellado de los agrietamientos deberán permanecer hasta que el sellador ya no esté funcionando adecuadamente. Por consiguiente, mientras mejor sea la instalación del sellador y mejor el rendimiento del mismo, más tiempo durarán las mejoras del IEP.

El sellado recomendado consiste en usar depósito ruteados de tamaños apropiados en los que debe colocarse un sellador de alta calidad, aplicable en caliente. El sellado de los agrietamientos deberá considerarse también parte de otros tratamientos de mantenimiento preventivo, incluso el sellado con gravilla (chip seal), sellos de slurry y micro recubrimientos de la superficie. El sellado de agrietamientos junto con estos tipos de tratamiento puede mejorar su efectividad.

Durante el sellado de agrietamientos en el mantenimiento preventivo, surge la pregunta respecto a cuánto tiempo deberá esperarse para que se desarrollen y se expandan los agrietamientos antes de sellarlos. Algunas dependencias esperan hasta que la anchura del agrietamiento llegue a 1/4 de pulgada o sellan solamente agrietamientos cuyo ancho es mayor a 1/4 de pulgada. Sin embargo, el Cuerpo de Ingenieros sugiere que deberán sellarse todos los agrietamientos cuya anchura sea mayor a 1/8 de pulgada. Se recomienda que el sellado del mantenimiento preventivo se inicie cuando la anchura promedio de los agrietamientos llegue a 1/4 de pulgada durante la Primavera o el otoño. Al realizar el trabajo, todos los agrietamientos mayores a 1/8 de pulgada deberán rutearse y sellarse y los agrietamientos menores a 1/8 de pulgada deberán cubrirse formando una banda sobrepuesta para que el proyecto de sellado proporcione los mayores beneficios.


Acción Diferida (50-50 IEP) Pavimento en Estado Regular
Los pavimentos en este estado tienen generalmente superficies que se han deteriorado significativamente y que están empezando a experimentar deterioro de la sub-base. Estos tipos de pavimentos no pueden mejorarse usando estrategias de mantenimiento preventivo para la superficie, pero simplemente se mantienen en condiciones de uso hasta que se disponga de fondos para rehabilitarlos mayormente. El mantenimiento puede consistir en trabajos de bacheo, a medida que aparecen los baches. Sin embargo, puede usarse el sellado de agrietamientos en un intento por mantener el pavimento en una sola pieza, y reducir el deterioro hasta que se lleven a cabo los trabajos de rehabilitación. Las zonas con acocodrilamientos, cuyas bases están intactas, o con agrietamientos reflectivos de alta severidad, con agrietamientos de bloque, longitudinales o transversales, pueden sellarse. Realizar obras de sellado en agrietamientos de esta categoría puede aumentar la vida útil del pavimento hasta que se realicen los trabajos de rehabilitación.

Este tipo de sellado de agrietamientos puede ser relativamente extenso y en agrietamientos que estén severamente deteriorados. Se pone en tela de duda si en estos casos se justifican métodos de preparación más extensos que el simple soplado de aire o el tratamiento de lanza de aire caliente. Los selladores deberán aplicarse en configuración de banda superpuesta: los tipos de selladores a emplearse deberán ser de aplicación en caliente, que muestren alta adherencia en condiciones pobres de aplicación.


Rehabilitación (25-50 IEP) Pavimento en Mal Estado
Los pavimentos en esta categoría van a recibir generalmente una capa estructural superpuesta principal. El sellado de agrietamientos puede realizarse antes de colocar la capa superpuesta para sellar los agrietamientos existentes en el pavimento para limitar la penetración del agua a la base al formarse agrietamientos reflectivos en el futuro. El sellado de agrietamientos de este tipo bajo una capa superpuesta deberá realizarse en una forma rebajada para evitar el contacto del sellador con la capa superpuesta, evitando así el desplazamiento de la capa superpuesta durante la compactación, ya que puede causar desigualdades en la superficie. En este tipo de sellado deberá dársele mayor prioridad a los agrietamientos más anchos. En el caso de agrietamientos con una anchura menor a los 3/8 de pulgada deberá utilizarse la ruteadora para crear un depósito. El sellado deberá rebajarse y deberá encontrarse 1/4 de pulgada debajo de la superficie a fin de minimizar el contacto con la capa superpuesta. Los materiales empleados deberán ser de calidad, aplicados en caliente, que se usan típicamente en el área para el ruteado y sellado en el mantenimiento preventivo. No deberán usarse aplicaciones en tiras superpuestas u otras aplicaciones superficiales.


Resumen
Los Sistemas de Manejo de Pavimentos pueden utilizarse para ayudar a mantener caminos y carreteras en mejores condiciones durante más tiempo. El sellado efectivo de agrietamientos proporciona una prolongación documentada y cuantificable de la vida útil de los pavimentos debido a que restringen la penetración del agua de la superficie a las capas de la base y sub-base. La ampliación de la vida útil de los pavimentos proporcionada por el sellado adecuado de los agrietamientos usando métodos apropiados de preparación y selladores de calidad aplicados en caliente, pueden considerarse parte integral de los Sistemas de Manejo de Pavimentos en los trabajos de mantenimiento de rutina, mantenimiento preventivo, acción diferida y rehabilitación, a fin de obtener caminos y carreteras con un mejor rendimiento a un menor costo.


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