Sellos de juntas - Pavimentos

Cuando se especifique el sellado de juntas, éste se hará antes de la entrega al tránsito, usando el material especificado en el Proyecto. Previa a la colocación del sello, la junta debe estar perfectamente limpia y seca.

Deberán respetarse las indicaciones del Proyectista o del Proveedor en cuanto a su forma y tamaño de la junta y condiciones de colocación según el tipo de material.

El material de sellado sólo debe colocarse dentro de la caja de la junta y no sobresalir de la superficie. Todo material de sellos de juntas de pavimento de hormigón, debe cumplir con las siguientes características:

Todo material de sellos de juntas de pavimento de hormigón, debe cumplir con las siguientes características:

· Impermeabilidad.

· Deformabilidad.

· Resiliencia.

· Adherencia.

· Resistencia.

· Estable.

· Durable.

Cuando sea necesario sellar las juntas se aplicará un mastic asfáltico de aplicación en caliente, que cumpla con los requisitos de AASHTO M-173 u otro que se especifique; no se recomienda el empleo de arena o material similar sobre el sello.

El sellado se hará antes de la entrega al tránsito y previa limpieza de la junta con herramientas adecuadas y aire comprimido; el momento de aplicar el material de sello, la junta debe estar seca.

Después del sellado se deberán eliminar los eventuales derrames sobre la superficie.

Tipos de juntas – Junta longitudinal de construcción, junta longitudinal de contracción

Junta longitudinal de construcción

• Son aquellas paralelas al eje del camino, a una distancia entre ellas de 3.5 metros, salvo indicaciones del proyecto que indiquen otra distancia.
• Se deberán usar barras de traspaso de cargas ubicadas en el centro del espesor de la losa, dispuestas en posición horizontal. Estas barras serán de acero de calidad A-44-28-H con resaltes, de un largo de 650 mm. y de diámetro 12 mm.
• La separación de estas barras será de 650 mm. Estas indicaciones se tomarán en cuenta si el proyecto no indica otra cosa.

Junta longitudinal de contracción

Usadas en fajas de pavimento con más de 5 metros de ancho sin juntura longitudinal de construcción.

Se emplean barras de trabazón de acero con resalte.

La junta se formará por aserrado con un ancho de 3 a 4 mm y profundidad de 1/3 del espesor del pavimento.

También puede fabricarse mediante una cinta continua de plástico u otro material que no afecte químicamente el hormigón, a una profundidad mínima de 50 mm.

Tipos de juntas – Juntas transversales de construcción, juntas transversales de expansión

Juntas transversales de construcción

Deberán ser construidas cuando hay interrupciones de más de 30 minutos.

En este tipo de juntas, deben utilizarse dispositivos de transferencia de carga, los cuales serán de acero A-44-28-H, lisas. Con un largo de 460 mm y ubicadas cada 300 mm.

Juntas transversales de expansión.

• Se usan solamente en determinados casos: empalmes con pavimentos existentes, empalmes con puentes o losas, o en los contornos de cámaras o sumideros.
• Se usan barras de transmisión de cargas de acero A44-28H sin resalte, con un extremo recubierto con betún asfáltico o envainado en PVC.
• La barra de acero deberá estar empotrado en el otro extremo del pavimento, permitiendo su movimiento en completa libertad.

Juntas de contracción en el hormigón fresco

• Se construye insertando por vibración una pletina en el hormigón fresco.
• El espesor de la pletina es de 4 a 6 mm. Introducida a una altura de 1/3 del espesor del pavimento.

Una vez retirada la pletina vibradora se introducirá una tablilla no absorbente, generalmente del tipo fibro-cemento o de otro material que no reaccione con el hormigón.

Juntas de contracción en el hormigón endurecido

Se construye aserrando la superficie del pavimento con un ancho y profundidad indicada por los planos. Se recomienda un espesor de 5 a 8 mm y una profundidad igual a 1/3 del espesor del pavimento.

• Se iniciará tan pronto como lo permita el endurecimiento del hormigón.
• Si antes de cortar, se produjeran grietas transversales incontroladas, no se aserrarán las juntas que queden a una distancia menor de 2 metros.

Aserrado de una junta de contracción en un hormigón endurecido.

Tipos de juntas – Juntas de hormigonado, junta transversal de contracción

Juntas De Hormigonado

Juntas Transversales:

• De Contracción.
• De Construcción.
• De Expansión.

Juntas Longitudinales:

• De Construcción.
• De Contracción.

Junta transversal de contracción

• Su objetivo es inducir en forma ordenada las grietas que se producen a causa de la retracción del hormigón.
• Se recomienda construir a una distancia de 4,5 m entre sí, salvo indicaciones al contrario, debiendo ser perpendiculares o desviadas al eje del camino.
• Salvo que las especificaciones del proyecto indiquen lo contrario, en este tipo de juntas, no se consultan dispositivos de transferencia de cargas.
• En el caso de pavimentos nuevos contiguos a otros ya existentes, la posición de la nueva junta deberá coincidir con la existente.

Juntas en pavimentos rígidos – Espaciamiento, Eficiencia de la junta

Espaciamiento

En los pavimentos de concreto, la junta es diseñada para formar un plano de debilidad para controlar la formación de grietas transversales y la separación de las juntas se diseña para que no se formen grietas transversales intermedias ó aleatorias. Lo más recomendable es que el espaciamiento se base en las experiencias locales ya que un cambio en el tipo de agregado grueso puede tener un efecto significativo en el coeficiente térmico del concreto y por consecuencia en el espaciamiento adecuado para las juntas.

La modulación de losas va a estar regida por la separación de las juntas transversales que a su vez depende del espesor del pavimento.

Eficiencia de la Junta

La transferencia de carga es la habilidad de la junta de transferir una parte de la carga aplicada de uno al otro lado de la junta (ver Figura 4) y se mide por lo que llamamos como “eficiencia de la junta”. Una junta es 100 % efectiva si logra transferir la mitad de la carga aplicada al otro lado de la junta, mientras que un 0% de efectividad significa que ninguna parte de la carga es transferida a través de la junta.

Figura 4: Eficiencia de la junta

Juntas en pavimentos rígidos – Gradientes (Segunda parte)

Gradientes (continuación)

El alabeo por humedad es un factor que intenta contrarrestar el alabeo por gradientes de temperatura de día. Este pandeo por humedad es provocado por un diferencial de humedad desde la parte superior hasta el fondo de la losa. La parte superior se encuentra más seca que el fondo de la losa y un decremento en el contenido de humedad provoca una contracción, mientras que un incremento provoca una expansión.

El diferencial tiende a presentar esfuerzos de compresión en la base de la losa donde contrarresta a la carga y a los esfuerzos de tensión inducidos por el alabeo de día.

Sin embargo es sumamente complicado evaluar el efecto combinado de los alabeos por temperatura y los provocados por gradientes de humedad debido a su natural contradicción. Es principalmente por esto que los esfuerzos de alabeo calculados con formulas que únicamente consideran gradientes de temperatura son muy altos comparados con valores medidos en el comportamiento de un pavimento.

La combinación de las restricciones que provocan los cambios de humedad y de temperatura en combinación con las cargas también provocarán grietas transversales adicionales a las grietas iniciales y en pavimentos con dos carriles de circulación además se formará una grieta longitudinal a lo largo de la línea central del pavimento.

La Figura 3(a) muestra el resultado de un padrón natural de agrietamiento, mientras que un adecuado sistema de juntas (ver Figura 3(b)) provee una serie de juntas espaciadas para controlar (ubicación y geometría) la formación de estas grietas.

Figura 3: (a) Patrón de agrietamiento provocado por el medio ambiente y los esfuerzos de las cargas en un pavimento de concreto sin juntas (b) Diseño adecuado de las juntas para controlar la ubicación y geometría de las grietas en un pavimento de concreto

Gradientes

Los esfuerzos provocados por gradientes de temperatura y de humedad en el interior del pavimento también pueden contribuir al agrietamiento, la diferencia es que estos esfuerzos ocurren generalmente después de fraguado el concreto. La cara superior del pavimento (expuesta a la superficie) experimenta diariamente grandes variaciones en temperatura y en contenido de humedad, y estos cambios diarios son mucho menores en el fondo ó cerca del fondo del pavimento.

El alabeo de las losas es principalmente el resultado del gradiente de temperatura a través de la profundidad de la estructura del pavimento. Estos gradientes de temperatura varían con las condiciones del clima y la hora del día, por ejemplo, el alabeo de las losas en el día se presenta cuando la porción superior se encuentra a una temperatura superior que la porción del fondo, la porción superior de la losa se expande más que en el fondo provocando una tendencia a pandearse. El peso propio de la losa opone resistencia al pandeo e induce esfuerzos de tensión en dirección al fondo de la losa y esfuerzos de compresión hacia la parte superior de la losa (ver Figura 2). De noche el patrón de esfuerzos se presenta de manera inversa, es decir que se presentan esfuerzos de tensión hacia la parte superior de la losa y esfuerzos de compresión hacia el fondo del pavimento.

Figura 2: Alabeo de las losas de los pavimentos de concreto

Juntas en pavimentos rígidos – Agrietamiento, Contracción (Segunda parte)

Contracción (continuación)

La fricción de la subrasante ó terreno de apoyo se resiste a la contracción del pavimento por lo que se presentan en el interior del pavimento algunos esfuerzos de tensión, los cuales de no ser considerados pueden provocar grietas transversales como las mostradas en la Figura 1.

Figura 1: Agrietamiento inicial en un pavimento de concreto sin juntas

Los intervalos de las grietas son más cortos cuando los pavimentos se apoyan en bases rígidas ó estabilizadas por lo que hay menor abertura en cada grieta, mientras que la separación de las grietas será mucho mayor para pavimentos sobre bases granulares, por lo que al tener una separación mayor en las grietas iniciales se puede anticipar una mayor abertura y movimiento para cada grieta.

Juntas en pavimentos rígidos – Agrietamiento, Contracción (Primera parte)

Agrietamiento

Un adecuado sistema de juntas esta basado en controlar el agrietamiento que ocurre de manera natural en el pavimento de concreto y las juntas son colocadas en el pavimento precisamente para controlar su ubicación y su geometría.

Contracción

La mayor parte de la contracción anticipada del concreto ocurre a muy temprana edad en la vida del pavimento provocado principalmente por cambios de temperatura. El calor de hidratación y temperatura del pavimento normalmente alcanza su valor máximo muy poco tiempo después de su colocación y una vez alcanzado su valor máximo, la temperatura del concreto baja debido a la reducción de la actividad de hidratación y también debido al efecto de la baja temperatura ambiente durante la primer noche del pavimento.

Otro factor que contribuye a la contracción inicial es la reducción de volumen a causa de la pérdida de agua en la mezcla. El concreto para aplicaciones de caminos requiere de mayor cantidad de agua de mezcla que la requerida para hidratar el cemento, esta agua extra ayuda a conseguir una adecuada trabajabilidad para la colocación y para las trabajos de terminado, sin embargo durante la consolidación y el fraguado la mayor parte del agua en exceso sangra a la superficie y se evapora provocando que con la perdida de agua el concreto ocupe menos volumen.

Juntas en pavimentos rígidos – Consideraciones para el diseño de juntas (Segunda parte)

Consideraciones para el diseño de juntas (continuación)

a. Características del concreto: Los componentes de los materiales afectan la resistencia del concreto y los requerimientos de juntas. Los materiales seleccionados para el concreto determinan las contracciones de la losa, por ejemplo del agregado grueso influye en el coeficiente térmico del concreto, en adición a esto los agregados finos tienen una influencia perjudicial en el comportamiento de las juntas. En muchas ocasiones el despostillamiento es resultado de concentraciones de materiales malos a lo largo de las juntas.

b. Tipo de subrasante ó terreno de apoyo: Los valores de soporte y las características friccionantes en la interfase del pavimento con el terreno de apoyo para diferentes tipos de suelos afectan los movimientos y el soporte de las losas.

c. Características del sellador: El espaciamiento de las juntas influye en la selección del tipo de sellador. Otras consideraciones, tales como adecuados factores de forma y costos ciclos de vida también afectan la selección del sellador.

d. Apoyo lateral: El tipo de acotamiento (de concreto y amarrado, de asfalto, de material granular) afecta el soporte de la orilla del pavimento y la habilidad de las juntas centrales para realizar la transferencia de carga.

e. Experiencia pasada: Los datos locales del comportamiento de los pavimentos son una excelente fuente para establecer un diseño de juntas, sin embargo las mejoras a los diseños del pasado con la tecnología actual puede mejorar significativamente su comportamiento.

Juntas en pavimentos rígidos – Consideraciones para el diseño de juntas (Primera parte)

Consideraciones para el diseño de juntas

Como ya se mencionó en los párrafos anteriores la necesidad del sistema de juntas es el resultado del deseo de controlar el agrietamiento transversal y longitudinal. Este agrietamiento se presenta por la combinación de varios efectos, entre los que podemos mencionar la contracción por secado del concreto, los cambios de humedad y de temperatura, la aplicación de las cargas del tráfico, las restricciones de la subrasante ó terreno de apoyo y también por ciertas características de los materiales empleados.

Para diseñar un adecuado sistema de juntas se recomienda evaluar las siguientes recomendaciones:

• Consideraciones Ambientales: Los cambios en la temperatura y en la humedad inducen movimientos de la losa, resultando en concentraciones de esfuerzos y en alabeos.
• Espesor de losa: El espesor del pavimento afecta los esfuerzos de alabeo y las deflexiones para la transferencia de carga.
• Transferencia de carga: La transferencia de carga es necesaria a lo largo de cualquier junta del pavimento, sin embargo la cantidad requerida de transferencia de carga varía para cada tipo de junta. Cuando se empleen barras de amarre ó pasajuntas, el tipo y el tamaño de las barras influyen en el diseño de juntas.
• Tráfico: El tráfico es un factor extremadamente importante para el diseño de juntas. Su clasificación, canalización y la predominancia de cargas en el borde influyen en los requerimientos de transferencia de carga para el comportamiento a largo plazo.

Juntas en pavimentos rígidos –Diseño y construcción de juntas

Diseño y construcción de juntas

El diseño de juntas en los pavimentos de concreto es el responsable del control del agrietamiento, así como de mantener la capacidad estructural del pavimento y su calidad de servicio en los más altos niveles al menor costo anual.

Además las juntas tienen funciones más específicas, como lo son:

· El control del agrietamiento transversal y longitudinal provocado por las restricciones de contracción combinándose con los efectos de pandeo ó alabeo de las losas, así como las cargas del tráfico.

· Dividir el pavimento en incrementos prácticos para la construcción (por ejemplo los carriles de circulación)

· Absolver los esfuerzos provocados por los movimientos de las losas.

· Proveer una adecuada transferencia de carga.

· Darle forma al depósito para el sellado de la junta.

Una construcción adecuada y a tiempo, así como un diseño apropiado de las juntas incluyendo un efectivo sellado, son elementos claves para el buen comportamiento del sistema de juntas.

Pavimentos - Herramientas para el acabado superficial y Procedimiento constructivo

Platachos:

Están constituidos por una base de madera o metal de gran superficie provistos de un mango largo articulado. Cepillos, arpillera: para obtener la textura superficial rugosa, se utilizan cepillos anchos de cerda o nylon provistos de mangos o arpillera que se desliza transversal o longitudinalmente sobre la superficie.

Sobre la base compactada, la que deberá estar limpia y cuyas especificaciones están dadas, se recomienda aplicar una membrana asfáltica del tipo MC-30 o similar, con el objetivo de crear un puente de adherencia entre la base y el hormigón fresco. Además, sirve para minimizar problemas de alabeo de losas y evitar la pérdida de agua de amasado.

Deberán verificarse los requisitos topográficos, ya sea de la base, como así mismo del trazado, pendientes y peraltes.

Se recomienda un cono de trabajo de entre 2 y 5 cms, para el caso de un hormigón vibrado, y entre 5 y 8, en el caso de hormigón apisonado.

Por otra parte, no se colocará hormigón con temperaturas superiores a 35 ºC, ni con temperaturas inferiores a 5 ºC. En caso contrario, deberán tomarse las precauciones necesarias.

Pavimentos rígidos - Equipos para la colocación y compactación del hormigón

Moldes metálicos: Deben ser rectos, sin torceduras con resistencia lateral para soportar la presión del hormigón sin flexionarse y de altura igual al espesor del pavimento.

Vibradores externos o de superficie

Cercha vibradora: es una viga sencilla o doble, de largo suficiente para cubrir el ancho de la losa. Pueden estar provistas de excéntricas o de vibradores de encofrado de manera que la regla a medida que se desliza sobre la arista de los moldes o sobre rieles especiales transmita las vibraciones al hormigón.

Vibrador de bandeja: consiste en una bandeja horizontal (o serie de bandejas) que se extiende a todo el ancho de la losa, descansando completamente en ella sin tocar los moldes, se debe montar en un marco horizontal capaz de elevarlo fuera del contacto con el pavimento. Se emplea exclusivamente para compactar.

Alisadora de rodillos: enrasa la superficie al tiempo que consolida el hormigón debido a su acción de golpe y vibración. En general se efectúan dos pasadas, la 1ª para compactar (alta frecuencia) y la 2ª para dar el acabado (baja frecuencia). La docilidad del hormigón debe ser mayor a 5 cm.

Vibradores internos: se emplean como complemento de los equipos de superficie y en particular de las cerchas vibradoras.

Los equipos de alto rendimiento están provistos de 5 a 6 vibradores de inmersión montados en un marco, el cual debe tener movimiento vertical para poder sacar o introducir los vibradores.

Los trenes pavimentadores constan de un esparcidor de hormigón de gusano (sinfín) o paleta, que mantiene una alimentación en un espesor uniforme en todo el ancho de la faja. Lo sigue una batería de vibradores de inmersión los cuales producen la compactación en toda la masa a medida que la máquina avanza, seguido de una placa vibratoria que alisa la superficie.

Requerimientos mínimos para pavimentos hidráulicos (Cuarta parte) -Dosificación

Dosificación

La dosificación del hormigón consistirá en combinar en proporciones definidas, los diferentes componentes, de modo de obtener un hormigón que cumpla con la resistencia, docilidad, durabilidad y restantes exigencias requeridas en el proyecto.

En todo caso, cualquier estudio de dosificación estará respaldado por ensayes que acrediten una resistencia característica a la flexotracción mínima de 4.6 MPA a los 90 días, u otra que especifique el proyecto, considerando una fracción defectuosa del 20 %.

Requerimientos básicos

· Cantidad mínima de cemento: 340 Kgs. de cemento por metro cúbico.

· Asentamiento: Según INN Nch 1019 c72 entre 2 y 5 cms.

· Resistencia: Nominal cúbica de 360 kgs./cm² a los 90 días.

Dosificación práctica

· Cemento de grado alta resistencia: 42.5 kilos.

· Grava o ripio: 85 litros.

· Arena húmeda: 40 litros.

· Agua aproximada: 15 litros.

Esta es una dosificación recomendada por Hormigones Premix, con un rendimiento de

111 litros. En todo caso, se recomienda su uso para obras de pequeña envergadura, requiriéndose un estudio más acabado en obras mayores.

Requerimientos mínimos para pavimentos hidráulicos (Tercera parte) - Aditivos

Aditivos

Son sustancias que se emplean en pequeña cantidad, para modificar alguna de las propiedades del hormigón cuando esta fresco, o para proporcionar alguna condición especial después de endurecido.

Las propiedades que un aditivo puede modificar, mejorando las características del hormigón fresco, son:

· Trabajabilidad (docilidad): Mediante aditivos Plastificantes.

· Fraguado y Resistencia: Mediante aditivos Aceleradores o Retardadores; los aceleradores son apropiados para tiempo frío y en reparaciones; los retardadores en transporte, bombeo e inyección de mortero.

· Retracción de fraguado: Mediante aditivos expansores

Las propiedades que un aditivo proporciona después de endurecido el hormigón, son:

· Impermeabilidad: Mediante aditivos Hidrófugos

· Durabilidad: Mediante aditivos dispersores, que tienen por objeto dispersar las partículas de cemento que por lo general se encuentran aglomerados localmente, produciendo una masa más homogénea y de mayor durabilidad.

Requerimientos mínimos para pavimentos hidráulicos (Segunda parte)

Árido grueso

Comúnmente llamado grava, ripio o chancado.

Características:

· El tamaño máximo absoluto será de 40 0 50 mm.

· Desgaste según procedimiento de Los Ángeles, máximo 35 % según método L.N.V. 75.

· Porcentaje que pasa por el tamiz ASTM Nº 200, máximo 0.5 % en peso, según L.N.V. 70.

· Porcentaje de partículas chancadas, mínimo 50 % en peso, según método L.N.V. 3.

Si este tamaño máximo aumenta, se puede disminuir la razón agua- cemento, reduciéndose el consumo de cemento. Sin embargo este tamaño máximo tiene un límite, en los pavimentos este límite tienen relación con el espesor de la losa.

Árido fino

· Composición granulométrica según tabla Nº 2 de la especificación L.N.V. 70.

· Porcentaje que pasa por el tamiz ASTM Nº 200, será máximo 2 % en peso según L.N.V. Nº 70.

Para el agregado fino, es importante determinar su módulo de fineza, que se obtiene del análisis granulométrico. Este nos permite clasificar las arenas, para su uso en las mezclas, en gruesas, finas y semi-finas.