Introduccion a los pavimentos

LABORATORIO DE CARRETERAS CIV-328
Estructura
de
Pavimento
Flexible
INTRODUCCION A LOS PAVIMENTOS
1. PAVIMENTOS.
Los pavimentos se dividen en flexibles y rígidos. El comportamiento de los mismos al aplicarles cargas es
muy diferente, tal como se puede ver.
En un pavimento rígido, debido a la consistencia de la superficie de rodadura, se produce una buena
distribución de las cargas, dando como resultado tensiones muy bajas en la subrasante.
Lo contrario sucede en un pavimento flexible, la superficie de rodadura al tener menos rigidez, se deforma
más y se producen mayores tensiones en la subrasante.
Nivel de Rasante
5cm<Carpeta Asfáltica<10cm
Base 20 cm
Sub Base 25 cm o más
Terracería
Nivel de sub - rasante

2. ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE INTEGRAN UN PAVIMENTO.
2.1. Base.
La base es la capa situada debajo de la carpeta (pavimento flexible). Su función es eminentemente
ser resistente, absorbiendo la mayor parte de los esfuerzos verticales y su rigidez o su resistencia a la
deformación bajo las solicitaciones repetidas del tránsito suele corresponder a la intensidad del tránsito
pesado. Así, para tránsito medio y ligero se emplean las tradicionales bases granulares, pero para tránsito
pesado se emplean ya materiales granulares tratados con un cementante.
Etapas para la preparación de la base
2.2. Sub- Base.
En los pavimentos flexibles, la subbase es la capa situada debajo de la base y sobre la capa
subrasante, debe ser un elemento que brinde un apoyo uniforme y permanente al pavimento.
Cuando se trate de un pavimento rígido, esta capa se ubica inmediatamente abajo de las losas de
hormigón, y puede ser no necesaria cuando la capa subrasante es de elevada capacidad de soporte.

Su función es proporcionar a la base un cimiento uniforme y constituir una adecuada plataforma de
trabajo para su colocación y compactación. Debe ser un elemento permeable para que cumpla también
una acción drenante, para lo cual es imprescindible que los materiales usados carezcan de finos y en
todo caso suele ser una capa de transición necesaria.
Esta capa no debe ser sujeta al fenómeno de bombeo y que sirva como plataforma de trabajo y
superficie de rodamiento para las máquinas pavimentadoras. En los casos que el tránsito es ligero,
principalmente en vehículos pesados, puede prescindirse de esta capa y apoyar las losas directamente sobre
la capa subrasante.
Se emplean normalmente subbases granulares constituidas por materiales cribados o de trituración
parcial, suelos estabilizados con cemento, etc.
2.3. Sub-rasante.
Esta capa debe ser capaz de resistir los esfuerzos que le son transmitidos por el pavimento.
Interviene en el diseño del espesor de las capas del pavimento e influye en el comportamiento del pavimento.
Proporciona en nivel necesario para la subrasante y protege al pavimento conservando su integridad en todo
momento, aún en condiciones severas de humedad, proporcionando condiciones de apoyo uniformes y
permanentes.
Con respecto a los materiales que constituyen la capa subrasante, necesariamente deben
utilizarse suelos compactables y obtener por lo menos el 95% de su grado de compactación.
Etapas para la preparación de la subrasante

2.4 Tipos de pavimentos.
2.4.1 Pavimento flexible.
Una carpeta constituida por una mezcla asfáltica proporciona la superficie de rodamiento; que soporta
directamente las solicitaciones del tránsito y aporta las características funcionales. Estructuralmente, la
carpeta absorbe los esfuerzos horizontales y parte de los verticales, ya que las cargas de los vehículos se
distribuyen hacia las capas inferiores por medio de las características de fricción y cohesión de las
partículas de los materiales y la carpeta asfáltica se pliega a pequeñas deformaciones de las capas inferiores
sin que su estructura se rompa.
Las capas que forman un pavimento flexible son. carpeta asfáltica, base y subbase, las cuales se
construyen sobre la capa subrasante.
Asfalto
Es un material aglomerante de color oscuro, constituidos por mezclas complejas de hidrocarburos no
volátiles de alto peso molecular, originarios del petróleo crudo, en el cual están disueltos, pueden
obtenerse por evaporación natural de depósitos localizados en la superficie terrestre, denominados Asfaltos
Naturales, o por medio de procesos de destilación industrial cuyo componente predominante es el Bitumen.

Los asfaltos destilados del petróleo son producidos ya sea por destilación por vapor o soplados.
La destilación por vapor produce un excelente asfalto para pavimentos, mientras que el producto de
destilación por aire o soplado tiene una escasa aplicación en pavimentación.
Obtención y tipos
Según el origen del petróleo crudo la composición de base se divide en:
- Base Asfáltica
- Base Parafínica
- Base Intermedia
Los asfaltos de base asfáltica, es decir, asfaltos obtenidos de petróleos asfálticos, son más deseables para
pavimentación, ya que tienen buenas características ligantes y de resistencia al envejecimiento por
acción del clima.
Los asfaltos de base parafínica, se oxidan lentamente expuestos a la intemperie, dejando un residuo
escamosos y de poco valor como ligante.
De acuerdo a su aplicación, los asfaltos los podemos clasificar en 2 grandes grupos:
1. Asfaltos para Pavimentos
2. Asfaltos Industriales
Asfaltos para pavimentos
Éstos se subdividen en:
- Cementos Asfálticos
- Asfaltos Cortados
- Emulsiones Asfálticas
a) Cementos Asfálticos
Los Cementos Asfálticos, son preparados especialmente para pavimentación.
Es un material ideal para la construcción de pavimentos ya que:

- Es un material aglomerante, resistente, muy adhesivo, impermeable y duradero.
- Es consistente y puro.
- Es termoplástico, es decir, se licua a medida que se va calentando.
- Es resistente a los ácidos, sales y álcalis.
Se denominan por las letras CA, y se clasifican según su grado de dureza, el que mide según el ensayo de
penetración.
Podemos distinguir CA 40 – 50, CA 60 – 70, etc.; CA indica que es un cemento asfáltico y los números el
rango de penetración.
Para su aplicación debe estar libre de agua y con características homogéneas. En Bolivia los CA
más utilizados son:
- CA 40 – 50: uso en rellenos de juntas y grietas.
- CA 60 – 70: en mezcla en planta en caliente para la construcción de bases binder y carpetas de
rodado.
- CA 85 – 100 : usados en tratamientos superficiales.
Su aplicación no debe hacerse bajo amenaza de lluvia, temperatura ambiente bajo los
10ºC y en superficies húmedas, tampoco deben ser calentadas sobre los 170 ºC.

REQUISITOS PARA CEMENTOS ASFÁLTICOS CLASIFICADO POR VISCOSIDAD A 60 ºC
(AASHTO M 20)
Pru e b a
Gradode Pene tr a c ió n
Mástic p a ra
sellado dejun ta s
de c o n c re to Concretoasfáltico
T ratamientossuperficiales
4 0 -5 0 6 0 -7 0 85-100 120-150 200-300
Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx.
Penetracióna25ºC (77 ºF) 100 g.
5 s
40 50 60 70 85 100 120 150 200 300
Punto de Llama.Ensayo Cleveland
ºC
450 …. 450 …. 450 …. 425 …. 350 ….
Ductilidada 25ºC (77 ºF) 5cm/min.
Cm
100 …. 100 …. 100 …. 100 …. …. ….
SolubilidadenTricloroethileno% 99 …. 99 …. 99 …. 99 …. 99 ….
Perdidapor calenta miento % …. 0.8 …. 0.8 …. 1.0 …. 1.3 …. 1.5
Penetracióndel residuo, % del
original
58 …. 54 …. 50 …. 46 …. 40 ….
Ductilidaddel residuoa25ºC. 5
cm/min.Cm
…. …. 50 …. 75 …. 100 …. 100 ….
Prueba de mancha(cuandoycómo
se especifique)
Solvente normal de nafta
Solvente de nafta-xileno,% xileno
Solvente de heptano-xileno,%
xileno
Negativa para todos los grados
b) Asfaltos Cortados
Los asfaltos cortados, AC, llamados también diluidos, líquidos o Cut-Backs, son asfaltos líquidos que resultan
de la dilución de cemento asfáltico con destilados del petróleo. Se presenta como un líquido de color negro,
de viscosidad variable.
Los solventes usados actúan como vehículos, proporcionando productos menos viscosos que
pueden ser aplicados a bajas temperaturas.
Los solventes se evaporan después de su aplicación. Se clasifican
según:
1.- Su velocidad de curado: lo cual se divide en 3 categorías:

1) RC: Asfalto Cortado de Curado Rápido (Rapid Curing), se producen al mezclar CA
con destilados ligeros del tipo Nafta o Bencina. Se utilizan
generalmente en:
- RC – 1 / RC – 70: Riegos de liga.
- RC – 2 / RC – 250: Mezclas asfálticas abiertas.
- RC – 3 / RC – 800: Sellos de arena, tratamientos superficiales.
- RC – 5 / RC – 3000: Sellos de arena, macadam de penetración.
2) MC: Asfalto Cortado de Curado Medio (Médium Curing), cuyo solvente es la
Parafina o Kerosene, lo que da trabajabilidad a temperatura relativamente baja.
Se emplean en:
- MC – 0 / MC – 30: Como imprimante en bases estabilizadas.
- MC – 2 / MC – 250: Mezclas en sitio de graduación abierta y cerrada.
- MC – 3 / MC – 800: Mezclas en sitio de graduación abierta y cerrada.
- MC – 4, MC – 5 / MC – 3000: En zonas calurosas y agregados absorbentes.
3) SC: Asfaltos Cortados de Curado Lento (Slow Curing), los aceites son los que le dan cierta
fluidez. Este tipo de asfalto ya no se utiliza.
2.- Según su viscosidad cinemática (Centistokes): 30, 70, 250, 800, 3000.
3.- Según grados antiguos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, de menor a mayor viscosidad que definen rangos en
Segundos Saybot Furol.
Los asfaltos cortados (AC), no deben emplearse en días de lluvia o con amenaza de lluvia, en
temperaturas inferiores a 10ºC y en superficies húmedas.
c) Emulsiones Asfálticas
Son de cemento asfáltico en una fase acuosa, con estabilidad variable. El tiempo de quiebre y la
viscosidad de las emulsiones, dependen entre otros factores, de la calidad y la cantidad de los

agentes emulsificantes.
La cantidad de emulsificantes y aditivo químico utilizados varía generalmente de 0.2 % a 5 %, y la
cantidad de asfalto en el orden de 60 % a 70 %.
El color de emulsiones asfálticas antes del quiebre es marrón y después del quiebre negro,
constituyéndole en un elemento auxiliar para la inspección visual.
Las emulsiones asfálticas se clasifican de acuerdo a la carga de la partícula en:
- Catiónica (Utilizadas referentemente en pavimentación)
- Aniónica. (Aplicaciones industriales, levemente en pavimentación) En cuanto al
tiempo de quiebre, se clasifican en:
- Quiebre rápido CRS
- Quiebre medio CMS
- Quiebre lento CSS
- Quiebre controlado. CQS
Las emulsiones asfálticas de quiebre rápido son el ligante más adecuado para la ejecución de
tratamientos superficiales, por su facilidad de empleo y su excelente adherencia a todo tipo de áridos.
Las emulsiones de quiebre lento se emplean en riegos de liga, en la preparación de lechadas
asfálticas (slurry seal) y riegos negros (fog seal).
Las emulsiones asfálticas de quiebre medio y lento se emplean en la preparación de mezclas en frío,
ya sea en planta o en sitio.
Las emulsiones de quiebre controlado (conocidas como Quick Setting) se utilizan para la fabricación
de slurries o lechadas asfálticas de rápida apertura al tránsito.
Otros usos para las emulsiones son reciclados en frío, estabilización de suelos, sellos de terminación,
membrana de curado, riego de penetración (Macadam) y, en la agricultura, para prevenir la erosión o retardar
la evaporación del agua.

2.4.2 Pavimento de Rígido.
La superficie de rodamiento de un pavimento rígido es proporcionada por losas de hormigón
hidráulico, las cuales distribuyen las cargas de los vehículos hacia las capas inferiores por medio de
toda la superficie de la losa y de las adyacentes, que trabajan en conjunto con la que recibe
directamente las cargas. Por su rigidez distribuyen las cargas verticales sobre un área grande y con
presiones muy reducidas. Salvo en bordes de losa y juntas sin pasajuntas, las deflexiones o
deformaciones elásticas son casi inapreciables.
Este tipo de pavimento no puede plegarse a las deformaciones de las capas inferiores sin que se
presente la falla estructural. Es te punto de vista es el que influye en los sistemas de cálculos de pavimentos
rígidos, sistemas que combinan el espesor y la resistencia de hormigón de las losas, para una carga y suelos
dados.
Aunque en teoría las losas de hormigón hidráulico pueden colocarse en forma directa sobre la
subrasante, es necesario construir una capa de subbase para evitar que los finos sean bombeados hacia la
superficie de rodamiento al pasar los vehículos, lo cual puede provocar fallas de esquina o de orilla en la losa.
La sección transversal de un pavimento rígido esta constituida por la losa de hormigón hidráulico y la
subbase, que se construye sobre la capa subrasante.
Tipos de pavimento rígido.
Existen 5 tipos de pavimentos rígidos:
- De hormigón simple
- De hormigón simple con barras de transferencia de carga.
- De hormigón reforzado y con refuerzo continuo.
- De hormigón presforzado.
- De hormigón fibroso.
Los pavimentos de hormigón simple. se construyen sin acero de refuerzo y sin barras de transferencia
de cargas en las juntas. Dicha transferencia se logra a través de la trabazón entre los agregados de las dos

caras agrietadas de las losas contiguas, formadas por el aserrado o corte de la junta. Para que la
transferencia de carga sea efectiva, es preciso tener losas cortas. Este tipo de pavimento se recomienda
generalmente para casos en que el volumen de tránsito es de tipo mediano o bajo.
Los pavimentos de hormigón simple con barras de transferencia de carga. se construyen sin acero
de refuerzo; sin embargo en ellos se disponen de barras lisas en cada junta de contracción, las cuales
actúan como dispositivos de transferencia de cargas, requiriéndose también que las losas sean cortas para
controlar el agrietamiento.
Los pavimentos reforzados contienen acero de refuerzo y pasajuntas en las juntas de contracción.
Estos pavimentos se construyen con separaciones entre juntas superiores a las utilizadas en pavimentos
convencionales. Debido a ello es posible que entre las juntas se produzcan una o más fisuras transversales,
las cuales se mantienen prácticamente cerradas a causa del acero de refuerzo, lográndose una excelente
transferencia de carga a través de ellas.
Los pavimentos con refuerzo continuo por su parte, se construyen sin juntas de contracción. Debido a
su continuo contenido de acero en dirección longitudinal, estos pavimentos desarrollan fisuras transversales a
intervalos muy cortos. Sin embargo, por la presencia de refuerzo, se desarrolla una gran transferencia de
carga en las caras de las fisuras.
Normalmente un espaciamiento de juntas que no exceda lo 4.50m tienen un buen comportamiento
en pavimentos de hormigón simple, así como uno no mayor a 6m en
pavimentos con pasa juntas, ni superior a 12 m en pavimentos reforzados. Espaciamientos mayores a estos,
han sido empleados con alguna frecuencia, pero han generado deterioros, tanto en las juntas, como en

las fisuras transversales intermedias.
Los pavimentos con hormigón presforzado están constituidos a base de losas que han sido
previamente esforzadas y de esta manera no contienen juntas de construcción. Se han ensayado varios
sistemas de presfuerzo y postensado con el fin de llegar a soluciones de pavimentos de espesor reducido,
gran elasticidad y capacidad de soporte, y reducción de juntas. Gracias al sistema de presfuerzo se han
podido construir losas de más de 120 m de longitud, con una reducción del 50% del espesor de la losa. Sin
embargo pese a los esfuerzos para desarrollar esta técnica, en carreteras se han producido más dificultades
que ventajas. Ha tenido en cambia más aplicación en aeropuertos en los cuales ha habido casos de un
comportamiento excelente, tanto en pistas como en plataformas.
Los pavimentos de hormigón fibroso en este tipo de losas, el armado consiste en fibras de acero, de
productos plásticos o de fibra de vidrio, distribuidos aleatoriamente, gracias a lo cual se obtienen ventajas
tales como el aumento de la resistencia a la tensión y a la fatiga, fisuración controlada, resistencia al impacto,
durabilidad, etc. con una dosificación de unos 40 kg/m3 de hormigón, es posible reducir el espesor de la losa
en 30 % y aumentar el espaciamiento entre juntas por lo que puede resultar atractivo su uso en ciertos
casos a pesar de su costo.
Existen otros tipos de técnicas aplicadas a los pavimentos rígidos en donde se otorgan soluciones
idóneas y se logre una óptima calidad de las obras. Lo dicho vale tanto para el caso de obras nuevas, como
para el de reparaciones y rehabilitaciones.
Se incluyen los siguientes temas: hormigón para rápida habilitación al tránsito (fast- track),
construccion de un pavimento de hormigón sobre pavimento asfáltico existente (whitetopping).
Sistema fast track mezcla de hormigón empleado en los pavimentos rígidos que requieren entregarse
en servicio muy rápidamente, es decir, con muy altas resistencias iniciales. Es muy usual realizar este
trabajo en horas de la noche cuando las temperaturas son muy bajas.

El hormigón fast track permite alcanzar la resistencia a la compresión y resistencia de diseño a partir
de las 12 horas de colocada la mezcla dependiendo de las condiciones climáticas.
Es ideal para pavimentos que deben ser entregados al servicio a edades tempranas y obtiene un
mejor desarrollo de resistencias del hormigón para un más rápido avance de la obra.
Sistema White topping es un sistema de recuperación de pavimentos flexibles mediante la
construcción de losas de hormigón (mayores a 10 cm de espesor) sobre el pavimento flexible. El pavimento
se asume como un suelo con muy buena capacidad portante.
Este tipo de sistema se coloca directamente sobre el pavimento existente, es ideal para rehabilitación
de pavimentos flexibles que no han completado su periodo de servicio y tiene una mayor economía en su
construcción.
3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RÍGIDOS.
3.1 PAVIMENTO FLEXIBLE Ventajas:
 Su construcción inicial resulta más económica.
 Tiene un periodo de vida de entre 10 y 15 años.
Desventajas:
 Para cumplir con su vida útil requiere de un mantenimiento constante.
 Las cargas pesadas producen roderas y dislocamientos en el asfalto y son un peligro potencial para
los usuarios. Esto constituye un serio problema en intersecciones, casetas de cobro de peaje,
donde el tráfico está constantemente frenando y arrancando. Las roderas llenas de agua de lluvia en
estas zonas, pueden causar deslizamientos, pérdida de control del vehículo y por lo tanto, dar lugar a
accidentes y a lesiones personales.
 Las roderas, dislocamientos, agrietamientos por temperatura, agrietamientos tipo piel de cocodrilo
(fatiga) y el intemperismo, implican un tratamiento frecuente a base de selladores de grietas y de
recubrimientos superficiales.

 Las distancias de frenado para superficies de hormigón son mucho mayores que para las superficies
de asfalto sobre todo cuando el asfalto esta húmedo y con huellas.
 Una vez que se han formado huellas en un pavimento de asfalto, la experiencia ha demostrado,
que la colocación de una sobrecarpeta de asfalto sobre ese pavimento no evitara que se vuelva a
presentar.
 Las huellas reaparecen ante la incapacidad de lograr una compactación adecuada en las huellas que
dejan las ruedas y/o ante la imposibilidad del asfalto de resistir las presiones actuales de los neumáticos
y los volúmenes de tráfico de hoy en día.
PAVIMENTOS RÍGIDOS. Ventajas:
 El hormigón reflecta la luz, lo que aumenta la visibilidad y puede disminuir los costos de iluminación en
las calles hasta un 30%, en cantidad de luminarias y consumo de energía.
 El hormigón no se ahuella nunca, por lo tanto no hay acumulación de agua y, por ende, tampoco se
produce hidroplaneo. Por otra parte, se disminuye el efecto "spray", que es el agua que despide el
vehículo que va adelante sobre el parabrisas del de atrás, impidiendo la visibilidad.
 Es fácil darles "rugosidad" a los pavimentos de hormigón durante su construcción, para generar una
superficie que provea de mayor adherencia.
 La rigidez del hormigón favorece que la superficie de rodado mantenga la planeidad.
 La lisura es el factor más importante para los usuarios. Actualmente, los pavimentos de hormigón se
pueden construir más suaves que los de asfalto.
 A diferencia del asfalto, el hormigón puede soportar cargas de tráfico pesadas sin que se produzca
ahuellamiento, deformaciones o lavado de áridos.
 La superficie dura del hormigón hace más fácil el rodado de los neumáticos. Estudios han demostrado
que aumenta la eficiencia de combustible de los vehículos.

 El hormigón se endurece a medida que pasa el tiempo. Después del primer mes, el hormigón
continúa lentamente ganando 40% de resistencia durante su vida.
 El hormigón tiene una vida promedio de 30 años.
 Los pavimentos de hormigón frecuentemente sobrepasan la vida de diseño y las cargas de tráfico.
 Los pavimentos de hormigón se pueden diseñar para que duren desde 10 hasta 50 años, dependiendo
de las necesidades del sistema.
 Las técnicas de restauración de pavimentos pueden extender su vida hasta tres veces la de diseño.
 Los pavimentos de hormigón tienen un mayor valor a largo plazo debido a su mayor expectativa de
vida con los mínimos requerimientos de mantención.
 La durabilidad del hormigón disminuye la necesidad de reparación y/o mantenciones anuales, en
comparación con pavimentos asfálticos.
 Los pavimentos de hormigón se pueden construir y dar al tránsito en tiempos reducidos,
incluso de hasta 12 horas.
Desventajas:
 Tiene un costo inicial mucho más elevado que el pavimento flexible.
 Se deben tener cuidado en el diseño.

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