Manual de Bacheo Con Mezcla Asfaltica Compactada

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MANUAL DE REPARACIONES DURADERAS Y DE BAJO COSTO PARAOPERACIONES DE BACHEO, UTILIZANDO MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO

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ISCYCINSTITUTO SALVADOREÑO

DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO

MANUAL DE REPARACIONESMANUAL DE REPARACIONES

DURADERASDURADERAS

Y DE BAJO COSTO PARAY DE BAJO COSTO PARA

OPERACIONESOPERACIONES

DE BACHEO, UTILIZANDODE BACHEO, UTILIZANDO

MEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADOMEZCLAS DE CONCRETO COMPACTADO

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C O N T E N I D O

Introducción ……………………………………………………….… 3

Generalidades ……………………………………………………...… 4

Identificación de Tipos de Baches .............................................. 8

Selección de la estructura de pavimento de concreto compactadoa colocar…………………………………..................................... 9

• Tráfico Promedio Diario .............................................. 10

• Secciones Estructurales ............................................... 12

Recursos a utilizar para la reparación de baches ........................... 14

¿Cómo reparar los baches? ........................................................ 18• Marcación de la zona a reparar ..................................... 18

• Excavación del área a reparar ...................................... 20

• Dosificación y elaboración de la mezclade concreto compactado ……………………………….... 22

• Compactación de la mezcla …………………………….... 27

• Curado y Acabado Final ……………………....………….. 28

Apertura al Tráfico ………………………………..…………………. 28

Esta publicación fue preparada por personal del ISCYC,

está dirigida a profesionales competentes, capaces de

evaluar el significado y limitaciones de su contenido,

quienes deben asumir la responsabilidad por la aplicación

de la información aquí presentada. Ni el ISCYC ni los

Autores asumen responsabilidad alguna por la aplicación

que se de a los principios o procedimientos que se

presentan en esta publicación.

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MANUAL DE REPARACIONES DURADERAS Y DEBAJO COSTO PARA OPERACIONES DE BACHEO,

UTILIZANDO MEZCLAS DE CONCRETOCOMPACTADO

INTRODUCCIÓN

Las carreteras son un patrimonio nacional muy importante y requierenconservación para mantenerlas en condiciones satisfactorias y ofrecercirculación segura al usuario, bajo este contexto, el ISCYC conscientede que los trabajos de conservación deben ser prácticos de realizar,de bajo costo y de mayor durabilidad, propone el “Manual dereparaciones duraderas y de bajo costo para operaciones de bacheo,utilizando mezclas de concreto compactado”, como una alternativapara las operaciones de bacheo que se realizan en la red vial nacionaly regional.

Esta publicación se fundamenta en recomendaciones generales de laPIARC* y SIECA** utilizando la técnica de Concreto Compactadocon Rodillo, para los trabajos de conservación de carreteras en elpaís.

Este manual no es un libro de asignatura de curso, ni contiene unadiscusión profunda sobre la causa de los diversos deterioros, deberáinterpretarse como una cartilla técnica de consulta y de referenciarápida; su formato como libro de bolsillo permite llevarlo fácilmentey consultarlo en el campo, debido a que su texto es conciso eilustrado.

*Asociación Internacional Permanente de Congresos de Carreteras** Secretaría de Integración Económica Centroamericana

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GENERALIDADES

Las reparaciones de pavimentos flexibles son normalmente,actividades de conservación de rutina; sin embargo, también sellevan a cabo con carácter previo a diversas intervenciones de mayorimportancia.

El objetivo de las reparaciones de dichos pavimentos es: mejorarlas condiciones de la superficie, mejorar la estructura del pavimentoy evitar la entrada de humedad en las capas interiores; además,dichas reparaciones se deben llevar a cabo oportunamente, paraevitar deterioros posteriores, que causen peligro para el tráfico yconduzcan a la desintegración del pavimento.

Por otra parte, en cada tipo de deterioro está involucrada una técnicaparticular de reparación general. En nuestro caso, trataremosúnicamente los deterioros en parte de la estructura del pavimento,es decir la formación de baches en la capa de rodadura asfáltica y lacapa de base del pavimento.

Carpeta Asfaltica

Base

Subrasante

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En aquellos casos donde el daño es mayor y radica en las capasinferiores o subrasante de la estructura, deberá realizarse unprocedimiento previo de bacheo profundo.

Es de nuestro interés, puntualizar en los deterioros de la capa derodadura y base del pavimento particularmente los “baches”, por talrazón se describen brevemente a continuación cada uno de estos.

1) Agrietamiento múltiple, grietas que se entrecruzan en variossentidos en área aisladas de la superficie.

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2) Roderas y depresiones, que se observan en la superficieocasionada por el paso de los vehículos (roderas).

3) Hundimiento de borde y rodera, generalmente ubicadasa lo largo del borde del pavimento.

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4) Fallo del borde del pavimento, se da a lo largo delborde del pavimento

5) Baches, pueden ser superficiales o profundos y notienen lugar particular de aparición

Carpeta Asfaltica

Base

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IDENTIFICACION DE TIPOS DE BACHES

Los baches no tienen lugar particular de aparición, y se presentanen zonas con grietas, deformaciones o pérdida de agregados.

Las causas principales de su aparición son:

- Baja calidad de materiales en la construcción del pavimento,

- Infiltración de agua,

- Disgregación del material bajo la acción del tráfico,

- Estado siguiente al desarrollo de grietas en piel de cocodriloo de un hundimiento.

Dependiendo de la profundidad del daño, estos se clasifican en:bache superficial y bache profundo.

a) Bache superficial, es aquel en el cual el daño únicamente seha presentado a nivel de la carpeta asfáltica.

b) Bache profundo, es aquel en el cual el daño ya se hapresentado a nivel de base del pavimento o a una profundidadmayor.

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SELECCION DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO DECONCRETO COMPACTADO A COLOCAR.

Los espesores de concreto compactado contemplados en este manualpara realizar el trabajo de bacheo, se fundamentan en cálculo yanálisis realizado utilizando metodología de diseño estructural parapavimentos de Concreto Compactado con Rodillo, la cual consideracriterios generales de la Pórtland Cement Association y Métodopropuesto por el Centro Técnico del Hormigón de Guayaquil Ecua-dor, dicha metodología considera análisis de esfuerzo admisible ycomportamiento a la fatiga en este tipo de pavimentos.

Los parámetros considerados constantes en los diversos cálculosrealizados son:

• Módulo de Ruptura del Concreto: 40 kg/cm2

• Módulo de Elasticidad de Concreto: 271,250 kg /cm2

• Coeficiente de Poisson: 0.15• Especificaciones de Vehículo Tipo C2• Módulo de Reacción k de 4.43 kg/cm3 en la superficie donde se

apoyará el concreto, calculado a partir de un valor del CBR =15% en dicho material, compactado como mínimo al 95% deAASHTO T180, considerando un PVS max de 1680 kg/m3

• Tasa de Crecimiento Vehicular de 3.7%

Para analizar el tráfico de la vía que se pretende reparar conintervención de bacheo, se sugiere solicitar al Ministerio de ObrasPúblicas el TPDA respectivo o efectuar un conteo vehicular, yclasificar la información obtenida de acuerdo a los rangos definidosen la siguiente tabla.

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La categoría de tráfico es posible también obtenerla, en funciónde las características generales de la vía en los casos donde no secuente con datos de tráfico diario. Se sugiere utilizar los criterioscontemplados en la siguiente tabla:

Categoría Tráfico de proyectode tráfico (Camiones y buses diarios en la vía a reparar)

T1 50 a 400

T2 30 a 48

T3 10 a 28

T4 0 a 8

Nota: Los vehículos pesados de carga y de pasajeros considerados en esteanálisis son la suma tipo C2 y Tipo C3

Clasificación de acuerdo a condiciones locales de tráfico.

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Categoría de tráfico Características Generales de la Vía

T4

T3

T2

T1

Calles exclusivamente residenciales con lasedificaciones ya construidas y sin tráfico comercial.Calles con ancho inferior a 6 m sin tráfico comercial.Estacionamiento de vehículos ligeros.Zonas peatonales sin acceso de vehículos pesados.

Calles comerciales, es decir, con tiendas, pequeñasindustrias, talleres, etc.Calles con 6 m o más de ancho sin servicio regularde autobuses urbanos (menos de 1 autobus por hora)

Calles muy comercialesCalles con 6 m o más de ancho y con servicio regularde autobuses (más de 1 autobus por hora).

Calles arteriales o principales que no sean travesíasde carreteras con tráfico mayor que T2.

La estructura de pavimento a colocar en las operaciones debacheo, puede seleccionarse en el catálogo de seccionesestructurales que se presenta a continuación, el cual fue calculadoconsiderando los tipos de tráfico contenidos en la tabla anterior.

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Concreto CompactadoMr = 40 kg/cm2; Espesor de concreto = 16 cm

Material de base o sub-base existente compactadaal 95% de AASHTO T180

Concreto CompactadoMr= 40 kg/cm2; Espesor de concreto = 14 cm


Concreto CompactadoMr= 40 Kg/cm2; Espesor de concreto = 12 cm


Concreto CompactadoMr= 40 Kg/cm2; Espesor de concreto = 10 cm

Material de base o sub-base existente compactadaal 95% de AASHTO T180.

Secciones Estructurales

Categoríade Tráfico

T 1

T 2

T 3

T 4

Estructura del Pavimento acolocar en operaciones de bacheo

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Una vez se cuente con la identificación de los sitios a reparar y la selección

de la estructura de pavimento a colocar, es muy importante conocer y

preparar los recursos a utilizar para desarrollar los trabajos de bacheo.

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RECURSOS A UTILIZAR

A continuación, se enumeran los recursos mínimosnecesarios para realizar el trabajo de bacheo.

1) Cuadrilla- 1 caporal- 2 a 4 peones- 2 controladores de tráfico

2) Operarios de maquinaria- 1 conductor de camión- 1 operario de compactadora (bailarina)- ó 1 operario de rodillo liso vibratorio

3) Equipo- 2 carretillas,- 4 palas,- 2 pisones de mano,- 4 cepillos/escoba,- 2 regaderas,- 2 azadones,- tiza o marcador- 1 sierra de corte en seco- 2 discos- 1 bailarina- ó 1 rodillo liso vibratorio manual de 2 a 5 toneladas

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RECURSOS A UTILIZAR

4) Materiales4.1 Agregados (arena de río como la utilizada en obrasde construcción y grava de tamaño máximo nominalde 3/4”),4.2 Cemento ASTM C1157 TIPO HE,4.3 Agua,4.4 Material de curado: emulsión asfáltica.

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5) Señales y equipo de seguridad:

- 2 señales de “Trabajos en la Carretera”

- 2 señales de “Finalización de trabajos en la Vía”

- 4-10 conos de tráfico,

- 2 señales reversibles de “Detención/Paso”

- Chalecos naranja para todo el personal

- Paneles con franjas rojas y blancas para todos losvehículos

5050

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Hoja de trabajo para que el encargado de realizar lostrabajos de conservación, tenga un control sobre losrecursos a utilizar y registre el tipo de intervención otrabajo a desarrollar; además, controle el tramo, carreteray zona de trabajo.

HOJA DE TRABAJO

Hoja de trabajo No. …………….. Fecha: ………………Municipio: ……………………………………………....Zona: ……………………… Cuadrilla: …………………Carretera No……………..... del Km ……… al Km ……..

del Km ……… al Km ……..TIPO DE REPARACIÓN:

Bacheo SuperficialBacheo Profundo

MATERIALES

Tipo de Materiales Cantidades necesariasGrava tam. max. nom. 3/4”

Arena

Cemento

Material para conformar la base

Agua

Material de curado

SITUACIÓN DE ALMACENAMIENTO Y OBSERVACIONES:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

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¿CÓMO REPARAR LOS BACHES?

Básicamente el proceso se desarrolla en cuatro pasos,independientemente del tipo de bache a tratar, superficial oprofundo.

1. Marcar la zona a reparar, la superficie del área a tratar semarca con tiza, extendiéndose al menos 0.3 metros fuera delárea dañada, el área a delimitar debe ser rectangular, con dosde sus lados perpendiculares al eje del camino. Posteriormente,deberá cortarse sobre la demarcación realizada, utilizandoun equipo de corte como el ilustrado en la figura.

Demarcación y corte de área a reparar

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2. Excavar hasta la profundidad definida por el espesor diseñadode concreto recortando las paredes de forma vertical, talcomo se muestra en la figura a)Si a esa profundidad no se encuentra material adecuado yseco se deberá sobre excavar y restituir para conformar elfondo de modo que quede plano y horizontal, para finalizarse deberá compactar el fondo hasta alcanzar el 95% de PVSmáx. de acuerdo con AASHTO T180 figs. b.1) y b.2).

Figura a)

Fig. b.1) “NO” Fig. b.2) “SI”

Espesordiseñado de

concreo

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Excavación y retiro de material con equipo manual.

Retiro de material con equipo mecanizado.

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3. Dosificación y elaboración de la mezcla de concretocompactado, se presenta a continuación, unadosificación volumétrica obtenida a partir de mezclascaracterísticas de concreto compactado dosificada enpeso, sin embargo la cantidad de agua a dosificardependerá de la humedad de los agregados gruesos yfinos al momento de elaborar la mezcla.

Área preparada para ser rellenada de concreto

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Mezcla propuesta para lograr una resistencia a la compresiónde 120 kg/cm2 a 3 días y resistencia a la flexión de 40 kg/cm2,ambos a 28 días.

- 1 medida de cemento ASTM C 1157 TIPO HE

- 4 medidas de arena

- 2 medidas de grava, tamaño máx. nominal 3/4”

- Cantidad de agua necesaria para lograr una mezcla característica de los concretos compactados.

Para determinar si la cantidad de agua es correcta, hacemos lasiguiente prueba: se toma un poco de mezcla en la mano, se haceuna bola y se comprime con los dedos. Si se observan las marcasde sus dedos con claridad; sin que gotee agua, es porque la cantidadde agua está bien. Si no presenta esas marcas, hace falta agua enla mezcla o se ha aplicado una cantidad excesiva. Si le hace faltaagua a la mezcla, ponga un poco más de agua y repita la pruebahasta que aparezca la marca de los dedos; por el contrario si hayexceso de agua agregue proporcionalmente más cantidades decemento, arena y grava y repita la prueba.

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Elaboración de la mezcla, esta deberá hacerse de forma manualy se debe preparar, siempre, sobre una superficie limpia.

Primero, se miden las cantidades de grava, arena y cemento, deacuerdo a la dosificación propuesta en el apartado anterior, dichascantidades deberán medirse con el mismo recipiente, este puedeser un balde, una cubeta, etc.

Debido a que la mezcla es de consistencia seca y que pierdehumedad rápidamente, ésta debe ser usada en un tiempo máximode una hora luego de preparada. Por tanto, evite mezclar másconcreto del que puede usar en ese tiempo. Si el concreto seendurece antes de rellenar el bache, ya no se puede utilizar, sedebe retirar.

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Segundo, sobre la superficie limpia, distribuya las partesde grava y arena y sobre éstas, deposite las partes decemento indicadas en la dosificación. Revuelva bien conuna pala o rastrillo, hasta que la mezcla quede con unacoloración uniforme.

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Tercero, agregar agua a la mezcla poco a poco, sobre la superficie ymezclar todo nuevamente, hasta que la masa húmeda presente coloruniforme y consistencia adecuada.

Es importante que la cantidad de agua en la mezcla sea la correcta,ya que si se le agrega mucho, el concreto perderá su resistencia, lamezcla será difícil de compactar y se producirán grietas en el mismo.Si la mezcla tuviera poca agua, la compactación también se hacedifícil y el cemento no logrará hidratarse completamente.

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4. Compactación de la mezcla, como se mencionó anteriormente,el espesor mínimo a colocar de concreto compactado es de 10 cms,específicamente para tráficos tipo T4, este espesor es posible todavíacompactarlo en forma manual con un pisón de 25 libras, si los espesoresa colocar son mayores se deberá utilizar un rodo liso vibratorio manualde 2 a 5 ton. o un equipo compactador tipo bailarina.

Las operaciones de compactación deberán realizarse una vez se tengapreparado el fondo y laterales de la caja (excavación), es decir debenestar según el numeral 2. Es conveniente realizar una ligera aplicaciónde agua sin saturar las superficies, solamente para evitar unaevaporación rápida del agua de la mezcla del concreto.

Debido a que se tienen condiciones de confinamiento, elprocedimiento de compactación puede iniciar desde el centro hacialos laterales o viceversa, pero cuidando que al final, los bordes quedenbien sellados o presionados contra las paredes laterales y verticalesdel bache.

Cuando la superficie tenga una apariencia densa y no se compactemás (no baje su nivel), es un buen indicador para finalizar lasoperaciones de compactación.

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5. Curado y Acabado final, esta etapa es de suma importancia paraproporcionar una mejor apariencia a la superficie; además, hay queproporcionarle a la mezcla de concreto colocada las condiciones decurado para un adecuado desarrollo de resistencia; para ello, sedeberá aplicar una película o membrana de emulsión asfálticarealizando en los siguientes pasos:

� Barrer el área, se realiza a mano, la superficie de la carretera debeestar limpia y seca después de esta operación.

� Marcar la zona a sellar.� Distribuir la emulsión asfáltica, está se distribuye sobre la superficie

por medio de un regador de lanza o de una regadera, con unadosificación de 1.5 kg/m2.

� Distribución de una película delgada (3 mm max) de arena fina derío y seca, disribuyéndose con pala hasta cubrir el total de lasuperficie.

Las operaciones de acabado final, deberán realizarse de formainmediata al proceso de compactación de la mezcla de concretocompactado.

6. Apertura al tráfico. La apertura al tráfico puede realizarseinmediatamente después de los trabajos de acabado y curado de lamezcla de concreto; siempre que, se respete el diseño estructural yde mezcla antes mencionado.

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