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. |
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. |
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,
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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