El Pavimento Unicapa de Alto Rendimiento llega a Bolivia como un método constructivo económico y confiable

El Pavimento Unicapa de Alto Rendimiento llega a Bolivia como un método constructivo económico y confiable

Consiste en una capa de pavimento de suelo-cemento con un contenido de cemento relativamente alto, entre 8 y 12 por ciento, compactado a una densidad de diseño, con un espesor y cotas determinadas. Los objetivos de la estructura de este pavimento son lograr una superficie con rugosidad adecuada, no erosionable y que pueda tener una resistencia al desgaste para un período de diseño máximo de 15 años, usualmente entre 5-10 años.

A lo largo de varias décadas, el Pavimento Unicapa de Alto desempeño (PUAD) ha probado su fiabilidad con construcciones exitosas a nivel internacional y en el ámbito nacional las experiencias demostraron que es un método constructivo económico y confiable para proporcionar una capa de rodadura segura, duradera y confortable. Por sus características de economía y facilidad constructiva, es la indicada para aplicarse en Bolivia, además de emplearse mano de obra local y sirve como una capa base para una posterior mejora de la capa de rodadura.

Si bien en el país existe la costumbre de utilizar diseños repetitivos sin criterios técnicos que salgan de la experiencia profesional e investigaciones, es preciso investigar la transferencia de tecnología, según informó la ingeniera Narda Campos. Numerosas experiencias internacionales señalan que las ventajas de incorporar capas del PUAD en el paquete estructural de pavimentos es una alternativa de mejor comportamiento de la estructura durante su vida útil.

“Es interesante y prometedor en etapas de mantenimiento y/o rehabilitación, ya que representa bajos costos de materialización. El comportamiento de un pavimento rígido o flexible sobre un PUAD es satisfactorio, debido a que se puede absorber de mejor forma los esfuerzos generados por las cargas de tráfico”, explicó.

El ingeniero Alberto Montellano definió al pavimento como aquel formado por una capa de una mezcla íntima y uniforme de suelo natural, cemento portland y agua; esta mezcla se realiza in situ y posteriormente es compactada de forma dinámica hasta obtener el espesor de diseño y perfilada hasta alcanzar las cotas de rasante. La capa resultante es capaz de soportar el efecto de las repeticiones de cargas de tráfico, así como la abrasión y desgaste ocasionada por las llantas de los vehículos, por un período de diseño determinado.

“La capa de rodadura resultante proporciona un grado de confort al usuario e índice de rugosidad adecuados comparables a un pavimento convencional y buena resistencia a la erosión. Proporciona una capa de rodadura durable que permite un tránsito confortable y seguro en la que peatones y vehículos circularan de forma tranquila y segura”, aseguró.

Campos complementó que el PUAD es de una sola capa construida utilizando el suelo existente en la rodadura de un camino. El pavimento es mezclado y compactado con un porcentaje de Cemento Pórtland (ASTM C-91 Tipo M) que varía entre el 11 y 20 por ciento en peso, capaz de soportar las fuerzas de compresión y fricción producidas por un determinado tráfico de diseño y proporcionar una superficie de rodadura adecuada.

Por otro lado, continuó, una variación interesante se da durante el mantenimiento de carreteras asfaltadas. La carpeta asfáltica puede ser reciclada y mezclada con una parte de la capa base o subbase y un porcentaje de cemento, lo que da como resultado una capa de alta resistente sobre la cual se puede colocar un pavimento nuevo. Se puede considerar como una alternativa altamente factible de rehabilitación en posteriores años.

En Bolivia existen proyectos que se han desarrollado con el Pavimento Unicapa de Alto Desempeño como el tramo Tarabuco-Zudañez sector Lamboyo, con 400 metros de longitud, 20 centímetros de espesor, tráfico medio, duración de cinco años antes de la aplicación de una capa de rodadura de concreto asfaltico, está en funcionamiento y fue construido en 2012; el tramo Muyupampa-Ipati sector Incahuasi, con tres km en total, tráfico medio, duración de cuatro años, en funcionamiento y fue edificado en 2015; y la carretera Sucre-Cochabamba-Santa Cruz, tramo puente La Palizada de 1000 m, tráfico pesado, duración sin mantenimiento dos años, ejecutado en 2014.

Ambos profesionales mencionaron que, a nivel internacional, en Centroamérica, Norteamérica y Canadá se tiene vasta experiencia; en los últimos años, Europa está incursionando en la construcción de PUAD. El Salvador tienen una red de carreteras secundarias con muchos kilómetros ejecutados.

Etapa constructiva

El objetivo principal es obtener un material adecuadamente mezclado, compactado y curado, que cumpla con las especificaciones técnicas particulares del proyecto; el método común para lograrlo es el mezclado en el lugar. Las actividades a realizar previo a la aplicación del método mencionado deberán realizarse con mucho rigor para garantizar buenos resultados en la construcción del pavimento.

La ingeniera mencionó los pasos: planteamiento de una estrategia que considere máxima eficiencia, en función de la disposición de equipo, material y personal; evaluación de condiciones climáticas y cambios en el tipo de suelo; finalización de trabajos topográficos y de compactación al nivel de subrasante; mejoramiento de zonas de baja capacidad de soporte de la subrasante; y limpieza general de la zona. Asimismo, se debe ejecutar un tramo de prueba para identificación de problemas potenciales y establecimiento de soluciones y, finalmente, hacer una revisión del plan de trabajo definitivo.

A su turno, Montellano también detalló los pasos, pero de otra forma: preparación de la rasante, del suelo, pre humedecimiento, transporte y distribución de cemento, mezcla inicial de suelo con cemento, adición de agua complementaria y mezcla final de suelo-cemento, compactación y perfilado, curado, control de fisuras y ejecución de juntas.

“Previo a la construcción, se deberá contar con el diseño de mezcla, especificaciones técnicas particulares y con un plan de control de calidad previamente establecido, los cuales deberán probarse y ajustarse durante la ejecución del tramo de prueba”, expresó Campos.

Montellano destacó que una de las ventajas es la facilidad en su ejecución, los métodos constructivos pueden adecuarse a los requerimientos de cada proyecto, que consideran la disponibilidad de suelos en la zona, espacio de trabajo y, muy importante, equipo disponible.

Beneficios para las carreteras

Los Pavimentos Unicapa de Alto Desempeño poseen, al igual que otras alternativas de pavimentos, un particular comportamiento estructural y funcional durante su vida útil. Conocer su naturaleza, es la base para comprender su durabilidad a través del tiempo.

“Es una técnica de fácil aplicación, de bajo costo, con durabilidad compatible con programas de producción agrícola-industrial, desarrollo turístico. Permite, según el crecimiento de la demanda vehicular de diseño, servir de excelente base para cualquier capa de rodadura posterior”, resaltó Narda Campos.

Para Montellano, además de la economía, mencionó la rapidez en su construcción, empleo de materiales locales, capa de rodadura estable y confortable. Luego de terminada su vida de diseño tiene una capacidad de carga remanente que permite que pueda ser empleada como excelente base para una capa de rodadura de concreto asfaltico o portland.

Sobre los precios, la experta aclaró que, dependiendo al plan de trabajo a definir, varían sus costos. Dentro de un paquete estructural su ahorro es considerable; pueden realizarse múltiples e interesantes evaluaciones tanto en la etapa constructiva como en la etapa de rehabilitación o mantenimiento de vías. “Una de las ventajas es su bajo costo en relación a otros pavimentos, llega a un ahorro de entre un 40 % a 50 % del costo con relación a un pavimento convencional”, agregó Montellano.

¿Para vías urbanas o rurales?

Si bien el método es recomendado para vías secundarias de tráfico bajo a medio, en Bolivia se aplicó a carreteras troncales en construcción para evitar el mantenimiento de tramos conflictivos, además de asegurar la transitabilidad en época de lluvias, con muy buenos resultados. Resulta ideal para su empleo en barrios periféricos en ciudades, proporciona una capa estable en época de lluvias con el consiguiente confort para el vecino.

Igualmente, las ventajas técnicas y económicas son innumerables, por cuanto su campo de aplicación es amplio, como ser caminos rurales, calles de asentamientos rurales, caminos agrícolas, patios y estacionamientos de carga y vías urbanas, que una vez que cumplan su vida útil, pueden servir como base de asiento de cualquier recubrimiento (losas de hormigón, asfalto, enlosetado).

La profesional manifestó que el comportamiento del PUAD en zonas rurales puede ser una excelente solución a los problemas de traslado de productos agrícolas en varios sectores del país, considerando la asignación de recursos económicos bajos a los municipios. En cambio, en las zonas periurbanas de los departamentos del país pueden ser fácilmente adaptables, hay que tener en cuenta que son zonas en crecimiento posteriormente estas pueden ser recubiertas.

Propiedades reológicas del PUAD

“Cuando hablamos de propiedades reológicas es importante hablar del módulo de elasticidad, que depende del tipo de suelo y peso volumétrico del mismo, porcentaje de cemento y resistencia a la compresión del espécimen”, dijo Campos. Los Valores Típicos en Suelos Granulares no Plásticos son 176,056 kg/cm2 – 422,535 kg/cm y en Suelos Finos y Plásticos son 56 kg/cm2 – 211,267 kg/cm2.

El porcentaje de cemento considerado dependerá de la resistencia, compresión no confinada que se busque según diseño, en función al tipo de material. Según al tipo de camino o carretera se han establecido normativas que recomiendan resistencias a la compresión. Hay que tener mucho cuidado en el diseño de la mezcla, debido a que al aplicar mucho cemento en materiales granulares de buen peso y bajas plasticidades, su rigidez puede ser muy alta y puede dar lugar al aparecimiento de prefisuramiento.

“Las propiedades estructurales de los pavimentos unicapa dependen básicamente del tipo de suelo, contenido de cemento, energía de compactación y curado, los valores usuales de resistencia a compresión varían de 5.0 – 13 MPa (50-130 kg/cm2), Módulo de Ruptura de 1.0-2.3 MPa, Módulo de Elasticidad de 10,000 – 20,000 MPa”, señaló Montellano.

Los valores característicos de resistencia a la compresión en el método del Iscyc se toman cuando los especímenes tienen una edad de 60 días. Toda vez que no siempre se dispone de ese tiempo se puede emplear el valor característico de resistencia a los tres días y proyectar este valor al correspondiente a 60 días, siempre que se tomen estos valores de manera conservadora hasta su verificación.

En el caso de obtener el Módulo de ruptura de PUAD a 60 días por medio de correlaciones, recomendó aplicar los siguientes criterios: “el valor de resistencia a compresión a 60 días es de 4.5 a 5.5 veces el valor correspondiente a 3 días. El Módulo de Ruptura en mezclas de PUAD está entre 0.18 a 0.45 del valor de resistencia a compresión a 60 días. La existencia de los rangos especificados, tiene relación con la diferencia en los resultados que pueden obtenerse, debido a los diversos tipos suelos y porcentajes de cemento en uno u otro diseño de mezcla de PUAD; sin embargo, la selección de valores promedio de los rangos especificados, proporcionan valores conservadores y representativos en un diseño de mezcla.”

Otra opción son los parámetros obtenidos a través de diversos ensayos en mezclas de PUAD, realizados en el Centro de Investigaciones del Iscyc. Adicionalmente, ACI propone una relación para determinar el módulo de ruptura en función a la resistencia a la compresión.

Descubrimiento y aplicación

Alberto Montellano relató que la idea de estos pavimentos se desarrolló con base en los conceptos estructurales y comportamientos de diferentes tipos de pavimentos, tales como pavimentos de concreto compactado con rodillo (CCR), suelo cemento (SC), bases tratadas con cemento (BTC), concreto pobre (LC) y materiales de resistencia baja controlada (MRBC).

En tanto, Narda Campos aseveró que precisamente siendo el suelo cemento una de las técnicas con más campo de acción y más conocidas en El Salvador, se planteó en 2001 la posibilidad de crear una estructura de pavimento formada por una sola capa que utilice el suelo existente en el camino.

“De acuerdo con la experiencia obtenida con las estructuras y materiales mencionados se estableció el margen en que debía oscilar el porcentaje de cemento, dependiendo de los datos mecánicos del suelo: granulometría y plasticidad”, explicó Montellano. Su desarrollo data del año 2000, los primeros tramos de prueba fueron realizados en 2002, en El Salvador, Centroamérica.

Para Campos, la iniciativa de crear este tipo de pavimento surgió el año 2001 como un proyecto de investigación del Instituto Salvadoreño del Cemento y Concreto (Iscyc), en el cual los objetivos se plantearon para tener como resultado “una alternativa de pavimento a la red vial no pavimentada y de bajo tráfico del país y la región; una intervención de mayor durabilidad y menor costo en caminos rurales; y una opción de pavimento a la intervención tradicional de colocación de balasto realizada, por lo general dos veces por año en este tipo de caminos”.

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